DE725052C

DE725052C - Elektrisches Entladungsgefaess mit fluessiger Kathode

Info

Publication number: DE725052C
Application number: DEP77278D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Konrad Meyer
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1938-05-15
Filing date: 1938-05-15
Publication date: 1942-09-12
Also published as: DE694632C; GB528725A; FR854289A

Description

Elektrisches Entladungsgefäß mit flüssiger Kathode Man kann Quecksilberdampfgleichrichtier dadurch zünden, idaß man von der Kathode aus einen Quecksilberstrahl gegen seine Hilfselektrode spritzt, die ein von der Kathode verschiedenes Poüential aufweist, oder daß ein Quecksilberstrahl von dem @oberen Teäl. .des Gefäßes auf die Kathode gespritzt wird, der durch die Schwexkraft abgerissien wird. Beim Abreißen dies. Strahles entsteht dann ein Unterbrechungsfunke, der die Zündung bewerkstelligt. Derartige Vorrichtungen sind verhältnismäßig unhandlich und insbesondere wegen der großen zu bewegendem, Massen zu träge, um sie für periodische Zündungen zu verwenden.
Die Zündung von Quecksilberdampfent-Iadungsgefäßen kann ferner mit Hilfe eines in die flüssige Kathode eingetauchten Halbleiterstabes erfolgen, durch den zur Zündung ein Stromstoß geschickt wird- Solche Anord-,nungen zünden aber nicht zuverlässig genug; auch wird durch einen gewissen Abbrand des Halbleiters ,die Kathode verschmutzt und damit ,die Lebensdauer herabgesetzt. Außerdem ist ein Stromstoß von recht erheblicher Größe nötig, um eine einigermaßen sichere Zündung zu erhalten.
Es ist ferner bereits bekannt, einen von dem Katho,denque:cksilbier durch Isolierteile abgetrenntem. ruhenden Quecksilberstrang durch Gleichstrom zum Verdampfen zu bringen und dadurch eine Entladung zu zünden. Um jedoch erneut zünden zu können, ist bei diesem Verfahren eine beträchtlich lange Zeit erforderlich, bis sich ein neuer zusammenhängender Quecksilberstrang gebildet hat.
Diese Nachteile werden erfindungsgemäß bei einem elektrischen Entladungsgefäß mit flüssiger Kathode und einer Zündvorrichtung, die beim Betrieb des Entladungsgefäßes in schneller Aufeinanderfolge periodisch betätigt wird, vermieden durch eine Zündvorrichtung mit einer im Innern des Gefäßes oberhalb der Kathode vorgesehenen Düse, aus der während des Betriebes ein kontinuierlicher Strahl des Kathodenmetalls .gegen die Kathode gespritzt wird, und mit elfektrischen Schaltmitteln, durch die der Flüssigkeitsstrahl im jeweils gewollten Moment nach Art einer elektrischen Sicherung durchgebrannt wird. Beim Durchbrennen des Strahles entsteht in unbedingt zuverlässiger Weise ein Lichtbogen, der das Entladungsgefäß zündet. Wenn der Abstand zwischen der Düse und der Kathadenoberfl.äche genügend klein ist und die Geschwindigkeit des Flüssigkeitsstrahles genügend groß bemessen wird, so daß ein Partikel des Strahles, für den Weg von der Düse zur Kathode weniger als eine Periode braucht, so kann die Zündung in jeder Periode des Wechselstromes stets neu erfolgen. Zur Regelung der Geschwindigkeit des Strahles bedient man sich am einfachsten einer entsprechenden Bemessung der Druckhöhe der Flüssigkeitssäule über der Düse. Die Erfindung sei an Hand des in. der Abbildung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Das Gefäß i, das beispielsweise aus Glas bestehen kann, ist am oberen Ende zu einem Kondensationsraum 2 ° envei;tert. Am unteren Ende des Kondensationsraumes befindet sich eine Rinne 3, die das an den Wänden herablaufende Kondensat, z. B. Quecksilber,' sammelt. Die Rinne läßt in :der Mitte eine genügend große Öffnung frei, um den vom unteren Teil des Entladungsgefäßes ausgehenden Dampfstrahl in den Kondensatiionsraum 2 eintreten zu lassen. Von der Rinne 3 führt ein Rohr q. herunter zur Düse 5, die sich kurz oberhalb der Kathode 9 befindet. In einem Seitenarm 6 befindet sich die Anode 7, die von der Zuleitung 8 getragen wixd. Die Kathode 9 besteht aus einem flüssigen Metall, z. B. Quecksilber; ihr wird der Strom durch die vakuumdicht eingeschmolzene Zuleitung 1o zugeführt. Ferner ist noch eine Zuleitung i i vorgesehen, die in die Rinne 3 oder auch in das Rohr ¢ eintaucht und so die Zuführung einer vom Kathodenpotential verschiedenen Spannung zur Düse 5 ermöglicht. In dem Stromkreis zwischen der Kathode g und der Stromzuführung i i befindet sich eigne beliebige Zündschaltung 13, die es terlaubt, in einem wählbaren Augenblick einen Stromstoß durch den Strahl zu schicken. Um den zur Zündung erforderlichen Stromstoß herabzusetzen, ist es zweckmäßig, die Dicke des Strahles, d. h. den Durchmesser der Düse 5, so klein wie möglich zu machen; um ein Zerfallen des Strahles in einzelne Tropfen hierbei zu vermeiden, wählt man zweckmäßig eine geringe Fallhöhe des Strahles von der Düse 5 zur Oberfläche der Kathode 9.
