DE754845C - Einanodige Quecksilberkathodengleichrichterroehre - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung· ist eine einanodige QueGksilberkatihodengleichrichterröhre mit einem aus Metall und mit diesem vakuumdicht verschmolzenen Glasteilen bestehenden Entladungsgefäß, in dessen, aus Metall bestehenden und gegebenenfalls künstlich gekühlten unteren Teil sich das Kathodenquecksilber und über diesem letzteren parallel zur Achse des Gefäßes eine Anode befindet, gemäß Patent 716269.

In den bekannten Gleichrichterröhren dieser Art befindet sich die Hauptanode in verhältnismäßig geringer Höhe über der Quecksilberkathode, um eine kompakte Bauart zu erzielen.

Es ergibt sich hierbei der Nachteil, daß bei höheren Anodenwechselspannungen die Rückzündungsgefahr dadurch sehr zunimmt, daß ein direkter Entladungsweg zwischen Anode und Kathode vorhanden ist. Das durch die Wirkung des Kathodenfleckes von der Quecksilberoberfläche aus hochspritzende flüssige Quecksilber und der stark verdichtete, am Kathodenfleck gebildete Quecksilberdampf

können also sehr leicht die Anode treffen und besonders bei höheren Anodenspannungen Rückzündungen verursachen. Auch sind bereits Ausführungen bekannt, bei denen die Anode zwar derart angeordnet ist, daß zwischen ihr und dem Kathodenquecksilber solche Krümmungen im Entladungsweg vorgesehen sind, daß es nicht möglich ist, zwischen beliebigen Punkten dieser beiden ίο Elektroden eine Gerade zu ziehen, ohne dabei irgendeinen Teil der Röhre zu schneiden. Hierdurch wird jeder Punkt der einen Elektrode der direkten Ansicht der anderen Elektrode entzogen, so daß die vorhergehend geschilderte Rückzündungsgefahr, die durch von der Kathode fortgeschleudertes Quecksilber verursacht wird, verringert wurde. Die auf diese Weise erstrebte Rückzündsicherheit ist jedoch nicht mehr vollkommen befrieao digend, sobald die gleichzurichtende Wechselspannung eine bestimmte Höhe überschreitet. Gemäß der Erfindung wird diesem Übelstand dadurch abgeholfen, daß mindestens ein aus mehreren verschieden tief und umschichtig in den Entladungsweg hineinragenden Trennwänden bestehender Körper zwischen der Kathodenoberfläche und der Anode derart angeordnet ist, daß der Entladungsraum, in der Richtung Kathode—Anode gesehen, über seinen ganzen Querschnitt überlappend abgedeckt erscheint, so daß zwischen Anode und Kathode nur ein gebogener Weg nach Art eines Labyrinths für die Entladung freigegeben ist und die Entladung nach außen abgebogen und dabei mit der gekühlten Wand des Kathodengefäßes in Berührung gebracht wird.

Durch diese Mehrzahl von in den Entladungsweg hineinragenden Trennwänden wird ein Niederschlagen des in den Entladungsweg hineingeschleuderten Quecksilberüberschusses in hohem Maße gefördert, so daß ein gefährliches Übermaß desselben in der Nähe der Anode verhindert wird und gleichzeitig auch die wiederholten Richtungsänderungen des Entladungsweges das Entstehen von Rückzündungen verhindern.

Der beliebigen Vermehrung der Trennwände zur Erhöhung des oben beschriebenen Labyrintheffekts ist durch die dabei auftretende Erhöhung der Zündschwierigkeiten und des Spannungsabfalls in der Vorwärtsentladung eine Grenze gesetzt.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der soeben beschriebenen Trennwände wird dadurch erzielt, daß zwischen Anode und Kathode abwechselnd flache, kreisförmige Scheiben und Ringe konzentrisch und senkrecht zur Achse des Entladungsgefäßes übereinander angeordnet sind. Hierbei liegen die Ringe mit ihrem ganzen Umkreis an der Gefäßwand an, so daß der Entladungsweg jeweils durch die öffnung eines Ringes, d. h. in der Röhrenachse, verläuft, um dann unmittelbar darauf seinen Weg um den Rand einer Scheibe herum, d. h. dicht an der Innenwand des Kathodengefäßes entlang, zu nehmen.

