-
Entladungsgefäß mit einer Dampffüllung, die aus einem im Röhrenfuß
vorgesehenen Vorrat eines dampfbildenden Stoffes ergänzt wird Die Erfindung bezieht
sich auf ein Entladungsgefäß mit einer Dampffüllung, die aus einem im Gefäßfuß vorgesehenen
Vorrat von dampfbildendem Stoff ergänzt wird, vorzugsweise eine Glühkathodenstrornrichterröhre
mit Quecksilberdampffüllung für hohe Spannungen, sowie auf ein Verfahren zu deren
Herstellung.
-
Es ist bekannt, in derartigen Entladungsgefäßen einen dampfbildenden
Vorrat im Gefäßfuß, vorzugsweise in einem besonders zu diesem Zweck vorgesehenen
Vorratsgefäß, vorzusehen. Es ist nämlich in den meisten Fällen möglich, das Entladungsgefäß
derart zu bauen, daß der untere Teil des Fußes die kälteste Stelle des Entladungsgefäßes
bildet und daß der erforderliche niedrige Druck dadurch aufrechterhalten werden
kann, daß der dampfbildende Vorrat an dieser Stelle vorgesehen wird.
-
Es veranlaßt bisweilen ernstliche Übelstände, wenn sich das dampfbildende
Material, z. B. das flüssige Quecksilber, frei in dem Entladungsgefäß bewegen kann
und mit den Elektroden in Berührung kommt. Insbesondere in Glühkathodenstromrichterröhren
für hohe Spannungen macht sich in diesem Fall der Übelstand geltend, daß unerwünschte
Emission
und Entladungserscheinungen den Betrieb des Entladungsgefäßes z. B. durch Rückentladungen
stören und sogar zur Beschädigung des Gefäßes führen können. Dies ist z. B. der
Fall bei einer bekannten Bauart, bei der das abgeschmolzene Ende der an dem unteren
Ende des Entladungsgefäßes vorgesehenen und abwärts gerichteten Entlüftungsröhre
als Vorratsgefäß für das Quecksilber benutzt wird. Es sind in diesem Fall keine
Mittel dazu vorgesehen, das Quecksilber von dem eigentlichen Entladungsraum entfernt
zu halten, und beim Pumpen und Füllen der Entladungsröhre ist man genötigt, das
Quecksilber vorübergehend im Entladungsgefäß unterzubringen, bevor das Entladungsgefäß
zusammen mit dem als Vorratsgefäß für das Quecksilber dienenden Teil der Entlüftungsröhre
abgeschmolzen werden kann. Insbesondere nach einem Transport des Entladungsgefäßes
kann es vorkommen, daß es von neuem bei herabgesetzter Spannung eingebrannt «-erden
muß, bevor von neuem zur Belastung bei der vollen zulässigen Spannung geschritten
werden kann. Es gibt sogar Fälle, in denen es nicht mehr möglich ist, das ursprüngliche
Sperrvermögen des Entladungsgefäßes wiederherzustellen, wenn sich nur einmal Quecksilber
z. B. an der Oberfläche der Anode abgesetzt hat.
-
Es ist bereits bekannt, das Quecksilber in einem derartigen Fall in
einem Vorratsgefäß unterzubringen, das durch eine Verengung, z. B. ein Kapillarröhrchen,
mit dem eigentlichen Entladungsraum in Verbindung steht. Abgesehen von der Tatsache,
daß dieser Bauart mechanische Übelstände anhaften können, insbesondere was die Bruchgefahr
des Kapillarröhrchens betrifft, tritt dabei die Notwendigkeit auf, besondere Maßnahmen
zu treffen, um den dampfbildenden Stoff während des Herstellungsverfahrens in das
Vorratsgefäß einzubringen, insbesondere wenn von der Forderung ausgegangen wird,
daß dieses Material von dem eigentlichen Entladungsraum entfernt zu halten ist.
-
Die Erfindung hat den Zweck, das Vorratsgefäß derart auszugestalten
und anzuordnen, daß der dampfbildende Vorrat auf sehr einfache Weise eingebracht
werden kann, ohne daß er dabei in' den Entladungsraum gelangt, und daß dabei weder
während des Transportes noch während des Betriebes der Röhre ein Überschuß an dampfbildendem
Stoff bis in den Entladungsraum durchdringen kann.
