-
Gleichrichterentladungsgefäß mit Gas- oder Dampffüllung Den bisher
bekannten Gleichrichtern haften verschiedene Nachteile an, weshalb ihr Verwendungsgebiet
oft sehr beschränkt ist und wodurch sich je nach Verwendungszweck so viele verschiedene
Gleichrichterarten nebeneinander halten konnten.
-
Bezüglich des Nutzeffektes ist der gas-oder dampfgefüllte Gleichrichter
den. meisten anderen Gleichrichtern überlegen, jedoch besteht bei den zwei hauptsächlichen
Ausführungsformen, nämlich dem gas-'oder dampfgefüllten Glühkathodengleichrichter
und dem Quecksilberkathodengleichrichter, der Nachteil, daß beim ersteren für die
Beheizung und beim zweitgenannten wenigstens für die Inbetriebsetzung eine Mehrzahl
von Zuleitungen erforderlich ist.
-
Dazu kommt noch beim Glühkathodengleichrichter die Gefahr des Durchbrennens
der Kathodenheizung und beim Quecksilbergleichrichfier die Gefährdung des Gleichrichters
durch Quecksilberschlag.
-
Diese Nachteile wurden frühzeitig erkannt, und man hat daher versucht,
durch die an der Kathode frei werdende Wärmemenge den Kathodenkörper auf Emissionstemperatur
zu halten.
-
Die nach diesem Prinzip gebauten Kathoden werden als durch die Entladung
beheizte Kathoden, vielfach auch als Selbstaufheizkathoden bezeichnet.
-
Besonders bei Verwendung einer gestrüppartigen Struktur, welche aus
feinen Drähten oder Bändern bestehen kann, besitzen solche Kathoden auch den Vorteil,
eine Zündung ohne besondere Zündhilfseinrichtungen zu gestatten, wenn für das Vorhandensein
einer geeigneten ionisierbaren Gas- oder Dampfatmosphäre gesorgt wird.
-
Ein schwerwiegender Nachteil der bekannten Gestrüppkathoden besteht
aber darin, daß sie sehr zur Brennfieckbildung neigen, und es wurde bisher sogar
angenommen, daß diese Brennfleckbildung für den ordnungsgemäßen Betrieb der Kathoden
erforderlich sei.
-
Zu diesem Zweck wurden der Aktivierungsmasse teilweise sogar schlecht
leitende Substanzen absichtlich zugesetzt. Diese Brennfleckbildung hat aber den
Nachteil, daß sich die Emission auf einen geringen Teil der Gesamtoberfläche, eben
auf den Brennfleck, zusammenzuziehen trachtet, wobei an dieser Stelle leicht überheizungen
eintreten, die einerseits die Aktivierungssubstanzien, meist Erdalkalimetallverbindungen,
aber auch reine Metalle, zum Verdampfen bringen und dadurch die Kathode schädigen
sowie auch die Struktur des Kathodenträgermaterials durch
Sehmelzperlenbildung
verändern und dadurch die Zündfreudigkeit der Kathoden herabsetzen. Bei der gas-
oder dampfgefüllten Gleichrichterröhre nach der Erfindung sind diese Nachteile vermieden,
da bei ihr für eine möglichst gleichmäßige Erhitzung der durch die Entladung auf
Emissionstemperatur erhitzten Kathodenoberfläche während des Betriebes Sorge getragen
ist. Erreicht ist dies dadurch, daß die aus durch metallisches Barium aktivierten
feinen Drähten bestehende Gestrüppkathode eine ballähnliche Gestalt erhält.
-
Ballähnliche Kathodenformen bei Gasentladungsgefäßen sind zwar bereits
bekannt. Bei diesen bekanntenAnordnungen handelt es sich aber um massive Wolframkathoden,
bei denen durch die Ballform eine Vermeidung der Brennfleckbildung und die daraus
folgenden Eigenschaften gar nicht erreicht «-erden können, wobei aber auch zu bedenken
ist, daß durch eine Vermeidung der Brennfleckbildung bei ballförmigen massiven Wolframkathoden
die Vorteile einer Röhre nach der Erfindung gar nicht auftreten könnten.
-
Zunächst ist eine Vermeidung der Brennrleckbildung deshalb nicht möglich,
weil eine ballähnliche Kathodenform immer einen im Verhältnis zum Kathodenball dünnen
Stromableiter voraussetzt.
