-
Hochspannungsventil mit Hohlanode Bei Hochspannungsventilen, insbesondere
bei solchen für eine Spannung von mehr als 50 000 Volt, bei denen die Kathode
im Innern eines im wesentlichen zylindrischen Hohlraumes einer Hohlanode untergebracht
ist, erleidet der Glühdraht unter dem Linfluß der Anziehungskräfte eine hohe Beanspruchung.
Da die zwischen dem Glüdraht und der Anode herrschende Spannung bei dem Ventil stark
schwankt, schwanken dementsprechend auch die Anz iehungskräfte, so daß der durch
das elektrostatische Feld periodisch wechselnd verschieden stark angezogene Glühdraht
einer mechanischen Wechselbeanspruchung unterworfen ist. Unter dem F_influß dieser
Beanspruchung, die sich besonders wegen der hohen Temperatur des Glühdrahtes der
Glühkathode sehr stark auswirkt, treten oft schon nach verhältnismäßig kurzer Betriebszeit
Drahtbrüche auf.
-
Diese Nachteile werden bei dem erfindungsgemäßen Hochspannungsventil
mit Hohlanode, in deren im wesentlichen kreiszylindrischem Hohlraum eine Glühkathode
in Form einer Wendel, deren Durchmesser gleichmäßig ist und deren Achse mit derAchse
des zylindrischenHohlraumes zusammenfällt, untergebracht ist, dadurch vermieden,
daß die Wendel ohne Zwischenschaltung eines feldabschirmenden Körpers der Innenwand
des Anodenzylinders gegenüber angeordnet und von Haltern
getragen
ist, die vom Innern,der Wendel aus an Aden Wendeldraht angreifen.
-
Es ist selbstverständlich praktisch nicht möglich, die Wendel genau
so anzuordnen, daß ihre Achse mit der Achse des zylindrischen Hohlraumes der Anode
zusammenfällt. Wäre diese Bedingung vollkommen erfüllt, so würden die elektrostatischen
Kräfte, die insbesondere auf den Glühdraht einwirken, sich gegenseitig aufheben,
so daß praktisch keine mechanische Beanspruchung des Glühkörpers als Ganzes gesehen
vorkommt. Die Erfahrung zeigt jedoch, daßi auch, wenn diese ideale Bedingung nicht
völlig erfüllt ist, die mechanische Beanspruchung durch das elektrostatische Feld
bedeutend niedriger ist als bei den bekannten Hochspannungsventilen, bei denen der
Abstand zwischen den einzelnen Teilen des Glühdrahtes und der umgebenden Hohlanode
von Ort zu Ort sehr verschieden ist.
-
Gegenüber Anordnungen, bei denen zwischen der Innenwand des Anodenzylinders
und der Wendel ein feldabschirmender Körper vorgesehen ist, weist die erfindungsgemäße
Anordnung den Vorteil auf, einfacher zu sein.
-
Besonders zweckmäßig ist es, zum Halten des Glühdrahtes eine größere
Anzahl von Haltern vorzusehen. Man wird in der Regel mindestens drei Halter für
jede Windung der Wendel über die Windung gleichmäßig verteilen.
-
Die Halter werden durch das elektrostatische Feld zwischen der Kathode
und der Anode stark beansprucht, so daß sie sich auf die Anode zu bewegen. Es wird
also die an sich unerwünschte, bei etwaiger Unsymmetrie der Wendel in geringem Umfange
jedoch vorhandene Bewegung einzelner Teile der Wendel durch die zusätzliche Anziehung
der Halter für die Wendel unterstützt. Unter dem Einfuß des wechselnden elektrischen
Feldes zwischen dem Halter und der Anode kommen die Halter in Schwingungen. Dadurch
können ebenfalls bei ungünstiger Wahl der Schwingungsdauer der Halter Zerstörungen
des Glühdrahtes auftreten. Zur Vermeidung dieser Störungen empfiehlt es sich, zum
Halten des Glühdrahtes im wesentlichen senkrecht zur Achse der Wendel sich radial
erstreckende Halter vorzusehen, die länger sind als der Wendelraidius und an einem
wesentlichen parallel zur Zylinderachse im Innenraum der Wendel angeordneten Streben
befestigt sind. Bei dieser Anordnung werden die Streben durch das elektrische Feld
in der entgegengesetzten Richtung gezogen, wie die den Glühdraht tragenden Enden:
der Halter und- der Glühdraht in der Nähe der gehaltenen Stelle. Man hat es daher
in der Hand, die Anordnung so zu treffen, daß das angelegte elektrische Feld praktisch
keinen Einfuß auf die relative Lage des Glühdrahtes zur Innenseite der Hohlanode
hat. Es treten daher bei dieser Anordnung selbst bei sehr hohen, Spannungen keime
stören den Schwingungen !der Halter für die Glühkathode auf.
-
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung ist die gleichmäßige
Ausnutzung der Elektronenemission des gesamten Glühdrahtes infolge des gleichmäßigen
Abstandes des Glühdrahtes von der Anode. Weiterhin ist die Anordnung besonders vorteilhaft,
weil der Wärmeübergangswiderstand zwischen dem Glühdraht und den Haltern infolge
des geringen Kontaktdruckes zwischen den Haltern und Glühdraht sehr groß ist, wenn
man den Glühdraht mit genügend großem Spielraum in den Ösen der Halter führt.
-
Die Zeichnungen zeigen in zum Teil schematischer Darstellung Ausführungsbeispiele
des erfindungsgemäßen Hochspannungsventils.
-
Bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. i und 2 ist der Glühdraht
i in Form einer Wendel von gleichmäßigem Durchmesser geführt. Zu seiner Halterung
sind die Streben 2 bis 9 vorgesehen. Die Streben 3 bis 8 sind an ihren Enden mit
Ösen versehen, durch die der Glühdraht geführt ist. An der Strebe 2 ist das eine
Ende des Glühdrahtes, und an der Strebe 9 mittels des angeschweißten Bleches io
das andere Ende des Glühdrahtes befestigt.
-
Die einzelnen Streben 2 bis 9 sind an dem aus leitendem Material bestehenden
Körper i i unter Zwischenfügung einer isolierenden Masse 12, beispielsweise einer
durch Einbrennen zu verfestigenden Porzellanmasse, befestigt. Die Hohlanode 13
ist in ihren für das Zustandekommen der elektrostatischen Anziehung auf den Glühfaden
wesentlichen Teilen zylindrisch ausgebildet. Der untere Teil der Anode, der der
Öffnung der Glocke näher liegt, ist zur Vermeidung hoher Feldstärken verstärkt und
gut abgerundet.
-
Besonders bei sehr hohen Spannungen ist es häufig vorteilhaft, an
einem die Kathode tragenden Teil einen Schirm 1q. vorzusehen, der den -Einfluß der
-Anziehungskraft zwischen dem Boden der Hohlanode 13 und dem Glühdraht i herabsetzt.
-
Bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 3 und q. sind zum Halten des
Glühdrahtes die Halter 29 vorgesehen, die sich im wesentlichen senkrecht zur Achse
der Wendel in radialer Richtung erstrecken. Bei ihrem dem Glühdraht abgewandten
Ende sind sie an im wesentlichen parallel zur Zylinderachse im Innenraum der Wendel
angeordneten Streben 15 bis 28 befestigt. Wenn diese Anordnung in der gleichen Weise
wie die bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. z dargestellte Kathode im zylindrischen
Innenraum einer Hohlanode untergebracht wird, wirkt beispielsweise auf den Glühdraht
eine radial nach außen gerichtete Kraft, der die Halter 29 entgegenwirken. Da diese
Halter jeweils an Streben 16 bis 26 und 28 befestigt sind, die dem gehaltenen Teil
des Glühdrahtes radial gegenüberliegen, wirkt der Anziehungskraft des elektrostatischen
Feldes, die auf den Glühdraht und das benachbarte Ende des Halters einwirkt, die
elektrostatische Kraft entgegen, die an den Haltestreben angreift. Es tritt daher
bei dieser Anordnung eine besonders geringe Beanspruchung des Glühdrahtes durch
Schwingungen oder durch Ausbauchung infolge mechanischer Überbeanspruchung auf.
-
In manchen Fällen ist es zweckmäßig, .das die Kathode tragende Ende
der Haltestäbe 30, 34 wie
die Fig. i und 5 zeigen, verjüngt auszubilden,
um unzulässige Wärmeableitung auszuschließen.