DE758360A - - Google Patents

Description

Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Oie., BADEN (Schweiz)

Entladungsrohr mit Gas- oder Dampffallung von niedrigem

Druck.

Zusatz zum Patent

Das Hauptpatent bezieht sich auf ein Entladungsrohr mit Gas- oder Dampffüllung von niedrigem Druck, bei dem jede Anode mit einem Steuergitter, das den Raum um die Anode vom übrigen Entladungsraum abschliesst und, schon an eine niedrige negative Spannung gelegt, den Anodenstrom in jedem beliebigen Zeitpunkt seiner Brenndauer löscht, versehen ist und bei dem Stossionisation auch im Raum zwischen Gitter und Anode vorhanden ist, wobei die gesamte Oberfläche der gleichmässig über die Gitterfläche verteilten Gitteröffnungen gleich oder kleiner ist als kQ$> der wirksamen Anodenoberfläche, während die Entfernung zwischen Gitter und Anode kleiner ist als das 50-fache des grössten Durchschnittes einer Gitteröffnung^und die Maschenweite oder der Lochdurchmesser d bei Verwendung von Quecksilberdampf als Füllgas kleiner oder höchstens gleich der doppelten* mittleren freien Weglänge^der Gasmoleküle *^" beim höchsten Arbeitstotaldruck gewählt wird (d = 2/0, während bei Verwendung eines be-

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liebigen Füllgases der Lochdurehmesser im Verhältnis der Ionisierungsspannung dieses Gases (E ) zur Ionisierungsspannung des

Quecksilberdampfes (E_n ) vergrössert ist (d = ^ . 2 A)·

^a& -⁶Hg

Die üblichen Gleich- und Umrichter, die mit gittergesteuerten Gas- oder Dampfentladungsgefässen arbeiten, haben den Nachteil, dass mit dem Gitter nur das Zünden des Anodenstromes beliebig gewählt werden kann, während das Löschen vom Verlauf der Anodenspannung abhängig ist, wodurch dem Netz nur nacheilender Strom entnommen werden kann. Bei den stetig steuerbaren, sogenannten Kopf- und Wandstromverstärkern handelt es sich dagegen lediglich um die Steuerung kleiner Ströme, weil der unvermeidlich hohe, innere Widerstand dieser Röhren die Steuerung grös- . serer Ströme aus energetischen Gründen nicht gestattet. Der hohe innere Widerstand ist bei diesem letzteren Steuerprinzip dadurch bedingt, dass Ionisation im Räume zwischen Gitter und Anode nicht stattfinden darf. Infolgedessen treten in diesem Räume Spannungsverbrauchende negative Raumladungen auf, die den hohen inneren Widerstand zur Folge haben. Mit Entladungsröhren gemäss dem Hauptpatent, bei denen zwischen der Anode und dem in bestimmter Weise bemessenen Steuergitter eine Stossionisation ermöglicht ist, während eine solche Stossionisation in den Durchtrittsöffnungen des Steuergitters nicht stattfinden kann, werden die Nachteile der bis jetzt bekannt gewordenen Gittersteuerungen behoben. Mittels dar Steuergitter kann bei Entladungsröhren gemäss dem Hauptpatent ein an einer Anode brennender, von einer Gleichstromquelle gespeister Gleichstromlichtbogen jederzeit unterbrochen werden.

Die Gitter bei Röhren gemäss dem Hauptpatent sind aber verhältnismäßig engmaschig und undurchlässig, daher ist der Durch-

griff der Anodenspannung durch die Gittermaschen klein, sodass es notwendig ist, dafür zu sorgen, dass ein Erregerlichtbogen unmittelbar vor den Gittern vorbeibrennt. Vor einem Gitter vorbeibrennende Erregerlichtbögen sind an und für sich bekannt.

Durch Versuche ist aber festgestellt worden, dass gerade die Ströme dieser Erregerlichtbogen eine besondere Möglichkeit für die Steuerung der Anodenströme bei Röhren gemäss dem Hauptpatent bieten.

Gemäss der vorliegenden Erfindung ist ein Entladungsrohr nach demJtougJfejPatentfoOVii A. C Jl ütärgfr mit einem unmittelbar vor jedem Steuergitter vorbeibrennenden, periodisch pulsierenden Erregerlichtbogen ausges tagtet und die Spannung an jedem Steuergitter so gewählt, dass das Zünden und Löschen der Entladung nach jeder Anode durch das Zünden und Löschen des Erregerlichtbogens bewirkt wird. Es ist dabei notwendig, den Metalldampfdruck oder Gasdruck in einem gewissen Grenzbereich konstant zu halten. Um dies zu erreichen, werden Röhren gemäss der Erfindung zweckmässig im wesentlichen über ihre ganze Länge mit Kühlflüssigkeit gekühlt, jedoch nur auf dem halben Umfange der Röhre, nämlich auf der den Steuergittern entgegengesetzten Seite. Durch diese einseitige Kühlung wird verhindert, dass an Gittern und Anoden Kondensation stattfindet.

