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Einanodige Quecksilberkathodenstromrichterröhre mit aus miteinander
verschmolzenen Glas- und Metallteilen bestehendem Entladungsgefäß und einem den
Entladungsweg umgebenden Schirm Die Erfindung betrifft eine einanodige .,Quecksilberkathodenstromrichterröhre
mit einem aus miteinander verschmolzenen Glas-und Metallteilen bestehenden Entladungsgefäß
und einem den Entladungsweg umgebenden Schirm.
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Bei derartigen Röhren besteht im allgemeinen die Hauptschwierigkeit
darin, die Glasteile oder die den Glasteilen benachbarten Metallteile gegen ein
Hochklettern des. Kathodenfleckes zu schützen. Diese unerwünschte Erscheinung tritt
besonders dann auf, wenn der Kathodenfleck entweder ohne besondere Ankerung auf
dem Quecksilber herumirren kann oder sich bei Verwendung eines Verankerungskörpers;
z. B: infolge Überlastung, von diesem loslöst. An das Kathodenquecksilber grenzende,
zur Gefäßwand gehörende Metallteile oder während des Betriebes durch leitende Niederschläge
verunreinigte Glasteile ermöglichen dann dem Kathodenfleck das Hochklettern: In
derartigen
Fällen ist es oft schwierig, Beschädigungen des Glasteiles,
seiner Verschmelzungen mit dem Metallteil oder der das Vakuum aufrechterhaltenden
Gefäßwand auf wirksame Weise zu verhindern.
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Es wurde bereits der Vorschlag gemacht, im Fall der gemischten Glas-Metall-Bauart
die Innenteile der Röhre derart anzuordnen, daß die empfindlichen Teile von dem
eigentlichen Entladungsraum baulich getrennt sind. Es kann hierbei ein enger Spalt
an der Außenfläche der einzigen Hauptanode der Röhre die Trennung bewirken, oder
es kann diese Anode von einem zylindrischen leitenden Schirm umgeben sein, der sich
in der Richtung des eigentlichen Entladungsraumes fortsetzt, sich nahe an der Gefäßwand
entlang erstreckt und nicht an Anodenpotential liegt.
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Im ersteren Fall besteht immer noch die Gefahr, daß unerwünschte Stromübergänge
zwischen der Kathode und dem unteren Teil des Gefäßes einerseits und der Anode sowie
dem oberen Teil des Gefäßes andererseits an der Gefäßwand entlang stattfinden, was
unter Umständen sogar eine Durchbohrung des Gefäßes zur Folge haben kann.
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Bei Verwendung eines Schirmes hingegen wird zwar ein guter Schutz
erzielt, es wird jedoch die Kühlung der Anode durch den umgebenden Schirm auf unerwünschte
Weise herabgesetzt.
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Auch bei ganz aus Glas bestehenden Röhren ist verschiedentlich vorgeschlagen
worden, die Glaswand durch in deren unmittelbarer N ähe angeordnete Schirme zu schützen,
wobei sowohl aus leitendem Material wie auch aus Isoliermaterial bestehende Ringe
und Zvlinder Verwendung fanden. Im allgemeinen ergab sich hierbei der Nachteil,
daß derartige Schirme aus Metall die Entladung an sich zogen und solche aus Isoliermaterial
nicht die erforderliche Widerstandsfähigkeit aufwiesen und zersprangen oder infolge
von Elektrolyse des z. B. glasartigen Materials beschädigt oder zerstört wurden.
Isolierschirme haben im allgemeinen noch den Nachteil, daß eine gleichmäßige Wärmeverteilung
an ihrer Oberfläche infolge des schlechten Wärmeleitvermögens nicht zu erreichen
ist.
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Bekannt ist ferner, ringförmige Schirmkörper auf einen ringförmigen
Verankertungskörper aufzusetzen, um ein Überspringen des Kathodenflecks auf die
Gefäßwand zu verhindern. Es ist außerdem bekannt, die Anode in einem unten offenen,
oben geschlossenen hohlzylindrischen Schirm unterzubringen, oder die Elektrode mit
der Entladungsbahn allseitig in einem Schirm einzuschließen.