Die obengenannten, bei einem mehrfachen Labyrinth auftretenden Zündschwierigkeiten lassen sich bis zu einem gewissen Grad dadurch beheben, daß man einen oder mehrere der zwischen Anode und Kathode angeordneten Körper aus elektrisch leitendem Material anfertigt, von den übrigen Röhrenteilen elektrisch isoliert anordnet und mit einem Stromzuführungsdraht zur Anlegung eines beliebigen Potentials versieht. Hierdurch wird es ermöglicht, die einzelnen Bestandteile des Labyrinths auf an sich bekannte Weise an passend gewählte Spannungen zu legen, so daß die Zündung der Entladung von der Kathode aus schrittweise in aufeinanderfolgenden Teilen des Labyrinths vor sich geht. Es genügt hierzu, daß man diese Teile an positive Spannungen von der Größenordnung von 100 Volt legt. Derartige Anordnungen kann man auch zugleich zur Steuerung des Stromüberganges von der Kathode zur Anode, nach Art der für Quecksilberdampfstromrichter bekannten Steuergitter, verwenden. Es empfiehlt sich, den leitenden Trennwänden Vorschaltwiderstände von hinreichender Größe zwecks Strombegrenzung vorzuschalten.

Die Wirkung der oben beschriebenen Trennwände läßt sich dadurch in erheblichem Maße veijbessern, daß mindestens einer der zwischen Anode und Kathode angeordneten Körper unmittelbar an einem in den Ent- too ladungsraum hineinragenden Kühlkörper befestigt ist, damit die Kondensationswirkung in erheblichem Maße erhöht wird.

Bei Anwendung eines Kühlkörpers auf die oben schon genannte Anordnung von flachen, kreisförmigen Scheiben und Ringen verfährt man am besten derart, daß man an Stelle der Scheiben Ringe von gleichem Durchmesser verwendet, welche auf einem in der Röhrenachse angeordneten, mit künstlicher Innenkühlung versehenen Zylinder konzentrisch angeordnet sind.

Dieser Kühlkörper kann auf an sich bekannte Weise entweder die Anode oder die Quecksilberkathode in der Achsrichtung durchsetzen und bzw. von oben oder von unten in den Entladungsraum hineinragen.

Man erzielt hierbei den Vorteil, daß die Anode bzw. die Quecksilberkathode und der Entladungsraum zwischen diesen beiden iao Elektroden noch eine zusätzliche Kühlung erhalten, so daß es möglich wird, noch

größere Energiemengen innerhalb des sehr kompakt ausgebildeten Entladungsraumes •aufzunehmen, ohne daß dabei die Trennwände durch Überhitzung Schaden erleiden. In beiden Fällen hingegen ist es möglich, die Rückzündungssicherheit der Röhre in erheblichem Maße zu steigern. Auch läßt sich, besonders bei Hindurchführung durch die Anode, das Problem der isolierten Stromzuführung für den als Steuergitter dienenden Teil des Labyrinths bequem lösen, weil der Kühlkörper getrennt oben durch den Glasteil der Röhre hindurchgeführt werden kann und sich als Stromzuführung für den an ihm befestigten Labyrinthteil verwenden läßt.

Die Erfindung wird an Hand von in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispielen näher erläutert. In

Fig. ι ist eine Quecksilberkathodengleich-

ao richterröhre mit aus Scheiben und Ringen bestehenden Trennwänden abgebildet; in

Fig. 2 wird eine Ausführung einer derartigen Röhre veranschaulicht, bei der Ringe an der Gefäßwand und an Kühlkörpern befestigt sind.

Die Quecksilberkathodengleichrichterröhre gemäß Fig. 1 besteht aus einem Metallteil 1 und einem Glasteil 2. In dem Metallteil 1 befinden sich das Kathodenquecksilber 3 und die Zündanode 4. Der Glasteil 2 wird an der Oberseite und in der Achsrichtung der Röhre von den Stromzuführungsdrähten 5 und 6 der Hauptanode 7 und der Zündanode 4 durchsetzt. Der Zündanodenträger 8 ist in dem isolierenden Führungsrohr 9 in senkrechter Richtung verschiebbar angeordnet; an dem oberen Ende des Zündanodenträgers 8 ist ein Eisenzylinder 10 befestigt, der mittels einer Schraubenfeder 11 mit dem an dem Stromzuführungsdraht 6 befestigten Eisenzylinder 12 verbunden ist.

