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Ionengleichrichterröhre mit aktivierter Glühkathode und einem oder
mehreren Steuergittern Die Erfirndung bezieht sich auf eine Ionengleichrichterröhre
mit aktivierter Glühkathode und einem oder mehreren -Steuergittern.
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Unter Ionengleichrichterröhre sind Gleichrichterröhren zu verstehen,
die mit einem oder mehreren Gasen, Dämpfen oder einem Gemisch von beiden gefüllt
sind.
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Solche Ionengleichrichterröhren werden vielfach in einer gedrängten
Form, ausgeführt, bei der die Steuergitter die Glühkathode in etwa Tonzentrischer
Form umgeben, während in den Gittern Öffnungen vorgesehen sind, durch welche die.
Entladung von der Kathode aus an die außengelegene Anode gelangen kann. Bei diesen
Röhren ergeben sich gewisse Unregelmäßigkeiten, die durch Niederschlagen von zerstäubter,
von der Glühkathode herrührender emittierender Substanz auf die Gitterflächen bedingt
sind. Es ist nämlich die Kennlinie :der Zündspannung in Abhängigkeit von der Gitterspannung,
die Zündkennlinie der Röhre, im Verlauf der Betriebsdauer der Röhre nicht konstant.
Die zur Verhinderung der Zündung bei einer bestimmten Anodenspannung benötigte minimale
Gitterspannung ändert sich während der normalen Lebensdauer der Röhre in erheblichem
Maße. Etwas Ähnliches zeigt sich, wenn bei einer bestimmten Anodenspannung der Anodenstrom
erhöht wird. Auch dann ist der zur Unterbrechung des Anodenstromes benötigte Minimalwert
der negativen Gitterspannung ein anderer als bei kleinem Anodenstrom, und zwar liegt
er höher. Dieses kann sogar in derartigem Maße der Fall sein, daß es nicht mehr
möglich ist, sogar bei beliebig hoher negativer Gitterspannung, den Übergang des
Anodenstromes zu verhindern. Die Röhre wird dann ununterbrochenen Strom durchlassen,
und ihre Relaiswirkung hört auf. Die Ursache dieser Störung scheint in einer durch
niedergeschlagenes Aktivierungsmaterial begünstigten Emission seitens des hocherhitzten
Steuergitters zu liegen.
Zur Vermeidung obiger Nachteile ist es
bereits bekannt, die Glühkathode durch einen Metallschirm derartig von dem sie umgebenden
Gitter abzuschirmen, daß von der Kathode herrührende Teilchen von dieser auf das
Gitter ;in gerader Linie nicht treffen können. Gemäß der Erfindung werden nun Röhren
dieser Art dadurch verbessert, daß in der Nähe der für den Durchgang der Entladung
bestimmten Öffnung des Kathodenschirmes. aber .außerhalb des die Kathode enthaltenden
Raumes und in gerader Linie von dieser durch den Kathodenschirm abgeschirmt, eine
nicht aktivierte Hilfsglühkathode angeordnet ist, die mit der Hauptglühkathode elektrisch
leitend verbunden ist.
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Diese Hilfsglühkatllode leitet im Anfang jeder von der Relaisröhre
durchzulassenden Halbperiode des Wechselstromes die Entladung nach der Anode ein,
worauf die Hauptglühkathode die Emissionsarbeit vermöge ihres höheren Emissionsvermögens
übernimmt.
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Die Anordnung hat den Vorteil, daß die Steuerwirkung der Gitter nicht
durch Auflagerungen von emittierenden Teilchen ungleichmäßig gemacht werden kann
und daß die Hilfsglühkathode, besonders infolge Fehlens von aktivierenden Substanzen,
ein regelmäßiges Einsetzen der Zündung gewährleistet.
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Eine einfache Bauart der Röhre und eine Vereinfachung ihrer Schaltung
ergibt sich, wenn dieHilfsglühkathode parallel zurHauptglühkathode geschaltet wird.
Es können hierbei die inneren Verbindungen der Röhre vorteilhaft derart ausgestaltet
werden, daß eines der Enden von Haupt- und Hilfsglühkathode zusammen mit dem Metallschirm
an einen Pol des Heizstromkreises angeschlossen ist. Auf diese Weise ist es möglich,
eine der Glühkathoden oder beide mit einem ihrer Enden ohne weiteres unmittelbar
an dem Metallschirm zu befestigen.
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Der Übergang der Entladung von derHilfsglühkathode auf die Hauptglühkathode
kann aber gegebenenfalls auch dadurch gefördert werden, daß dieHilfsglühlzathodevon
einervon der der Hauptglühkathode getrennten Stromduelle aus gespeist und mit dieser
Hauptglühkathode über einen Widerstand leitend verbunden ist. Es wird sich dann,
sobald an der Hilfsglühkathode eine Entladung entsteht, durch den Emissionsstrom
ein Spannungsabfall in dem Widerstand ausbilden, der den Spannungsunterschied zwischen
Anode und Hilfsglühkathode gegenüber dem zwischen Anode und Hauptgliihkathode herabsetzt.
Der Widerstand wird zweckmäßig so bemessen, daß der Emissionsstrom der Hilfsglühkathode
hinreichend begrenzt wird, so daß nicht nur eine schädliche Beanspruchung der Hilfsglühkathode
verhütet wird, sondern auch die Neigung der Entladung von der Hilfsglühkathode auf
die Hauptglühkathode überzugehen, erheblich erhöht wird.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung besteht der Metallschirm
aus einem an beiden Enden mittels Böden aus Metallblech verschlossenen, spiralförmig
aus Metallblech gebogenen und in seinem Inneren die Hauptglühkathode enthaltenden
Mantel. Es ist .auf diese Weise sehr einfach zu erreichen, daß der :Mantel eine
innere abgeschirmte Abteilung für die Kathode erhält.
