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Elektrisches Entladungsgefäß mit im Betrieb flüssiger Kathode Bei
Entladungsgefäßen mit im Betrieb flüssiger Kathode, beispielsweise Quecksilberkathode,
treten oft Änderungen in der Ob@erflächenehene des Kathodenspiegels auf, insbesondere
wenn das Gefäß plötzlich Mwegt wird, so daß sich das Kathodenmaterial verlagert.
Bei der Verwendung von Entladungsgefäßen an Stellen, ,an denen eine Bewegung unvermeidlich
ist, z. B. auf Schiffen, -ist es schwierig, diese Bewegung zu verhindern. Dieser
Nachteil wirkt sich besonders dann aus, wenn die Kathode mit einer feststehenden,
in die Kathode eintauchenden Steuer bzw. Zündvorrichtung verwendet wird, die zur
Aufrechterhaltung eines sicheren Betriebes Beine bestimmte Höhe der Kathodenobjerfläche
erfordert.
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Es sind daher Vorrichtungen :erforderlich, durch die wenigstens ein
Teil der Kathodenoberfläche im wesentlichen auf :einem bestimmten Niveau gehalten
wird trotz beträchtlicher transversaler ioder kippender Bewegungen des Entladungsgefäßes.
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Um dies zu erreichen, ist :erfindungsgemäß bei :einem :elektrischen
Entladungsgefäß mit im Betriebszustand flüssiger Kathode und mit ungefähr in die
Mitte der Kathode eintauchender, feststehender Zündelektrode unterhalb der Kathodenoberfläche
und vorzugsweise parallel zu ihr ein Schirm, der gegenüber der Tauchstelle der Zündelektrode
eine Öffnung aufweist, derart angeordnet, daß bei Bewegungen des Gefäßes die Eintauchtiefe
der Zündelektrode annähernd konstant bleibt.
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Ein nach der Erfindung aufgebautes Entladungsgefäß mit im Betrieb
flüssiger Kathode ,kann betriebssicher auf Schiffen oder
an anderen
Stellen, wo eine beträchtliche Bewegung zu berücksichtigen ist, verwendet werden.
Gerade bei sich wiederholenden Bewegungen, die sowohl aus Kipp- als auch transversalen
Bewegungen bestehen, hat sich 1.1i vielen Untersuchungen erwiesen, daß eines Entladungsgefäßes
nach der Erfindung stets in Berührung mit der Kathode bleibt.
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An Hand der Abbildungen, die in zum Teil schematischer Darstellung
:ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen, s,-.i die Erfindung näher erläutert.
Abb. i zeigt im Längsschnitt ein Entladungsgefäß nach der Erfindung. Abb. 2 zeigt
den Kathodenteil des Entladungsgefäßes während der Bewegung von der senkrechten
Lage in eine andere. Abb. 3 zeigt den Kathodenteil des Entladungsgefäßes in gekippter
Lage, und ebb. 4. zeigt einen Horizontalschnitt durch das Entladungsgefäß in Höhe
des Schirmes.
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Das Entladungsgefäß nach Abb. i besteht aus einer zylindrischen Wandung
io, die oben und unten durch die Deckel i i und 12 abgeschlossen ist. An dem oberen
Deckel i i ist eine Anode 14 vorzugsweise aus Graphit vorgesehen, die über eine
vakuumdichte Verbindung durch den Isolierring 15 isoliert an dem Deckel befestigt
ist. Die Stromzuleitung erfolgt über das Kabel 16. In dem unteren Teil des Gefäßes
ist eine Kathode 18 aus im Betriebszustand flüssigem Material, beispielsweise aus
Quecksilber, vorgesehen, die in unmittelbarer Berührung mit dem Metall der Gefäßwandung
steht.
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Die Zündelektrode, die die Entladung zwischen der Anode und der Kathode
bei Gleichrichterbetrieb zu Beginn jeder positiven Anodenspannungshalbwelle von
neuem zündet, ist mit i g beziffert. Sie jaucht ständig in die Mitte der Kathode
ein und zündet bei Stromdurchgang den liathodenfleck. Die Elektrode i g besteht
beispielsweise aus halbleitendem Material, wie Siliciumcarbid oder ähnlichen. Die
Stromzuführung zu dieser Elektrode erfolgt über den Zuleiter 2i, der von der Kathode
durch :eine Isoliersicht 22 aus Glas oder entsprechendem Material isoliert ist.
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Bei :einer derartigen Elektrode wird die Zündung nur dann bewirkt,
wenn die Elektrode ,g dauernd mit der Kathodenoberfläche in Berührung steht. Zu
einem geregelten Betrieb ist es außerdem erforderlich, daß die Eintauchtiefe der
Elektrode dauernd im wesentlichen konstant ist.