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Bei derartigen Schirmen ist es sehr wichtig, daß ihre Oberfläche eine
möglichst hohe Temperatur aufweist, damit an ihnen kein Quecksilber kondensieren
und dem Kathodenfleck als Ansatzstelle dienen kann.
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Es ist das Ziel der Erfindung, in einer Ouecksilberdampfstromrichterröhre
der erwähnten Gattung den Schirm für die Entladung und den Kathodenfleck derart
anzuordnen, daß eine intensive Kühlung der Anode ermöglicht und die Gefäß«-and in
vollkommener Weise von der Entladung getrennt wird und daß andererseits die Oberfläche
des Schirmes derart beschaffen ist und eine solche Temperatur aufweist, daß ein
Ansetzen und ein Hochklettern des Kathodenflecks an der Seitenwand des Gefäßes wirkungsvoll
verhindert wird, ohne daß der aus Glas bestehende angrenzende Gefäßteil thermisch
gefährdet wird.
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Zur Verwirklichung dieser Absicht ist erfindungsgemäß im Entladungsgesäß.
in dessen Unterteil am Boden des Kathodengefäßes ein ringförmiger Verankerungskörper
für den Kathodenfleck befestigt ist, ein nach oben verjüngter und mit einem hitzebeständigen,
isolierenden Überzug, z. B. aus Glas, versehener ?Metallschirm isoliert auf dem
@'erankerungskörper angeordnet, der die Entladung bis in die unmittelbare Nähe der
Anode umgibt und führt.
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Eine derartige Bauart bietet den Vorteil, daß die Widerstandsfähigkeit
des Schirmes gegen plötzliche und gleichmäßige Temperaturschwankungen derjenigen
seines Metallteiles entspricht, ohne daß dabei die Vorteile der isolierenden Oberfläche
verlorengehen, während andererseits die räumliche Anordnung des Schirmes den erwünschten
Schutz der Gefäß3,vand gegen die Entladung ermöglicht, ohne daß dabei die Wärmeübertragung
von der Anode an den Außenraum eine merkliche Einbuße erleidet. Der die Entladungsbahn
umgebende, besonders in die unmittelbare Nähe der Anodenoberfläche heranreichende,
sich nach oben verjüngende Schirm läßt somit die Anode vollkommen frei, so daß diese
ihre Wärme ungehindert nach außen abstrahlen kann; da der Metallschirm mit einem
hitzebeständigen isolierenden Überzug versehen ist, wird verhindert, daß die Entladung
an ihm ansetzen kann.
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Eine besonders günstige Bauart ergibt sich, wenn man einen hitzebeständigen
Isolierring auf den äußeren Rand des ringförmigen Verankerungskörpers aufsetzt,
den abgestumpft kegelförmigen Schirm mit seinem weitesten Teil auf den Isolierring
auflagert und ihn an derOberseite in einfacherWeise, z.B. am Isolierrohr eines der
Elektrodenträger, abstützt.
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Wenn die Ausdehnungskoeffizienten des Glases und des Metalls untereinander
verschieden sind, empfiehlt es sich, zur Verhütung des Abspringens des Glases vom
Metall
die Dicke der Glasschicht sehr gering, z. B. höchstens o,2
mm, zu wählen. Im Fall gleicher Ausdehnungskoeffizienten ist es möglich, beliebig
dicke Glasschichten aufzutragen, wobei es sich empfiehlt, gut mit Glas verschmelzbare
und einen verhältnismäßig niedrigen Ausdehnungskoeffizienten aufweisende Metalle
oder Legierungen, wie z. B. Chromeisen, zu verwenden.
