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Kathode für Stromrichtergefäße aus Eisen Die Erfindung bezieht sich
auf Quecksilberdampfentladungsgefäße mit metallenem, insbesondere eisernem Gehäuse.
Sie ist von besonderer Bedeutung für solche Entladungsgefäße, die von der Vakuumpumpe
abgeschmolzen sind, d. h. also ohne Vakuumpumpe betrieben werden. Bei Quecksilberdampfgefäßen
mit metallenen Gefäßwandungen ist es nötig, die Quecksilberkathode an dem Vakuumkessel
isoliert zu befestigen. Bei pumpenlos betriebenen Entladungsgefäßen dieser Art ist
es bekannt, den Kathodenbehälter unter Zwischenfügung eines Porzellanringes an dem
Vakuumkessel zu befestigen und die Fugen zwischen den Metallteilen und dem Porzellanring
durch Weichlötung vakuumdicht zu machen. Diese im Betrieb sehr zuverlässige Kathodenbefestigung
hat jedoch den Nachteil, daß sie eine Erwärmung des Entladungsgefäßes bei der Entgasung
auf höhere Temperaturen mit Rücksicht auf die verhältnismäßig niedrige Schmelztemperatur
des zur Dichtung benutzten Weichlotes verbietet. Der Erfindung liegt die Aufgabe
zugrunde, eine Kathodenkonstruktion für metallene Quecksilberdampfentladungsgefäße
zu schaffen, die auch bei pumpenlosen Gefäßen anwendbar ist und eine Ausheizung
des Gefäßes bei der Entgasung auf sehr hohe Temperaturen gestattet.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in dem
mit den übrigen Teilen des Vakuumkessels verschweißten Kathodenbehälter ein mit
Email überzogener Napf eingesetzt ist, in welchem sich das Kathodenquecksilber befindet.
Der emaillierte Quecksilbernapf, dessen seitliche
Wandungen ein
gewisses Stück über den Kathodenspiegel hinaufragen müssen, verhindern dann infolge
des isolierenden Emailüberzuges einen Kontakt des Kathodenquecksilbers mit dem Vakuumkessel.
Infolgedessen kann der den emaillierten Napf aufnehmende Kathodenteil des Entladungsgefäßes
mit den übrigen Teilen des Gefäßgehäuses unmittelbar verschweißt werden, so daß
eine temperaturbeständige und mechanisch feste Vakuumdichtung auch für die Kathode
erreicht wird. Die Stromzuführung zu dem Kathodenquecksilber erfolgt bei der Anordnung
nach der Erfindung zweckmäßig von unten her. Zu diesem Zweck wird der Stromzuführungsbolzen,
der zur Aufnahme einer Spritzzündeinrichtung durchbohrt sein kann, durch eine Öffnung
in dem Boden des emaillierten Quecksilbernapfes gesteckt und mit diesem verschweißt.
Der vakuumdichte Abschluß zwischen dem Zuleitungsbolzen und dem äußeren Kathodenbehälter
wird dann vorteilhaft durch eine ringförmige Druckglaseinschmelzung hergestellt.
Es ist ratsam, die Email des Kathodennapfes erst nach dem Einschweißen des Zuleitungsbolzens
vorzunehmen und dabei außer der inneren und äußeren Oberfläche des Napfes auch noch
das herausragende Stück des Zuleitungsbolzens zumindest bis zu einer Stelle unterhalb
der Glasringeinschmelzung mit einem zusammenhängenden Emailüberzug zu versehen.
Dieser Emailüberzug verhindert dann, daß Quecksilber, welches etwa zwischen den
emaillierten Kathodennapf und den äußeren Kathodenbehälter gelangt ist, eine leitende
Brücke zwischen dem eigentlichen Kathodenquecksilber und dem äußeren Kathodenbehälter
bildet, und erleichtert außerdem die Herstellung der Glasringeinschmelzung.
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In der Zeichnung ist ein Schnitt durch den Kathodenteil eines eisernen
pumpenlosen Entladungsgefäßes als Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
An den Boden i des eigentlichen Vakuumkessels ist der äußere Kathodenbehälter 2
angeschweißt. Mit 4 ist ein in den Kathodenbehälter 2 eingesetzter Napf bezeichnet,
welcher innen und außen mit einer Emailschicht 5 überzogen ist. Die innere Emailschicht
kann, zumindest am Boden dieses Napfes, gegebenenfalls auch wegbleiben. In diesem
Napf 4 befindet sich das Kathodenquecksilber 6, in welches in bekannter Weise ein
Quarzzylinder 14 zur Abgrenzung des aktiven Teiles der Kathodenoberfläche .eingesetzt
ist. Ein an dem Vakuumkessel i befestigter Tropfring i9 sowie die durch Winkel 22
miteinander verbundenen Tropfringe 2o und 2z, welche an dem Quarzzylinder 14 befestigt
sind, verhindern, daß das aus dem Vakuumkessel zurücklaufende Quecksilberkondensat
leitende Fäden an dem Quarzzylinder bildet, welche einen Kurzschluß zwischen der
Kathode und dem Vakuumkessel zur Folge haben könnten.
