DE732037C - Zuendeinrichtung fuer elektrische Vakuumentladungsapparate mit fluessiger metallischer Kathode - Google Patents

Description

• Zündeinrichtung für elektrische Vakuumentladungsapparate mit flüssiger metallischer Kathode Zur Zündung von elektrischen Vakuumentladungsapparaten mit flüssiger metallischer Kathode, insbesondere für Gleichrichter mit Quecksilberkathode, werden Zündstifte aus einem Halbleitermaterial verwendet, die von der Vakuumseite her in das flüssige Kathodenmetall, beispielsweise das Quecksilber, eintauchen und über die zum Zwecke der Zündung ein Stromstoß zur Quecksilberkathode gegeben wird. Als Halbleitermaterial wurden bisher meist Carbide, beispielsweise Siliciumearbid, verwendet, die durch einen Brennprozeß die gewünschte Form erhalten.- Diese Körper besitzen eine sehr rauhe Oberfläche, so daß die Kapillardepression je nach der Beschaffenheit der zufällig berührten Stelle mehr oder weniger groß ist. Diese Unregelmäßigkeit der Läge der Berührungsstelle mit dem Kathodenmetall setzt die Betriebissicherheit der Zündung erheblich herab. An der Stelle, an der die Zusammendrängung der Äquipotentiallinien sehr groß ist, haben nämlich geringe Änderungen der Kontaktgäbe einen erheblichen Einfluß auf den Zündvorgang. Da die Kontaktgabe durch die unregelmäßige Be:wegung des Quecksilbers sich in unkontrollierbarer Weise ändert, sind für jeden einzelnen Zündvorgang vollkommen andere Verhältnisse vorhanden, so daß die Zündung innerhalb jeder Periode der Anodenwechselspannung zu einem anderen Zeitpunkt folgt. Es kommt auch häufig vor, daß während einer positiven Halbwelle der. Anodenspannung die Zündung ganz versagt.
• Abb. i zeigt den ungefähren Verlauf des Feldbildes bei einem in eine leitende Flüssigkeit eingetauchten Halbleiterstift 2 der bisher' bekannten Anordnungen. An der Stelle 3, an der der stromdurcliflossene Halbleiterstift die Oberfläche des Kathodenmetalles durchdringt, findet eine starke Zusammendrängung der Äquipotentiallinien statt. An dieser Stelle herrscht daher eine sehr hohe Feldstärke, durch die die Zündung der Entladung ermöglicht wird.
• Bei der Zündeinrichtung nach der Erfindung wird die Oberfläche der Kathodenflüssigkeit von einem Zündstif t aus Isolierm#aterial durchdrungen. Dabei ist erfindungsgemäß die Oberfläche des Isoliermaterials auf ihrem dem Vakuumraum zugekehrten Teil mit einer Anschlußelektrode für die Spannungsquelle zur Erzeugung einer Gleitentladung versehen, el während das Innere des Isoliermaterials frei von mit dieser Anschlußelektrode verbundenen Leiter- oder Halbleiterteilen ist.
• Zündeinrichtungen, bei denen das Innere eines in die Kathodenflüssigkeit eintauchenden Isoliermaterials mit einem mit der Anschlußelektrode versehenen Leiterteil ausgefüllt ist, sind bekannt. Diese Zündeinrichtungen haben jedoch den Nachteil, daß bei ihnen an der Berührungsstelle zwischen der - äußeren Oberfläche des Isoliermaterials und der Kathodenflüssigkeit keine Zusammendrängung der Kraftlinien auftritt. Es wird daher bei der bekannten Anordnung die Entstehung von Gleitentladungen nicht erleichtert.
• Abb. 2 zeigt in schematischer Darstellung den grundsätzlichen Aufbau einer Einrichtung zur Erzeugung einer Gleitentladung. Die el el Spannungsquelle ist mit der zugespitzten Elektrode E verbunden. Die Spitze dieser Elektrode berührt die Oberfläche der Platte F aus Isolationsmaterial, die mit ihrer Unterseite auf einer Metallplatte ruht. Wenn die Spannung A, B groß genug ist, entsteht auf der Oberfläche F eine Gleitentladung zwischen der Spitze der Elektrode E und der mit B verbundenen Metallplatte. Von dieser Erscheinung wird bei der Anordnung gemäß der Erfindung Gebrauch gemacht. Bei der Einrichtung zur Zündung für Vakuumentladungsapparate mit flüssiger metallischer Kathode. insbesondere für Gleichrichter mit Ouecksilberkathode -, wird die Oberfläche des Kathodenmetalls von einem Isolator durchdrungen, auf dessen Oberfläche eine Gleitentladung mittels eines Spannungsstoßes erzeugt wird, der an eine auf der dein Vakuumrauni zugekehrten Oberfläche des Isolators befindliche Anschlußelektrode gelegt wird. Iin Innern des Isolators sind keine mit der Anschlußelektrode verbundenen Leiter- oder 'Halbleiterteile vorhanden.
• Die Abb. 3 a und 3 b zeigen in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. In das Kathodenquecksilber i taucht der Isolator 4 ein, der an seinem oberen Ende init einer Elektrode 5 versehen ist. Zwischen dieser Elektrode und der Kathode wird eine genügend hohe Spannung angelegt, so daß auf der Oberfläche des Isolators 4 eine Gleitentladung erzeugt wird, die die Entstehung eines Kathodenflecks in der Nähe der Berüh7 rungsstelle 7 zwischen dem Isolator und dem Kathodenquecksilber zur Folge hat. Eine wesentliche Verbesserung der Wirkung kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dadurch erzielt werden, daß der Körper aus Isolationsmaterial hohl ausgeführt und in seinem Innern mit einem Stift aus leitendem Material 6, der in die Kathode eintaucht, versehen wird. Die Bohrung in dem Isolator 4 wird vorteilhaft so tief gewählt, daß der Stift 6 noch iii den Teil des Isolators hineinragt, der außen von der Elektrode 5 umgeben wird. Der sich bei einer solchen Anordnung ergebende Feldver-]auf ist in Abb. 3b in vergrößertem -Maßstab dargestellt. Bei 8 am unteren Ende der Berührungsstelle zwischen der Elektrode 5 und dem Isolator 4 herrscht beim Anlegen einer ausreichend hohen Spannung eine so grolle Feldstärke, daß eine Gleitentladung entsteht. Die zur Zündung erforderliche Spannung hängt vom Abstand der äußeren Elektrode Z, von der Kathodenoberfläche und von der Art und Wandstärke des Isolationsmaterials ab. Der Abstand von der Kathodenoberfläche hat jedoch nur einen so' geringen Einfluß auf die Höhe der erforderlichen Spannung, daß die Unregelmäßigkeiten der Berührung zwischen dem Quecksilber und der Oberfläche des Isolators die Bedingungen für den Einsatz der Entladung nicht störend beeinflussen. Die Anordnung gemäß der Erfindung zeichnet -ich daher durch eine sehr große Konstanz des Zündzeitpunktes innerhalb der positiven Halbwelle der Anodenspannung aus. Es wird dadurch möglich, auch Wechselrichter mit Hilfe von Zündstiften mit der erforderlichen großen Regelmäßigkeit in jeder Periode des Wech#elstronies einwandfrei zu zünden.
• Zur Erzeugung des Spannungsstoßes kann periodisch die Spannung eines aufgeladenen Kondensators plötzlich zwischen das Kathodeninetall und die Elektrode gelegt werden. Es kännen jedoch zur Erzeugung der Gleitentladung auch andere. bei den bekannten Halbleiterzündun-en verwendete Einrichtungen benutzt werden. Als -Material für die Elektrode5 und für den Stift6 -,verden iiii allgemeinen gute Leiter, vorzugsweise Metalle. verwendet, in manchen Fällen ist es jedoch zweckmäßig, einen oder beide Teile aus einern. Halbleiter herzustellen. In manchen Fällen ist es zweckmäßig, anstatt eines mit einer Bohrun b ' verselienen Körpers aus Isolierinaterial einen Überzug aus Isoliermaterial auf einem Leiter zu verwenden. Es hat sich -ezei-t, da?) beispielsweise ein mit einem Glaswickel versehener ».\letallstab sehr einfach herzustellen ist und sich als Zündelektrode ,gemäß der Erfindung sehr gut eignet.
• el l# 1113 Es ist nicht unbedingt erforderlich, daß der im Innern des Isolierkörpers vorgesehene Körper aus leitendem Material init dein Kathodenmetall in Verbindung steht. In vielen Fällen ermöglicht die verhältnismäßig große K-apazität zwischen dein Innenleiter der Zündelektrode und dein Kathodeninetall da, Zustandekommen der auf der äußeren Oberfläche des Isolators stattfindenden Gleittiitladung.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i.
2. Zündeinrichtung für elektrische Vakuumentladungsapparate mit flüssiger metallischer Kathode, insbesondere Gleichrichter mit Quecksilberkathode, bei der die Oberfläc17e der Kathode von einem Zündstift aus Isoliermaterial durchdrungen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Isoliermaterials auf ihrem dem Vakuumraum zugekehrten Teil mit einer Anscl-ilußelektrode (5) für dig Spannungsquelle zur Erzeugung einer Gleitentladung versehen ist, während das Innere des Isoliermaterials frei von mit der Anschlußelektrode (5) verbundenen Leiter-oder Halbleiterteilen ist. :2.
3. Zündeinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß im Innern des Körpers aus Isolationsmaterial ein vorzugsweise mit dem Kathodenmetall in leitender Verbindung stehender Körper aus leitendem Material vorgesehen ist. 3. Zündeinrichtung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Anschlußelektrode (5) und/oder der innere Leiter (6) aus Halbleitern bestehen.