DE699370C - Elektrisches Entladungsgefaess mit Einrichtung zur Verhinderung der schaedlichen Auswirkung von Rueckzuendungen - Google Patents

Description

Elektrische Entladungsgefäße, die als Gleichrichter- verwendet werden, sollen den Strom nur in einer Richtung leiten, und zwar sollen sie in den Zeiten, in denen die Anode S negativ ist, stromundurchlässig sein. Es kommt jedoch häufig vor, dal? aus verschiedenen Gründen'eine Rückzündung eintritt, d. h. daß das Entladungsgefäß stromleitend ist, wenn die Anode negativ gegenüber der Kathode ist. Im allgemeinen sind diese Rückzündungen nur von kurzer Dauer, nicht länger als eine halbe Periode. Manchmal jedoch kann sich die Rückzüngung zur einer länger dauernden entwickeln. Dies wird dadurch verursacht, daß sich der Stromfaden zusammenzieht und auf einem engen Bereich der Anodenoberfläche festsetzt. Die große Erhitzung an dieser Stelle führt zu einer Verdampfung des Anodenmaterials, welches dann

wie eine Kathode wirkt und auf diese Weise das Entladungsgefäß in beiden Richtungen stromdurchlässig macht. Dieser Effekt tritt besonders dann auf, wenn die Anoden aus Metall bestehen, da sie eine ziemlich niedrige Verdampfungstemperatur haben. Zur Vermeidung dieser Erscheinung hat man sie in jüngster Zeit durch Graphitanoden ersetzt. Eine unerwünschte Folge dieses'Austausches ist die erschwerte Entgasung der Graphitanöden während der Herstellung der Röhren, die in der porösen Struktur des Graphits begründet ist.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elek-• trisches Entladungsgefäß, bei dem eine ringförmige Anode in einer entsprechenden Er-Weiterung des rohrförmigen Gefäßes vorgesehen ist. Mit Hilfe eines senkrecht auf dem Entladungsbogen stehenden äußeren magne-

tischen Feldes wird der Lichtbogen zum Umlauf längs der ringförmigen Anode gebracht. Auf diese Weise wird die Verdampfung des Anodenmaterials verhindert. S In manchen Fällen ist es vorteilhaft, daß nuj0" der Anode verbinden. Durch diese Anordnung wird bei positiver Spannung an der Anode die Entladung zwischen Kathode 7 und Hilfsanode 13 einsetzen, worauf vermöge des |t.Spannungsabfalles am Widerstand 14 die

der etwa entstehende Rückzündungsbogen iri^ Entladung zur Oberfläche der Hauptanode 10

Rotation versetzt wird. Dann wird erst nach erfolgter Rückzündung das Magnetfeld eingeschaltet.

An sich ist die Verwendung eines Magnetfeldes in Entladungsgefäßen, mit dessen Hilfe der Lichtbogen in Rotation versetzt wird, nicht neu. Die bekannten Anordnungen sehen das Magnetfeld im Innern des Entladungsgefäßes vor, was vom vakuumtechnischen Standpunkt aus erwünscht ist. Demgegenüber gestattet die ringförmige Erweiterung des Entladungsgefäßes gemäß vorliegender Erfindung die Anwendung eines von außen anzubringenden Magnetfeldes. Außerdem läßt sich durch diese Anordnung mit geringem Aufwand eine hohe Feldstärke erzielen.

Die Erfindung sei an Hand der Abbildungen näher erläutert. Abb. 1 zeigt einen Längsschnitt eines elektrischen Entladungsgefäßes gemäß der Erfindung. Abb. 2 zeigt . den magnetischen Teil des Entladungsgefäßes nach Abb. i. Abb. 3 ist ein Grundriß der Abb. 2. Die Abb. 4 und 5 zeigen mögliche Abänderungen der Erfindung.

