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Gas- oder dampfgefülltes elektrisches Entladungsrohr für Regelzwecke
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Entladungsgefäß, welches in beiden Richtungen
vom Entladungsstrom durchflossen werden kann und zwei Elektroden hat, deren jede
sowohl als Kathode als auch als Anode wirksam sein kann. Bei Wechselstrombetrieb,
für welchen sich derartige Röhren besonders be-Währt haben, geht der Strom abwechselnd
in .der einen bzw. in der anderen Richtung durch das Entlädungsgefäß, wobei einmal
die eine und dann wieder die andere Elektrode als Kathode bzw. Anode dient. Die
Entladung kann beispielsweise durch zwei mit Wechselspannung beaufschlagte Gitter
gesteuert werden, wobei dann das eine Gitter die Entladung in der einen Richtung,
.das andere die Entladung in der anderen Richtung steuert: Auf diese Weise läßt
sich also in beiden Stromrichtungen der Einsatzpunkt der Entladung festlegen und
damit der - Mittelwert des Wechselstromes in gewünschter Weise variieren. Hauptsächlich
finden derartige Röhren für Regelzwecke, beispielsweise bei Bühnen (Bühnenbeleuchtung)
Anwendung, also für solche Fälle, in denen es darauf ankommt, den Effektivwert des
die Röhre durchfließenden Wechselstromes stetig verändern zu können. Als besonders
brauchbar hat sich eine Anordnung erwiesen, bei welcher die Entladung in beiden
Richtungen durch ein und dasselbe Gitter gesteuert wird. Diese Anordnung. erlaubt
nicht nur eine sehr genaue Einstellung des Zündzeitpunktes und somit Steuerung des
effektiven Stromwertes, sondern bietet auch konstruktiv den Vorteil größerer Einfachheit.
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Es hat sich jedoch gezeigt, daß derartige Röhren nicht bei allen Betriebsbedingungen
den an sie gestellten Anforderungen in vollem Außmaße genügen. Insbesondere ist
dies
dann der Fall, wenn der von der Röhre gespeiste Stromkreis
induktive oder kapazitive Widerstände umfaßt, welche eine Phasenverschiebung des
Stromes gegenüber der Spannung herbeiführen. Während dies für Beleuchtungszwecke,
bei welchen ja rein Ohmsche Belastungen vorkommen, von untergeordneter Bedeutung
ist, können bei Verwendung für andere Regelzwecke Störungen eintreten. Es mußte
daher nach einem Mittel gesucht werden, die beschriebenen Röhren auch für solche
Fälle mit Erfolg verwendbar zu machen, bei welchen es sich nicht um rein Ohmsche
Belastung handelt.
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Ein solches Mittel wird durch die Erfindung gegeben. Erfindungsgemäß
besteht bei einem gas- oder dampfgefüllten elektrischen Entladungsgefäß für Regelzwecke,
welches in beiden Richtungen vom Strom durchflossen werden kann und zwei Elektroden
besitzt, die je nach der Entladungsrichtung als Kathode oder Anode wirken, und bei
dem die Steuerung für beide Entladungsrichtungen durch das gleiche Steuergitter
erfolgt, jede der beiden j'e nach der Entladungsrichtung Anode oder Kathode darstellenden
Elektroden aus einem stark elektronenemittierenden Teil und einem nur anodisch wirksamen
Teil. "Die beiden Elektroden sind dabei so in bezug aufeinander angeordnet, daß
jeweils der emittierende Teil der einen Elektrode dem nur anodischen Teil der anderen
Elektrode gegenübersteht. Das die Steuerung der Entladung in beiden Entladungsrichtungen
durchführende Steuergitter andererseits weist ein den Entladungsraum in der Längsrichtung
derart in zwei Teile trennendes Element auf, daß beiden Entladungsrichtungen eigene
Entladungswege zugeordnet sind. Die Anordnung und Ausbildung des Gitterelementes
welches den Entladungsraum in zwei Räume unterteilt, ist dabei so getroffen, daß
die Diffusion von Ionen von denn einen Raum in den anderen hinüber wenigstens wesentlich
erschwert, %venn nicht unmöglich gemacht wird.
