DE858734C

DE858734C - Glow relay

Info

Publication number: DE858734C
Application number: DES20259A
Authority: DE
Inventors: Arnold Lane Peacock
Original assignee: Sylvania Electric Products Inc
Current assignee: GTE Sylvania Inc
Priority date: 1946-04-19
Filing date: 1950-10-03
Publication date: 1952-12-08

Description

Glimmrelais Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Relais und insbesondere auf Glimmrelais derjenigen Art, die zur Verwendung beim Anlassen von elektrischen Gasentladungsvorrichtungen, wie z. B. Fluoreszenzlampen, geeignet sind.Glow Relays The present invention relates to relays and especially on glow relays of the kind that are used when starting electrical gas discharge devices, such as. B. fluorescent lamps are suitable.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist ein Glimmrelais, -das einfach gebaut, billig herzustellen ist und zuverlässig arbeitet.The aim of the present invention is a glow relay that is simple built, cheap to manufacture and reliable.

Ein weiteres Ziel ist ein Glimmrelais mit einer außerordentlich kurzen Anlaßzeit.Another goal is a glow relay with an extremely short one Starting time.

Ein drittes Ziel ist ein Glimmrelais, das während seiner veranschlagten Lebensdauer praktisch immer die gleiche Zeit braucht, um in Gang zu kommen.A third target is a glow relay that during its priced Lifetime practically always takes the same amount of time to get going.

Ein weiteres Ziel ist ein Glimmrelais, das das Vorheizen der Elektroden von Entladungsvorrichtungen derart erleichtert, daß die Elektroden einer kapazitiv belasteten Vorrichtung tatsächlich in demselben Zeitraum auf die zur Elektronenaussendung erforderlichen Temperaturen gebracht werden, der nötig ist, um die Elektroden einer induktiv belasteten Vorrichtung zu heizen.Another goal is a glow relay that preheats the electrodes of discharge devices in such a way that the electrodes are capacitive actually loaded the device to the electron emitting device in the same period of time necessary temperatures are brought to the electrodes a to heat inductively loaded device.

Weitere Aufgaben, Vorteile und Eigenschaften gehen aus der nachstebenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung hervor. In dieser Zeichnung ist Fig. i eine auseinandergezogene Ansicht der zwei Hauptteile des Relais, nämlich der rohrförmig,en Glashülle und des Elektrodenaufbaus#, Fig. 2 ein Frontaufriß des Relais, wie es aussieht, nachdem der Elektrodenaufbau in die rohrförmige Glashülle eingeschmolzen worden ist, Fig. 3 ein Frontaufriß des Relais nach dem Ab- schmelzen des Absaugrohrs.Further tasks, advantages and properties emerge from the following description in connection with the drawing. In this drawing, Fig. 1 is an exploded view of the two main parts of the relay, namely the tubular, glass envelope and the electrode assembly #, Fig. 2 is a front elevation of the relay as it appears after the electrode assembly has been fused into the tubular glass envelope, 3 shows a front elevation of the relay after the suction tube has melted.

Das herkömmliche Glimmrelais besteht gewöhnlich aus einer rohrförmigen Glashülle, an deren einem Ende ein Elektrodenaufbau eingelassen ist. Dieser besteht gewöhnlich aus einem wulstigen Glasfuß mit zwei oder mehr durch diesen gehenden Zuführdrähten und den Elektrodenelementen, die auf das innere Ende des Glasfußes montiert oder an den Zuführdrähten befestigt sind. Der Glasfuß ist gewöhnlich ini'L einem Absaugrohr versehen. durch das die abgeschlossene Glashülle evakuiert und mit einem inerten Gas gefüllt werden kann.The conventional glow relay usually consists of a tubular Glass envelope, at one end of which an electrode structure is embedded. This usually consists of a bulbous stem with two or more passing through it Lead wires and the electrode elements attached to the inner end of the glass stem mounted or attached to the feeder wires. The stem is usually ini'L provided with a suction tube. through which the closed glass envelope is evacuated and can be filled with an inert gas.