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Bei der erfindungsgemäßen Ausführung der Gleichrichterröhre ist die
Zündkennlinie von der Lebensdauer der Röhre praktisch unabhängig. Es wurde eine
praktische Ausführungsform derselben zur Bedienung eines Zeitschalters benutzt,
wobei die Röhre periodisch w ährend einer Sekunde einen - Strom von a 1,2
Amp. eff. durghließ. Die die Zündung verhindernde Gitterspannung verschob sich dabei
bei gleichbleibendem Anodenspannungswert nach 2o ooo Schaltungen höchstens um
0,03 V. Gleichzeitig stellte sich heraus, daß obige kritische Gitterspannung
bei konstanter Anodenspannung viel weniger von der Gröle des Anodenstromes abhängig
war als bei den bisherigen Röhren.
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Die Erfindung wird an Hand von in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispielen
näher erläutert.
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Fig. i a und i b zeigen eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Ionengleichrichterröhre.
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Fig. 2 zeigt eine Schaltung mit einer erfindungsgemäßen Ionengleichrichterröhre.
Das in Fig. i veranschaulichte Entladungsgefäß i enthält ein Füßchen 2, auf dem
eine Anode 3, zwei Gitter q. und 5 und eine Glühkathode 6 angeordnet sind. Das Gitter
5 ist an dem vom Füßchen abgekehrten Ende der Röhre 7 an der Glaskolbenwand abgestützt.
Die Glühkathode 6 ist von einem Schirm S umgeben, der aus kreisförmigen Scheiben
9 und io sowie einem spiralförmig gebogenen Mantel i i (siehe Fig. ib) zusammengesetzt
ist. Im inneren Teil dieses .Mantels ist die Glühkathode 6 untergebracht, und parallel
zu ihr ist in der Nähe der für den Durchgang der Entladung bestimmten Öffnung des
Mantels eine Hilfsglühkathode 12 angeordnet. Die Mantelöffnung hat eine derartige
Weite, daß der Kathodenschirm im Verhältnis zu den Steuergittern die Zündung der
Röhre nicht nennenswert beeinfiußt. In dem nach außen auf dem Kathodenschirm 8 folgenden
allseitig geschlossenen Gitter 3 ist eine einzige Öffnung 13 (Fig. i b) und in dem
zylindrischen Gitter 4 eine Öffnung 14 vorgesehen; beide öffnungen beherrschen durch
ihre Dimensionierung in Verbindung mit den angelegten Gitterpotentialen
den
Zündungsvorgang der Röhre. Es ist aus den Figuren zu ersehen, daß von der Kathode
herrührende Teilchen aktivierender Substanz unmöglich weiter als bis zur Innenfläche
des Kathodenschirmes kommen können, so daß die für die Steuerung maßgebenden Öffnungen
13 und 14 sowie ihre Umgebung dauernd von emittierender Substanz frei bleiben. Hierdurch
und durch die konstante Wirkung :der nicht aktivierten Hilfsglühkathode 12, ist
eine unveränderte Wirkung der Gleichrichterröhre während ihrer betriebsmäßigen Lebensdauer
gewährleistet.
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Die Schalung nach Fig. 2 enthält einen aus einem Wechselstromnetz
gespeisten Transformator mit Primärwicklung 2i, Sekundärwicklung-,2 und Glühkathodenwicklungen
23 und 2¢. Die Sekundärwicklung 22 ist über einen Verbraucher 25 mit der Anode der
erfindungsgemäßen Gleichrichterröhre 26 verbunden. Die Hauptglühkathode 27 dieser
Röhre wird von der Wicklung 2q. des Transformators gespeist, die Hilfsglühkathode
28 von der Hilfswicklung23 aus. Zwischen den Hilfswicklungen 23 und 2q. ist ein
Widerstand 2@9 angeordnet, der den Emissionsstrom der Hilfsglühkathode 28 begrenzt
und nach der Zündung: der Entladung an der Hilfsglühkathodeden Übergang der Entladung
auf die Hauptglühkathode 27 fördert. Die beiden Steuergitter 30 und 31 und
die Hauptglühkathodea 27 sind mit einer beliebig gearteten Spannungsquelle 32 verbunden,
welche die Wirkung des Hauptstromkreises der Gleichrichterröhre 26 auf beliebig
vorgegebene Weise steuert.
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Die in der Zeichnung abgebildete Gleichrichterröhre hat einen Durchmesser
des Gasgefäßes von 38: mm, hat 2 V Heizspannung für die Glühelektroden und 2,8&
Amp. Heizstrom und kann mit 170 V Anodenwechselspannung und 1,2- Amp. mittleren
Anodenstrom maximal belastet werden. Ihr Anwendungsgebiet ist hauptsächlich die
Verwendung als Schaltröhre in Relaisschaltungen, es besteht die Möglichkeit, entweder
von zwei verschiedenen Stromkreisen aus den Anodenkreis der Röhre mittels der zwei
Gitter zu steuern oder das innere Gitter als Steuergitter und das äußere Gitter
als Schirmgitter zur Herabsetzung der Innengitteranodenkapazität zu verwenden. '