Es sei zuerst die Abb. 1 betrachtet. Das Entladungsgefäß hat eine abgeschmolzene Hülle ι aus Glas oder einem anderen nicht metallischen Isolierstoff. Der im unteren Teil zylindrische Isolierkörper 2 enthält dort eine Kathode 7, während er sich am oberen Ende zu einem ringförmigen Raum 3 erweitert. Diese ringförmige Kammer 3 ist durch den Zwischenraum 4 in Verbindung mit der zylindrischen Kammern. Die Stromzuführung zur Kathode 7 erfolgt über die Stifte 5 durch Einschmelzungen im Glasfuß 8. Die Kathode 7 kann eine beliebige Glühkathode, z. B. eine Hohlkathode sein.

In der ringförmigen Kammer 3 ist eine ringförmige Anode 10 angebracht, die in Abb. ι im Querschnitt zu sehen ist und die durch eine Einschmelzung 11 einen äußeren Stromanschluß ermöglicht.. Zur Vermeidung von Wirbelströmen in der Anode bildet sie . einen nicht geschlossenen Ring, sondern weist entweder einen Schlitz oder ein mit Isoliermaterial gefülltes Zwischenstück auf. Durch diese Ausbildung des Entladungsraumes muß die Entladung zwischen Kathode 7 und Anode 10 durch den Zwischenraum 4 hindurchgehen. Da derart gebaute Röhren schlecht zünden, kann man eine Hilfselektrode 13 direkt über der Kathode anordnen und diese über einen Widerstand 14 mit übergehen wird.

Um bei einer solchen Entladungsröhre die schädlichen Auswirkungen einer Rückzündung zwischen Anode und Kathode zu verhindern, wird der Lichtbogen gezwungen, sich ständig längs der inneren Oberfläche 10 zu bewegen. Auf diese Weise wird es nicht möglich sein, daß ein Teil der Anodenoberfläche so hoch erhitzt wird, daß eine erhebliche Verdampfung, von Anodenmaterial stattfindet. Dieses wird durch ein magnetisches Feld erreicht, welches in der Nähe der Anode angeordnet ist und für die Rotation des Lichtbogens sorgt. Nach Abb. 1 wird das magnetische Feld durch eine Spule 16 erzeugt, welche konzentrisch zur Anode 10 angeordnet ist. Nehmen wir an, daß der Stromzufluß durch die Spule übereinstimmt mit dem kleinen Pfeil B am linken Ende der Zeichnung, darm hat das magnetische Feld, welches durch die Spule 16 erzeugt wird, die Richtung der kleinen Pfeile C am oberen Ende der Figur. Der Teil dieses Feldes, der im Zwischenraum 4 wirksam ist, steht senkrecht auf dem Lichtbogen, und in Übereinstimmung mit der Rechtehandregel wird hierdurch eine Drehung im oder entgegengesetzt zum Uhrzeigersinne je nach der· Richtung des Entladungsstromes verursacht.

Da die Bewegung des Lichtbogens sehr schnell erfolgt .(die Geschwindigkeit wächst mit der Stromstärke), so ist es augenscheinlich, daß der Anodenkörper vor Überhitzung geschützt wird. Wenn die Spule 16 in Reihe mit dem Anodenkreis liegt, so ist die Bewegungsgeschwindigkeit von der Intensität des Rückzündungs stromes abhängig.

Diese Methode, Rückzündungen zu unterdrücken, beseitigt die Schwierigkeiten, die bisher die Auswahl des Anodenmaterials auf Graphit beschränkten. Bisher konnte man solche Metalle, wie Eisen und Nickel, kaum verwenden, da sie einen relativ niedrigen 1.10 Schmelzpunkt besitzen, weswegen oft eine einzige Rückzündung genügte, um in der Oberfläche einen Krater zu erzeugen, der dann leicht wie eine Kathode wirkt. Bei der Anwendung'eines Magnetfeldes gemäß vorliegender Erfindung ist es jedoch möglich, den Rückzündungsstrom über eine so große Anodenoberfläche zu verteilen, daß die Verdampfung auch bei solchen Metallen mit sehr niedrigem Schmelzpunkt vermieden wird und iao dadurch auch diese Metalle als Anodenmaterial verwendet werden können. Die vor-

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liegende Erfindung wird dann wichtig, wenn die Vermeidung von Graphit notwendig ist,

. wie z\ B. bei Hochspannungsröhren, um die durch Gasausbrüche des Graphits erzeugten Schwierigkeiten zu vermeiden.