-
Zu diesem Zweck wird gemäß der Erfindung das im Fuß des Entladungsgefäßes
vorgesehene Vorratsgefäß für den dampfbildenden Stoff derart zeitlich von der Entlüftungsröhre,
vorzugsweise konzentrisch um diese herum, angeordnet, daß es mit -dieser
Röhre in kommunizierender Verbindung steht und der dampfbildende Stoff bereits während
des Entlüftungsverfahrens aus dem von dem Entladungsgefäß abgewandten Ende der Entlüftungsröhre
in das Vorratsgefäß eingebracht werden kann, ohne daß der Stoff in den -zwischen
dem Entladungs- und dem Vorratsgefäß liegendenTeil derEntlüftungsrölireeitidringen
kann, während dieser Teil der Entlüftungsröhre und das Vorratsgefäß durch Verbindungswege
niedrigen Durchströmungswiderstandes für Gase oder Dämpfe mit dem mit der Pumpe
verbundenen Teil der Entlüftungsröhre verbunden sind.
-
Diese Bauart hat den Vorzug, daß das Vorratsgefäß gleichsam in einer
Abzweigung der Entlüftungsröhre zu liegen kommt, so daß der dampfbildende Stoff
das Vorratsgefäß aus einem mit der Pumpanlage verbundenen Vorrat erreichen kann,
ohne in den Entladungsraum zu gelangen, während es sehr einfach ist, das Überdestillieren
von dampfbildendem Material zum Entladungsraum in der Weise zu verhindern, daß dabei
die Temperatur des Vorratsgefäßes sowie der unteren Entlüftungsröhre unter derjenigen
des Entladungsgefäßes und der oberen Entlüftungsröhre gehalten wird.
-
Es ist vorteilhaft, bei der Herstellung des Entladungsgefäßes den
im Fuß des Entladungsgefäßes angeordneten Teil der Entlüftungsröhre zur Aufnahme
des Vorratsgefäßes durchzuschneiden und die Teile der Röhre, die mit dem Entladungsraum
bzw. mit der Pumpe in Verbindung zu stehen kommen, sich in Flucht oben und unten
in das Vorratsgefäß hineinragen und bis in unmittelbare Nähe voneinander fortsetzen
zu lassen, so daß der in diesem Punkt in keiner Weise seine Richtung ändernde oder
verengte innere Raum der Entlüftungsröhre nur über einen ringförmigen Spalt mit
einer Höhe von höchstens 3 mm mit dem Vorratsgefäß in Verbindung steht. Diese Bauart
hat den Vorzug, daß 1 die Pumpleitung frei von Hindernissen bleibt, die das Entlüftungsverfahren
verzögern könnten, und daß die Möglichkeit, daß flüssiges dampfbildendes Material
während des Transportes, z. B. durch Umkehrung des Entladungsgefäßes oder durch
Stöße, in die Entlüftungsröhre und an dieser entlang in den Entladungsraum gelangt,
nahezu beseitigt ist, da die einander gegenül@erliegenden Enden der Entlüftungsröhre
sich gegenseitig abschirmen, so daß die Möglichkeit, daß ein Quecksilbertropfen
durch den engen ringförmigen Spalt hindurch in die Entlüftungsröhre durchdringt,
äußerst gering ist.
-
Diese Bauart kann noch dadurch verbessert werden, daß die einander
zugekehrten Enden der beiden Teile der Entlüftungsröhre mittels
einer
feinen Metallgaze mit einer Maschenweite von höchstens o,2 mm, z. B. aus Nickeldraht,
vorzugsweise kappenförmig abgeschlossen werden. Wenn bei dieser Bauart ein Tropfen
des dampfbildenden Materials den Raum zwischen den Gazen erreichen sollte, so verhindern
diese noch stets auf wirksame Weise, daß das Material bis in beide Teile der Entlüftungsröhre
durchdringt. Für die abgesaugten Gase oder Dämpfe oder für die Dämpfe, die aus dem
dampfbildenden Vorrat in den Entladungsraum übergehen, bilden diese gazeförmigen
Kappen keinen unzulässigen Durchströmungswiderstand.
-
Die Erfindung wird an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert,
die in der Zeichnung dargestellt sind. In Fig. i ist eine -Glühkathodengleichrichterröhre
dargestellt, die mit einem Vorratsgefäß gemäß der Erfindung versehen ist; Fig. 2
zeigt eine günstige Ausführungsform dieses Vorratsgefäßes.
