DE693428C - Zuendeinrichtung fuer Entladungsgefaesse mit im Betriebszustand fluessiger Kathode - Google Patents

Description

• Zündeinrichtung für Entladungsgefäße mit im Betriebszustapd flüssiger Kathode Zur Zündung von Entladungsgefäßen mit im Betriebszustand flüssiger Kathode sind Zündelektroden bekannt, die von oben in das flüssige Kathodenmetall eintauchen und über die ein Stromstoß zur Kathode zwecks Einleitung der Entladung geleitet wird. Es tritt längs der Oberfläche des halbleitenden Stiftes in der Nähe der Berührungsstelle ein hohes Spannungsgefälle auf, das die Einleitung der Entladung, insbesondere die Bildung des Kathodenflecks auf dem unmittelbar benachbarten Kathodenmetall zur Folge hat. Diese bekannten Zündeinrichtungen weisen jedoch den Nachteil auf, daß das Material des Zündstiftes allmählich zerstäubt bzw. zerfällt, so daß die Oberfläche der Kathode nach einiger -Zeit mit festen Teilchen übersät ist. Diese Teilchen sind, solange sie- sich auf der Kathodenoberfläche . befinden, im allgemeinen ohne wesentlichen Einfluß auf die Betriebssicherheit des Entladungsgefäßes. Es besteht jedoch die Gefahr, daß sie durch den Dampf des Kathodenmetalls mit in die Entladungsbahn gerisssen werden und sich dann auf Teilen niederschlagen, die von Verunreinigungen unbedingt frei behalten werden müssen. Es treten dadurch, wenn beispielsweise die Teilchen auf die Anode gelangen, Rückzündungen auf. Gelangen sie jedoch auf die Steuergitter, so führt ihre Elektronenemission zu Störungen der Steuerung. Es ist ferner bekannt, als Zündstifte Leiter, wie Metall oder Kohle, zu verwenden, die mit einem Überzug aus Borcarbid versehen sind. Versuche zeigten, daß -auch diese Überzüge von dem leitenden Material verhältnismäßig leicht abplatzen und daß wegen des geringen spezifischen Widerstandes des Kernes, auf den das halbleitende Material, beispielsweise eben Borcarbid, aufgebracht ist, sehr große Zündleistungen erforderlich sind.
• Die genannten Nachteile werden bei der Zündeinrichtung gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß der Zündstift aus einem chemisch stabilen Halbleiter hergestellt ist, der auf seiner Oberfläche mit einem Werkstoff überzogen ist, der mindestens teilweise aus Borcarbid besteht. Ein solcher Zündstift benötigt eine bedeutend geringere Zündleistung und hält, da an halbleitendem Material Borcarbid sehr gut haftet, auch der hohen thermischen Beanspruchung sehr gut stand.
• In den Abb. i und 2 ist ein Ausführungsbeispiel der Zündeinrichtung gemäß der Erfindung in zum Teil schematischer Darstellung wiedergegeben. Das aus Glas bestehende Entladungsgefäß i der Abb, i trägt an seinem oberen Ende die Anode :2 und unten die im Betriebszustand flüssige Kathode 3, die in den meisten Fällen aus Ouecksilber oder einer. Quecksilberlegierung besteht. Die Zündelektrode q., die noch einmal in Abb. 2 gesondert dargestellt ist, besteht aus einem Halbleiterstift 5,-der unter Vermittlung des metallischen Zwischenstückes 6 mit seiner Stromzuleitung? verbunden und :so angeordnet ist, daß seine Spitze 8 stets in das flüssige Kathodenmetall eintaucht. Die Spitze 8 ist erfindungsgemäß mit einem Überzug versehen, der mindestens teilweise aus Borcarbid besteht. Es hat sich als besonders zweckmäßig erwiesen, das Borcarbid mit einem nichtleitenden Verdünnungsmittel zu mischen; insbesondere hat sich eine Mischung aus Borcarbid mit Ton bewährt.
• Der mit 5 bezeichnete Teil des Zündstiftes wird mit Vorteil aus Siliciümcarbid hergestellt. und nur an der verjüngten Spitze mit einem Überzug aus Börcarbid und einem nichtleitenden Verdünnungsmittel überzogen.
• Bei der Zündeinrichtung gemäß der Erfindung besteht also nur die Oberfläche der Zündspitze 8 aus einem für den Zündvorgang' besonders geeigneten Material, während der Kern aus einem Material hergestellt wird, das der höhen Temperatur des Lichtbogens widersteht, wie beispielsweise Graphit oder Wolframcarbid, das in einem solchen Verhältnis mit Ton oder einem anderen isolierendenVer- -bindungsmittel vermischt ist, daß der spezifische Widerstand des Mischkörpers zwischen etwa ioo- und'etwa ioö ooomal größer ist als der spezifische Widerstand des Ouecksilbers. Es hat sich gezeigt, daß sich besonders rekristallisiertes Siliciumcarbid zu diesem Zweck eignet, obgleich es nicht zur Herstellung des ganzen Zündstiftes verwendet werden kann, .da es an der Oberfläche nach kurzer Zeit vom Ouecksiliber benetzt wird.
• Zur Herstellung der Zündelektroden gemäß der Erfindung wird eine gewisse Menge von kristallisiertem Siliciumcarbid pulverisiert und mit einem organischen, vorzugsweise pflanzlichen Bindemittel, - wie beispielsweise Stärkekleister, verwendet. Diese Mischung wird durch eine geeignete Öffnung gepreßt, Im allgemeinen wird man zunächst einen zylindrischen Körper auf diese Weise herstellen, auch wenn die endgültige Form der Zündelektrode nicht zylindrisch sein soll. Der mit der Strangpresse hergestellte Formkörper wird in Siliciumdampf bei einer Temperatur von etwa 2000° gebrannt. Dadurch verwandelt sich das organische Bindemittel in Siliciumcarbid. Der so hergestellte Werkstoff besitzt eine außerordentliche mechanische Festigkeit; er kann jedoch-trotzdem auf der Drehbank bearbeitet werden. In dieser Hinsicht weist er daher einen wesentlichen Vorteil vor dem Borcarbid auf.
• Der :gebrannte Kernkörper des Zündstiftes wird auf der Drehbank oder durch Schleifen in die gewünschte Form gebracht. Abb:2 zeigt als Ausführungsbeispiel eine Elektrode, die einen zylindrischen Anschlußteil besitzt und-an ihrem in das Kathodenmetall eintauchenden Ende eine rotationssymetrische Spitze mit gegen die Achse konkaver Mantellinie aufweist.
• Nachdem der Siliciumcarbidkern in der beschriebenen Weise fertig bearbeitet und in dem metallischen Zwischenstück 6 befestigt ist, wird die Spitze, die in das Kathodenmetall eintauchen-soll; in eine dicke, wäßrige Suspension von pulverisiertem Borcarbid getaucht, das gemischt ist mit io bis 40 °/o eines nichtleitenden Verdünnungsmittels, beispielsweise mit Ton. Nach dem Trocknen wird der Vorgang wiederholt, bis die Oberfläche der Elektrode einen genügend dicken Überzug aufweist. Der haftende Überzug besteht im wesentlichen aus Borcarbid und ist in dem Tonbindemittel außerordentlich fein verteilt. Durch Brennen in hohem Vakuum bei einer Temperatur von etwa iooo° kann das Haft.-n des verbessert werden.
• Da die Elektrode bereits ihre endgültige Form besitzt und in dem Zwischenstück 6 befestigt ist, ist es nicht notwendig, sie noch nachträglich zu bearbeiten oder sie abermals zu erhitzen: Es wird auf diese Weise eine Verunreinigung oder eine Zerstörung der Borcarbidoberfläche vermieden. Da das Siliciumcarbid chemisch außerordentlich stabil ist, wird es bei dem Brennvorgang in keiner Weise verändert. Es hat sich gezeigt, daß die Zündelektroden gemäß der Erfindung sich durch einen außerordentlich kleinen Zündstrom auszeichnen, verglichen mit den Elektroden, die bisher zu diesem Zweck verwendet wurden. Der Zündstrom ist nämlich kleiner als 5 Amp. bei einer Elektrode, deren Durchmesser an der Eintauchstelle etwa 2;5 mm beträgt. Es kommt hinzu, daß Teilchen des Siliciurncarbids, die etwa von der Elektrode abgebrochen werden, Rückzündungen nicht begünstigen. Obgleich bei dem Ausführungsbeispiel als Material für den Kern des `Zündstiftes Siliciumcarbid genannt ist, ist die Anwendung der Erfindung nicht auf dieses Material beschränkt, sondern es können auch ähnliche Substanzen, wie beispielsweise die schon genannten Graphit- oder Wolframcarbidtongemischen, für den Kern verwendet werden:

