DE757582C - Gas- oder dampfgefuelltes Entladungsgefaess fuer hohe Betriebsspannungen - Google Patents

Description

• Gas- oder dampfgefülltes Entladungsgefäß für hohe Betriebsspannungen Es ist bekannt, bei gas- oder dampfgefüllten Entladungsgefäßen, die zur Gleichrichtung, Steuerung oder Umrichtung hochgespannter Ströme bestimmt ,sind, zwischen Anode und Kathode laußer den üblichen. Steuerelektroden noch weitere Zwischenelektroden anzuwenden, die zur Vergleichmäßigung,der Spannungsverteilung dienen und den größten Teil der Entladungsbahn umschließen. Diese 'Elektroden weisen- zylindTis he Teile auf, tdie (der nichtmetallischen Gefäßwandung .dicht benachbart sind. Neben ihrem Einfluß auf die Vergleichmäßigung der Spannung wirken die genannten Elektroden auch als Rekombinationselektroden. Da die Stromzuführungen zu den Zwischenelektroden bei der sich ergebenden langgestreckten Form der Hochspannungsröhren seitlich herausgeführt werden müssen, so werden die Einschmelzungen mechannsch stark beansprucht.. Die Entgasung der Elektroden mit Hilfe von Hochfrequenz ist kaum möglich, weil die Wärmeableitung :durch die Stromzuführungen, die aus mechanischen Gründen einen verhältnismäßig großen Querschnitt erhalten müssen, so groß ist, :daß die Einschmelzstellen beschädigt werden, noch bevor die Elektrode :ausreichend entgast ist.
• Die beschriebenen Schwierigkeiten lassen sieh beheben, wenn man gemäß -der Erfindung ,die Zwischenelektroden und: gegebenenfalls auch die vorhandenen Steuerelektroden in einem Quarz- oder Keramikrohr befestigt, das einen etwas geringeren Außendurchmesser hat, als die lichte Weite des Entladungsgefäßes beträgt, und im Entladungsgefäß an seinen beiden Enden gehalten ist. Bei diesem Aufbau dier Röhre kann man den Wärmeübergang nach der Gefäßwandung soweit herabsetzen, daß die Elektroden durch Hochfrequenz auf eine zur Entgasung ausreichende Temperatur gebracht -#verd@en können, ohne daß die Wandungen oder die Einschmnelzs.tellen gefährdet werden. Die Stromzuführungen können einen kleinen Querschnitt erhalten, da sie nicht mehr zur Halterung der Elektrode benötigt werden. Das die Zwischenun:d gegebenenfalls Steuerelclaro:den tragende Rohr kann von Metallteilen gehalten werden, welche einerseits die zu beiden Seiten des Entladungsgefäßes liegenden Einschmelzfüße umfassen, andererseits mit nutenförmigen Teilten. versehen sind, in w@lch@e das Trägerrohr eingreift.
• Es ist zwar beleannt, in Quecl#:si.lberdampfgleichrichtern Ano:d,:nhülsen , die aus nichtmetallischen Stoffen hergestellt sind, zum Tragen von Gittern heranzuziehen. Dabei handelt es sich zum Teil um Glas'hfils:en, die temperaturempfindlich sind und eine Entgasung der Gitter durch Hochfrequenz nicht zulassen. Soweit man die Anodenhülse aus anderem nichtleitendem Stoff aufgebaut hat, handelt es sich darum. den Anodenraum von der metallischen Gefäßwandung abzutrennen. Die Aufgabe, die Gefäßwandung gegen thermische Einflüsse zu schützen, lag dabei nicht vor. Auch sind die bekannten Hülsi@n nur einseitig und aus mechanischen Gründen zum Tragen umfangreicherer Elektrodenkonstruktionen ungeeignet, wie sie sich beim Aufbau von Hochspannungsgefäßen durch die Anwendung von Zwischenelektroden ergeben.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Abbildungen dargestellt. Mit i ist die Gefäßwandung des Entladtungsgefäßes bezeichnet, 2 ist die Kathode. Es sei angenommen, daß es sich dabei um eine indirekt beheizte Hohlkathode handelt. An Stelle einer derartigen Kathode kann auch eine Hilfsentladung, z. B. ein in Quecksilberdampf übergehender Hilfslichtbogen treten, der zweckmäßig exzentrisch gegenüber der Achse des die Anode 3 umschließenden Gefäßteils angeordnet ist. Das beispielsweise aus Quarz bestehende Trägerrohr ist mit 32 bez,cichnet. In diesem Rohr, dessen Außendurchmesser etwas kleiner isst als der Innendurchmesser des Entladungsgefäßes, sind die Anode 3, die Zwischenelektroden .I, 5 und gegebenenfalls noch weitere, nicht dargestellte, gleich oder ähnlich gebaute Zwischenelektroden befestigt. Im Trägerrohr sind, ferner die beiden Gitter 6 und 7 angebracht. Diese Gitter können den verschiedensten Zwecken, beispielsweise Steuerzwecken oder zur Abbremsung von Ladungsträgern, dienen. Das Gitter 7 ist am unteren Ende mit einem zylindrischen Ansatz versehen, der die Kathode umgibt und außerdem in einer Haltevorrichtun- für das Trägerrohr endigt.