-
Fig. i zeigt eine Gleichrichterröhre mit einem zylindrischen Glasgefäß
i, einer direkt heizbaren Glühkathode z und einer Anode 3. An dem einen Ende des
Gefäßes i sind die Zuführungsleiter 4 der Kathode in die Quetschstelle 5 eingeschmolzen,
am anderen Ende ist der Zuführungsleiter 6 der Anode mittels einer Chrorneisenplatte
7 in die Glaswand eingeschmolzen.' Die Kathodenwendel 2, die direkt erhitzt wird
und mit einer aktivierenden Oxydschicht versehen ist, ist von einem zylindrischen
Schirm 8 umgeben, der leitend mit einem der Kathodenpole verbunden, auf der Hinterseite
der Kathode geschlossen und auf der der Anode zugekehrten Seite offen ausgeführt
ist. Auf dem Umfang des Schirmes 8 befindet sich ein flacher Schirmring g, der dazu
dient, den Übergang einer Entladung zwischen der Anode 3 und jenen Teilen des Raumes
hinter der Kathode, j die an Kathodenpotential liegen, zu- verhindern. Vorschriftsgemäß
beträgt die Maximaltemperatur des flüssigen Quecksilbervorrates in der Röhre 50°
C, was einem Quecksilberdampfdruck von 12,5 - I0-3 mm Öuecksilbersäule entspricht.
Die Anode 3 besteht aus einem einseitig offenen Zylinder, der aus Nickelblech gezogen
und durch Karbonisierung oder auf andere Weise geschwärzt worden ist und der das
offene Ende des Kathodenschirmes becherartig umfaßt. Innerhalb des Tellerröhrchens
i i befindet sich eine Glasröhre 12, die bei der Herstellung als Entlüftungsröhre
dient und in die das Vorratsgefäß 13 für das flüssige Quecksilber 14 aufgenommen
ist. Die Temperatur dieses Vorrates, die den Dampfdruck im Entladungsgefäß bestimmt,
kann je nach den Anforderungen, die durch die Umgebungstemperatur oder durch i die
Anordnungsweise des Entladungsgefäßes gestellt werden, bei der Herstellung ein für
allemal dadurch geregelt werden, daß das Vorratsgefäß höher oder niedriger in der
Entlüftungsröhre angeordnet wird. Das Quecksilber kann während des Entlüftungsverfahrens
von unten her durch die Entlüftungsröhre hindurch und über den Ansatz 15 der letzteren
in das Vorratsgefäß 13 eingeführt werden, ohne in den eigentlichen Entladungsraum
zu gelangen. Der zum Innern der Entladungsröhre führende Teil der Glasröhre 12 ragt
durch einen Ansatz 16 in das Vorratsgefäß 13 und bildet infolgedessen zusammen mit
dem Ansatz 15 einen Quecksilberfänger, der dazu dient, den Übergang von flüssigem
Quecksilber zum Entladungsraum während des Transportes des Entladungsgefäßes zu
verhindern. Die Ansätze 15 und 16 sind durch Nickelgaze 17 bzw. 18 mit einer Maschenweite
von 0,I35 mm und einer Drahtstärke von 0,045 mm abgedeckt, wodurch verhindert wird,
daß umherspritzendes Quecksilber, falls es in den etwa 2 mm hohen Spalt zwischen
den Ansätzen gelangen sollte, bis in die Entlüftungsröhre durchdringt. Der geradlinige
Verlauf der Entlüftungsröhre wird durch die beschriebene Bauart nicht geändert,
und die Gaze stellt kein wesentliches Hindernis für den Durchgang von abzusaugenden
Gasen nach der Pumpe oder für den Durchgang des flüssigen Quecksilbers beim Füllen
in der Richtung des Vorratsgefäßes 13 dar. Im letztgenannten Fall ist es sogar vorteilhaft,
daß das emporsteigende Quecksilber von der Gaze verteilt und einigermaßen abgebremst
wird. Die beschriebene Bauart macht es überflüssig, das Entladungsgefäß bei der
Inbetriebsetzung, z. B. nach einem Transport, von neuem auszubrennen, um einen Überschuß
an Quecksilber, der an den Elektroden klebt und Rückzündungen begünstigt, zu entfernen.