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Die Erfindung läßt sich am besten an Hand der beigegebenen Abbildung
verdeutlichen. Innerhalb des evakuierten, beispielsweise reit einem -Edelgas oder
Metalldampf gefüllten Gehäuses sind zwei Elektroden i und 2 angeordnet. Jede dieser
Elektroden besteht aus einem Blechzylinder 3 bzw. q., welcher als Anode dient. Einseitig
ist auf die Stirnfläche der Zylinder noch ein weiterer Blechzylinder 5 bzw. 6 aufgesetzt,
der in seinem Innern eine Elektronenquelle; .beispielsweise eine wendelförmig ausgebildete
Glühkathode 7, enthält. Die beiden als Kathodenschirme wirkenden Blechzylinder 5
und 6 sind an ihren dem Entladungsraum zugekehrten Stirnseiten 8 und 9 durch
Bleche abgeschlossen, welche Öffnungen für den Durchtritt der Entladung besitzen.
Die Elektroden sind so mit Bezug aufeinander angeordnet, daß jeweils der emittierende
Teil der einen Elektrode dem nur anodischen Teil der anderen Elektrode gegenübersteht.
Ferner ist ein Steuergitter io vorhanden, welches aus drei Teilen besteht. Der erste
Teil i i liegt nahe vor dem nur anodischen Teil der Elektrode i, der zweite Teil
12 nahe vor dem anodischen Teil der Elektrode 2. In die$en beiden sich quer zum
Entladungsweg erstreckenden Gitterteilen sind Öffnungen 13 bzw. 14 für den Durchtritt
der Entladung vorgesehen. Die beiden genannten Gitterteile sind nun durch einen
transversalen, vorzugsweise aus Blech bestehenden Teil 15 miteinander verbunden.
Dieses Blech 15, welches an den Teilen i i und 12 etwa durch Punktschweißung befestigt
ist liegt so, daß es die Entladungsbahn in zwei parallele Teile unterteilt und für
jede der beiden Entladungsrichtungen ein eigener Entladungsweg zur Verfügung steht.
Der zur Elektronenlieferung dienende Teil 6 der Elektrode 2 sowie der entsprechende
Teil 5 der Elektrode i ragen etwas tiefer in den Entladungsraum hinein, so daß die
Gewähr dafür gegeben ist, daß die aus ihnen austretenden Elektronen tatsächlich
nur durch die für sie jeweils bestimmte Hälfte des Entladungsraumes zur anderen
Elektrode (Anode) übergehen. Die Steuerung der Entladung erfolgt also in beiden
Richtungen mit Hilfe eines und desselben Gitters. Es kann jedoch nicht vorkommen,
daß die Entladung in irgendeiner Richtung durch die infolge etwa vorhandener Phasenverschiebung
bestehende, für das Einsetzen einer Entladung günstige Spannung -bereits gezündet
wird, bevor noch der Schaltstoß der Steuerspannung dem Gitter mitgeteilt wird. Das
Wesentliche an der Anordnung ist dabei, daß der Iönisierüngszustand der einen Hälfte
des Entladungsraumes nicht oder wenigstens nicht in erheblichem Maße auf die andere
Hälfte des Entladungsraumes übergreifen kann. Man muß daher den als Trennungswand
dienenden Teil des Steuergitters derart ausbilden und anordnen, daß eine Diffusion
von Ionen aus dem einen Raumteil in den anderen wenigstens sehr erschwert wird,
so daß eine vorzeitige Zündung nicht eintreten kann. In der vorliegenden Anordnung
sind also die Funktionen zweier Röhren innerhalb einer Röhre in vorteilhafter und
einfacher Weise miteinander vereinigt. Bei der besonderen Anwendung, die die Röhre
nach der Erfindung finden soll, wird es sehr angenehm empfunden, daß sämtliche Steuerwirkungen,
die man anstrebt, mit Hilfe einer einzigen Röhre erreicht werden können. Die Erfindüng
stellt
also. ein ebenso einfaches wie billiges Mittel zur Regelung von Wechselstromkreisen
dar.
