DE715946C - Zuendeinrichtung fuer Vakuumentladungsgefaesse mit fluessiger Kathode - Google Patents

Description

• Zündeinrichtung für Vakuumentladungsgefäße mit flüssiger Kathode Zur Zündung von Vakuumentladungsgefäßen mit flüssiger Kathode, insbesondere bei Queck: silberkathodengleichrichtern;- verwendet man in die Kathodenoberfläche eintauchende Stifte aus hälbIeitendem-Materiäl, beispielsweise aus Siliciumcarbid. Der Kathode wird über diese Stifte ein kurzzeitiger Strom zugeführt. Durch das dabei :im Halbleiterstift auftretende Spannungsgefälle wird eine Entladung zwischen der Oberfläche des Halbleiters und- der ihm benachbarten Oberfläche- der Kathodenflüssigkeit eingeleitet. Diese Hilfsentladung ermög°-"licht das Einsetzen --der Hauptentladung, sofern im gleichen,-Aitgenblick die Anode gegenüber der Katliöde 'ein genügend-hohes positives -Potential aufweist. Die zur Einleitung der Entladung 'erforderliche Spannung -zwischen Anode und-Tathode hängt- in -hohem. Maße voxi der Eintäuchtiefe des Halbleiterstiftes in die, Kathodenflüssigkeit ab: Gegenstand der -Erfindung ist .eine- Zündeinrichtung .:für ein- Vaküumentläduiigsgefäß mit flüssiger -Kathode; dessen Zündung ,mit Hilfe eines 'Stromstoßes durch einen in die Kathode eintauchenden- Halbleiterstift erfolgt bei der die- Wirkung der. verschiedenen Eintauchtiefen des Halbleiterstiftes@-:auf die Zündspannung -dadurch aufgehoben ist, daß-- der Halbleiterstift in seinem- Eintäuchbereich eine entsprechende konkav-konische Flanken-Linie hat: - - -Die Abb. z zeigt in zum Teil schematischer Darstellung - ein Ausführungsbeispiel der - Erfindung. - An dem unteren Teil des Glasgefäßes i befindet sich die Kathodenflüssigkeit ¢, beispielsweise Quecksilber.. Die Stromzuführung zur KathQdenfliissgkeit erfolgt über die mit dem Glasverschmolzene Metällkalipe;6; die in leitender Verbindung mit der Stromzuführung 5 steht. Am oberen- Ende des Gefäßes ist die Anode 7, die beispielsweise 'aus :Graphit besteht; an dem -Anodenst#omleiter 8 befestigt. -Die Verbindung mit der Stromzuführung g ist ebenfalls mit 'Hilfe einer -mit dem- Glas verschmolzenen Metallkappe hergestellt. Zur Zündung;- dient .der .in die Kathodenflüssigkeit eintauchende als Rotationskörper ausgebildete Halbleiterstift 1o, dessen -metallische Zuleitung 1 i bei 13 in die Gefäßwand eingeschmolzen ist.- Zur Stromzufühung -dient die Metallkappe 1q.. 'Zum Schutz gegen eine Kondensation -von Quecksilber oder---Niederschlägen- von Graphit ist die Zuleitung z r am eingeschmolzenen Ende von einem Glasrohr 12 umgeben. -Abb-. z zeigt, in --größerem Maßstab die Befestigung des Halbleiterstiftes io an der Zuleitung ii mit Hilfe- der Fassung 1-6, die in festem Kontakt mit dem Halbleiterstift steht und durch Klemmen öder Pressen mit der Zuleitung I I verbunden ist: Die Spitze des Halbleiterstiftes besitzt, wie die Abb. 2 zeigt,- bei kreisförmigem Querschnitt konkav gebogene Flanken. _ Die Betriebsweise der Einrichtung ergibt sich aus Abb. i. Die Zuleitung 5 des Entladungsgefäßes .ist über die Leitung 17 unmittelbar mit der Wechselspannungsquelle verbunden. Die Anodenzuleitung g ist über die Leitung i$ mit der Nutzlast i9 verbunden, die ihrerseits an den anderen Pol der Wechselspannungsquelle angeschlossen ist. In der Abbildung ist die Nutzlast als Widerstand dargestellt. Es kann jedoch -an dieser Stelle ein beliebiger Verbraucher; beispielsweise eine Punktschweißmaschine, gesetzt werden. Parallel zum Verbraucher ist ein Glättungskondensator ao vorgesehen für den Fall, daß der Verbraucher 19 möglichst vollkommenen Gleichstrom benötigt.
• An ein gegenüber der Kathode festes Wechselpotential, das im vorliegenden Falle der Anodenzuleitung i 8 entnommen wird, ist über. den Widerstand 22 ein Gleichrichter 23 angeschlossen, der den Strom für die Zündelektrode io liefert. Zu diesem Zweck eignen sich alle Gleichrichterarten. Es können also beispielsweise Trockengleichrichter, Hochvakuumgleichrichter und gasgefüllte Gleichrichter an dieser Stelle Verwendung finden. Die Zündung der Entladungsröhre erfolgt, sobald durch den Halbleiter ein genügend großer Strom fließt und zwischen Anode und Kathode eine genügend - positive Spannung liegt: Versuche zeigten nun, daß die zum Zünden erforderliche Spannung bei Verwendung eines Halbleiterstiftes konstanten Querschnittes stark von der Höhe des Quecksilberspiegels abhängt. Dies hat seinen Grund darin, daß durch Änderung der Eintauchtiefe auch eine Änderung des Gesamtwiderstandes des Zündkreises eintritt,- so daß der Strom mit zunehmender Eintauchtiefe stark zunimmt. Infolgedessen sinkt mit zunehmender Eintauchtiefe die zum Zünden erforderliche Spannung. Diese Abhängigkeit der Zündspannung V von der Eiütauchtiefe h ist in -Abb. 3 durch die Kurve A dargestellt.
• Durch Versuche wurde festgestellt, daß der zum. Zünden erforderliche Strom bei gleicher Zündspannung stark vom Durchmesser bzw. Umfang des eintauchenden Stiftes an der Stelle, an der er in die Oberfläche der Kathodenflüssigkeit eindringt, abhängt. Diese -Abhängigkeit des zum Zünden erforderlichen Stromes ;A vom Durchmesser der Zündelektrode an der Eintauchstelle D ist in Abb. q. durch die Kurve-B dargestellt. Mit zunehtuendem Durchmesser nimmt also der zum Zünden erforderliche Strom stark zu. Von dieser Eigenschaft' des Zündverfahrens wird bei der Erfindung dadurch Gebrauch gemacht, daß der Zündstift in seinem Eintauchbereich einen von unten nach oben zunehmenden Durchmesser aufweist. Bei höherem Quecksilberspiegel durchdringt somit der Halbleiterstift die Oberfläche längs eines Kreises größeren Durchmessers`; so daß die gleiche Zündspannung nur erreicht werden kann, wenn gleichzeitig der durch den Halbleiter fließende Strom bei dem gewählten Beispiel der Kurve B in Äbb. g. entsprechend gesteigert wird. Eine solche Steigerung tritt durch die Verminderung des Widerstandes im Zündkreis wegen des bei höherem Quecksilberstand geringeren Ohmschen Widerstandes des Zündkreises von selbst ein. Die Berechnung der Form der Halbleiterspitze ist somit in eindeutiger Weise möglich, sobald die in Abb. q: -dargestellte Abhängigkeit des Zündstromes vom Durchmesser des Halbleiters in der Durchdringungsebene und der spezifische Widerstand des Halbleiters durch Versuche ermittelt worden sind. Es gelingt auf diese. Weise, die zum Zünden erforderliche Spannung von der Eintauchtiefe unabhängig zu machen. Die Zündspannungskurve ist somit, wie in. Abb.,3 durch Kurve C dargestellt, eine horizontale, gerade Linie. Die Form der Spitze ist für das vorliegende Ausführungsbeispiel :genauer in Abb. 5 wiedergegeben. -Bei den Versuchen wurde festgestellt, daß sich Wolfram- und Siliciumcarbid; die mit einem geeigneten Bindemittel, beispielsweise Ton, gemischt sind, zur Zündung besonders gut eignen. Es können aber auweh andere Halbleiter Verwendung finden. Als Kathodenflüssigkeit wurde meist Quecksilber verwendet. Es ist jedoch unter Umständen vorteilhaft, in an sich bekannter Weise andere bei der Betriebstemperatur flüssige Leiter; beispielsweise Gallium,- zu verwenden.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Zündeinrichtung für Vakuumentladungsgefäße mit flüssiger Kathode, bei der die Zündung mit Hilfe eines Stromstoßes durch einen in die Kathodenflüssigkeit eintauchenden Halbleiterstift erfolgt; dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterstift in seinem Eintauchbereich mit konkav-konischer Flankenlinie in der Weise ausgebildet ist, daß die Wirkung der verschiedenen Entauchtiefen des Halbleiterstiftes auf die Zündspannung aufgehoben wird.
2. 2. Zündeinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Halb- 'leiterstift über einen Vorwiderstand und einen Gleichrichter an ein gegenüber der Kathode festes Wechselpotential angeschlossen ist.
3. 3. Zündeinrichtung nach Anspruch r oder -2, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterstift als Rotationskörper ausgebildet ist. q:. Zündeinrichtung nach Anspruch -r und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß: als Material für den Halbleiterstift Wolfram-oder Silieiwmcarb,d verwendet äst.