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lonenentladungsröhre mit einem mit dem eigentlichen Entladungsraum
über einen Trennkörper in Verbindung stehenden gesonderten Quecksilbervorrat Die
Erfindung betrifft eine Ionenentladungsröhre mit einem mit dem eigentlichen Entladungsraum
über einen Trennkörper in Verbindung stehenden gesonderten Quecksilbervorrat, der
sich an der betriebsmäßig kältesten Stelle der Röhre befindet. Dieser Vorrat dient-
in bekannter Weise dazu, Verluste der Dampffüllung in der Röhre zu ergänzen und
in dieser durch seine Temperatur einen bestimmten Dampfdruck aufrechtzuerhalten.
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Besonders bei Entladungsröhren für sehr hohe Anodenspannungen ist
wähnend des Betriebes die Aufrechterhaltung von konstanten Bedingungen im Entladungsgefäß
von großer Wichtigkeit. Die Gefahr, daß in dieser Beziehung Störungen auftreten,
welche z. B. zu Rückzündungen in der Sperrphase führen können, ist besonders dann
sehr groß, wenn die Röhre längere Zeit ausgeschaltet gewesen ist, sq daß ihre verschiedenen
Teile die Umgebungstemperatur angenommen haben, und dann wieder eingeschaltet wird,
so daß sich das Ganze wieder aufwärmt und innerhalb einer gewissen Verzögerungszeit,
z. B. von io Minuten bis zu i Stunde und mehr, die Betriebstemperatur annimmt.
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Bei dein oben beschriebenen Anwärmungsprozeß kann es vorkommen, daß
ein Übermaß von Ouecksilberdampf, der dem flüssigen Quecksilber einer vorübergehend
wärmeren Stelle entstammt, an einer vorübergehend kälteren Stelle, etwa an einer
thermisch trägeren Elekrode, niederschlägt und zu einer Rückzündung führt. Im allgemeinen
besitzen nämlich die Elektroden eine größere Wärmekapazität als der entsprechende
Teil der Gefäßwand, und es befinden sich zwischen dem die Temperatur der Röhre bestimmenden,
diese umgebenden Medium und der Elektrode außerdem noch Übergangswiderstände für
die Wärme, welche einem schnellen Temperaturausgleich entgegenstehen. In dieser
Weise ist in der Aufwärmzeit der Röhre die
Gefahr eines schädlichen
Ouecksilberliiederschlages besonders groß.
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Es ist bereits beltannt, den Quecksilbervorrat in einem vorzugsweise
an der kältesten Stelle der Röhre befindlichen gesonderten Gefäß anzuordnen, dessen
Verbindung mit dem eigentlichen Entladungsraum derart ausgeführt ist, daß ein Herumfließen
des Quecksilbervorrats im Entladungsrauen verhindert wird und womöglich nur der
Quecksilberdampf in den Entladungsrauen übertreten kann. Besonders wurden hierbei
zwei Ausführungsformen vorgeschlagen, voll denen die eine eine Verengung z. B. in
Form einer Kapillare aufweist, während bei der anderen die Formgebung des verhältnismäßig
weiten Verbindungskanals eine derartige ist, z. B. niit geeignet ausgebildeten durchbohrten
Scheidewänden, daß zwar ein Durchlaß für den Dampf vorhanden ist, das Quecksilber
jedoch auch beim Umkehren des Gefäßes nicht aus dem gesonderten Behälter herausfließen
kann.
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Obige Lösungen sind jedoch mit dem .Nachteil behaftet, daß entweder,
besonders bei Erschütterungen des Gefäßes, das Quecksilber immer noch hindurchtreten
kann oder dem Quecksilberdampf nur eine außerordentlich enge Purcliströmöffnung
zur Verfügung steht.
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Es ist das Ziel der Erfindung, in den Verbindungskanal einen Trennkörper
einzuschalten, der einerseits das Austreten des flüssigen Quecksilbers vollkommen
verhindert, andererseits jedoch die Möglichkeit gibt, den Strömungswiderstand für
den Dampf den praktischen Anforderungen möglichst weitgehend anzupassen, ohne dadurch
auch nur im geringsten die vollkommene Erfüllung der erstgenannten Bedingung in
Frage zu stellen.