-
Würde nun an einer derartigen ballförmigen massiven Wolframkathode
die Stromdichte so weit erhöht, daß die gesamte Balloberfläche gleichmäßig auf Emissionstemperatur
gebracht ist, die bekanntlich über 2000° liegt, so -würde sich der Ableitedraht,
der ja den gesamten Stromfluß aufzunehmen hat, infolge der vom Kathodenkörper abgeleiteten
Wärme und der im Draht durch Joulesche Wärme frei -werdenden Wärmemenge auf eine
noch höhere Temperatur als der Kathodenkörper erhitzen, so daß nun an diesem Draht
Brennleekbildung durch Zusammenziehung der Emission eintreten würde, ganz abgesehen
davon, daß diese erhöhte Temperatur wegen der Gefahr des Schmelzens und Verdampfens
betriebsmäßig nicht aufrechtzuerhalten -wäre.
-
Wird jedoch eine Strukturkathode, deren Kathodenträgermaterial aus
Nickel-, Eisen-oder Kupferdrähten bestehen kann oder aus einem anderen geeigneten
Metall, das einen geeigneten Überzug aufweist, um die Bildung sauerer Verbindungen
mit dem Aktivierungsmaterial zu verhindern, mit metallischem Barium aktiviert, wobei
das Kathodenträgermaterial in Form dünner Drähte verwendet -wird, die zu einem ballähnlichen
Gestrüppgebilde zusammengepreßt oder zusammengebunden sind, so ergibt dies eine
Kathodenform, -welche durch die ballähnliche Gestalt bei einer gegebenen Gestrüppmasse
die kleinstmögliche Wärmeabstrahlung zeigt, so daß auch bei der geringen, durch
den niederen Kathodenfall bedingten frei werdenden Wärmemenge der Kathodenkörper
trotzdem eine ausreichende Erhitzung seiner gesamten Oberfläche auf Emissionstemperatur
erfährt.
-
Auch die gut leitende metallische Aktivierungsmasse wirkt einer Brennfleckbildung
entgegen, und dies hat weiterhin zur Folge, daß infolge der von der Gesamtoberfläche
ausgehenden Emission eine relativ geringe Temperatur zur Lieferung der Gesamtemission
ausreicht.
-
Damit wird einer Verdampfung des Emissionsmaterials und einer Zerstörung
der Gestrüppstruktur wirksam vorgebeugt.
-
Zwei Ausführungsbeispiele mögen die Erfindung noch weiter erläutern.
-
Fig. i zeigt einen Einweggleichrichter nach der Erfindung.
-
a ist das Gleichrichtergefäß, b und c sind die Einschmelzungen, r1
ist die ballförmige Kathode, welche aus zusammengewundenem feinem Nickeldraht besteht,
der mit metallischem Barium aktiviert ist.
-
e ist eine kugelschalenförmige Anode. Diese Anodenform hat den Zweck,
als Reflektor für die von der Kathode abgestrahlte Wärme zu dienen und diese auf
die Kathode zurückzustrahlen, um damit eine genügende Emissionstemperatur der Kathodenmasse
zu sichern.
-
Auch die an der Anode frei werdende Wärme dient diesem Zweck und sorgt
für eine gute Kathodenheizung bei hoher Stromentnahme.
-
Weiterhin gestattet ein derartiger Reflektor auf einfache Weise ein
Erhitzen der Kathode bei der Herstellung des Gleichrichters.
-
Eine derartige ballförmige Kathode läßt sich nämlich schlecht direkt
durch Hochfrequenzinduktionsströme aufheizen, während dies unter Zuhilfenahme des
gezeigten Reflektors leicht zu bewerkstelligen ist.
-
Um insbesondere beim Aktivierungsvorgang ein Bestäuben der Gleichrichterteile
durch die Kathode zu vermeiden, ist ein zweckmäßig aus Glimmer gefertigter Schirm
f , vorgesehen.
-
Auch kann sich die Anbringung eines mit der Kathode verbundenen Metallmantels
g empfehlen.
-
Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt Fig.2, welche einen Doppelweggleichrichter
darstellt.
-
Die Bezeichnungen dieser Figur entsprechen im wesentlichen denen der
Fig. i. ' Die Anoden e, und e2 mit den Durchführungen b1 und b2 sind hier halbkugelförmig
ausgebildet und befinden sich gegenseitig und
zug Kathodenzuleitung
in einem Abstand, der kleiner ist als die mittlere freie Weglänge der Ladungsträger.
-
Die Gleichrichter können mit einer Gasfüllung, einer Dampffüllung
oder einer Gas-Dampfgemisch-Füllung versehen sein; in den letzten beiden Fällen
wäre innerhalb der Gleichrichtergefäße ein Dampfbildner, z. B. Quecksilber, vorzusehen.