Um ein ununterbrochenes Arbeiten der Vorrichtung zu erzielen, ist @es, erforderlich, daß die Rinne 3 stets mit flüssigem Metall gefüllt ist. Auf welchem Wege dies erzielt wird, isst für die Wirkungsweise an sich belanglos. In dem dargestellten Beispiel ist angenommen, daß durch den Lichtbogen der Hauptentladung mehr Quecksilber verdampft wird, als durch die Düse 5 der Kathode zurückläuft. Das überschüssige Metall läuft dann durch eine Überlauföffnung 14 ab. Wegen der großen Fallhöhe erfolgt dieser Überlauf tropfenförmig, d. h. ohne Herstellung einer leitenden Verbindung zwischen dem Ring 3 und der Kathode 9. Wenn die Stromstärke im Hauptstromkreis zu klein ist, um die nötige Metallmenge zu verdampfen, oder wenn das Entladungsgefäß nach längerem Stillstand zum erstenmal wieder gezündet werden soll, ist es nötig, durch andere Hilfsmittel das Kathodenmetall in die Rinne 3 zu befördern. Zum ersten Zünden kann dies durch ein Kippen. des Entladungsgefäßes erfolgen. Im allgemeinen ist es aber zweckmäßig, sowohl zum ersten Zünden als auch im Dauerbetrieb, die Quecksilberbeförderung durch ein zusätzliches Beheizen der Kathode mit Hilfe einer Heizwicklung 12 zu bewirken. Das so verdampfte Metall schlägt sich ebenso wie das sonst von der Hauptentladung verdampfte Metall im Kondensationsraum 2 nieder und läuft in die. Rinne 3. Es ist natürlich möglich, die Hei@zwicklung durch eine Relaisschaltung unmittelbar vom Hauptstromkreis zu steuern, so daß bei zu geringem Strom die Heizung selbsttätig eingeschaltet -wird. Ebenso ist eine .selbsttätige Einschaltung mit Abhängigkeit von der Außentempieratur möglich. Dadurch wird eine Wartung des Gefäßes überflüssig.
In vielen Fällen, - beispielsweise um die Länge des Metallstrahles stets gleichzuhalten, kann es zweckmäßig sein, an der Auftreffstelle des Strahles in der Kathode eine kleine. Schale 15 mit einem Überlauf 16 anzubringen, die von der Kathodenzuleitung 1o getragen wird und als eigentliche Kathode wirkt. Die Düse selbst wird zweckmäßig aus einem schwer schmelzbaren Werkstoff, wie Hartmetallegierungen, Wolfram, Tantal, Molybdän, Quarr. oder Keramik, hergestellt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Elektrisches Entladungsgefäß mit flüssiger Kathode und Zündvorrichtung, die beim Betrieb des Entladungsgefäßes in schneller Aufeinanderfolge periodisch betätigt wird, gekennzeichnet durch eine Zündvorrichtung mit einer im Innern des Gefäßes oberhalb der Kathode vorgesehenen Düse, aus der während des Betriebe' ein kontinuierlicher Strahl des Kathodenmetalls gegen die Kathode gespritzt wird, und mit elektrischen Schaltmitteln, durch die der Flüssigkeitsstrahl im jeweils gewollten Moment nach Art einer elektrischen Sicherung durchgebrannt wird. z. Entladungsgefäß nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Strahles von der Düse zur Kathode sowie die die Strahlgeschwindigkeit bestimmenden Größen, wie insbesondere die Höhe der Flüssigkeitssäule oberhalb der Düsenöffnung, derart bemessen sind, daß die Zeit, die ein Partikel des Strahles braucht, um von der Düse bis zur Kathodenoberfläche zu gelangen, kleiner ist als die Dauer einer Periode des am Gefäß liegenden Wechsielstromes. - -3. Entladungsgefäß nach Anspruch i oder a, dadurch ge'kennz-eichnet, daßoberh,alb der Düse lein Kondensationsraum und zwischen diesem Kondensationsraum rund der Düse ein -Rohr vorgesehen ist, so daß das im Betrieb an der Kathode verdainpfende Metall der Düse über den. Kondensationsraum zugeleitet wird. ¢: Entladungsgefäß nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Heizvorrichtung an der Kathode vorgesehen ist, um die zum Betrieb der Zündvorrichtung nötige Quecksilbermenge in .den Kondensationsraum durch Destillation zu bringen. 5: Entladungsgefäß nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, ,daß die Düse aus einem schwer schmelzbaren Werkstoff hergestellt ist.