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Als Stromzuleitung zu der Kathode dient ein von unten her durch eine
Öffnung in dem Boden des Kathodennapfes q. eingeführter, durchbohrter Bolzen 7,
der in an sich bekannter Weise eine Spritzzündeinrichtung aufnimmt. Zu diesem Zweck
ist in die Bohrung des Bolzens 7 ein Rohr i i eingeschweißt, welches am unteren
Ende geschlossen ist, und über dessen frei hinausragenden unteren Teil die Erregerspule
irz geschoben ist. Mittels des Ringes 23, welcher Durchlaßöffnungen 24 für das Quecksilber
besitzt, ist in der Bohrung des Bolzens 7 außerdem das Spritzröhrchen 16 durch Schweißung
befestigt. Ein weiteres, das Spritzröhrchen 16 konzentrisch umgebendes Röhrchen
2-5 dient als oberer Anschlag für den Verdrängerkörper 26. Das Spritzröhrchen 16
endet unten etwas oberhalb des Abschlußdeckels des Rohres ii. Beim Erregen der Magnetspule
i2 wird der Verdrängerkörper 26 herabgezogen und drückt das in dem unteren Raum
des Rohres i i befindliche Quecksilber in das Spritzröhrchen 16. Dadurch wird Quecksilber
gegen die Zündanode 15 gespritzt.
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Das Zuleitungskabel zu der Kathode endet in einem Kabelschuh 13, welcher
an einem auf den Zuleitungsbolzen 7 aufgeschraubten Flansch 27 befestigt ist.
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Der Kathodennapf 4 ist innen und außen mit einer Emailschicht 5 überzogen,
wobei die äußere Emailschicht in einen Emailüberzug i8 auf den Zuleitungsbolzen
7 lückenlos übergeht. Damit an der Einschweißstelle des Zuleitungsbolzens in den
Kathodennapf die Emailschichten lückenlos ineinander übergehen, ist die Schweißnaht
17 zwischen diesen beiden Teilen aasgerundet. Die isolierte Befestigung des Zuleitungsbolzens
in dem Kathodenbehältererfolgt durch eine Glasringeinschmelzung 8, welche zunächst
den Bolzen 7 und das Rohr 9 vakuumdicht miteinander verbindet. Dieses Rohr 9 paßt
in einen rohrförmigenAnsatz io des Kathodenbehälters hinein und ist an der Stelle
28 nachträglich mit diesem verschweißt. 3 ist ein Kühlmantel für den Kathodenbehälter.
Der Emailüberzug 18 auf dem Bolzen und die sich daran anschließende äußere Emailschicht
5 auf der Oberfläche des Kathodennapfes verhütet, daß Quecksilber, welches zwischen
den Kathodennapf 4 und den Kathodenbehälter 2 eingedrungen ist und in den Raum oberhalb
der Glaseinschmelzung gelangt, eine leitende Verbindung zwischen dem Bolzen 7 und
dem Kathodenbehälter herstellt. Gleichzeitig erleichtert der Emailüberzug 18 das
Haften des Glasschmelzflusses 8 an dem Bolzen 7. Zweckmäßig wird auch die Innenfläche
des Rohres 9, zumindest in der Umgebung der Glaseinschmelzung, mit Email überzogen.
Die Verschweißung des Kathodennapfes mit den Zuleitungsbolzen und die Verschmelzung
des Zuleitungsbolzens mit dem Rohr 9 wird vor dem Einbau des Kathodennapfes fertiggestellt.
Sodann wird das Ganze von oben in den Kathodenbehälter eingesetzt und schließlich
das Rohr 9 mit dem Rohransatz io längs der Naht 28 verschweißt. Soweit Schweißnähte
vorhanden sind, welche vakuumdicht sein müssen, liegen diese sämtlich außen und
sind gut zugängig, so daß etwaige Undichtigkeiten bei der Dichtungsprobe ohne weiteres
gefunden werden können. Nach Entfernen der Spule 12 und Abschrauben des Flansches
27 braucht lediglich die Schweißnaht 28 geöffnet zu werden, um einen Ausbau
des
Kathodennapfes einschließlich des Zuleitungsbolzens aus dem Kathodenbehälter zu
gestatten. Wenn die Erfindung auch von besonderer Bedeutung für pumpenlos betriebene
eiserne Entladungsgefäße ist, so kann sie wegen der robusten Konstruktion auch mit
Vorteil bei Entladungsgefäßen mit Vakuumpumpe angewendet werden. Ebenso ist die
Anwendung der Erfindung nicht auf Gefäße mit Spritzzündung beschränkt.