Der die beiden Eisenzylinder 10 und 12 enthaltende Ansatz des Glasteiles 2 ist von einer Elektromagnetspule 13 umgeben. Die Hauptanode 7 und das Führungsrohr 9 sind von einem zylindrischen, die Verschmelzungsstelle 15 des Glas- und Metallteiles vor dem schädlichen Einfluß der Entladung schützenden, an der Oberseite geschlossenen Schirm 14, beispielsweise aus Molybdänblech, umgeben. Ein Verankerungskörper 16, etwa aus Nickel, für den Kathodenfleck und zwei konzentrische Ringe 17 und i8, etwa aus Molybdän, zur Begrenzung seiner Bewegungsmöglichkeit sind, teils aus dem Kathodenquecksilber herausragend, auf dem Boden des Kathodengefäßes ι angeordnet. Das Kathodengefäß ist mittels eines gleichzeitig als Kathodenstromzuführung dienenden Bolzens 19 wasserdicht in dem Kühlgefäß 20 befestigt, das mit Zu- bzw. Abflußstutzen 21 und 22 versehen ist.

Oberhalb der Quecksilberkathode 3 ist ein Metalring 23 in direkter metallischer Verbindung mit dem Kathodengefäß 1 angeordnet. Oberhalb des Ringes 23 und unterhalb der Anode 7 ist, koaxial mit dieser letzteren und senkrecht auf ihrer Achse eine kreisförmige Metallscheibe-24 isoliert angeordnet. Die Entladung wird hierdurch gezwungen, durch die öffnung des Ringes 23 hindurchzugehen und von der Scheibe 24 abgelenkt, an der gutgekühlten Wandung des Kathodengefäßes ι entlangzustreichen, bevor sie die Vorderfläche der Hauptanode 7 erreicht. Die Scheibe 24 ist in diesem Ausführungsbeispiel isoliert, d. h. ohne eigenen Stromzuführungsdräht abgebildet, sie kann jedoch, wie bereits früher bemerkt, mit einem eigenen Stromzuführungsdraht versehen werden, so daß es möglich ist, die Entladung nach Belieben zu steuern.

Wenn man diese Anordnung noch wirksamer-gestalten will, kann man die Anzahl der übereinander angeordneten Scheiben und Ringe wie eingangs beschrieben, nach Bedarf vergrößern, wobei es sich empfiehlt, jeweils den Durchmesser der Öffnungen in den Ringen kleiner zu halten als den äußeren Durchmesser der Scheiben, so daß sich zwischen Kathode und Anode ein mehrfach gebogener Entladungsweg bildet.

In Fig. 2 ist eine Ausführungsform der in Fig. ι dargestellten Röhrengattung wiedergegeben-, in der eine in axialer Richtung durchbohrte Anode 26- an einem aus Metall bestehenden Wandteil 27 der Röhre befestigt ist. Dieser Wandteil besitzt eine als Stromzuführung für die Anode 26 dienende Anschlußklemme 28. In dem oberen, aus Glas angefertigten Teil 29 des Entladungsgefäßes befindet sich außer der Stromzuführung 30 für den Zündkörper 31 aus halbleitendem Material mit isolierendem Schutzröhrchen 32, ein axial angeordneter, aus Metall hergestellter Kühlkörper 33 mit elektrischem An-Schluß 34 und Zu- bzw. Abflußstutzen 35 und 36, der durch eine axiale Bohrung der Anode 26 von dieser mechanisch und elektrisch getrennt in den Entladungsraum von oben hineinragt. Der Kühlkörper 33 eignet sich für Flüssigkeitskühlung, z. B. mittels Wasser oder öl, und trägt an seinem unteren Ende einen Metallring 37, der einen Bestandteil des im Ehtladungsraum der Röhre angeordneten Labyrinths .bildet. Durch Vermittlung des Glasteiles 38 ist der aus Metall bestehende und die Anode 26 tragende Wandteil 27 vakuumdicht und isoliert mit dem aus Metall bestehenden Kathodengefäß 39 verbunden, das mittels des gleichzeitig als Kathodenstromzuführung für die Quecksilberkathode 40 dienenden hohlen Bolzens 41 flüssigkeits-