Das Relais nach vorlie.-ender Erfindun- bestellt aus einer rolirförmigen Glashülle i mit einem darin eingelassenen Elektrodenaufbau 2. Dieser besteht aus einem Glaswulst 5, durch den Zuführdrällte 3 innerhalb des Wulstes mit bimetallischen Drahtelektroden 4 für hohe Temperaturen verbunden sind. Die Drähte 3 und die Elektroden -1 können innerhalb des Wulstes 5 durch ein Stück eines kupferüberzogenen Drahtes aus einer Nickel-Eiseti-Legierung von gleichem Ausdehnungskoeffizienten wie das Glas des Glaswulstes 5 miteinander verbunden werden; die Drähte 3 können auch aus solchem Material bestehen und direkt mit den Elektroden 4 verbunden werden, wie . es in der Zeichnun- dargestellt ist.The relay according to the present invention consists of a roll-shaped glass envelope i with an electrode structure 2 embedded therein. This consists of a glass bead 5, through which feed twisted wires 3 within the bead are connected to bimetallic wire electrodes 4 for high temperatures. The wires 3 and the electrodes -1 can be connected to one another within the bead 5 by a piece of a copper-coated wire made of a nickel-Eiseti alloy of the same expansion coefficient as the glass of the glass bead 5 ; the wires 3 can also consist of such a material and be connected directly to the electrodes 4, as . it is shown in the drawing.

Bevor der Glaswulst j mit den zusammengesetzten Drähten, bestehend aus den Zuführdrähten 3 und dem -Doppelrnetalldraht 4, zusammengeschmolzen wird, werden die zusammengesetzten Drähte für im-efähr 211., -Minuten auf ungefähr goo bis 9,3o' erhitzt, um bei dem Einschmelzen des Elektrodenaufbaus in die Umhülltuilg i die Möglichkeit voll Drahtbrüchen herabzumindern, uni das borsaure Salz von den Zuführdrähten 3 zu entfernen und damit eine bessere Schweißfläche- zu schaffen und um die Doppehnetallelektroden weich züi machen. Die Behe;zung der zusammengesetzten Drähte in einer Wasserstoffatmosphäre hat sich als sehr zufriedenstellend erwiesen. jedoch können die zusainmengesetzten Drähte in jeder. anderen Ati-nospbäre, die keine Wasser-stofiatmospliäre ist und die obenerwähnten Ziele erreicht, beheizt werden, ohne daß von dem Sinn der Erfindun- ab-ewichen wird.Before the glass bead j with the composite wires, consisting of the feeder wires 3 and the double metal wire 4, is melted together, the composite wires are heated to approximately goo to 9.3 ° for approx of the electrode structure in the Umhüllenuilg i to reduce the possibility of full wire breaks, to remove the boric acid salt from the lead wires 3 and thus to create a better welding surface and to soften the double metal electrodes. Heating the composite wires in a hydrogen atmosphere has been found to be very satisfactory. however, the combined wires can be in each. other atmospheres, which are not hydrogen atmospheres and which achieve the above-mentioned goals, can be heated without deviating from the meaning of the invention.

Der Elektrodenatifbau 2 ist weiterhin mit eincin Isolierteil 6 versehen, der mit dem Wulst 5 verbunden ist und die Zuführdrähte 3 voneinander isoliert. Dieser Isolierteil kann z. B. aus Glas sein -, und er kann mit dein Wulst 5 ein Ganzes bilden. Er kann auch in seiner Länge bis zum Verbindungspunkt mit dein Wulst getrennt hergestellt sein: Weiterhin kann der Isolierteil 6 aus zwei Isoliereleinentell bestehen, von denen je eines auf einen Draht 3 kommt, oder er kann aus einem einzigen Element bestellen, in das die Drähte 3 eingelassen sind. und zwar auf die Länge, auf die die Drähte voneinander isoliert sind.The electrode structure 2 is further provided with an insulating part 6 which is connected to the bead 5 and insulates the lead wires 3 from one another. This insulating part can, for. B. be made of glass - and it can form a whole with your bead 5. It can also be made in its length to the connection point with your bead separately: can Further, the insulating member 6 consists of two Isoliereleinentell exist, from each of which one comes to a wire 3, or it may consist of a single element order in which the wires 3 are let in. namely to the length to which the wires are insulated from one another.