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Bei einer solchen Ionenentladungsröhre mit einem mit dem eigentlichen
Entladungsraum über einen Trennkörper in Verbindung stehenden gesonderten Quecksilbervorrat,
der sich an der betriebsmäßig kältesten Stelle der Röhre befindet, und mit einem
im eigentlichen Entladungsrauen angeordneten Röhrenteil, der in der Anwärmzeit der
Röhre der Quecksilberkondensation ausgesetzt ist, insbesondere bei einer Gleichrichterröhre
dieser Bauart mit metallenen, zur Spannungsunterteilung in der Sperrzeit dienenden,
vorzugsweise hülsenartigen Zwischenelektroden, wird finit der Erfindung vorgeschlagen,
daß der Trennkörper zwischen Quecksilbervorrat und Entladungsraum filterartig eine
große Anzahl von feinen Kanälen oder Öffnungen aufweist, von denen jede für sich
so klein ist, daß das flüssige Quecksilber nicht durch die Öffnungen hindurchtreten
kann, während die Summe der Öffnungen einen derartigen Strömungswiderstand aufweist,
daß die zur Erzielung des betriebsmäßigen Dampfdruckes in der Röhre erforderliche
Quecksilberdampfnienge zu ihrem Übergang in den Entladungsraum eine Zeit braucht,
welche diejenige überschreitet, in welcher die Röhre mit ihren Innenteilen ihre
Betriebstemperatur annimmt.
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Vorteilhaft kann es sein, Mittel vorzusehen, durch welche verhindert
wird, daß herausfallende, z. B. voll einer Glühkathode herrührende Teilchen die
freie Oberfläche des Tretitikörpers verstopfen. Andererseits ist es empfehlenswert,
daß der poröse Trennkörper aus Pulver oder Körnern von Glas oder keramischem Material
zusammengesintert ist.
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Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung wiedergegebenen
Ausführungsbeispieles näher erläutert.
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Die Figur zeigt eine Glühkathodengleichrichterröhre mit Ouecksilberdampffüllung
für sehr hohe Spannungen bis etwa 133o kV Scheitelspannung in der Sperrichtung.
Das Entladungsgefäß dieser Röhre besteht äus einem Glasteil i, der das Füßchen 2
der weiidelförrnigen, mit Bariumoxvd aktivierten Glühkathode 3 mit Schiren .4 trägt.
An dieseil Glasteil schließen sich in abwechselnder Reihenfolge die aus Metall bestehendenWandteile
5, 6, ;, 8, 9 uns io sowie die aus Glas bestehenden Wandteile 11, 12, 13, 1.4, 15
und 16 all, von denen der letztgenannte den unteren Abschluß der senkrecht angeordneten
Gleichrichterröhre darstellt. Dieser Teil 16 ist irit einem engeren zylindrischen
Fortsatz 1; versehen, dessen unteres Ende einen kleinen Quecksilbervorrat 18 enthält,
der durch richtige Dimensionierung des Fortsatzes die Temperatur erhält, welche
zur Aufrechterhaltung des erwünschten Dampfdruckes von etwa i bis 6 Mikron erforderlich
ist, nämlich 2o bis .lo° C. Der Quecksilbervorrat 17 wird von dem eigentlichen
Entladungsrauen durch ein sog. Glasfilter i9 getrennt, nämlich einen porösen Körper,
der aus fein zerstoßenem and darauf zusammengesintertem Glas oder gegebenenfalls
keramischem Stoff hergestellt ist und eine derartige Querschnittfläche aufweist,
daß es praktisch ausgeschlossen ist, claß der Durchtritt von Quecksilberdampf durch
das Filter, deichviel unter welchen Bedingungen, von dem flüssigen Quecksilber beeinträchtigt
werden kann. Sogar wenn sich im ungünstigsten Falle der gesamte flüssige Quecksilbervorrat
auf der oberen Fläche des Filters befinden würde, so würde dennoch in Anbetracht
des günstigen Verhältnisses der freien Filteroberfläche und des möglicherweise vorn
Quecksilber abgedeckten Oberflächenteiles der Ausgleich des Quecksilberdampfes nach
unten in fast ungehinderter Weise vor sich gehen.
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Bei der vorliegenden Bauart hat es sich
als möglich
ergeben, das flüssige Quecksilber unter allen Betriebsbedingungen auf den ihm zugewiesenenVorratsbehälter
zu beschränken, während im Gegensatz zu der Mehrzahl der bekannten Bauarten !erin
Durchtritt des flüssigen Quecksilbers durch das Filter sogar bei heftigstem Schütteln
ausgeschlossen ist.