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Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung wiedergegebenen
Ausführungsbeispiels näher erläutert, welches eine erfindungsgemäße wassergekühlte
Gleichrichterröhre mit Schirm darstellt. _ Das Entladungsgefäß der Röhre besteht
aus einem Glasteil i und einem mit <diesem vakuumdicht verschmolzenen; als Kathodengefäß
dienenden Metallteil 2, z. B. aus Chromeisen, der von einem Wasserkühlmäntel 3 mit
Zu- bzw. Abflußstutzen q, bzw. 5 umgeben ist. Im Glasteil i befinden sich eine oben
mittels der Einschmelzung 6 herausgeführte Hauptanode 7 und ein diese oben abdeckender
Metallschirm B. Eine mittels der Elektromagnetspüle g aus dem Kathodenquecksilber
17 heraushebbare Hilfsanode io ist ebenfalls oben durch das Glasgefäß hindurchgeführt,
und zwar mittels eines in einem Isolierrohr i x senkrecht geführten Trägers 12,
zweier durch eine Feder 13 verbuhdener Eisenkörper 1q. und 15, von denen der Körper
1q. mit dem Elektrodenträger z2 und der Eisenkörper 15 mit dem Durchführungsleiter
16 verbunden sind, und der Einschmelzung 22. Beim Er-. regen der Magnetspule g ziehen
sich, die Eisenkörper 1q. und 15 gegenseitig an, so daß die Hilfsanode io angehoben
wird und ein in Reihe mit der Magnetspule g z. B. aus einer Gleichstromquelle gespeister
Erregerlichtbogen zünden kann, so daß die Hilfsanode nach dem Zünden des Hilfsbogens
in ihrer angehobenen Stellung festgehalten wird. Im Kathodenquecksilber 17 ist ein
aus dem Quecksilber herausragqnder ringförmiger Verankerungskörper 18 angeordnet,
der einen den konischen Schirm 2o abstützenden Isolierring ig trägt. Als Werkstöff
für den Verankerungskörper i8 dient zweckmäßig Nickel; der Isolierring ig kann aus
Quarz, Steatit oder einem in der Hauptsache Magnesiumoxyd enthaltenden hitzebeständigen
Isolierstoff bestehen. Der konische Schirm besteht aus einem 0,3 mm dicken Kernkörper
2o aus Chromeisen, auf den eine z. B. o,o5 mm dicke Schichtei aus Hartglas aufgebracht
ist. Zu diesem Zweck kann ein bekanntes Glas verwendet werden, dessen Erweichungspunkt
ungefähr bei 8oo° C liegt. Das Aufbringen der dünnen Glasschicht kann dadurch erfolgen,
daß. man den metallischen Kernkörper 2o in eine Suspension von feinzerteiltem Glas
in Kollodium eintaucht und darauf in einem Ofen auf ungefähr iooo° C ausglüht. Es
ist ebenfalls möglich, das feinzerteilte Glas mittels eines kataphoretischen Verfahrens
aufzubringen, wobei das in einer Kugelmühle zerkleinerte Glas ausgewaschen, -getrocknet
und gemäß einem früheren Vorschlag in einem organischen Medium suspendiert wird.
Das letztere ist deshalb wesentlich, weil beim Anlegen einer elektrischen Spannung
an ein discozierendes organisches Medium eine Gasentwicklung auftritt, welche die
Bildung des beabsichtigten kataphoretischen Niederschlages außerordentlich erschwert
oder sogar verhindert. Nachdem eine genügend dicke Schicht von Glasteilen durch
Anlegen einer Spannung in der Größenordnung von ioo bis Zoo Volt aufgebracht worden
ist, wird. der Schirm 2o vorzugsweise in einer indifferenten Gasatmosphäre bis über
den Schmelzpunkt der verwendeten Glassorte erhitzt, so, daß sich an der Metalloberfläche
eine zusammenhängende und gut haftende Glasschicht bildet.
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Der Schirm 2o ist an seiner Oberseite mittels einer aufgeschweißten
Schelle 23 an dem Isolierrohr i i befestigt.