Der Wulst und der Isolierteil können auch aus zwei Glasteilen bestehen, die die Drähte 3 umgeben. In diesem Falle werden die Glasteile so erhitzt, daß die Wärme uni die Drähte 3 darin einzuschmelzen, und daß ein s!-ilider, wie in der Zeichnun-, besonders in Fig. i, gezeigter Wulst "gebild(-e-t wird.The bead and the insulating part can also consist of two glass parts which surround the wires 3 . In this case, the glass parts are heated in such a way that the heat melts the wires 3 therein, and that a bulge is formed, as shown in the drawing, especially in FIG.

Um die Ionisierungsbedingungen während der veranschlagten Lebensdauer des Glimmrelais völlikonstant zu halten, wird auf der Oberfläche des Wulstes 5 ein Getterstoff angebracht. Dabgekgen befindet sich nichts von dem Getterstoff auf dem Hauptkörper der Elektroden 4.In order to keep the ionization conditions completely constant during the estimated service life of the glow relay, a getter material is applied to the surface of the bead 5 . As a result, there is none of the getter substance on the main body of the electrodes 4.

Dieser Getterstoff wird hergestellt, indem man ungefähr 50 Aluminiumstaub, 5o - Zinkstaub und b en 17 _NIa,-nes-ummetallstaub mischt und das Gemisch in ungefähr 5oo cm3 Alkohol für eine Zeitdauer von ungefähr 96 Stunden in einer Kugelmühle manit. '\N7enn das Gemisch durch die Kugelmühle geg g a ngen ", ist, wird eine zusätzliche -Menge b Alkohol (ungefähr ioo cm3) zu der Suspension hinzugefügt. Dieser Zusatz dient vor allem zum Ausspülen der Mühle. Dann fügt man Stearinsäurel&istalle in einem gewichtsmäßigen Anteil von un-"refähr 2!Iio des Gewichtes der metallischen Bestandteile der Suspension hinzu und mischt das Ganze gründlich 15 -Minuten lang. Dieser Getter wird dann aufbewahrt, bis er verwendet werden soll. Kurz vor der Verwendung werden ungefähr 7 g Thoritimmetallpulver zugesetzt. Dieser Thoriumzusatz ist außerordentlich wichtig, denn das Thorium scheint das Mittel zu sein, wodurch ein völlig beständiges Durchschlagspotential während der Lebensdauer des Relais aufrechterhalten wird. Dies beruht wahrscheinlich auf der- Radioaktivität des Thoriums.This getter material is prepared by mixing about 50 aluminum dust, 5o - zinc dust and b s 17 _NIa, -nes-ummetallstaub mixed and the mixture in about 5oo cm3 alcohol for a period of about 96 hours in a ball mill manit. When the mixture has passed through the ball mill, an additional amount of alcohol (about 100 cm3) is added to the suspension. This addition is used primarily to rinse the mill. Then stearic acid is added in a proportion by weight Add about 2% the weight of the metallic components to the suspension and mix thoroughly for 15 minutes. This getter is then kept until it is to be used. Just before use, approximately 7 grams of thoritim metal powder is added. This addition of thorium is extremely important because the thorium appears to be the means by which a fully consistent breakdown potential is maintained throughout the life of the relay. This is probably due to the radioactivity of the thorium.

Es wurde festgestellt, daß die Verwendung dieser Getter die Erzeugung desjelligen Hitze-grades in der Glimmentladung ermöglicht, der zur Verursachun,g, des raschen Anfangsschlusses der Doppelinetallelektroden erforderlich ist.It has been found that the use of these getter generation of the same degree of heat in the glow discharge that is responsible for causing the rapid initial closure of the double metal electrodes is required.

Die Verwendung bimetallischen Drahtes voll durchwe,- rechtwinkligem Querschnitt ist viel wirkungsvoller als die Verwendun,- eines dünnen Doppelinetallhtreifens. Es wurde festgestellt, dal,, Doppelmetalldraht mit einem Querschnitt voll 0.38 min auf 0,76 mm äußerst eifolgreich wirkt. Die Dicke des Drahtes ergibt, wenn das Relai, arbeitet, eine außerordentlich wirkungsvolle Trennwirkun- all den Kontalästellen.The use of bimetallic wire with a full, right-angled cross-section is much more effective than the use of a thin double-metal strip. It has been found that double metal wire with a cross section of 0.38 min at 0.76 mm is extremely effective. When the relay is working, the thickness of the wire results in an extremely effective separating effect from all the contact points.

Die genaue Natur der Wirkun#gsweise des auf den Wulst aufgetragenen Getters ist unbekannt; vermutlich wirkt es jedoch als ein Gabentfernung#;-mittel, das die Reinheit der Gase während der Lebensdauer der Lampe aufrechterhält. Auch kann er zum Aussenden von Elektronen fär das Auslösen der Entladung in Glimmrelais selbst beitragen, doch wurde festgestellt, daß das Relais dann zufriedenstellender arbeitet und seine Eigenschaften besser bewahrt, wenn das Gettermaterial mit den Elektroden selbst nicht in Berührung kommt. Die Verwendung von Überzügen mit Belägen aus Zink, Aluminium und ähnlichem auf den Elektroden beeinträchtilgt, wie festgestellt wurde, die Eigenschaften der Röhre.The exact nature of the action of that applied to the bead Getters is unknown; presumably however it acts as a gift distance #; - medium, that maintains the purity of the gases over the life of the lamp. Even he can send out electrons for triggering the discharge in glow relays contribute, but it has been found that the relay is more satisfactory works and its properties are better preserved when the getter material with the Electrodes themselves does not come into contact. The use of coatings with toppings zinc, aluminum and the like on the electrodes, as determined became the properties of the tube.

Der Elektrodenaufbau:2 der Fig. i wird in die rohrförmi'ge Glashülle i in der Art ein-eschmolzen, daß inan ihn in diese hineinschiebt und ihren unteren Teil sowie den Isolierteil 6 aus Glas so lange erhitzt, bis das Glas schmilzt. Das geschniolzene Glas wird dann in die Form eines Quetschfußes 7 gepreßt (Fig. 2). Die Glashülle i ist an einem Ende mit einem verlängerten Glasrolir 8 versehen, durch -welches die Vorrichtun- evakuiert und dann bei ungefähr 25 mm Druck mit einem inerten Gas, z. B. Argon, gefüllt werden kann. Nach Einfüllen des Gases wird das Absaugrohr 8 von der Glashülle i (Fig. 2) abgeschmolzen.The electrode structure: 2 of FIG. 1 is melted into the tubular glass envelope i in such a way that it pushes it into it and heats its lower part and the insulating part 6 made of glass until the glass melts. The schniolzene glass is then pressed into the shape of a pinch foot 7 (Fig. 2). The glass envelope i is provided at one end with an extended glass roller blind 8 , through which the device is evacuated and then at about 25 mm pressure with an inert gas, e.g. B. argon, can be filled. After filling the gas, the suction tube 8 is melted from the glass envelope i (Fig. 2).

Dann wird das Relais betriebsferti ' g gemacht und der Getterüberzug bei hoher Spannung und verhältnismäßig starkem Strom zu seiner Verteilung verdampft, wodurch sich ein Teil davon an ,den Wän#den der Glashülle i -niederschlägt und ein dünner überzug auf dem Ouetschfuß 7 zurückbleibt.Then, the relay betriebsferti 'is made G and the Getterüberzug at high voltage and relatively high current evaporated to its distribution, a part of which thereof to the WAEN # to the glass envelope -niederschlägt i and a thin coating remains on the Ouetschfuß. 7

Wenn das Relais zum ersten Male betätigt wird, so kann über den Wulst hinweg infolge des auf diesem befindlichen Getterüberzugs Kurzschluß eintreten. Hierdurch wird jegliches überschüssiges -Metall von dem Wulst entfernt und auf der benachbarten Glaswand der Umhüllung abgesetzt, so daß eine Schicht einzelner, durch in dem Gemisch verwendete Stearinsäure voneinander isolierter Metallteilchen zurückbleibt.When the relay is operated for the first time, the bead can occur away as a result of the getter coating located on this short circuit. This will remove any excess metal from the bead and deposit it on the adjacent glass wall of the cladding deposited, so that a layer of individual, through stearic acid used in the mixture of isolated metal particles remains.

Wenn genügend Spannung an die Elektroden-1 aus binietallischem Draht angelegt wird, so findet durch das zwischen ihnen befindliche Gas hindurch eine elektrische Entladung statt und erhitzt sie. Beim Erhitzen biegt sich der bimetallische Draht, die beiden Elektroden berühren sich mit ihren freien Enden, erzeugen im Relais einen Kurzschluß und bringen die Entladung zum Stillstand. Dann kühlen sich die Elektroden wieder ab, trennen sich dadurch voneinander und 1.ösen so den Kontakt. Derartige Relais sind z. B. für die Verwendung in Anlaßstromkreisen für elektrische Gasentladungslampen, wie z. B. Fluoreszenzlampen, geeignet.If there is enough voltage on the electrodes-1 made of binietallic wire is applied, then finds through the gas located between them through electric discharge takes place and heats it up. When heated, the bimetallic one bends Wire, the two electrodes touching each other with their free ends, generate in the relay a short circuit and bring the discharge to a standstill. Then they cool down Electrodes are removed again, thereby separating from one another and thus 1. loosening the contact. Such relays are z. B. for use in starting circuits for electrical Gas discharge lamps, such as. B. fluorescent lamps, suitable.

Bei den Versuchen zur Entwicklung eines Glimmrelais der oben beschriebenen Art, das verhältnismäßig klein, billig herzustellen und trotzdem zuverlässig und schnell in seiner Arbeitsweise ist, wurden beträchtliche Schwierigkeiten angetroffen, wenn das Relais in eine rohrförmige Glashülle eingeschlossen wurde, deren Durchmesser beträchtlich kleiner als, der der üblichen Glimmrelaisbehälter war. Zum Beispiel beträgt der Durchmesser der Glashülle i, wie diese in der Zeichnung dargestellt ist, o,65 cm, im Vergleich zu vielen der üblichen Glimmrelais,die gewöhnlich einen Durchmesser von 1,--5 cm unddarüber haben. Diese wesentliche Verkleinerung des 'Umfanges brachte das Problem mit sich, wie die Elektroden 4 aps Bimetalldraht innerhalb der Glashülle angeordnet werden müßten, damit, ,venn das Relais in Betrieb wäre, keinerlei mechanische Spannung zu irgendeinem Zeitpunkt in den Elektroden als Folge dessenentstünde, daß die Elektroden mit den Wändender Glashülle i in Berührung kämen. Es wurde gefunden, daß, wenn der Elektrodenaufball 2 im wesentlichen in der in Fig. 3 gezeigten Stellung in die Glashülle i eingeschmolzen worden war und das Relais auf die übliche Weise arbeitete, die Wärme in den Elektroden erst dann vollkommen verschwunden war, nachdem der Elektrodenkontalzt gelöst, die Elektroden mit der Wand der Glashülle i in Berührung gekommen und eine beträchtliche mechanische Spannung innerhalb der Elektroden dadurch entstanden war, daß die Wandung der Umhüllung die Weiterbewegung des oberen Teils der Elektrode verhinderte. Dieser Umstand ist außerordentlich unerwünscht, denn wenn daskelais das nächsteMal in Betrieb gesetzt wird, muß diese Spannung überwunden werden, bevor die Elektroden sich aufeinailder zu bewegen. Das bedeutet eine Verlängerung der Anlaßzeit des Relais und einen entschiedenen Nachteil, wenn. ein sofort arbeitendes Relais gewünscht wird.In attempts to develop a glow relay of the type described above which is relatively small, inexpensive to manufacture, yet reliable and quick to operate, considerable difficulties have been encountered when the relay is enclosed in a tubular glass envelope, the diameter of which is considerably smaller than that the usual glow relay container was. For example, the diameter of the glass envelope i as shown in the drawing is 0.65 cm, compared to many of the conventional glow relays which are usually 1.5 cm and larger in diameter. This substantial reduction in the circumference brought with it the problem of how the electrodes 4 aps bimetal wire had to be arranged within the glass envelope so that, if the relay were in operation, no mechanical stress at any time would arise in the electrodes as a result of the Electrodes come into contact with the walls of the glass envelope i. It was found that when the electrode ball 2 had been melted into the glass envelope i substantially in the position shown in FIG. 3 and the relay was operating in the usual manner, the heat in the electrodes had only completely disappeared after the electrode had become exposed dissolved, the electrodes came into contact with the wall of the glass envelope i and a considerable mechanical tension had arisen within the electrodes due to the fact that the wall of the envelope prevented the further movement of the upper part of the electrode. This fact is extremely undesirable because the next time the relay is operated, this voltage must be overcome before the electrodes move together. That means a lengthening of the starting time of the relay and a decided disadvantage if. a relay that works immediately is required.