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Hierbei kann es sick um eine Regelung (Steuerung) des Effektivwertes
handeln, bei welcher in beiden- Richtungen die Steuerung der Entladung so erfolgt,
daß jeweils gleich große Teile -der positiven bzw. negativen Halbwelle des Wechselstromes
ausgenützt werden. Ferner ist eine - stetige Durchsteuerung des Mittelwertes des
Stromes möglich, indem durch geeignete Steuerung die positive bzw. negative Halbwelle
mehr bzw. weniger ausgenützt wird. Damit kann man den Mittehvert von einem positiven
Maximalwert, der durch die Ausnützung der positiven Halbwelle allein gegeben ist,
bis zu einem durch die Ausnützung- der negativen Halbwelle allein gegebenen negativen
Maximalwert durchsteuern.
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Ferner kann es gerade bei den Anwendungsgebieten, für die die neue
Röhre gedacht ist, leicht vorkommen, daß man gelegentlich auch, und zwar mit derselben
Röhre, Gleichstromstöße steuern will. In diesem Falle braucht man keine Rücksicht
auf die Polarität zu nehmen, da ja die Röhre in beiden Richtungen stromdurchlässig
ist, jedoch der Einsatz der Entladung in beiden Richtungen von dem Zeitpunkt des
Anlegens der Steuerspannung an das Steuergitter abhängig ist. Die neue Röhre vereinigt
also in kompakter Form all das, was man sonst durch verschiedene Anordnungen, die
getrennt voneinander arbeiten, erzielen müßte.
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Die konstruktive Anordnung der Einzelteile der Röhre kann in einfacher
Weise etwa so durchgeführt werden wie es die- Abbildung darstellt. Auf jeder Seite
des Entladungsgefäßes treten je zwei Stromzuführungen 16 und 18 bzw. 17 und ig in
das Röhreninnere ein und sind durch Einschmelzungen 2,o bzw. 21 vakuumdicht in die
Gefäßwand -eingeschmolzen. Um dem Elektrodensystem eine höhere Steifigkeit zu verleihen,
kann man es gegebenenfalls seitlich durch isolierende Teile gegen die Gefäßwand
abstützen. Die Stromzuführung zur Heizwendel ist auf der einen Seite (Zuführungsstab
22) isoliert durch den Blechzylinder 4 hindurchgeführt. Der zweite Stromzuführungsstab
23 steht mit dem Zylinder 4 in leitender Verbindung. Analog liegen die Verhältnisse
auf der anderen Seite der Röhre. Man kann sich auf diese Weise Stromzuführungen
ersparen und eine wesentliche Vereinfachung der Konstruktion erzielen, wie überhaupt
die ganze Röhre von besonders praktischer Bedeutung ist, da sie einen einfachen
und dabei sicheren Aufbau besitzt. Die Befestigung des Gitters kann am besten dadurch
erfolgen, daß man die Teile i i und 12 scheibenförmig ausführt und die Ränder :dieser
Scheiben mit entsprechenden Flanschen-24, 25, 26 und 27 der Gefäßhülle luftdicht
verbindet. Das wie beschrieben ausgebildete Gitter zeigt gleichzeitig den Vorteil,
daß es eine verhältnismäßig große Fläche besitzt, -welche die Wärme ungehindert
nach außen abstrahlen- kann. Eine weitere Abkühlung des Gitters erfolgt durch die
gute Wärmeleitung der Teile 12 bzw. i i nach außen, besonders wenn die Gefäßhülle
aus Metall besteht. Auf diese Weise kann das Gitter im Betriebe nicht so heiß werden,
daß seine Steuerwirkung durch thermische Gitteremission beeinträchtigt wird.