• Die Befestigung der Zwischenelektroden und: Gitter geschieht zweckmäßig in der Weise, daß man diese Elektroden mit einem U-förmigen Ring umgibt, wie er in Fig.2 mit 8 bezeichnet ist. Dieser Ring besitzt :einen etwas geringeren Durchmesser als das Trägerrohr32,umeinenunmittel'barenWärmeübergang zwischen diesen Teilen zu vermeiden. Er schließt zugleich den Raum zwischen den Elektroden und dem Trägerrohr für eine Entladung ab. In diesen Ring werden die Schrauben g, vorzugsweise sind drei vorhanden, eingeschraubt, welche in Bohrungen des Trägerrohres liegen. Eine dieser Schrauben 'kann mit einem Stromzuführungsdraht für die Zwischen:elektro@den versehen sein. Es ist zweckmäßig, die Lage der Elektroden durch federnde Finger gegenüber dem Trägerrohr zu bestimmen, welche leicht so bemessen werden können, daß die durch sie abgeführte Wärme das Trägerrohr nicht gefährdet.
• Die Zwischenelektroden bestehen aus mehreren ineinanderliegenden Rohrstücken verschiedenen Durchmessers, die zwecks Ausbildung einer geeigneten Feldform in axialer Richtung gegeneinander versetzt sind. Die mittleren Zylinder sind ferner durch Zwischenw ände, io abgeschlossen, «selche zur Abbremsung fliegender Lad'lungsträger dienen. Im Trägerrohr ist am oberen Ende (Fi:g. i) außer der Anode 3 noch ein die Anode umgebender 11,Zeta.llschi-rm i9 befestigt. Die Kanten dieses Schirmes sind ebenso wie die Kanten der Zwischenelektroden und Gitterabgerundet. Der Schirm besitzt in seinem mittleeren Teil einen Fortsatz i i, der in eine Nut der Anode eingreift. Auf diese Weise soll verhindert werden, daß schnell fliegende Ladungsträger nach außen treten und zu Aufladungen an dem Trägerrohr oder der Gefäßwandung führen. Am oberen Ende wird das Trägerrohr mit Hilfe der ringförmigen Kappe 12 gehalten, welche in einer Nut 13 am Trägerrohr mit Hilfe eines Ringes 1:f gehalten wird. Die Kappe en:d,igt in einen rohrförmigen Teil 15, deT@den oberen Einschmelzfuß des Entladungsgefäßes umschließt. Auf .dies; Weise wird die radiale Labe des Trägerrohres und damit die der Zwischenelektroden bestimmt. Die axiale Lage wird mit Hilfe dies federnden (geschlitzten) Ringes 16 festgelegt, welcher einerseits in dem Rohr 15 befestigt ist, andererseits isoliert an der Anodenstromzuführung i7 angebracht ist. Die federnden hinge 16 sind wohl in der Lage, Zug- oder Druckkräfte aufzunehmen, sie sind jedoch quer zur Achse der Stromidu@rchfühTung elastisch und verhindern .auf diese Weise, daß merkliche seitliche Kräfte auf die Stromdurchführung übertragen werden. Man kann zugleich oder statt dessen eine ähnlich oder gleich gebaute Sicherung gegen axiale Verschiebungen auch an den anbringen. Zur Isolutiondienen die beiden Isolierringe 18. Die Isolation ist an dieser Stelle erford1erlich, sofern der Schirm i9 nicht unmittelbar mit der Anode verbunden werden soll. Es empfiehlt sich nämlich, einen Widerstand zwischen Anoide und diesem Schirm einzufügen, um zu vermeiden, daß sich dieser Schirm wesentlich an dier Stromleitung beteiligt. Die Stromzuführung zu diesem Schirm ist mit 2o bezeichnet. Am unteren Ende wird das Trägerrohr von dem U-förmigen Ring 21 gehalten, der mit einem zylindrischen Ansatz 22 und dem unteren rophrförmigen Teil des Steuergitters, 7 verbunden ist. Das Rohrstrick 22 umgibt den: unteren Ei.nschmelzfuß und sichert damit,die Lage dies unteren Endes- des Trägerrohres in: radialer Richtung.
• Um Entladungen längs Oder Innenwand des Entladltngsgefäß@e:s zu vermeiden, empfiehlt es sich, in der Nähe der Stromdurchführungen für die Zwischenelektroden ringförmige, metallische Belege anzubringen., die mit en Stromzuführungen bzw. Zwischenelektroden in leitender Verbindung stehen. Diese metallischen Belege können so dünn gemacht werden, daß ihr elektrischer Widerstand so hoch, ist, id'aß sie bei de@r Behandlung des Entladungsgefäßes mit Hochfrequenz nicht. merklich erhitzt werden; bei Verwendung dickerer Ringe kann man durch Schlitze die Strombahn unterbrechen und auf diese Weise unerwünschteErhi,lzungdieserRi.n@ge vermeiden. Diese Belege sind in der Abbildhng mit 23 bezeichnet. Sie können außerhalb des Entladungsgefäßes noch mit nicht dargestellten Schutzkappen um,-geben sein, welche zur Vermeidung zu hoher Feliddichten (Korona) mit Abrundungen versehen sein können. Mit 24 ist eine die Anodenanordnung umgehende elektrostatische Abschirmung bezeichnet, welche mit der Anode verbunden sein kann.
• Die Baufarm dies, Entladungsgefäßes gemäß der Erfindung gestattet, alle in unmittelbarer Nähe der Entladung liegenden und daher betriebsmäßig auf hohe Temperatur kommendien Elektroden @d!u@rch Hochfrequenz .gut zu entgasen. Soweit unmittelbare Wärmeübertragung zwischen .den Elektroden und der Gefäßwand möglich ist, z. B. in der Nähe der Kathode, sind die Metallteile so weit verlängert, daß die in der Nahbarschaft der Einschmelzung liegenden Teile betriebsmäßig

Claims (9)

1. PATENTANSPRÜCHE.-i. Gas- oder dampfgefülltes Entlad@ungsgefäß für 'hohe Betriehs,spann@ungen mit mehreren zwischen Anode und Kathode =geordneten, zur Vergleichmäßigung der Spannungs erteilungdienenden und den größten, Teil dier Entladungsbahn umsehließ,end@n Zwischenelektroden, welche zylindrische Teile aufweisen, die der nichtmetallischen Gefäß-Ivandung dicht benachbart sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenelektroden und,gegebenenfalls auch die vorhandenen Steuerelektroden in einem Quarz- oder Keramikrohr befestigt sind, das einen etwas geringeren Außendurchmesser hat, als die lichte Weite des Entladungsgefäßes beträgt, und im Entladungsgefäß an seinen beiden Enden gehalten ist.
2. 2. Entladungsgefäß nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, .d!aß jede Zwisc'henelektrode durch vorzugsweise drei in Böhrungen des Trägerrohres liegende Schrauben gehalten ist, von welchen eine mit einem Stromzuführungsdraht versehen sein kann.
3. 3. Entladungsgefäß nach dien Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, d@aß die Zwischen- und Steuerelektroden ,durch Federn gegenüber dem Trägerrohr abgestützt sind. q..
4. Entladungsgefäß nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Anode in dem Trägerrohr gehalten ist.
5. Entladungsgefäß nach Anspruch i oder einem der folgenden Ansprüche, dadürch gekennzeichnet, diaß das Trägerrohr von Metallteilen gehalten wird, welche einerseits die zu beiden Seiten des Entladungsgefäßes liegenden Einschmelzfüß° umfassen und andererseits mit nutenförmigen Teilen versehen sind', in welche das Trägerrohr eingreift.
6. 6. Entladungsgefäß nach. Anspruch i oder einem der folgenden Ansprüche, da- . durch gekennzeichnet, daß zur Sicherung der Lage :des Ellektrodensystems in der axialen Richtung die Stromzuführung zur Anode oder Kathode dient, die über federnde Glieder mit dem Trägerrohr derart verbunden ist, d@aß seitliche Kräfte auf die Stromzuführung nicht merklich übertragen werden..
7. 7. Entlradungsgefäß nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwinicht wesentlich erhitzt werden und daher eine Entgasung bei hoher Temperatur nicht erforderlich ist. schenelektroden und gegebenrnfalls auch die Steuerelektroden von U-förmigen Ringen umgeben sind, welche den Raum zwischen den Elektroden und dem Trägerrohr für eine Entladung abschließen. B.
8. Entlaidungsgefäß nach Anspruch i oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung .des Entladungsgefäßes in der Nähe der Stromdurchführung für die Zwischenelektroden mit leitenden, vorzugsweise mit den Zwischenelektroden verbundenen Belegen versehen ist.
9. 9. Entladungsgefäß nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Belege in der Nähe der Stromzuführungen für die Zwischenelektroden außerhalb des Entladungsgefäßes metallisch abgeschirmt sind. Zur Abgrenzung des Erfindun.gsgegenstandls vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betmacht gezogen worden: Deutsche Patentschriften Nr. 367 492, 442 988 643 507; schweizerische Patentschrift Nr. 180 184; französische Patentschriften Nr. 779 862, 785 507; franz. Zusatz-Patentschrift N r. 39 425; britische Patentsäriften Nr. 413 125, 457 253; USA.-Patentschriften Nr. i o66 505, 1232470.