Der zur Steuerung der Anodenströme anzuwendende Erregerstrom ist eine Funktion des im Lichtbogenapparat herrschenden Dampfdruckes und der verwendeten Gitter- und Anodenspannung. Schon verhältnismässig kleine Erregerstromschwankungen haben grosse Anodenstromschwankungen zur Folge. Auf diese Weise gelingt es ebenfalls, Gleichstrom mittels kleiner Steuerleistungen in Wechselstrom umzuwandeln.

In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele für die

- k-

Erfindung dargestellt. Bei diesen Ausführungsbeispielen ist für eine geeignete Kühlung der Röhre bzw. des Gehäuses gesorgt. In allen Figuren sind mit a die Hauptanoden bezeichnet, welche mit vorgelagerten Steuergittern g versehen sind; e ist die Erregeranode und b die Kathode. Der zur Kühlung der Eöhre auf der den Anoden a und Steuergittern g abgewandten Seite der Röhre vorgesehene Kühlmantel ist mit k bezeichnet.

In Fig. 1, die einen Wechselrichter zeigt, bei dem Anoden und Steuergitter auf der gleichen Seite eines gemeinsamen Rohrarmes angebracht sind und sich der Kühlkörper k im wesentlichen über die ganze Länge des Armes erstreckt, ist der Transformator t einerseits mit den Anoden a und andererseits mit der Kathode b verbunden. Zwischen Transformator t und Kathode b ist eine Gleichstromquelle c geschaltet. Die Gitter g sind in an sich bekannter Weise an eine Gleichstromquelle d gelegt, deren positiver Pol mit der Kathode b in Verbindung steht. Die allen gemeinsame und am Ende des Rohrarmes befindliche Erregeranode e wird von der Gleichstromquelle h, die auch die Zündanode ζ speist, und dem in Reihe mit der Gleichstromquelle geschalteten Wechselstromgenerator w mit Strom versorgt. Dem Erregergleichstrom ist somit der Wechselstrom überlagert, wodurch die Ionisationsdichte vor den Steuergittern g pulsiert. Die Steuergitter sind im übrigen, wie im Hauptpatent vorgeschrieben, ausges taltet und angeordnet, und erhalten entsprechend der vorliegenden Erfindung eine Aufladung in der Art, dass das Zünden und Löschen der Ströme zu den Anoden a durch den vor den Gittern pulsierenden Erregerlichtbogen gesteuert wird. Dabei kann natürlich die im Anodenkreis gesteuerte Leistung wegen der höheren Anodenspannung viel grosser sein als die zur Steuerung not-

— C. _

wendige pulsierende Energie des Erregerstromes.

In Fig. 2 ist als weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Schaltung dargestellt, bei der die Gitterspannung synchron mit dem Erregerstrom pulsiert. Zu diesem Zweck sind die Steuergitter g über Widerstände r mit den gleichnamigen Phasen des die Erregeranoden e speisenden Transformators s verbunden. Zwischen Kathode b und Nullpunkt des Transformators t für die Anoden a ist wieder eine Gleichstromquelle c geschaltet. Jeder Anode mit ihrem Steuergitter ist in diesem Fall ein besonderer Arm des Lichtbogenapparates zugeordnet, der mit seinem eigenen Kühlmantel k versehen ist. Die Anoden sind mit ihren Steuergittern auf der Mantelfläche der Rohrarme angebracht. Die Erregeranoden befinden sich an den Armenden,, sodass die Erregerentladung die Arme in der Längsrichtung durchfliesst. Die beschriebene dreiphasige Schaltung stellt eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung dar, insofern als die Anodenströme in gegenseitiger Unterstützung sowohl durch Pulsation des Erregerstromes als auch der Gitterspannungen gesteuert werden.

Der Erregertransformator s in Fig. 2 ist als Drehtransformator ausgebildet,, weil es ohne weiteres möglich ist, gegenüber der Anodenspannung phasenverschobene Stromquellen für die Speisung der Erregeranoden und der Gitter zu verwenden. Nach Fig. 2 werden die Gitter aus der gleichen Spannungsquelle wie die Erregeranoden gespeist. Selbstverständlich können die Gitter aber ebensogut von einer getrennten Spannungsquelle gespeist werden, welche mit der ErregerstromqueTl&4synchrone, phasengleiche oder gegenüber der Erregerstromquelle phasenverschobene Spannungen liefert.

Die Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit getrennten Spannungsquellen für Gitter und Erregeranoden an ei-

nem Metalldampfgleichrichter. In der die Anode a des Metalldampfgleichrichters umgebenden Anodenhülse η ist ein engmaschiges^, mit Wechselspannung aus der Quelle ρ aufgeladenes Steuergitter g eingebaut. Unterhalb dieses Steuergitters g ist ein zweites Gitter m angebracht, welches die Erregeranode darstellt. Die Erregeranode m wird mit pulsierendem Strom gespeist, der von den in Reihe liegenden Spannungsquellen h und w geliefert wird, und so der Anodenstrom beliebig gelöscht bzw. gezündet. Selbstverständlich kann das Steuergitter g auch wie im Falle der Fig. 1 mit Gleichspannung anstatt mit Wechselspannung aufgeladen werden.

In den Fig. Ij.t6 sind weitere Ausführungsmöglichkeiten für Entladungsröhren .gemäss der Erfindung angedeutet. Es ist im besonderen gezeigt, wie die Erregeranoden e angeordnet werden können, damit der Erregerlichtbogen unmittelbar vor den Gittern der Hauptanoden a vorbeibrennt. Die Bezeichnung der einzelnen Teile ist dieselbe wie in den Fig. lf-3· Die Fig. 6 zeigt zwei verschiedene Ausführungen, und zwar 4β^ linkster Erregerlichtbogen mittels einer Führung i in der gewünschten Richtung geleitet, während rechts eine konzentrische Anordnung von Hauptanode a und Erregeranode e sowie Gitter g dargestellt ist. Im letzteren Falle ist es zweckmässig, auch ein Stromverteilergitter f anzubringen.

Für eine Verwirklichung der Erfindung bei den in Fig. It6 angedeuteten Ausführungen kann eine Schaltung gemäss Fig. 1 bzw. 2 verwendet werden.

Beim Löschen des Anodenstromes treten üeberspannungen auf ähnlich wie beim Ausschalten eines Gleichstromes mittels eines OeI- oder Schnellschalters. Solche üeberspannungen können gros-

sen Schaden zur Folge haben, sodass dieser Uebelstand unbedingt zu beseitigen ist. Es ist bekannt, diese Ueberspannungen durch parallel zum Lichtbogen geschaltete Kondensatoren zu unterdrükken. Versuche zeigen nun, dass es bei Röhren nach der Erfindung vorteilhaft ist, die Kondensatoren, welche in bekannten Fällen zwischen Anode und Kathode des Gleich- oder Wechselrichters eingeschaltet werden, mit der einen Belegung nicht an die Kathode,, sondern an eine Erregeranode anzuschliessen. Jede Anode wird dabei an die eine Belegung eines ihr zugeordneten Kondensators angeschlossen, während die anderen Belege der Kondensatoren zu einem gemeinsamen Punkt zusammengefasst werden, welcher an eine Erregeranode angeschlossen wird. Es ist selbstverständlich auch möglich, jeden Kondensator an eine eigene Erregeranode anzuschliessen. Statt die Kondensatoren zwischen Anode und Erregeranode zu schalten, können sie ebensogut auch zwischen Steuergittern und Erregerelektroden angebracht werden. Der Vorteil dieser Schaltungen besteht darin, dass nun der Gleichrichter nicht mehr auslöscht, weil die Kathode nicht mehr infolge Kondensatorschwingungen oder Entladungen vorübergehend auf ein Potential gebracht wird, bei welchem der Kathodenfleck auslöscht.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Entladungsrohr mit Gas- oder Dampffüllung von niedrigem Druck nach ffatentifrg^fllyi .·, gekennzeichnet durch einen unmittelbar vor jedem Steuergitter vorbeibrennenden, periodisch pulsierenden Erregerlichtbogen und eine solche Spannung am Steuergitter, dass das Zünden und Löschen der Entladung nach jeder Anode durch das Zünden und Löschen des Erregerlichtbogens bewirkt wird.

2. Entladungsrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die den Anoden vorgelagerten Steuergitter über Widerstände mit den entsprechenden Phasen des Erregerstromes verbunden sind.

3· Entladungsrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die den Anoden vorgelagerten Steuergitter von eigenen Stromquellen, welche mit der Erregerstromquelle^. synchrone, asynchrone, phasengleiche oder gegenüber der Erregerstromquelle phasenverschobene Spannungen liefern, gespeist sind.

4· Entladungsrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle Anoden und die zugehörigen Steuergitter auf der gleichen Seite eines gemeinsamen Rohrarmes angebracht sind, welcher im wesentlichen über seine ganze Länge auf der den Anoden und Steuergittern abgewandten Seite künstlich gekühlt ist.

5· Entladungsrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Anode mit zugehörigem Steuergitter auf der Mantelfläche eines besonderen Rohrarmes aufgesetzt ist, durch den in der Längsrichtung ein Erregerlichtbogen brennt und der im wesentlichen über seine ganze Länge auf der Steuergitter und Anode abgewandten Seite künstlich gekühlt ist.

6. Entladungsrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

dass an jede Anode die Belegung eines ihr zugeordneten Kondensators angeschlossen ist und die anderen Belege der Kondensatoren entweder zu einem gemeinsamen Punkte zusammengefasst an eine einzige Erregeranode oder aber voneinander getrennt an verschiedene Erregeranoden angeschlossen sind.

7· Entladungsrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an jedes Steuergitter die Belegung eines ihm zugeordneten Kondensators angeschlossen ist und die anderen Belege der Kondensatoren entweder zu einem gemeinsamen Punkte zusammengefasst an eine einzige Erregeranode oder aber voneinander getrennt an verschiedene Erregeranoden angeschlossen sind.

Aktiengesellschaft BHOWN, BOVERI/« CIE.

Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren

folgende Druckschriften*)

in Betracht gezogen worden.

pfr, **m~iff~*f* fit nr

Nichtzutreffendes ist zu streichen