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Anordnung zum federzeitigen Löschen von brennenden Gas- oder Dampfentladungen
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Löschen von Gas- oder Dampfentladungsstrecken
unter Verwendung von in dem Entladungsweg befindlichen, gitterartig wirkenden Entionisierungskörpern.
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Es ist bereits bekannt, eine bestehende Entladung, beispielsweise
einen Vakuumbogen, dadurch zu löschen, daß ein Kondensatorschlag kurzzeitig einen
Stromstoß in entgegengesetzterRichtung durch das zu löschende Fntladungsrohr hindurchschickt
und so den Rohrstrom einige io-4Sekunden lang zu Null macht. Es wurde ferner auch
vorgeschlagen, Vakuumentladungen mittels in den Entladungsweg gesetzter Gitter zu
steuern. So wurde schon angeregt, die Gitter sehr stark, und zwar so kurzzeitig
negativ zu machen, daß die die Gitter einhüllenden positiven Raumladungswolken die
Gitterwirkung bis zur Sperrung des Entladungsweges verstärken, ohne daß eine eine
Elektronenemission hervorrufende Temperatur am Gitter auftritt.
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Das erstgenannte Verfahren läßt sich grundsätzlich bei beliebig hohen
Stromdichten anwenden. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß es auf den
Hauptstromkreis einwirkt und überdies verhältnismäßig große Löschkapazitäten erfordert.
Das zweite Verfahren besitzt zwar diese beiden Nachteilenicht, es wirkt jedoch sicher
nur bei verhältnismäßig kleinen Stromdichten, während es bei großen Stromdichten
versagen kann. Das Versagen des zweiten Verfahrens bei großen Stromdichten ist darauf
zurückzuführen, daß die bei größeren Stromdichten, die sich um ein in die Entladungsbahn
eingebrachtes negativ aufgeladenes Gitter ausbildenden Schichten positiver Ionen
die Gitterwirkung stark beeinträchtigen. Die Gitterdrähte wirken bei größeren Stromdichten
nur in einer sehr engen begrenzten Zone sperrend auf die Entladung. Der größte Teil
der Gittermaschen bleibt jedoch durchlässig. Es ist an sich wohl denkbar, das Gitter
auch bei größeren Stromdichten wirksam zu machen, wenn man die Gitteraufladung sehr
hoch treibt. Eine stark negative Gitterspannung darf aber stationär an das Gitter
nicht gelegt werden, weil durch
den positiven Ionenstrom bei hoher
Gitterspannung das Gitter so stark erhitzt wird, (laß es zu glühen beginnt und damit
Elektronen aussendet. In diesem Augenblick verliert es selbstverständlich seine
Sperrwirkung vollkommen.
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Es wurde deshalb auch schon vorgeschlagen, die Löschung einer einmal
bestehenden Vakuumentladung mittels in die Entladungsbahn eingebrachter Gitter dadurch
zu bewirken, daß die Gitter zum augenblicklichen Löschen derart kurzzeitig stark
negativ aufgeladen werden, daß die Schichtdicke der die Gitter umgebenden positiven
Raumladungswolken kleiner bleibt als die Weite der in den Gittern befindlichen Durchtrittsöffnungen,
jedoch größer bleibt als der halbe Abstand der Gitterelemente voneinander. Die Zeitdauer
des zum Löschen der Entladung dienenden negativen Spannungsstoßes ist hierbei geringer
als die Zeit, in der das Gitter durch den Gitterstrom ganz oder örtlich auf zu hohe
Temperatur erhitzt wird. Nach Abklingen des negativen Löschstoßes wird an die Gitter
eine niedrige, das Wiederzünden verhütende Sperrspannung gelegt. Diese Sperrspannung
kann man auch an ein besonderes Gitter legen.
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Ein wesentlicher Nachteil der früher vorgeschlagenen Löschanordnungen
besteht darin, daß die Entladungsstrecke, d. h. der Weg zwischen den Hauptelektroden
des zu löschenden Rohres, nur in ungenügendem Maße entionisiert wird, da aus den
ferner liegenden Raumteilen des Rohres neue Ladungsträger nachgeschoben werden.