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Zündeinrichtung für Entladungsgefäße mit im Betriebszustand flüssiger Kathode, bei der in das Kathodenmetall von oben ein Zündstift eintaucht, über den zur Einleitung der Zündung ein Strom geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündstift aus einem chemisch stabilen Halbleiter hergestellt ist, der auf der Oberfläche mit einem Werkstoff überzogen ist, der mindestens teilweise aus Borcarbid besteht.
2. 2. Zündeinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug des halbleitenden Stiftes aus einer Mischung von Borcarbi.d mit einem nichtleitenden Verdünnungsmittel, vorzugsweise mit Ton, besteht. .
3. 3. Zündeinrichtüng nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als halbleitendes Material für den Kern des Zündstiftes Silieiumcarbid verwendet wird.
4. Zündeinrichtung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündstift nur an seiner dem Kathodenmetall .zugewandten Spitze mit einem Überzug aus Borcarbid und einem nichtleitenden Verdünnungsmittel überzögen ist.
5. 5. Verfahren zur Herstellung eines Zündstiftes für eine Zündeinrichtung nach Anspruch i und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der halbleitende, vorzugsweise aus Silieiumcarbid bestehende Kern des Zündstiftes, vorzugsweise nachdem er fertig bearbeitet und in einem metallischen Zwischenstück (6) befestigt ist, durch Eintauchen in eine dicke, wäßrige Suspension von pulverisiertem Borcarbid, das mit io bis 40% eines nichtleitenden Verdünnungsmittels, beispielsweise ' mit Ton, gemischt ist, eingetaucht und der Zündstift nach dem Trocknen des Überzuges bei etwa iooo° im Vakuum gebrannt wird: