DE724181C - Vorrichtung zum Schutz gegen das Verloeschen einer Lichtbogenkathode in einem gas- oder dampfgefuellten Lichtbogenentladungsgefaess - Google Patents

Vorrichtung zum Schutz gegen das Verloeschen einer Lichtbogenkathode in einem gas- oder dampfgefuellten Lichtbogenentladungsgefaess

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DE724181C
DE724181C DESCH111385D DESC111385D DE724181C DE 724181 C DE724181 C DE 724181C DE SCH111385 D DESCH111385 D DE SCH111385D DE SC111385 D DESC111385 D DE SC111385D DE 724181 C DE724181 C DE 724181C
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arc
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Dr-Ing Winfried O Schumann
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Dr-Ing Winfried O Schumann
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Dr-Ing Winfried O Schumann
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J13/00Discharge tubes with liquid-pool cathodes, e.g. metal-vapour rectifying tubes
    • H01J13/02Details
    • H01J13/34Igniting arrangements
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J17/00Gas-filled discharge tubes with solid cathode
    • H01J17/02Details
    • H01J17/36Circuit arrangements not adapted to a particular application of the tube and not otherwise provided for
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2893/00Discharge tubes and lamps
    • H01J2893/0072Disassembly or repair of discharge tubes
    • H01J2893/0073Discharge tubes with liquid poolcathodes; constructional details
    • H01J2893/0074Cathodic cups; Screens; Reflectors; Filters; Windows; Protection against mercury deposition; Returning condensed electrode material to the cathodic cup; Liquid electrode level control
    • H01J2893/0087Igniting means; Cathode spot maintaining or extinguishing means

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Description

  • Vorrichtung zum Schutz gegen das Verlöschen einer Lichtbogenkathode in einem gas- oder dampfgefüllten Lichtbogenentladungsgefäß Es sind Steuer- oder Regelanordnungen bekanntgeworden, bei denen der Zeitpunkt der Löschung eines in einem- Entladungsgefäß bestehenden Lichtbogens willkürlich bestimmt wird. Die Löschung kann beispielsweise dadurch bewirkt werden, daß einer Anode oder einer dieser zugeordneten Steuerelektrode eine Kondensatorenentladung zugeführt wird, wobei zweckmäßig noch zwischen den Kondensator und die Steuerelektrode eine Funkenstrecke geschaltet ist, die dafür sorgt, daß eine stoßartig auftretende hohe Steuerspannung erzeugt wird. Versuche, die mit diesem Steuerverfahren angestellt wurden, haben gezeigt, daß bei der Löschung eines in einem Lichtbogenentladungsgefäß mit Quecksilberkathode zwischen dieser Kathode und einer Anode brennenden Lichtbogens vielfach nicht nur der zu steuernde Lichtbogen, sondern auch noch andere in dem gleichen Gefäß bzw. zur gleichen Kathode hin brennende Lichtbögen verlöschen. Es kann sich dabei um Lichtbögen anderer Phasen oder besonders auch um Erregerlichtbögen handeln, die dazu dienen, die Kathode des Entladungsgefäßes dauernd emissionsbereit zu halten. Es ist versucht worden, dem Verlöschen des Kathodenfleckes dadurch zu begegnen, daß in den Stromkreis eines Lichtbogens, der nicht verlöschen soll, genügend große Induktivität gelegt wird. Diese-Schaltungen führen jedoch nicht zu dem gewünschten Erfolg.
  • Die Erfindung betrifft demgemäß eine Vorrichtung zum Schutz gegen das Verlöschen einer Lichtbogenkathode in einem gas- oder dampfgefüllten Lichtbogenentladungsgefäß, bei dem zwischen einer flüssigen Kathode (Quecksilberkathode) und mehreren Anoden gleichzeitig Lichtbögen brennen und in dem der Lichtbogen einer dieser Anoden durch Einwirkung einer über Anode und Kathode gehenden Kondensatorentladung oder durch ein anderes über Anode und Kathode sich auswirkendes Mittel willkürlich gelöscht werden soll, andere schon vor dieser Löschsteuerung zwischen der Kathode und den übrigen Anoden brennende Lichtbögen dagegen aufrechterhalten bleiben sollen. Erfindungsgemäß wird zwischen der Kathode des Entladungsgefäßes und einer am Brennen zu erhaltenden Anode oder einer in ihrer En tladungsbahu angeordneten Hilfselektrode im Augenblick der Löschsteuerung der erstgenannten Anode eine so hohe Spannung zugeführt, daß der Kathodenfleck nicht erlischt oder nach dem Erlöschen in kürzester Zeit wieder zündet. Der für den Betrieb des Entladungsgefäßes erforderliche Kathodenfleck wird durch die Erfindung so stabil gemacht, daß er überhaupt nicht ausgeht oder zumindest nach kürzester Zeit wieder gezündet wird. Durch die Spannung, welche bei der Erfindung einer zu der gleichen Kathode hin einen Lichtbogen führenden Anode oder einer dieser Anode zugeordneten Steuerelektrode zugeführt wird, läßt sich der Kathodenfleck am Leben hatten bzw. sofort zünden, wenn der Strom des Bogens abzunehmen beginnt.
  • Vorrichtungen, welche dazu dienen, dem aufrechtzuerhaltenden Lichtbogen, beispielsweise dem Erregerlichtbogen, eine Steuerspannung zuzuführen, müssen synchron betrieben werden mit denjenigen Steuervorrichtungen, über die einem anderen Lichtbogen des gleichen Entladungsgefäßes Spannungsstöße zur Löschung dieses Lichtbogens zugeführt werden. In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird zu dem Zweck in den Lichtbogenstromkreis, dessen Lichtbogen aufrechterhalten werden soll, die Primärspule eines Induktors gelegt, in dessen Sekundärspule bei Abnahme des Lichtbogenstromes eine hohe, die Aufrechterhaltung dieses Lichtbogens bewirkende Spannung erzeugt wird. Das eine Ende dieser Sekundärspule wird mit der Kathode des zu schützenden Lichtbogens verbunden, während das andere Ende an die Anode des gleichen Lichtbogens angeschlossen ist. Dieses andere Ende kann auch mit einem Gitter oder einer ähnlichen metallischen Elektrode verbunden werden, die sich in der Nähe der Anode befindet. Versuche haben erwiesen, daß die Wirkung um so günstiger ist, je mehr eine derartige Hilfselektrode in der Nähe der Anode angeordnet ist.
  • Das Ziel der Sicherung des Kathodenfleckes kann auch dadurch erreicht werden, daß die Vorrichtung, welche den zur willkürlichen Löschung eines Lichtbogens dienenden Spannungsstoß erzeugt, derart ausgebildet wird, daß sie gleichzeitig einer anderen Elektrode stoßartig eine so hohe Spannung zuführt, daß der Strom dieser anderen Anode nicht erlischt oder daß im Moment des Stoßes der Lichtbogen dieser Anode wieder gezündet wird. Zur Erzeugung der dazu notwendigen hohen Steuerspannungen kann wieder ein Induktor verwendet werden, oder es kann die Entladung über eine Funkenstrecke dazu dienen. Zur Erleichterung der bei der Erfindung angestrebten Wirkung ist es vorteilhaft, eine Anode, deren Lichtbogen nicht verlöschen soll, nicht zu nahe der Kathodenoberfläche zu legen und außerdem dafür zu sorgen, daß der Raum zwischen ihr und der Kathode möglichst viele Elektrizitätsträger enthält. Man kann diesen Raum zwischen dieser Anode und der Kathode z. B. durch ein Schutzrohr begrenzen, «-elches möglichst nahe bis zur Kathode reicht und diesen Raum den Einwirkungen entzieht, die auf die sonstigen in dem Gefäß brennenden Lichtbögen ausgeübt werden. Dieser Schutzraum kann auch durch Heizung oder Kühlung oder genügenden Ab,chluß gegen den übrigen Entladungsraum auf eine solche Dampfdichte gebracht werden, daß die Aufrechterhaltung des Lichtbogens oder die Wiederzündung durch Hilfsspannungen möglichst gefördert wird. Die Ionisierung, die zur leichten Zündung dieser Anode erforderlich ist, kann auch durch Bestrahlung der Kathodenoberfläche mit kurzwelligem Licht erreicht werden. Ein anderes Mittel besteht in der Thermoionisierung, indem man nahe der Kathodenoberfläche eine Glühkathode anbringt, wobei z. B. der Glühkörper bzw. eine Verlängerung davon in die Kathodenflüssigkeit eintaucht. Diese Flüssigkeit bildet dann den einen Pol für die Stromzuführung zu dem Glühkörper. Durch diese Anordnung kann die Zündung so erleichtert werden, daß das Entladungsgefäß wie ein gas-oder dampfgefülltes Lichtbogenentladungsgefäß mit Glühkathode arbeitet und daß man daher mit sehr geringen Spannungen zum Wiederzünden des Lichtbogens auskommt.
  • In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung im Schaltungschema dargestellt. Ein Entladungsgefäß i mit einer Quecksilberkathode 2 ist mit mehreren Anoden versehen, von denen nur die Anoden 3 und .4 gezeichnet sind. Es sei angenommen, daß der Lichtbogen der Anode 3 willkürlich zu Steuer- oder Regelzwecken durch eine über Anode und Kathode gehende Kondensatorentladung oder durch ein anderes über Anode und Kathode sich auswirkendes Mittel gelöscht werden soll. Die Anode :1 soll dagegen als Erregeranode zur Aufrechterhaltung des Kathodenfleckes auf der Quecksilberkathode 2 dienen. Der Lichtbogen zwischen der Erregeranode 4. und der Kathode ist somit ein Lichtbogen, welcher gleichzeitig mit dem Lichtbogen der Anode 3 brennt und der durch die auf den letztgenannten Lichtbogen einwirkende Löschsteuerung nicht zum Verlöschen gebracht werden soll. Gleiche Verhältnisse würden auch dann vorliegen, wt nn es sich nicht um den aufrechtzuerhaltenden Lichtbogen einer Erregeranode, sondern um die Lichtbögen anderer in dem gleichen Entladungsgefäß angeordneter Betriebsanoden handelt.
  • Zur Steuerung des Löschzeitpunktes des Lichtbogens der Anode 3 dient eine an sich bekannte Löschschaltung. Der Anode 3 ist hier zu dem Zweck ein Steuergitter 5 zugeordnet, welches über eine Funkenstrecke 6 und einen Kondensator 7 mit der Anode 3 verbunden ist.» Parallel zu dem Kondensator 7 liegt die Sekundärwicklung eines Induktors 8, in dessen Primärstromkreis eine Batterie 9 und ein Steuerschalter io geschaltet sind. Beim Öffnen des Schalters io wird dem Steuergitter 5 über die Funkenstrecke 6 stoßartig eine hohe Spannung zugeführt, die den Lichtbogen zwischen derAnode3 und der Kathode 2 zum Verlöschen bringt. Vorteilhaft ist es, die Schaltung dabei so zu wählen, daß, wie in der Zeichnung angegeben, die der Anode zugekehrte Belegung des Kondensators 7 negatives Potential, die dem Gitter bzw. der Funkenstrecke zugeordnete Belegung dagegen positives Potential besitzt. Die Löschwirkung wird noch durch einen Kondensator ii unterstützt, der die Anode 3 mit der Kathode 2 verbindet. Von wesentlicher Bedeutung ist bei der Schaltung ein Widerstand 12, der das Steuergitter 5 mit der Kathode 2 verbindet. Dieser Widerstand verhindert das Auftreten unerwünschter freier Schwingungen, die bei der Steuerung der Löschung des Lichtbogens der Anode 3 auftreten können. Durch den Widerstand 12 wird daher die Sicherheit der Löschung des Lichtbogens 3 erhöht. Der Widerstand 12 kann auch durch andere Dämpfungsmittel ersetzt werden. Wesentlich ist, daß freie Schwingungen zwischen dem Steuergitter 5 und der Kathode 2 verhindert werden. Für die Erfindung wesentlich ist an dieser Löschsteuerung, daß sie über Anode und Kathode auf den Lichtbogen zwischen Anode 3 und Kathode 2 einwirkt.
  • In der Schaltung ist angenommen, daß der Lichtbogen der Anode 3 über einen Verbraucherwiderstand 13 an eine Gleichstromquelle 14 angeschlossen ist. Die Schaltung kann jedoch auch für Entladungsgefäße verwendet werden, die mit Wechselstrom betrieben werden.
  • In den Stromkreis der Erregeranode. 4, die ebenfalls von einer Gleichstromquelle 15 gespeist wird, ist ein Transformator 16 geschaltet, dessen Sekundärwicklung an eine Steuerelektrode 17 und die Kathode 2 angeschlossen ist. Wenn im Augenblick des Verlöschens des Lichtbogens zwischen der Anode 3 und der Kathode 2 auch der Lichtbogen zwischen der Anode 4 und der gleichen Kathode erlischt und wenn daher der Strom im Stromkreis der Anode 4 abnimmt, so wird über den Transformator 16 der Gitterelektrode 17 ein Spannungsstoß zugeführt, der den Lichtbogen zwischen der Anode 4 und der Kathode 2 sofort wieder zündet. Es wurde bereits erwähnt, daß an Stelle des Transformators 16 auch andere Vorrichtungen gewählt werden können, durch die im Augenblick des Verlöschens des Lichtbogens der Anode 3 der Steuerelektrode 17 eine Spannung zugeführt wird, die den Lichtbogen zwischen der Anode 4 und der Kathode 2 wieder zündet bzw. den Kathodenfleck der Kathode 3 aufrechterhält.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Vorrichtung zum Schutz gegen das Verlöschen einer Lichtbogenkathode in einem gas- oder dampfgefüllten Lichtbogenentladungsgefäß, bei dem zwischen einer flüssigen Kathode (Quecksilberkathode) und mehreren Anoden gleichzeitig Lichtbögen brennen und in dem der Lichtbogen einer dieser Anoden durch Einwirkung einer über Anode und Kathode gehenden Kondensatorentladung oder durch ein anderes über Anode und Kathode sich auswirkendes Mittel willkürlich gelöscht werden soll, andere schon vor dieser Löschsteuerung zwischen der Kathode und den übrigen Anoden brennende Lichtbögen dagegen aufrechterhalten bleiben sollen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Kathode des Entladungsgefäßes und einer anderen am Brennen zu erhaltenden Anode, vorzugsweise einer Erregeranode, dieser Anode oder einer in ihrer Entladungsbahn angeordneten Hilfselektrode im Augenblick der Löschsteuerung der erstgenannten Anode eine so hohe Spannung zugeführt wird, daß der Kathodenfleck nicht erlischt oder nach Erlöschen in kürzester Zeit wieder zündet.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in den Anodenstromkreis der Anode, deren Lichtbogen aufrechterhalten werden soll, ein Transformator geschaltet ist, in dessen Sekundärwicklung beim Abnehmen des Lichtbogenstromes eine zur Aufrechterhaltung des Lichtbogens dienende hohe Spannung induziert wird.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Löschung eines ' Lichtbogens dienende Steuervorrichtung derart ausgebildet ist, daß gleichzeitig mit dem Löschstoß, der dem zu steuernden Bogen erteilt wird, einer anderen Elektrode ebenfalls ein Spannungsstoß von solcher Art zugeführt wird, daß entweder deren Bogenstrom nicht erlischt oder daß im Augenblick des Erlöschens des gesteuerten Lichtbogens der mitverlöschende Lichtbogen dieser anderenElektrode sogleich wieder gezündet wird.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfselektrode, der zur Aufrechterhaltung des Lichtbogens eine hohe Steuerspannung zugeführt wird, in der Nähe der Anode angeordnet ist, deren Lichtbogen aufrechterhalten bzw. wieder gezündet werden soll.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum, in dem der aufrechtzuerhaltende Lichtbogen brennt, gegenüber dem übrigen Entladungsraum weitgehend abgeschlossen ist.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Temperatur und Druck des abgeschlossenen Entladungsraumes derart regelbar sind, daß in diesem Raum möglichst günstige Ionisierungsverhältnisse geschaffen werden.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch Bestrahlung der Kathode des Entladungsgefäßes mit kurzwelligem Licht. B. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Entladungsraum der Anode, deren Lichtbogen aufrechterhalten werden soll, vorzugsweise in der Nähe der Käthode, eine Hilfsglühkathode angeordnet ist. g. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsglühkathode mit der Quecksilberkathode elektrischleitend verbunden ist, so daß die Quecksilberkathode als Stromzuführung zu der Glühkathode dient.
DESCH111385D 1936-11-13 1936-11-13 Vorrichtung zum Schutz gegen das Verloeschen einer Lichtbogenkathode in einem gas- oder dampfgefuellten Lichtbogenentladungsgefaess Expired DE724181C (de)

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