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Die erfindungsgemäße Bauart ermöglicht es, den Strömungswiderstand
des Trennkörpers optimal zu bemessen, wobei Gesichtspunkte gelten, welche am besten
an einem praktischen Beispiel erläutert werden können.
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Es kann in der Praxis vorkommen, daß eine Gleichrichterröhre über
Nacht außer Betrieb ist, wobei die Temperatur in ungünstigen Fällen (ortsbewegliche
Anlagen in freier Luft) sogar Werte von minus io° C annehmen kann. Es ist dann zur
Inbetriebnahme bei der niedrigst zulässigen Temperatur von 15' C eine Temperaturerhöhung
von .25° C erforderlich.
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Während des Aufwärmvorganges kann sich ein Zurückbleiben der Temperatur
der Metallelektroden bzw. der Schirme einstellen, weil ihr Wärmekontakt mit den
die Wärme übertragenden Flächen vielfach schlecht und ihre Wärmekapazität groß ist.
Demzufolge ist vorübergehend die Temperatur z. B. der Metallringe der beschriebenen
Röhre niedriger als die des Glases, so daß sich kondensiertes Quecksilber auf den
Ringen niederschlägt, was wiederum die Gefahr von Rückzündungen mit sich bringt.
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In diesem Falle muß der Widerstand des Glasfilters so groß gehalten
werden, daß die Geschwindigkeit des Quecksilberdampfstromes in der Richtung des
Entladungsgefäßes auf einen derartigen Wert beschränkt wird, daß kein Übermaß an
Quecksilberdampf verfügbar wird, der sich in der beschriebenen Weise niederschlagen
könnte.
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Die hierbei maßgeblichen Faktoren, Wärmekapazität der Röhrenteile,
Wärmeübergangswiderstände an ,den Kontaktflächen sowie Leistung und Anordnung der
Wärmequelle, sind in der Praxis so verschiedenartig, daß es unmöglich ist, eine
allgemeine Bemessungsregel zu geben. Andererseits bietet es jedoch nicht die geringsten
Schwierigkeiten in jedem Spezialfalle durch praktische Versuche festzustellen, wie
groß der Strömungswiderstand des Filters sein muß, um einerseits Kondensation auf
den Elektroden während des Aufwärmens zu verhüten, andererseits jedoch die für den
Betrieb erforderliche Höhe des Dampfdruckes innerhalb einer für die Praxis nicht
allzulangen Zeitspanne, z. B. von 15 Minuten, zu erreichen.
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Der erforderliche Quecksilbervorrat wird während des Pumpvorganges
durch den Saugstutzen 23 in die Röhre hineindestilliert und nach dein Abschmelzen
der Röhre von der Pumpe durch Erhitzung der Röhre in einem Ofen in den unteren Teil
des Fortsatzes 17
herüberdestilliert. Zu diesem Zwecke muß hierbei der untere
Teil von 17 aus dem Ofen herausragen, so daß er eine niedrigere Temperatur
erhält.
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Es ist ratsam, einer Verschmutzung der dem Entladungsraum zugewendeten
'Filterfläche, etwa .durch abgesprengte Elektrodenteilchen, durch geeignete Schirme
vorzubeugen. Bei der beschriebenen Bauart wird dieses dadurch erreicht, daß der
gleichzeitig die Hauptanode der Röhre darstellende und in dem metallenen Wandteil
io angeordnete Metallzylinder 2o gleichzeitig einen Abschluß des unteren Teiles
der Röhre darstellt, so daß dieser den Quecksilbervorrat 18 und das Filter i9 umfassende
Raumteil nur durch die seitlichen Öffnungen 21 mit dem eigentlichen Entladungsraum
in freier Verbindung steht. Da die Röhre in der dargestellten senkrechten Stellung
verwendet wird, werden z. B. von der Kathode 3 herabfallende Teilchen auf den Anodenboden
22 fallen und können das Filter i9 nicht verschmutzen.
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Es ist ein Vorteil des bei der Erfindung verwandten Trennkörpers,
daß man ihn an jeder beliebigen Stelle des Entladungsgefäßes anordnen kann, wenn
diese die kälteste Stelle der Röhre ist, und hierbei den Quecksilbervorrat auch
oberhalb des Trennkörpers unterbringen kann, ohne daß hierdurch die Gefahr entsteht,
daß flüssiges Quecksilber in den Entladungsraum hinübertritt.