DE729983C

DE729983C - Gas or vapor-filled electrical discharge vessel

Info

Publication number: DE729983C
Application number: DES131366D
Authority: DE
Inventors: Dr Phil Gottwald Wetterer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1938-03-23
Filing date: 1938-03-23
Publication date: 1943-01-05
Also published as: NL54246C; NL92535B

Description

Gas- oder dampfgefülltes elektrisches Entladungsgefäß Bei gas- oder dampfgefüllten elektrischen Entladungsgefäßen ist bekanntlich die Rück zündungssicherheit, d. h. die Sicherheit gegen Durchschläge der Entladungsstrecke in ,der Sperrichtung von .großer Bedeutung. Die Sperrspannung, d. h. diejenige Spannung die in der Sperrphase gerade eine Entladung zündet, muß möglichst groß gemacht werden.Gas or vapor-filled electrical discharge vessel With gas or vapor-filled electrical discharge vessels is known to be the protection against reignition, d. H. the security against breakdowns of the discharge path in the reverse direction of great importance. The reverse voltage, i.e. H. the voltage that is in the blocking phase just a discharge ignites must be made as large as possible.

Um dies zu erreichen, hat man sich in der Technik der Entladungsröhren schon verschiedener Mittel bedient. So ist es z. B-. bekannt, die Rückzündungssicherheit elektrischer Entladungsgefäße durch besondere Wahl des Füllgasdruckes zu erhöhen. Zu den gebräuchlichen Mitteln gehört auch -die Anordnung von Schirmen im Entladungsweg zwischen den Elektroden. Diese bekannten Maßnahmen sind aber teils nicht von ausreichend verläßlicher Wirkung, teils wird durch ihre Anwendung der Aufbau kompliziert. In den meisten Fällen ergibt sich als unerwünschte Folge der getroffenen Maßnahme eine fühlbare Vergrößerung der Zündspannung in der Durchlaßrichtung: ' Durch die im folgenden beschriebene Anordnung nach .der Erfindung wird unter Vermeidung anderer Nachteile die Rückzündungssicherheit wesentlich erhöht. Erfindungsgemäß sind längs der Entladungsbahn eine Anzahl vorzugsweise ringförmiger Hilfselektroden angeordnet, deren Potentiale von der Anode nach der Kathode hin nicht gleichmäßig abfallen, sondern zackenförmig um einen linearen Spannungsabfall zwischen Anode und Kathode hin und her springen, derart, daß .die in der Sperrphase von der Anode ausgehenden Ladungsträger gegen bremsende Felder anlaufen.In order to achieve this, one has turned to the technology of discharge tubes already used various means. So it is z. B-. known, the backfire safety to increase electrical discharge vessels through a special selection of the filling gas pressure. The usual means also include the arrangement of screens in the discharge path between the electrodes. However, some of these known measures are not sufficient reliable effect, sometimes their application complicates the structure. In in most cases there is an undesirable consequence of the measure taken perceptible increase in the ignition voltage in the forward direction: 'By the following described arrangement after .der invention while avoiding other disadvantages the re-ignition security is significantly increased. According to the invention are along the discharge path a number of preferably annular auxiliary electrodes are arranged, their potentials do not drop evenly from the anode to the cathode, but in a jagged manner jump back and forth around a linear voltage drop between anode and cathode, such that .the charge carriers emanating from the anode in the blocking phase against start braking fields.

Es sind zwar Entladungsgefäße bekannt, bei denen der Spannungsabfall zwischen Anode und Kathode nicht linear verläuft. Bei diesen ist in die Entladungsbahn eine Steuerelektrode eingefiigt, die auf einem derartigen Potential gehalten -wird, daß in der Zündphase zwischen der Steuerelektrode und der Kathode ein Bremsfeld entsteht, das eine vorzeitige Zündung der Entladung erschwert. 1n der Sperrphase ergeben sich bei der bekannten Röhre jedoch nur beschleunigte Felder, welche gerade das Auftreten von Rückzündungen begünstigen. Gemäß der Erfindung ist hingegen die Anordnung so getroffen, daß gerade iii der Sperrphase Felder vorhanden sind, welche die von der Anode ausgehenden Ladungsträger abbremsen und damit eine Rückzündun- wesentlich erschweren. Die Erfindung und die Wirkung der .erfindungsgemäßen Vaßnahme läßt sich am besten an Hand der Figuren erläutern. An Stelle eines linearen Spannungsabfalls zwischen Kathode und Anode, welcher in Fig. i durch die Gerade i dargestellt ist, sollen die Potentiale der Hilfselektroden beispielsweise die durch den ,gebrochenen Linienzug 2 gekennzeichneten Werte annehmen. Eine Elektronenlawine, welche in der Sperrphase von der Anode komineild, eine Rückzündung einleiten will, maß gegen die Potentialberge anlaufen. Das wäre ohne weiteres möglich, .wenn die Elektronen das vorhergehende Potentialefälle ohneHnergieabga:be durchlaufen hätten.' So aber hat ein Teil von ihnen .durch "Zusammenstöße im Gasraum genügend Energie verloren, um beim Anlaufen gegen die Potentialberge hängen zu bleiben. Die starken radialen Felder, die sich in solchen Entiadungsstrecken ausbilden, unterstützen das Abdrängen der Elektronen an die Wand. Es ist also eine Erhöhung der Zündspannung vorhanden, die mit der Zahl und der Stärke der Gegenfelder zunimmt und mit steigendem Druck monoton abfällt. Tatsächlich wurde z. B. im Quecksilberdampf bei Druhken von einigen Hundertstel Millimeter fast die zehnfache Zündspannung in der Sperrrichtung gegenüber einer linearen Potentialverteilung gemessen. Die Zündspannungserhöhung in der Flußrichtung betrug, bei Verwendung einer Glühkathode als Elektronenquelle 3 ::2, maximal etwa 2 : i. Bei den üblichen Betriebsarten der gas- und dampfgefüllten Entladungsgefäße fällt eine derartig geringe Erhöhung der Zündspannung kaum ins Gewicht, während die im Verhältnis bedeutend größere Erhöhung der Sperrspannung von großer Bedeutung ist.It is true that discharge vessels are known in which the voltage drop between The anode and cathode are not linear. With these is in the discharge path a control electrode inserted on such a Potential is held that in the ignition phase between the control electrode and The cathode creates a braking field that makes it difficult to ignite the discharge prematurely. In the blocking phase, however, only accelerated ones result in the known tube Fields that encourage the occurrence of re-ignition. According to the invention on the other hand, the arrangement is made such that fields are just present in the blocking phase are, which slow down the charge carriers emanating from the anode and thus a Make reignition much more difficult. The invention and the effect of the .invention according to the invention The measure can best be explained with the aid of the figures. Instead of a linear one Voltage drop between cathode and anode, which in Fig. I by the straight line i is shown, the potentials of the auxiliary electrodes should, for example, the Assume the values indicated by the broken line 2. An electron avalanche which, in the blocking phase of the anode, wants to initiate a flashback, measure against the mountains of potential. That would be possible without further ado if the Electrons would have passed through the previous potential drop without releasing energy. ' But as it is, some of them have enough energy "through" collisions in the gas space lost to get stuck when approaching the mountains of potential. The strong ones support the radial fields that develop in such discharge paths pushing electrons against the wall. So it is an increase in the ignition voltage present, which increases with the number and strength of the opposing fields and with increasing Pressure drops monotonically. In fact, z. B. in mercury vapor when printing a few hundredths of a millimeter, almost ten times the ignition voltage in the reverse direction measured against a linear potential distribution. The ignition voltage increase in the flow direction when using a hot cathode as the electron source 3 :: 2, at most about 2: i. With the usual operating modes of gas and steam-filled Such a slight increase in the ignition voltage is hardly a problem for discharge vessels Weight, while the relatively significantly larger increase in reverse voltage is of great importance.

Die Brennspannung in der Durchlal3richtung bleibt durch die Maßnahme nach :der Erfindung völlig unbeeinflußt, so daß keine Erhöhung des Energieverbrauches im Rohr auftritt. Wie der Erfindungsgedanke, prakfisch durchgeführt wird, läßt Fig. i erkennen. In dem Entladungsgefäß 3 sind Zwischen der Kathode d. und der Anode 5 verhältnismäßig dicht aneinander die einzelnen ringförmigen Elektroden G, 7, S usw. angeördnet. Zwischen dem Kathoden- und Anodenanschluß liegt der Spannungsteiler cg. Der Spannungsteiler c) ist durch eine Reihe von Anzapfpunkten i o. i i und 12 unterteilt, welche mit den in der Figur ihnen gegenüberliegenden Elektroden verbunden sind. Der lineare Spannungsabfall zwischen den Hauptelektroden ist durch die Gerade 13 veranschaulicht. Die Punkte i-., i_;, 16 usw. veranschaulichen die Potentiale, «-elche die einzelnen Elektroden annehmen würden, sofern keine weiteren Maßnahmen getroffen wären. Um nun ein zackenförmiges Potentialbild in der Art des durch den gebrochenen Linienzug 2 dargestellten zu erhalten, muß man entsprechende Punkte des Spannungsteilers durch Brücken verbinden. So wird z. B. der Punkt io des Spannungsteilers mit dem Punkt i8 durch eine Brücke verbunden. Dadurch wird erreicht, daß der Punkt iS des Spannungsteilers das Potential des Punktes io erhält, die Potentiale dieser beiden Punkte also gleich sind. Auf der Geraden 13, welche den linearen Potentialabfall veranschaulicht, entsprechen diesen beiden Punkten die Punkte 14 und i9. Unterteilt man den Spannungsteiler entsprechend dicht und führt man den ausgesprochenen Gedanken konsequent durch, so lassen sich beliebige zackenförmige Potentialbilder für die Verwirklichung der Erfindunz erhalten. Eine ähnliche Art, das gewünschte nackenförmige Potentialbild zu erhalten, ist in Fig. -2 veranschaulicht. Zwischen Anode 20 und Kathode 21 liegt ein Spannungsteiler 22, welcher durch Anschlußklemmen mehrfach unterteilt ist. Die Elektroden werden jeweils an diejenigen Punkte des Spannungsteiler angeschlossen, welche das gewünschte Potential haben. Das lineare Gefälle am Spannungsteiler ist durch die Gerade 2; dargestellt. Man erkennt ohne weitere:, daß beispielsweise die Elektrode 23 an den Punkt 2.1, die Elektrode 25 an den Punkt 26 des Spannungsteilers angeschlossen werden muß, uni den durch die gebrochene Linie 28 dargestellten Potentialverlauf an den Hilfselektroden zu erhalten. Je feiner der Spannungsteiler unterteilt ist, um so leichter ist es, beliebige zackenförtnige Potentialbilder zu erhalten.The burning voltage in the direction of transmission remains completely unaffected by the measure according to the invention, so that there is no increase in the energy consumption in the tube. How the idea of the invention is carried out in practice can be seen in FIG. In the discharge vessel 3 are between the cathode d. and the anode 5, the individual ring-shaped electrodes G, 7 , S etc. are arranged relatively close to one another. The voltage divider cg is located between the cathode and anode connections. The voltage divider c) is divided by a series of tapping points i, ii and 12, which are connected to the electrodes opposite them in the figure. The linear voltage drop between the main electrodes is illustrated by straight line 13. The points i-., I_ ;, 16 etc. illustrate the potentials which the individual electrodes would assume if no further measures were taken. In order to obtain a jagged potential image like the one shown by the broken line 2, one must connect corresponding points of the voltage divider by bridges. So z. B. the point io of the voltage divider connected to the point i8 by a bridge. This ensures that the point iS of the voltage divider receives the potential of the point io, so the potentials of these two points are equal. On the straight line 13, which illustrates the linear drop in potential, the points 14 and i9 correspond to these two points. If you subdivide the voltage divider accordingly and consistently carry out the expressed idea, you can get any jagged potential images for the realization of the invention. A similar way of obtaining the desired neck-shaped potential image is illustrated in Figure -2. Between the anode 20 and the cathode 21 there is a voltage divider 22 which is subdivided several times by connecting terminals. The electrodes are each connected to those points of the voltage divider which have the desired potential. The linear gradient at the voltage divider is given by the straight line 2; shown. It can be seen without further ado that, for example, the electrode 23 must be connected to point 2.1 and the electrode 25 to point 26 of the voltage divider in order to obtain the potential profile shown by the broken line 28 on the auxiliary electrodes. The finer the voltage divider is subdivided, the easier it is to obtain any jagged potential images.

Der Spannungsteiler kann anstatt aus Hochohinwiderständen auch aus einer Kondensatorkette gebildet werden. Der Anschluß der Punkte des Spannungsteilers an die einzelnen Elektroden kann unmittelbar durch eingeschmolzeneZuführungsdrähte oder kapazitiv mittels Außenelektroden erfolgen, welche mit innerhalb der Röhren angeordneten Elektroden Kondensatoren bilden.The voltage divider can also be made from high-level resistors instead of a capacitor chain are formed. The connection of the points of the voltage divider the individual electrodes can be connected directly through fused lead wires or capacitive done by means of external electrodes, which with inside The electrodes arranged in the tubes form capacitors.

Die Hilfselektroden können entweder aus ringförmigen Blechen bestehen oder auch als Wandbeläge ausgebildet sein. Das gleiche gilt für die zur kapazitiven Kopplung dienenden Außenelektroden.The auxiliary electrodes can either consist of ring-shaped metal sheets or be designed as wall coverings. The same goes for the capacitive Outer electrodes serving for coupling.

Steigert man den Gasdruck zu immer höheren Werten, so nimmt die Erhöhung der Sperrspannung, welche man .durch die erfindungsgemäße Anordnung gegenüber einer Röhre ohne Hilfselektroden erzielt, monoton ab. Daraus ergibt sich die Regel, daß man den Gasdruck in der Röhre so niedrig wählen soll, als es mit Rücksicht auf andere Verhältnisse, z. B. auf die Lebensdauer einer etwa als Elektronenquelle dienenden Oxydkathode, möglich ist. Bei Gasgleichrichtern mit geknickten Anodenarmen wird die Armierung mit den Hilfselektroden zwischen Knick und Anode angeordnet und hier der Dampfdruck durch Kühlen des Anodenarmes vor dem Knick möglichst niedrig gehalten.If the gas pressure is increased to ever higher values, the increase decreases the reverse voltage, which one .by the arrangement according to the invention compared to a Tube achieved without auxiliary electrodes, monotonously from. Hence the rule that one should choose the gas pressure in the tube as low as it is with regard to others Conditions, e.g. B. on the life of a serving as an electron source Oxide cathode, is possible. For gas rectifiers with kinked anode arms, the reinforcement with the auxiliary electrodes is arranged between the bend and the anode and here the vapor pressure is kept as low as possible by cooling the anode arm before the kink.

Claims

PATENT CLAIMS i. Gas or vapor-filled electrical discharge vessel, characterized in that a number of preferably ring-shaped auxiliary electrodes are arranged along the discharge path, the potentials of which do not drop uniformly from the anode to the cathode, but rather jump back and forth in the form of a jagged line around a linear voltage drop between the anode and the cathode , in such a way that the charge carriers emanating from the anode in the blocking phase run up against braking fields. a. Discharge vessel according to Claim i, characterized in that the potentials of the auxiliary electrodes are tapped from a voltage divider consisting of capacitors or high-ohmic resistors, the tapping points of which are connected to one another by bridges in such a way that a jagged potential image is created. 3. Discharge vessel according to claim i and a, characterized in that the voltages are fed to the auxiliary electrodes with the aid of external electrodes which form capacitances with the auxiliary electrodes arranged within the tube. 4. Discharge vessel according to claims i to 3, characterized in that the auxiliary electrodes or the external electrodes serving for capacitive voltage transmission are designed as wall coverings.