ι Die Abb. 2 und 3 zeigen die Anwendung eines stärkeren magnetischen Feldes. Die Numerierung·entspricht'der der Abb. 1. Der Elektromagnet hat einen eisernen Kern, der

to einen ausgedehnten Luftspalt parallel zur inneren Oberfläche der Anode hat und damit das Feld auf den Raum vor der Anode konzentriert. Im besondern enthält der Kern ein Hufeisen "19, dessen Pole mit ringförmigen

Ansätzen 20, 21 versehen sind und auf entgegengesetzten Seiten des Zwischenraumes 4 angeordnet sind. Der magnetische Kreis wird durch eine Spule 22 erregt, die ,um einen Arm des Hufeisens gewickelt ist. Um Wirbelströme zu vermeiden, sind die Eisenkernsfücke aus Lamellen aufgebaut, welche soweit wie möglich parallel zur Richtung des magnetischen Flusses liegen.

In manchen Fällen, besonders in gittergesteuerten Röhren, ist es wünschenswert, eine Kopplung zwischen dem Magnetfeld und dem Arbeitskreis der Röhre nach Möglichkeit zu vermeiden. In diesen Fällen läßt man das

. Magnetfeld zur Unterdrückung der Rückzündüngen nur dann wirken, wenn die Rückzündung wirklich eingesetzt hat. Man kann dazu ein Relaissystem anbringen, welches selbsttätig bei Einsetzen einer Rückzündung die Spule 22 erregt, und zwar entweder durch Anschluß an den Anodenstromkreis oder durch Einschalten eines getrennten Stromkreises.

In Abb. 2 ist die Schaltung -für den letzteren Fall dargestellt. Der Speisekreis für die Spule 22 enthält eine Batterie 23 und ein Dreielektrodenglühkathodengefäß 24 mit negativer Charakteristik. Normalerweise ist das Gitter 25 über den Widerstand 27 negativ vorgespannt, der mit dem negativen Ende der Gitterbatterie 26 verbunden ist. Der Spannungsteiler 28 dient zur Regelung der Empfindlichkeitseinstellung.

, Bei Einsetzen einer Rückzündung werden durch das polarisierte Relais 29, welches eine Speisespule 29' hat, die in Serie mit dem Hauptanodenkreis liegt und normalerweise die Kontakte 30 offen hält, letztere geschlossen. Selbstverständlich muß das Relais 29 mit besonders großer Geschwindigkeit arbeiten. Aus diesem Grunde ist es vielfach zweckmäßig, statte eines mechanischen Schalters, wie dargestellt, eine Elektronenröhre zu verwenden.

Durch die geschlossenen Kontakte 30 wird augenblicklich das Gitter 25 mit dem positiven Ende der Gitterbatterie 26 verbunden, wodurch die Röhre 24 stromdurchlässig wird. Dadurch wird die Speisespule 22 mit Strom aus der Batterie 23 versorgt und ein magnetischer Fluß im Eisenkern 19 erzeugt. ■ Mit einem. Relaiskreis, wie er hier beschrieben ist, ist es schwierig, das magnetische Feld mit einer solchen Geschwindigkeit aufzubauen,, uni eine Rotation des Rückzündungsbogens bereits während der ersten Halbwelle zu erzeugen. Wenn jedoch die Rückzündung über mehrere aufeinanderfolgende Halbwellen andauert, wird der Lichtbogen· in der oben beschriebenen Weise rotieren und dadurch eine sichere Löschung erfolgen. '

: Um diesen Mechanismus, nachdem dieRückzündung erloschen ist, wieder auszuschalten, ist in Serie mit der Spule 22 ein Relais geschaltet, weiches eine Spule 31 enthält, die über den Widerstand 32 überbrückt ist. Die Induktivität der Spule 31 und die Tätigkeit der⁴ mechanischen Teile sind genügend groß, um die Wirkung des Schalterarmes 33 über mehr als eine halbe Periode zu verzögern. So wird nach einiger Zeit der Schalter schließlich geöffnet und der 'Stromfluß durch die Röhre 24 unterbrochen. . Der Lichtbogen wird dadurch ausgelöscht und die Kontakte 30 geöffnet. Dadurch " liegt wieder negative Spannung an dem Gitter 25, so daß auch nach Schließen der Kontakte 33 die Röhre 24 gesperrt ist. Sollte die Rückzündung noch nicht erloschen sein, so wiederholt sich der oben geschilderte Vorgang.