Diesem unerwünschten Zustand begegnet man durch Erhitzen des zusammengesetzten Drahtes, wodurch die Bimetalldrähte 4 in einem Maße erweicht werden, daß, wenn sie den Kontakt lösen und abzukühlen beginnen, auch wenn sie so weit auseinander gehen, daß sie die Wandung der Glashülle i berühren, keine mechanische Spannung in ihnen erzeugt wird, da jegliche Neigung der Elektroden, sich weiter seitwärts zu biegen, um die in ihnen angesammelteWärme abzugeben, darin enden wird, daß sich die Elektroden im wesentlichen in ihrem Längsmittelpunkt leicht krümmen. Wenn dies eintritt, so wurde festgestellt, iiehnien die bimetallischen Eldktroden 4 für dauernd eine bestimmte Haltung ein, und bei der weiteren Inbetriebnahme des Relais bewegen sich die Ele-ktroden beim Abkühlen nach dem Eintreten des Kurzschlusses gerade so weit voneinander weg, daß sie die Wandung der Glashülle i berühren, aber keine mechanische Spannung in ihnen steht.This undesirable condition is countered by heating the composite wire, whereby the bimetallic wires 4 are softened to such an extent that, when they break the contact and begin to cool, even if they diverge so far that they touch the wall of the glass envelope i, none mechanical stress is generated in them, since any tendency for the electrodes to bend further sideways to give off the heat accumulated in them will result in the electrodes bending slightly substantially at their longitudinal center. When this occurs, it was found that the bimetallic electrodes 4 are permanently in a certain position, and when the relay continues to operate, the electrodes move just far enough away from each other during cooling after the occurrence of the short circuit that they touch the wall touch the glass envelope i, but there is no mechanical tension in them.

II.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Glow relay, consisting of an elongated shell and an E enclosed therein, l electrode structure with a bead -. in which two feed wires with one end each are fused, and characterized by two straight electrodes (4) made of bimetallic wire, each of which has one end fused into the bead (5) and connected to the fused end of a feed wire (3) and which extend within the elongated envelope (i) in such a way that their free ends are normally close to one another, but there is a gap between them, as well as by an Onetschfuß, which is formed by the union of the lower part of the bead (5) with the lower part of the envelope ( i) is formed.

2. Glow relay according to claim ii ' characterized by a device connected to the lower end of the bead (5) which serves to isolate the supply wires (3) from one another within the sheath, the Ouetschfuß by union of the lower T'e-ils this isolating device is formed with the lower part of the envelope. 3. Glow relay according to claim ir or: 2, characterized in that the electrodes (4) made of a D (# - #, püliiiutall ffir temperatures and in cross-section essentially right, v; n'k -], »- Sincl.1 glow relay according to claim 1, 2 or g-11, # eiiiizeichi-iet that a gas) is located in the shell (i) and a getter material is located on the bead (5). 5. Gliniam-Iais according to claim 3 or 4, characterized in that, ") dic EL-Iztroden ('4-) made of Doppeii-n - tall (Iral-it vür (Ium assembly au rl e: Ine L -Ipci -, iti-ir 1 -rhitzt 1 v, -urden, which is 1 above its softening point and below its melting point 6. Gliinin relay according to claim 5, characterized in that the electrodes (4) made of double metal wire approximately: 21/2 minutes to about goo to 95o 'before they are melted into the elongated shell (i) 7. Glow relay according to Claim 6, characterized in that the electrodes are heated in a hydrogen atmosphere.