-
Das Entladungsgefäß, das in der Zeichnung maßstäblich dargestellt
ist, hat einen Kolbendurchmesser von 6o mm. Der in der Zeichnung neben dem Gefäß
eingetragene Maßstab macht es möglich, die übrigen Abmessungen des Entladungsgefäßes
auf einfache Weise festzustellen. Die Glühkathode hat eine- Heizspannung von 5 Volt
und einen Heizstrom von 14 Amp. Der im Betrieb höchstzulässige mittlere Wert des
Anodenstroms beträgt 2,5 Amp., der Scheitelwert ist etwa io Amp. Das Entladungsgefäß
erträgt in der Sperrphase einen höchstzulässigen Scheitelwert der Spannung von 2o
ooo Volt, während einer kurzen Zeit kann dieser Wert sogar 45 000 Volt betragen.
Es liegt Grund zur Annahme vor, daß diese hohe Belastbarkeit außer der besonderen
Bauart des Zusammenbaues von Entladungsgefäß, Kathode, Kathodenschirm
und
Anode auch dem Umstand zuzuschreiben ist, daß für das flüssige Quecksilber ein Vorratsgefäß
gemäß der Erfindung angewendet ist. Es wurde festgestellt, daß in einigen Fällen
Entladungsgefäße, die im übrigen gemäß der Bauart der Figur ausgebildet, aber nicht
mit einem Vorratsgefäß gemäß der Erfindung ausgerüstet waren, weniger hohe Sperrspannungen
vertragen konnten. An Entladungsgefäßen gemäß der Erfindung konnte im Dauerversuch
festgestellt werden, daß der eigentliche Entladungsraum, sogar nach längerer Betriebsdauer,
auf merkwürdige Weise sogar frei von Spuren von flüssigem Quecksilber geblieben
war.
-
Bei der in Fig. 2 maßstäblich dargestellten Bauart sind Teile, die
denen des Vorratsgefäßes nach Fig. i entsprechen, mit den gleichen Bezugsziffern
bezeichnet, und auch hier können die Abmessungen mittels der beigefügten Skala bestimmt
werden. In diesem Fall weist der Ansatz 15 eine trichterförmige Ausweitung 2o auf,
die ungefähr in der Höhe des unteren Endes des Ansatzes 16 aufhört, und es ist eine
Kappe 2i aus Metallgaze vorgesehen, die den Ansatz 16 in einer spitzen Einbuchtung
22 aufnimmt. Das Ganze ist derart ausgeführt, daß von unten herkommendes flüssiges
Quecksilber durch die Spitze 22 der Röhre 12, 16 abgeleitet wird und leicht durch
die trichterförmige Ausweitung 2o und die Gaze 21 hindurch in den Vorratsraum gelangen
kann. Das Eigentümliche der Bauart ist, daß das Quecksilber im Gefäß 13, wenn es
sich in Richtung des Entladungsraumes bewegt, unmöglich mehr in die Röhre 12, 16
gelangen kann und daß es vollkommen unbedenklich ist, wenn bei einem entgegengesetzten
Stoß es wieder durch die Kappe 21 und den trichterförmigen Teil 2o hindurch in die
Röhre 15 gelangen sollte. Es wird in diesem Fall bei einer erneuten Umkehrung der
Bewegung wiederum von der Spitze 22 abgeleitet und fällt in das Vorratsgefäß zurück.
Die Abmessungen der Anordnung sind dabei derart zu wählen, daß dem Quecksilber keine
zu große Geschwindigkeit erteilt wird, was dadurch erfolgen kann, daß die Länge
der freien Wege im Vorratsgefäß möglichst klein gehalten werden, vorzugsweise nicht
länger als das Zweifache des Durchmessers der Entlüftungsröhre. Dies gilt sowohl
für die Bauart nach Fig. i als auch für die nach Fig.2. Diese Abmessungen sollen
jedoch nicht so klein gewählt werden, daß das Quecksilber infolge Kapillarwirkung
zwischen der Gaze und den benachbarten Wänden hängenbleiben kann. Auch ist es empfehlenswert,
die Quecksilbermenge nicht zu groß zu wählen, da dies die Möglichkeit auf Durchdringen
durch die Gaze vergrößert, unter anderem durch die Vergrößerung der Berührungsoberfläche
von Quecksilber und Gase und durch die Zunahme der sich bewegenden Quecksilbermasse.