dicht in dem Kühlgefäß 42 mit Abflußstutzen 43 festgeschraubt ist. Der hohle Bolzen 41 ist als axial die Kathode 40 durchsetzender Kühlkörper ausgebildet, dem die Kühlflüssigkeit durch den zentral angeordneten Zuflußstutzen 44 zugeführt wird, während diese den Bolzen durch die Abflußöffnungen 45 verläßt, um nach Durchlaufen des Kühlgefäßes 42 durch den Abflußstutzen 43 abzufließen. Der Kühlkörper 41 ragt von unten in den Entladungsraum hinein und trägt an seinem oberen Ende einen Metallring 46, der zusammen mit dem bereits beschriebenen Metallring 37 und dem an der Innenwand des Kathodengefäßes 39 befestigten Metallring47 das im Entladungsraum angeordnete Labyrinth bildet. Ferner ist ein z. B. aus Nickel bestehender ringförmiger Verankerungskörper 48, zum Festhalten des Kathodenfleckes an der Trennlinie von Quecksilber und Nickel, an dem Kühlkörper 41 befestigt, während zylindrische Ringe 49 und 50, welche aus dem Kathodenquecksilber herausragen und es dem Kathodenfleck unmöglich machen, sich der Innenwand des Kathodengefäßes 39 zu nähern, auf dem Boden des Kathodengefäßes 39 angeordnet sind.

Die Anordnung gemäß Fig. 2 hat den Vorteil, daß durch den Kühlkörper 41 eine besonders intensive Kühlung in unmittelbarer Nähe des Fußpunktes der Entladung ermöglicht wird und daß die zusammen das Labyrinth bildenden Ringe 46, 47 und 37, jeder für sich mit einem intensiv gekühlten Röhrenteil verbunden sind, so daß sich die Kühlung des Entladungsweges in dem Labyrinth besonders wirksam gestaltet. Es ergibt sich hierdurch eine derart vergrößerte Kondensation des von der Kathode ausgehenden Quecksilberdatnpf-Strahles, daß auch bei hohen Anodenspannungen, z. B. von einem Wechselspannungswert von 500 Volt oder mehr, erhebliche Stromstärken, z. B. mehrere 100 Ampere, einwandfrei gleichgerichtet werden können. Der elekirische Anschluß 34 des Kühlkörpers 33 ermöglicht seine Benutzung in Verbindung mit dem Ring 37 als Steuerorgan zur Beeinflussung des Zeitpunktes der Entladung durch die Röhre. In dieser Hinsicht ist es wesentlich, daß der Kühlkörper 33 mit großer Sorgfalt gegen die Anode 26 isoliert wird.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Einanodige Quecksilberkathodengleichrichterröhre mit einem aus Metall und mit diesem vakuumdicht verschmolzenen Glasteilen bestehenden Entladungsgefäß, in dessen aus Metall bestehenden und gegebenenfalls künstlich gekühlten unteren Teil sich das Kathodenquecksilber und über diesem gleichachsig zum Gefäß eine Anode befindet, gemäß Patent 716 269, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein aus mehreren verschieden tief und umschichtig in den Entladungsweg hineinragenden Trennwänden bestehender Körper zwischen der Kathodenoberfläche und der Anode derart angeordnet ist, daß der Entladungsraum, in der Richtung Kathode—Anode gesehen, über seinen ganzen Querschnitt überlappend, abgedeckt erscheint, so daß zwischen Anode und Kathode nur ein gebogener Weg nach Art eines Labyrinths für die Entladung freigegeben ist und die Entladung nach außen abgebogen und dabei mit der gekühlten Wand des Kathodengefäßes in Berührung gebracht wird.
2. 2. Einanodige Gleichrichterröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Anode und Kathode abwechselnd kreisförmige, flache Scheiben und Ringe konzentrisch und senkrecht zur Achse des Entladungsgefäßes übereinander angeordnet sind und diese Ringe mit ihrem ganzen Umkreis an der Gefäßwand anliegen, so daß der Entladungsweg jeweils durch die öffnung eines Ringes, d. h. in der Röhrenachse, und unmittelbar darauf um den Rand einer Scheibe herum, d. h. dicht an der Innenwand des Kathodengefäßes, entlangführt.
3. 3. Einanodige Gleichrichterröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der zwischen Kathode und Anode angeordneten Körper aus elektrisch leitendem Werkstoff angefertigt ist, von den übrigen Röhrenteilen elektrisch isoliert und mit einem Stromzuführungsdraht zur Anlegung eines beliebigen Potentials versehen ist.
4. 4. Einanodige Gleichrichterröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der zwischen Anode und Kathode angeordneten Körper unmittelbar an einem in den Entladungsraum hineinragenden Kühlkörper befestigt ist.
5. 5. Einanodige Gleichrichterröhre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkörper die Anode in der Achsrichtung durchsetzt und von oben in den Entladungsraum hineinragt.
6. 6. Einanodige Gleichrichterröhre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkörper die Quecksilberkathode in der Achsrichtung durchsetzt und von iao unten in den Entladungsraum hineinragt.