Der Entionisierungsvorgang vollzieht sich zeitlich und örtlich bei den älteren Löschverfahren
in den Anforderungen der Praxis vielfach durchaus nicht genügenderweise.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung bestehen bei einer Anordnung zum
jederzeitigen Löschen von brennenden Gas- oder Dampfentladungsstrecken unter Verwendung
von im Entladungsweg befindlichen gitterartig wirkenden Entionisierungskörpern die
Entionisierungskörper aus einer Mehrzahl von in Abstand voneinander verlaufenden,
vorzugsweise kondensatorartig ineinandergreifenden Elektroden, die sich über einen
derart wesentlichen Teil des Entladungsweges erstrecken und von denen jeweils zwei
einander benachbarte, zum Löschen der Entladung an @ erschiedene Pole einer derart
bemessenen Spannungsduelle gelegt werden, daß der Entladung zwischen Anode und Kathode
die zu ihrem Festehen notwendigen Ladungsträger entzogen werden. Die in Abstand
voneinander verlaufenden Elektroden eines jeden Enfionisierungskörpers können zum
Löschen an Wechselspannungsquellen oder Gleichspannungsquellen angeschlossen sein.
Fei Anordnungen mit mehreren hintereinander in der Entladungsbahn liegenden Entionisierungskörpern
empfiehlt es sich, diesen hintereinanderliegenden Körpern über Spannungsteiler gegeneinander
abgestufte Vorspannungen zu erteilen. Die Spannungsteiler können zwischen Anode
und Kathode geschaltet sein, und die Abgriffe für die hintereinanderliegenden Entionisierungskörper
sind hierbei derart gewählt, daß die Vorspannungen der einzelnen Körper annähernd
dem Potential dieser Körper in der Entladungsbahn entsprechen. Sämtliche Flächen
eines Entionisierungskörpers können nach dem Erlöschen der Entladung gleiches negatives
Sperrpotential erhalten.
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Die Anordnung nach der Erfindung hat den Vorteil, daß die Löschung
selbst dann, wenn keine eigene Spannungsquelle für die Löschelektroden benutzt wird,
weitgehend von den Potentialverhältnissen im Hauptstromkreis unabhängig ist. Die
Wirkungsweise des Erfindungsgegenstandes besteht ja darin, daß durch die Entionisierungskörper
der von ihnen erfüllte Raumteil von Ladungsträgern befreit wird und damit die Entladung
zusammenbricht. Die Elektroden, welche zur Entionisierung dienen, können sehr nahe
beieinander liegen, so daß zum Löschen nur wenig voneinander verschiedene Spannungen
angelegt werden müssen. Dadurch, daß man den Elektroden große Oberflächen gibt,
kann man die Löschstromdichte gering halten und eine unzulässige Erwärmung der Entionisierungselektroden
vermeiden. Auf diese Weise wird die Gefahr des Auftretens von Rückzündungen oder
selbständiger Entladungen beim Löschen weitgehend verringert.
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Inder Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung angegeben.
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Fig. i zeigt schematisch eine bei der Anordnung nach der Erfindung
verwendbare Entladungsröhre im Schnitt, Fig.2 eine zu der Röhre i gehörige Schaltung;
bei der zur Löschung Wechselstrom verwendet wird, Fig.3 eine entsprechende Schaltung
für Gleichstrom, Fig. q. Schaubilder, durch die der Löschvorgang veranschaulicht
«wird.
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In dem mit i bezeichneten Entladungsrohr befindet sich in der Nähe
der Anode ein Gitter 2 und in der Nähe der Kathode ein Gitter 3. Außer den Elektroden
2 und 3 ist noch ein Gitter 4vorgesehen. Die Räume zwischen den für beliebige Steuerungszwecke
bestimmten Gittern 2 und -. einerseits und den Gittern 3 und 4. andererseits enthalten
die Entionisierungskörper 5 und 6, die jeweils, wie aus der Zeichnung ersichtlich;
aus. zwei kondensatorartig ineinandergreifenden Elektroden fi und 8 bestehen.
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Wie aus Fig.2 ersichtlich, sind die Elektroden der Entionisierungskörper
5 und 6 über
die Stromwandler 9 und io zum Löschen der Entladung
zwischen Anode und Kathode an eine Wechselspannung 11, 12 anschließbar. Außerdem
sind die Mittelpunkte der Sekundärwicklungen der Transformatoren über Anzapfungen
13 und 14 an einen Spannungsteiler 15 gelegt, so daß die Entionisierungskörper beim
Löschen gegeneinander. abgestufte Vorspannungen erhalten.
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Der Spannungsleiter 15 kann an die An= oden- und Kathodenklemmen des
Entladungsgefäßes angelegt werden, so daß das Spannungsgefälle auf ihm der Spannung
zwischen Anode und Kathode -des Rohres folgt. Man hat dann den Effekt, daß die Vorspannungen
der Entionisierungskörper zwangsläufig zwischen der Potentialdifferenz von Anode
und Kathode liegen, so daß sie während des ganzen Löschvorganges den Verlauf der
Spannungsdifferenz zwischen Anode und Kathode folgen. Zweckmäßig werden die Verhältnisse
So gewählt, daß die Entionisierungskörper Vorspannungen erhalten, welche angenähert
dem Potential dieser Körper in der Entladungsbahn entsprechen.
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Der Löschvorgang geht nun in der Weise vor sich, daß die beiden in
der Figur dargestellten Schalter eingelegt werden. Dadurch wird über die Primärspulen
i i und 12 und die Sekundärspulen 9 und io der Transformatoren eine Wechselspannung,
die gegebenenfalls hochfrequent sein kann, zwischen die Elektrodenplatten der Entionisierungskörper
gelegt. Auf diese Weise werden die Ladungsträger rasch aus dem Entladungsraum entfernt,
und die Entladung Anode-Kathode bricht zusammen.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 erfolgt das Löschen der Entladung
mit Gleichstrom und sind demgemäß die Entionisierungskörper 5 und 6 über Schalter
16 und 17 an Gleichstromquellen 18 und ig gelegt. Die Gleichstromquellen 18 und
ig sind gegebenenfalls über Widerstände 2o an dem Spannungsteiler 15, wie aus der
Zeichnung ersichtlich, angeschlossen. Während des Löschens ist der Schalter 26 an
die Anodenklemme des Entladungsgefäßes angeschlossen und sind die Schalter 16 und
17 eingelegt. Wenn der Löschvorgang beendet ist und der Anodenstrom auf Null gesunken
ist, wird der Schalter 26 umgelegt, so daß er den Spannungsteiler 15 mit dem negativen
Pol der Hilfsspannungsquelle 27 verbindet, damit er die gesamten Entionisierungskörper
gegenüber der Kathode des Entladungsgefäßes auf ein negatives Potential bringt,
ähnlich wie es die Darstellung der Potentialverhältnisse in der Fig.d@ andeutet
(28). Es wirken dann die gesamten Entionisierungskörper als negativ geladene Sperrgitter.
Das Schaubild Fig.4, das den Löschvorgang veranschaulichen soll, zeigt im oberen
Teil abhängig von der Zeit t den Verlauf des Stromes zwischen Anode und Kathode
(Kurve 21) und den Verlauf des Stromes aus dem Gitter 2 und 3 gegen die Kathode
(Kurve 22) beim Löschvorgang. Die Kurve 22 ist der Einfachheit halber nach oben
geklappt, sie gibt ein -Bild davon, wie der Entionisierungsvorgang im Entladungsraum
verläuft.
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Die im Falle der Fig. 4 an die Entionisierungskörper 5 und 6 gelegten
Wechselspannungen sind in dem unteren Teil des Schaubildes der Fig. 4 (23 und 24)
angegeben. Wie aus den Kurvenbildern ersichtlich, verläuft nach Abklingen der Wechselspannung
das gemeinsame Potential der Kondensätorgitter zu einem Potential, das gegenüber
dem Kathodenpotential 25 stark negativ ist. In dem unteren Teil des Schaubildes
nach Fig. 4. ist auf der Abszisse t, auf der Ordinate jedoch das Potential nach
Kathode aufgetragen (e).
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An Stelle von Schaltern kann man natürlich gesteuerte Entladungsgefäße
oder andere geeignete Vorrichtungen benutzen; an Stelle der Hilfsspannungs.quelle
27 kann man eine über einen Trockengleichrichter gerichtete negative Gleichspannung
benutzen.