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Um eine im wesentlichen gleiche Eintauchtiefe aufrechtzuerhalten,
würde es an sich bei langsamer Bewegung des Gefäßes von der senkrechten in eine
nicht senkrechte Ruhelage beliebiger Richtung genügen, wenn die Elektrode ig, wie
vorher angegeben -und , wie an sich bekannt, in der Mitte der Kathodenoberfläche
oder wenigstens angenähert in der Kathodenmitte und somit in der Achse . des Entladungsgefäßes
angeordnet wird. Bei .einer derartigen Artordnung wäre es möglich, innerhalb von
Grenzen den Grad der Eintauchtiefe der Elektrode gleichmäßig aufrechtzuerhalten
ohne Rücksicht auf die Ruhelage des Gefäßes i o. Dies läßt sich beispielsweise aus
Abb. 3 ersehen. Trotz der Tatsache, daß die Achse des Gefäßes wesentlich gekippt
ist, ist dennoch die Spitze der Elektrode ig vollständig in das Kathodenmaterial
eingetaucht. Allerdings muß dabei die. Tiefe des Kathodenmaterials nur wenig kleiner
sein als der Durchmesser des Entladungsgefäßes, so daß bei Kippen des Gefäßes um
3o- oder mehr äie Quecksilberoberfläche nicht die Schnittlinie zwischen dem Deckel
12 und der Gefäßwand io überschreitet.
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Eine derartige Anordnung genügt somit, um einen Kontakt zwischen der
Zündelektrode und der Kathode in verschiedenen Ruhelagen der Anordnung aufrechtzuerhalten.
Jedoch genügt diese Anordnung nicht mehr bei periodischen Schwingungen, wenn die
Anordnung beispielsweise periodischgekipptoder seitlich bewegt wird. Während derartiger
Perioden steigt das Quecksilber von Seite zu Seite in dem Gefäß und gerät somit
in wellenförmige Bewegung, so daß zeitweise die Elektrode i g vollkommen unbedeckt
ist.
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Bei der Erfindung tritt dieser Nachteil nicht auf. Er ist vermieden
durch den Transversalschirm 2q., der unter der Oberfläche der Kathode 18 liegt und
vorzugsweise im wesentlichen parallel zu ihr angeordnet ist. Dieser Schirm ist durch
Stützen 26 getragen und weist einen geringen Abstand von der Gefäßwandung auf. Der
Schirm ist vorteilhaft so angeordnet, daß die Tiefe des Quecksilbers über ihm etwa
halb so groß oder auch weniger als halb so groß ist wie die Tiefe unter ihm. An
dem Schirm ist ein enges Loch 25 unterhalb der Elektrode i9 angebracht, also ungefähr
in der Mitte der Quecksilberoberfläche und somit in der Achse des Entladungsgefäßes.
Die Wirkung dieser öffnung ist in Abb.2 dargestellt, die das Entladungsgefäfä während
.einer periodischen Bewegung zu der Zeit zeigt, in der das Entladungsgefäß nach
links kippt, so daß das Kathodenmaterial in entsprechender Bewegung ist. Die kinetische
Energie des Kathodenmaterials treibt dabei das Quecksilber durch die öflnung 25
aufwärts, so daß es stets die Spitze der Zündelektrode umgibt und mit ihr in Kontakt
steht. Es wurde gefunden, daß bei richtiger Bemessung der öffnung 25 die Tiefe des
Eintauchens der Elektrodenspitze für alle nicht übertriebenen transversalen Bewegungen
der
Anordnung praktisch konstant bleibt. In einem besonderen Fall wurde eine Kreisöffnung
von etwa 9,5 mm Durchmesser verwendet, de sich für diesen Fall als hinreichend
erwies. Falls das Entladungsgefäß für längere Zeit in der gekippten Lage ver= harrt,
stellt sich schließlich ,ein Quecksilberspiegel @entsprechend Ab b. 3 sein,
bei dem die richtige Eintauchtiefe der Elektrode i 9 durch die Lage der Elektrode
in der Mitte - der Quecksilberoberfläche gesichert ist.
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Die Ausbildung eines derartigen Schirmes ist in Abb. q. von oben gesehen
dargestellt. Der Schirm ist in diesem Falle sowohl mit einer öffnung 25 .als .auch
mit mehreren kleineren Öffnungen 27 versehen. Die kleineren Öffnungen sind nicht
wesentlich, jedoch ist bei ihrer Verwendung für das Quecksilber ein Nebendurchgang
neben der Hauptöffnung 25 geschaffen, so daß sie mit dazu beitragen, die. Höhe der
Quecksilberoberfläche um die Elektrode i9 während der periodischen Schwingungen
betriebssicher aufrechtzuerhalten.. Der kleine Zwischenraum zwischen dem Schirm
und der Gefäßwandung dient dem gleichen Zweck. Die öffnung.28 ist zum Durchführen
des Stromleiters 2 i durch den. Schirm vorgesehen. Der Schirm kann auch ' anders
.als dargestellt geformt sein.