In den Abb. 4 und 5 ist.eine Abänderung der Erfindung dargestellt, die das sofortige Erlöschen einer Rückzündung bereits während der ersten Halbwelle gestattet. Im wesentlichen stimmt diese Konstruktion mit der der Abb. 2 überein. Das Gefäß 61 enthält eine ■ Glühkathode 62 und eine ringförmige Anode 63 mit einem kurzen Isolierstück 69 zur Vermeidung von Wirbelströmen. Außerhalb des Gefäßes und gegenüber der inneren Oberfläche der Anode ist ein Elektromagnet vorgesehen, welcher einen Kern 64 enthält, der in ein Paar von ringförmigen Polen 65 und 66 ausläuft. Diese sind auf gegenüberliegenden Seiten des Zwischenraumes 67 angebracht und bewirken eine Ro- tätion des Entladungsstromes bei seinem Durchgang durch den Zwischenraum 67. In dem Zwischenraum 6j sind mehrere ringförmige. Schirme 71 aus leitfähigem Material angebracht. Diese Schirme sind mit Löchern versehen, um die Entladung zwischen Kathode und · Anode hindurchzulassen. Die Löcher können beliebig angeordnet sein. Sie sind im besonderen derart angeordnet, daß die der Kathode näher liegenden Schirme größere Löcher aufweisen als die weiter außen liegenden. Um eine elektrostatische

Aufladung der Metallschirme zu vermeiden, wodurch das einwandfreie Arbeiten des Gefäßes_ in Frage gestellt werden könnte, werden sie an ein bestimmtes Potential gelegt, z. B, über einen Widerstand 70, gemäß Abb. 5. Die verschiedenen Teilwiderstände sind ziemlich hoch, damit die Entladung nicht an den Schirmen haftenbleibt. Durch diese Einrichtung wird erreicht, daß, nach dem Einsetzen

einer Rückzündung und nachdem der Magnet 64 eingeschaltet ist, der Lichtbogen entgegengesetzt dem Uhrzeigersinne gemäß dem Pfeile rotiert. Nun kann der Bogen nur durch die offenen Löcher in den Schirmen zur Anode kommen, dadurch wird er entionisiert und zum Erlöschen gebracht. Durch diese Einrichtung wird nicht nur verhindert, daß der Bogen an 4er Anode sieb festbrennen kann, sondern er wird auch in ganz kurzer

ao Zeit, d. h. bereits während der ersten Halbwelle, zum Erlöschen.gebracht.

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   i. Elektrisches Entladungsgefäß mit

   Einrichtung zur Verhinderung der schädlichen Auswirkung von Rückzündungen mit Hilfe eines senkrecht auf dem Ent- : ladungsbogen stehenden magnetischen Feldes, das den Lichtbogen zum Umlauf längs der Anodenoberfläche bringt, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Entladungsgefäß mit einer ringförmigen Erweiterung für die ebenfalls als Ring ausgebildete Anode versehen ist.
2. 2. Entladungsgefäß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetfeld durch einen Elektromagneten mit Eisenkern erzeugt wird, dessen Polschuhe ringförmig ausgebildet sind.
3. 3. Entladungsgefäß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsraum zwischen dem rohrförmigen und dem ringförmigen Teil des Entladungsgefäßes mit durchlöcherten Ent- *5 ionisierungsschirmen versehen ist.
4. 4. Entladungsgefäß nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Entionisierungsschirmeüber Hochohmwiderstände mit der Anode verbunden sind.
5. 5. Entladungsgefäß nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetspule über ein Relaissystem betätigt wird, welches das Magnetfeld nur nach Einsetzen der Rückzündung wirksam werden läßt.
6. 6. Entladungsgefäß nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Anode einen Spalt aufweist.
7. 7. Entladungsgefäß nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt in der Anode mit Isoliermaterial ausgefüllt ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen