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Gas- oder dampfgefülltes Entladungsgefäß Die Erfindung betrifft eine
gas- oder dampfgefüllte Entladungsröhre mit mehreren Anoden und einer oder mehreren
Schirm- oder Steuerelektroden zwischen Anode und Glühkathode. Solche Entladungsgefäße
sind in einer großen Zahl von Bauarten entwickelt worden. Die Schwierigkeit, welche
bei Röhren mit mehreren Stromwegen auftritt, besteht insbesondere in einer verhältnismäßig
großen Durchzündungsgefahr, d. h. es gehen leicht unerwünschte Entladungen zwischen
auf verschiedenem Potential befindlichen Elektroden über. Daher zeigen auch die
bekannten Röhrentypen dieser Art -einen verhältnismäßig komplizierten Aufbau, oder
aber die Sicherheit ist gegenüber unliebsamen Zündungserscheinungen nicht so groß,
als es im Interesse eines sicheren und klaglosen Funktionierens der Röhre wünschenswert
wäre. In mechanischer Hinsicht wird der Aufbau solcher Entladungsgefäße durch die
infolge der hohen Leistungen auftretenden Beanspruchungen und durch die Forderung
der Erhaltung der Elektrodenabstände erschwert. Es ist bekannt, bei gas- und dampfgefüllten
Entladungsgefäßen mit mehreren Anoden die Anodenräume durch Schirme voneinander
zu trennen. Bei einer bekannten Ausführungsform solcher Röhren bestehen die zwischen
Anode und Kathode gelegenen Elektroden aus Zylindersegmenten, die Anoden ebenfalls
aus Blechen mit zylindrischer Grundform, welche durch die Isolierkörper vom Röhrenfluß
her gehaltert sind. Die Schirme, welche radial von den Zwischenelektroden ausgehen
und den Entladungsraum in der Längsrichtung unterteilen, genügen nicht, um die vollständige
Durchzündungssicherheit zu gewährleisten. Auch die Einhaltung der Abstände der Anoden
von den übrigen Elektroden ist nicht ausreichend sichergestellt, da sich die Anoden
bei der Erwärmung im Betriebe leicht verziehen können.
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Die Erfindung betrifft ein elektrisches Entladungsgefäß, welches nicht
nur in jeder Hinsicht betriebssicher ist, sondern auch gleichzeitig den Vorteil
einer erhöhten Stabilität des Elektrodensystems bietet. Erfindungsgemäß
sind
bei einem gas- oder dampfgefüllten Entladungsgefäß mit mehreren konzentrisch um
die Glühkathode angeordneten flächenförmigen Anoden und mit einer oder mehreren
zwischen Anode und Glühkathode befindlichen, ilie Glühkathode ebenfalls konzentrisch
umgebenden zylindrischen oder sich gegenseitig zii einem "Zylinder ergänzenden Schirm-
oder Steuerelektroden, an deren Außenseite radiale F ortsatzflächen in der Weise
vorgesehen sind, daß die Anodenräume voneinander abgetrennt sind. die sich zu einem
geschlossenen Hohlzylinder ergänzenden Anoden mit jedem einzelnen ihrer den radialen
Fortsatzflächen der Schirm- und Steuerelektroden benachbarten Rinder an den radialen
Fortsatzflächen der Schirm- oder Steuerelektroden unter Zwischenlage von Isoliermaterial
befestigt. Ferner ist das ganze Elektrodensystem in geringer Abstande von einer
zylindrischen. beiderseits durch Deckel abgeschlossenen metallischen Abschirmung
umgeben.
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Ein derartiger Aufbau des Elektrodensvsteins zeichnet sich durch eine
außerordentliche Stabilität und einen auch bei großen helastungen stets gleichbleibenden
Abstand zwischen den Elektroden aus. Der Umstand, daß die Anoden sich zu einem Zylinder
ergänzen und an den radialen Fortsatzflächen der Schirm- bzw. Steuerelektroden mit
jedem einzelnen ihrer den radialen Fortsatzflächen der Schirm- und Steuerelektroden
benachbarten Ränder isoliert befestigt sind, hat eine große Steifigkeit der Anoden
zur Folge. Gleichzeitig erspart man sich die bis an die Gefäßwand heranreichenden
Fortsätze der radialen Zwischenplatten, welche die Herstellung des Elektrodensystems
erschweren. Die enge Nachbarschaft der zu den einzelnen Phasen gehörigen Anöden
macht es erforderlich, durch eine besondere Maßnahme Fehlentladungen zwischen den
Anoden zu verhindern. Dies geschieht durch die das Elektrodensystem überall, also
auch oben und unten abschließende Abschirmung, welche in einem so engen Abstand
den Elektroden gegenübersteht, daß eine Entladung von einem Anodenraum in den anderen
keinesfalls stattfinden kann. Die Deckel der Abschirmung geben dem Elektrodensystern
im ganzen eine erhöhte Betriebssicherheit gegenüber der eingangs erwähnten bekannten
Anordnung, bei welcher die Elektrodenenden nicht abgedeckt sind und bei welcher
daher ohne weiteres Durchzündtingen zwischen den Anodenräumen entstehen können.
Im gleichen Sinne wie die Abschlußdeckel wirken bei der Erfindung auch die seitlichen
Wandungsteile der Abschirmung, welche auch noch den weiteren Vorteil bieten, daß
durch ihre Anwesenheit die Bildung von Wandladungen und die damit verbundenen Störungen,
welche sich bei Gasentladungsgefäßen sehr unangenehm bemerkbar machen können, vermieden
werden.
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Die unter Zwischenlage von Isoliermaterial vorzunehmende Befestigung
der einzelnen die Anoden bildenden Zylinderteile an den Fortsatzflächen der Schirm-
bz«-. Steuerelektroden erfolgt vorteilhafterweise mittels in der Längsrichtung der
Anoden verlaufender Flansche. Die radialen Fortsatzflächen der Steuerelektroden
greifen dann zwischen die Anodenflansche ein und halten sie isoliert fest. Die Flanschverbindung
wird am besten durch Verschrauben bewerkstelligt. Man kann gegebenenfalls die radialen
Fortsätze der Schirm-bzw. Steuerelektroden zwischen den Flanschen der Anoden hindurch
bis zur äußere-11 zylindrischen Abschirmung führen und an dieser gegebenenfalls
unter zii-ischenlagc t-t,il Isoliermaterial befestigen. Eine solche Z«-ischenlage
wird dann überflüssig, wenn keine Steuerwirkung ausgeübt werden soll, sondern lediglich
eine 'l.'rennung der Entladungsräume und etwa ein teilweiser Schutz der Kathode
angestrebt wird, wie dies z. B. für Gleichrichterröhren in Frage kommt. Diese Anordnung
bewährt sich insbesondere dann, wenn der metallischen Abschirmung des Elektrodensvstems
ein geeignetes Potential, z. B. Kathodenpotential, aufgedrückt wird.
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Die zentral iin System angeordnete Glühkathode, iv elche vorteilliafterweise
als Wendel ausgebildet ist, wird zweckmäßig durch die die Enden des Systems abschließenden
Deckel der Abschirmung gehalten. Die Stromzufiihrungen zu den einzelnen Elektroden
«-erden mit Isolierröhrchen verkleidet, «-elche durch den unteren Deckel der Abschirmung
in den eigentlichen Elektrodenraum ragen. Es ist also auch hier für eine entsprechende
Sicherheit gegen unerwünschte Entladungen gesorgt. Die Halterung des gesamten Elektrodensvstems
kann entweder durch die Stromzuführungen selbst erfolgen, denen ja durch die Isolierung
noch eine zusätzliche Steifigkeit verliehen wird, es kann aber auch die äußere metallische
Abschirmung bzw. ihr unterer Deckel als Träger für das gesamte System dienen und
selbst vom Ouetschfuß her gehaltert werden. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen,,
für die Rückleitung des Heizstromes den zylindrischen Außenmantel der Abschirmung
des Elektrodensystems zu verwenden, welcher auf diese Weise gleichzeitig ein geeignetes
Potential erhält.
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Die beschriebene Anordnung des Elektrodensystems zeigt nicht nur den
Vorteil einer vollkommenen Sicherheit gegen unerwünschte Entladungen, sondern besitzt
auch große Widerstandsfähigkeit gegenüber allen mechanischen und thermischen Beanspruchungen.
Insbesondere
werden die Elektrodenabstände völlig konstant gehalten, was ja für die Röhrencharakteristik
von wesentlicher Bedeutung ist.
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Es ist klar, daß dieses einfache Aufbauprinzip verschiedene Anwendungsmöglichkeiten
bietet, insbesondere, was die Zahl, Anordnung und Wirkungsweise der Elektroden betrifft.
So ist es z. B. möglich, die Röhre als Vollweggleichrichter, Vollwegstromtor oder
Dreiphasenstromtor auszubilden. Durch entsprechende Anordnung von Isolationen hat
man auch die Möglichkeit, die die einzelnen Entladungswege beeinflussenden Steuerelektroden
getrennt oder auch gemeinsam an Steuerspannung zu legen.
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Die zylindrisch-symmetrische Anordnung des Elektrodensysteins erweist
sich als besonders günstig bei der Elektrodenentgasung mittels Hochfrequenz. Um
ein entsprechendes Auspumpen des Gefäßes zu @ermög1ch:en, ist es am Platze, einen
Deckel der Abschirmung mit öffnungen zu versehen, was bei entsprechender Dimensionierung
an der Abschirmwirkung bekanntlich nichts ändert. Als Füllung für das Entladungsgefäß
eignen sich Metalldämpfe und Edelgase sowie Mischungen von solchen.
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Um die Erfindung besser klarzumachen, sind in den beiliegenden Zeichnungen
einige Ausführungsbeispiele des neuen Entladungsgefäßes dargestellt.
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In allen Abbildungen ist mit i die zentrale Glühkathode bezeichnet,
2 bedeutet die Anoden, 3 die Steuerelektroden bzw. Schirmelelttroden,wenn die Entladung
nicht gesteuert werden soll, q. die die Anodenräume voneinander abtrennenden radialen
Fortsätze der Steuer- oder Schirmelektroden; 5 deren zum Durchtritt der Entladung
bestimmte öffnungen. Die Anodenflansche sind mit 6, die zylindrische, das gesamte
Elektrodensystem umhüllende metallische Abschirmung ist mit 7 bezeichnet. Der Abstand
der Abschirmungvon den Elektroden liegt vorteilhaft unter der durch den gewählten
Gasdruck gegebenen freien Elektronenweglänge.
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Abb. i zeigt schematisch den Aufbau eines zweianodigen gesteuerten
Entladungsgefäßes gemäß der Erfindung. Die zentrale Kathode i ist von einem als
Blechzylinder ausgebildeten, mit einem oder mehreren Schlitzen 5 für den, Durchtritt
der Entladung pro Entladungsweg versehenen Steuerkörper 3 umgeben, welcher in diesem
Falle somit für beide Stromwege gemeinsam ist. An den radialen Fortsatzflächen ¢
der Steuerelektrode werden die Flansche 6 der beiden Anoden :2 unter Zwischenlage
von Isolationsmaterial S befestigt. Durch die genannten Fortsatzflächen q. werden
die zu den beiden Anoden gehörigen Entladungsräume voneinander getrennt. Das ganze
System wird von einer metallischen AbschirmUng 7 umschlossen.
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Die Schrägrißdarstellung des gleichen Elektrodensystems in Abb. :2
läßt den Aufbau noch etwas deutlicher hervortreten. Man erkennt in dieser Abbildung
deutlich die beiden Abschlußdeckel 9 und i i, von welchen der obere als Netz ausgebildet
ist, um ein ordentliches Auspumpen des Entladungsgefäßes zu ermöglichen. Das gesamte
Elektrodensystein wird von den Stromzuführungsdrähten getragen, welche vom OOuetschfuß
an bis über ihren Durchtritt durch den Boden 9 mit Isolierröhrchen io verkleidet
sind. Die Stromzuführung zur Kathode erfolgt über den Stromzuführungsdraht 13, die
Rückleitung des Heizstromes geht über den oberen Deckel ii und den Metallschirm
7 zum Draht 1q.. Sämtliche Stromzuführungen liegen, wie die Abb.2 erkennen läßt,
in der gleichen Ebene.
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Abb. 3 zeigt einen zweianodigen Gleichrichter nach der Erfindung.
Die Elektrode 3 dient in diesem Falle nicht zu Steuerzwecken, sondern hat samt ihren
Fortsatzflächen q. die Aufgabe der Trennung der Entladungsräume und Abschirmung
der Kathode zu erfüllen. Demgemäß sind die Fortsatzteile d. zwar von den beiden
Anoden 2 isoliert, aber an der Abschirmung 7 direkt ohne Isolation befestigt, so
daß sie samt dem Elektrodenteil 3 das Potential des Kathodenendes annehmen. Das
gleiche zeigt Abb.4 für einen Dreiphasengleichrichter. Das Aufbauprinzip ist genau
dasselbe, nur daß hier drei Anöden vorhanden sind. In entsprechender Weise werden
dann auch die Öffnungen in den Abschirmelektroden angeordnet.
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Abb. 5 zeigt ein dreiphasiges Entladungsgefäß mit gemeinsamer Steuerelektrode,
welches grundsätzlich in seinem Aufbau dein Entladungsgefäß nach Abb. i entspricht.
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In Abb.6 ist ein dreiphasiges gesteuertes Entladungsgefäß mit getrennten
Steuerelektroden dargestellt, welches sich von dem in Abb. 5 dargestellten lediglich
durch die isolierenden Zwischenlagen 12 zwischen den Fortsatzteilen der Steuerelektroden
unterscheidet.
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Abb. 7 schließlich zeigt einen Wechselrichter mit zwei Anoden. Auch
hier sind .die Steuerelektroden wieder durch Isolation 15 voneinander getrennt,
während der sonstige Aufbau dein des Entladungsgefäßes nach Abb. i entspricht.