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Ionenentladungsröhre mit flüssiger Kathode Die Erfindung betrifft
eine Ionenentladungsrö'hre mit flüssiger Kathode, insbesondere einer Quecksilberkathode,
und schwimmend in der Kathode angebrachter Zündvorrichtung.
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Es sind schon schwimmende Zündvorrichtungen bekannt, bei denen eine
Zündelektrode hohen Widerstandes teilweise im Kathodenquecksilber enthalten i,st.
Hiermit wird der Zweck verfolgt, die Zündelektrode stets bis zur gleichen Tiefe
in das Quecksilber eintauchen zu lassen. Diese Zündvorrichtung hat jedoch den Nachteil,
daß die Zündelektrode hohen Widerstandes eine beschränkte Lebensdauer hat, was dadurch
bedingt ist, daß der Kathodenfleck leicht die Zündelektrode angreifen kann. Infolge
des Angriffs kann sich auch der Widerstand der Zündelektrode ändern, was, ähnlich
wie gegebenenfalls während des Betriebes entstandene Verunreinigungen, die Zuverlässigkeit
der Zündvorrichtung schädlich beeinflussen kann.
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Bei der Zündvorrichtung nach der Erfindung werden über dem Kathodenquecksilber
eine Anzahl g U
egen das Quecksilber isolierter Stifte in einem oder mehreren
auf der Kathode schwimmenden Körpern derart angebracht, daß sich die Stifte in kurzer
Entfernung über der Quecksilberoberfläche befinden. Die Stifte können alle a,n eine
einzige Spannungsquelle oder auch in verschiedenen Gruppen an verschiedene Spannungsquellen
angeschlossen werden. Infolge des Anlegens hoher Spannungen an die Stifte wird nun
im gewünschten Augenblick die Zündung der Röhre dadurch eingeleitet, daß infolge
elektrostatischer Anziehung des Quecksilbers nach
den Stiften, bei
genügend kurzer Entfernung, vielleicht infolge kalter Emission des Quecksilbers,
ein Bogen gebildet wird.
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Sind die Stifte aus Metall oder Kdhle hergestellt, so werden sie mit
geeigneten Vorschaltwiderständen oder vorgeschalteten Kondensatoren versehen.
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Die Stifte können auch ganz oder teilweise aus Werkstoff hohen Widerstandes
hergestellt sein, wobei sieh die Anwendung von Vorschaltwiderständen erübrigt. Hat
jeder Stift eine eigene Spannungsquelle, so können auch, wenn die Stifte aus Metall
oder Kohle hergestellt sind, die Voischaltwiderstände in Wegfall kommen.
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,Es ist von großem Interesse, die Zahl der Stifte nicht zu klein zu
bemessen, da es sich bei einer kleinen Anzahl von Stiften leicht ereignen kann,
daß infolge der von der Anwesenheit des Kathodenflecks herbeigeführten Aufwellung
des Quecksilbers alle Stifte zugleich und während längerer Zeit mit dem Quecksilber
in Berührung sind. Die Röhre kann in diesem Fall während dieser Zeit nicht gezündet
werden, weil zwischen keinem einzigen der Stifte und dem Quecksilber ein Bogen gebildet
werden kann. Dies ist besonders bei Gleichrichtern und anderen Röhren ein Nachteil,
die in schnell aufeinanderfolgenden Zeitpunkten gezündet werden müssen.
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Wird die Zahl der- Stifte nun aber groß genug gewählt, so wird es
immer mehrere Stifte geben, die keinen Kontakt mit dem Quecksilber haben und folglich
beim Anlegen der Spannungen an die Stifte die Zündung einleiten können. Von den
Vorschaltwiders t, 'inden der mit dem Quecksilber in Berührung befindlichen Stifte
werden die den Spannungsquellen entnommenen Ströme begrenzt, so daß eine Spannung
auf den nicht mit dem Quecksilber in Berührung stehenden Stiften noch genügt, um
die Zün-Jung einzuleiten.
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Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht
darin, daß der dicht beim Quecksilber befindliche Punkt des Stiftes aus Werkstoff
hohen Widerstandes hergestellt und der obere, aus Metall oder Kohle hergestellte
Teil des Stiftes mit zweckmäßig spitzen Ansätzen versehen wird, deren Abstand vom
Quecksilber nahezu der doppelte desjenigen des Punktes hohen Widerstandes vorn Quecksilber
ist.
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Um die Schwimmerkörper in der Kathode zu halten, können sie mit Vorrichtungen
versehen sein, die praktisch nur senkrechte Bewegungen zulassen.
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Die Zündvorrichtung kann erforderlichenfalls in Verbindung mit irgendeiner
an sich bekannten Form des Kathodenankers verwendet werden. Auch kann ein Teil der
Schwimmerkörper als Ankerkörper wirksam sein. Erforderlichenfalls. kann hierbei
ein senkrecht zu der Entladungsbahn angeordnetes Magnetfeld dazu verwendet werden,
den Kathodenfleck nach dem Ankerkörper zu treiben.
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Die Spannung für die Stifte kann beispielsweise von der Sekundärwicklung
eines Transformators geliefert werden, durch dessen Primärwicklung die Entladung
eines Kondensators über eine Relaisröhre unter Gitterkontrolle stattfindet. Auch
kann die Spannung von einer IridüktorvorrichtuIJg geliefert werden, wie dies z.
B. für Ver brennungsmotoren üblich ist. Hierbei werden die Zündstifte an die Sekundärwicklung
des Transformators angeschlossen, in dessen Primärwicklung der Strom im gewünschten
Moment geschlossen oder unterbrochen wird.
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Die beiden vorstehend erwähnten Verfahren haben den Vorteil, daß die
angelegte Spannung eine steile Wellenfront hat, so daß der Zeitpunkt der Zündung
genau festliegt.
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Es ist ersichtlich, daß, wenn die Röhre als Gleichrichter verwendet
wird, durch das im richtigen Moment in der Durchlaßphase erfolgende Anlegen der
Spannung an die Zündstifte eine Regelung des Zündzeitpunktes und demzufolge des
gleichgerichteten Stromes erzielbar ist. ' Die Erfindung ist in der Zeichnung an
einigen Ausführungsformen näher erläutert.
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Fig. i a und i b sind ein senkrechter Schnitt durch eine Draufsicht
auf eine Zündvorrichtung nach der Erfindung; Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform,
bei welcher der Stift teilweise aus Werkstoff hohen Widerstandes hergestellt ist;
Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher der Schwimmerkörper als Kathodenanker
wirksam ist; Fig. 4 und 5 zeigen Schaltungen, die eine Entladungsröhre mit Zündvorrichtung
nach der Erfindung enthalten.
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In dem von der Wand i begrenzten Entladungsgefäß, das in diesem Fall
aus einem Isoliermaterial, z. B. Glas, besteht, ist das Kathodenquecksilber enthalten,
in dem sich ein Schwimmer 3 befindet. In diesem beispielsweise aus Metall bestehenden
Schwimmer ist eine kleine Scheibe aus Isoliermaterial 4 angebracht, welche die Zündstifte
5 trägt. Diese Zündstifte, im vorliegenden Fall neun Stück, sind mit je einem Vorschaltwiderstand
7 versehen und sind in drei Gruppen von je drei durch die geschmeidigen Zuführungsdrähte
6 mit der Spannungsquelle 8 verbunden. Am Schwimmer 3 ist ein Ringelchen 9 befestigt,
das um einen an der Wand des Gefäßes befestigten Stift io gleiten kann, so daß praktisch
nur senkrechte Bewegungen des Schwimmers möglich sind. Sind die Drähte 6 hinreichend
starr, so können die Unterteile 9 und to auch weggelassen werden.
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Im gewünschten Moment der Zündung werden mittels der Spannungsquelle
8 hohe Spannungen an die Zündstifte 5 gelegt. Durch elektrostatische Anziehung wird
das Quecksilber aufgehoben, wobei zwischen den Stiften und dem Quecksilber Bogen
gebildet werden, welche die Zündung der Röhre einleiten.
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Sind die Stifte 5 nicht ganz aus Metall hergestellt, so können die
Widerstände 7 auch weggelassen werden. Sind starke Wellenbewegungen des Quecksilbers
zu erwarten, so kann es zweckdienlich sein, die Stifte, die mit der gleichen Spannungsquelle
verbunden werden, in verschiedenem Abstand vom Quecksilber anzubringen und nur die
dem Quecksilber
zun'ichst befindlichen Stifte ganz oder teilweise
aus Werkstoff hohen Widerstandes herzustellen oder finit einem Vorschaltwiderstand
zu versehen.
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111 Fig. 2 sind die den Fig. i a und i1) entsprechenden
"heile mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Per Metallstift 5 ist hier mit einer
Spitze i i aus Material hohen Widerstandes versehen. Der Stift ist nun ohne Vorschaltwicferstand
an die Spannungstiuelle 8 angeschlossen. Der Metallteil des Stiftes 5 ist mit spitzen
Ansätzen 13 versehen, die seitlich von cler Spitze i r enden. Der Abstand dieser
Ani -oin Quecksilber ist annähernd zweimal so s ätze \ 1
groß wie der- :1bstand
der Spitze i i vom Quecksillier. Gelangt der Stift i i durch Wellung des Quecksilbers
hiermit in Kontakt, so kann, wenn die von der Spannungsquelle 8 gelieferte Spannung
ausreichend lynch ist und sein innerer Widerstand hinreichend klein im Verhältnis
zum Widerstand der Spitze i i ist, ein Bogen zwischen dem Metallteil des Stiftes
5 und dein Quecksilber gebildet werden. Die senkrechten Bewegungen des Schwimmers
sind in diesem Fall dadurch möglich, daß der starre Ztiführungsdraht 6 zwei Gelenkpunkte
12 hat. Diese Art der Befestigung ist besonders vorteilhaft bei Röhren in ortsbeweglic
reu Anlagen, ,die nicht immer genau in senkrechter Lage benutzt werden.
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In Fig. 3° arid 36 ist ein Schwimmerkörper dargestellt, dessen Rand
1.1 vom Quecksilber benetzt wird, so daß sich der Kathodenfleck leicht an ihm festsetzen
kann. Die Arme 15 sind hinter einem Ring i6 1refestigt, der längs eines Ansatzes
17 des Bodens des Entladungsgefäßes gleiten kann, so daß auch,hier der Schwimmer
im wesentlichen nur senkrechte Bewegungen vollführen kann.
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Bei den drei vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist jeweils
nur ein Schwimmer mit einer verhältnismäßig geringen Anzahl von Stiften dargestellt.
Es ist ersichtlich, daß mehrere Schwimmer mit einer beliebigen Anzahl von Stiften
angewendet werden können. Zweckmäßig werden nicht weniger als zwanzig Stifte benutzt.
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IiT Fig. 4 zeigt i die Entladungsröhre mit Kathode 2, Anode 3 und
Zündvorrichtung 4. Der Kondensator 5 ist zwischen der Anode 7 und der Kathode 9
der Relaisröhre 6 eingeschaltet, die von der Batterie io über den Widerstand ii
gespeist wird. In die Kathodenleitung ist die Primärwicklung 13 des Transformators
12 eingefügt, dessen Sekundärwicklung 14 finit der Kathode 2 und der Zündvorrichtung
4 verbunden ist. Das Gitter 8 der Relaisröhre 6 ist über die Widerstände 17 und
18 über zwei gegeneinander geschaltete ungleiche Batterien r.5 und i6 finit der
Kathode c verbunden, derart, daß bei ge(')'ftiietein Schalter i9 das Gitter ein
negatives Potential gegenüber der Kathode hat. Wird der Schalter t9 geschlossen,
so erhält das Gitter 8 somit ein 1>ositi@-es Potential gegenüber der Kathode, und
der Kondensator 5 entlädt sich iiber die Relaisröhre durch die Primärwicklung 13
des Transformators. Hierdurch wird in der Sekundärwicklung 14 eine hohe Spannung
erzeugt, welche die Zündung in der Entlit<Itingsri"lire einleiten kann. Wird
die Röhre i als Gleichrichter verwendet, so kann zwischen dem Gitter und der Kathode
der Relaisröhre beispielsweise eine geeignete Wechselspannungsquelle von der gleichen
Frequenz wie die gleichzurichtende Spannung eingeschaltet werden. Durch Regelung
der Phase derSpannungamGitter 8 kann dann der gleichgerichtete Strom von der Röhre
i geregelt werden.
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In Fig. 5 ist die Zündvorrichtung 4 der Entladungsröhre i ebenfalls
an die Sekundärwicklung 14 des Transformators 12 angeschlossen. Die Pri.-märwicklung
13 wird von einem Strom durchflossen, der von der Batterie 20 geliefert wird. Durch
Unterbrechung dieses Stromes vermittels des vom Kondensator 23 überbrückten Kontaktes
21 wird in der Sekundärwicklung eine hohe Spannung erzeugt, die der Zündvorrichtung
4 zugeführt wird. Die Schaltung kann natürlich auch so eingerichtet werden, daß
sich die erwünschte Spannung durch das Schließen des Stromes in der Primärwicklung
ergibt. Wird die Röhre i als Gleichrichter verwendet, so kann die Unterbrechung
des Kontaktes 21 beispielsweise mittels des von einer Welle mit passender Geschwindigkeit
angetriebenen Nockens 22 vor sich gehen.