DE929496C - Anordnung zur Verteilung bzw. Steuerung elektrischer Stroeme mit einer Ionenroehre - Google Patents

Description

• Anordnung zur Verteilung hzw. Steuerung elektrischer Ströme

  mit einer lonenröhre

  l)ie I@rh»tlu» bezieht sieh auf eine Ir,nenl-@-@111-e.

  die mit eineng Gas , rolaer I=iltionisati@,nstühi@@heit.

  z. 11 \\-assersüli=f oder TIelit1111, gefiillt ist und die

  eine Kaliode mit sehr greller ):niissionsfähigkeit

  enthält. l_@eiliäli der Eriilidttilg ist diese Röhre mit

  einer Mehrzahl von Anoden ausgestattet. Sie wird

  in ertindttn`sgcmüller Anwendung zur Verteilung

  1>z«". Strueruug elektrischer Strane lxnutzt.

  Die Röhre selbst besteht aus eini-°m zylindri-

  :chen Ghist-treil. In diesem h'iinden sich eine vor-

  zugsweise indirekt _geheizte Kathode. eine Anode.

  die R"@lhlelltl des Betriebes der RUh1-e ständig an

  einer hestin1nlten Spannung lie"t. und aul@erdenl

  - T-(nlngswelse 111 dein Ratuu zwischen der ge-

  nannten Anode und der Kathode - eine Mehrzahl

  weiterer- Anoden. Die in der Wöhre sich voll-

  ziehende Gasentladung dehnt sich über den ganzen

  z« ischen Anade und Kathode liegenden Raum aus.

  Diese Wirkung wird unterstützt von einem

  metallischen Gitter, das die Kathode umgibt und

  Glas in Richtung der Röhrenachse nach der Anode

  zu eine grolle ÜFfnung aufweist, durch die sich

  die Ionisation leicht über die ganze Länge der

  Rühre ausdehnen kann. In dem ionisierten Bereich

  der Röhre. vorzugsweise in die Mantelfläche der

  Röhre eingelassen, befinden sich die übrigen

  Anoden. Um eine große Anzahl von ihnen in der Röhre unterbringen zu können, sind sie erfindungsgemäß in mehrere zur Röhrenachse senkrechten Ebenen derart angeordnet, daß in jeder Ebene mehrere Anoden radial zur Röhrenachse liegen. Die Anoden sind voneinander isoliert.
• Zweckmäßigerweise hat jede der zahlreichen Anoden eine sehr große Oberfläche. Sie können auf diese Weise eine sehr beachtliche Wärmemenge abstrahlen.
• Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung werden diese Anoden aus metallischen Blättern gebildet, die parallel nebeneinander liegen, gegeneinander isoliert sind und von dem Glimmlicht umspült werden.
• Das Glasgefäß wird sehr sorgfältig entleert und, wie auch die Elektroden, entgast. Dann wird ein Gas oder ein ionisierbarer Dampf von niederem Druck eingefüllt. Es wird ein Gas benutzt, daß eine sehr große Ionenbeweglichkeit und eine sehr große Entionisationsmöglichkeit hat, z. B. Helium oder ty'asserstoff. Der Gasdruck kann z. B. 1llo mm Quecksilbersäule betragen. Die Kühlung der Röhre kann von außen durch einen Ventilator erfolgen oder mit Hilfe einer ILiihlflüssiglteit, die einen der Röhre umgebenen Mantel durchläuft.
• Die Erfindung bezieht sich nicht nur auf die Beschaffenheit der neuen Röhre, sondern gleicherweise auch auf ihre verschiedenen Anwendungsmöglichkeiten. Durch die Erfindung kann die Verteilung von auf einem einzigen Kanal nacheinander ankommenden Impulsen auf mehrere unabhängige Kanäle erreicht werden.
• Nach einer anderen Ausführungsform werden die erfindungsgemäßen Röhren zur Fernkommutierung benutzt, d. h. man kann eine große Zahl von unabhängigen Apparaten einzeln in Betrieb setzen, indem man ihnen eine Gruppe von zwei oder mehreren Anzeigevorrichtungen zuordnet, die bestimmten Spannungen, die den der Montage angepaßten Punkten zugeführt werden, entsprechen. Man benutzt z. B. ebensoviel Röhren, wie es verschiedene Werte in der einen der beiden Anzeigevorrichtungen gibt, und für jede Röhre benutzt man ebenso viele Anoden, wie verschiedene Werte in der anderen Anzeigevorrichtung vorhanden sind. Die Zahl der Geräte, die einzeln betätigt «-erden können, entspric'lit dann dem Produkt aus der Anzahl der Röhren und der Anzahl der Anoden.
• Die Erfindung bezieht sich nicht nur auf den Fall zweier Anzeigevorrichtungen, sondern sie kann auch auf eine größere Anzahl ausgedehnt lverden. Die Erfindung kann z. B. zur Steuerung der Hebel von Rechenmaschinen, zur automatischen Herstellung von Verbindungen bei Telefonzentralen, bei Vervielfältigungsapparaten, bei der Auswahl irgendwelcher Gegenstände oder Vorrichtungen, bei der Impulswiederholung in der Mehrfachtelefonie, beim Fernsehen, beim Fernkino, wenn man alle Punkte einer horizontalen Zeile 2 eichzeitig übertragen will, benutzt werden. Die Erfindung dehnt sich auch aus auf Probleme automatischer Tü röftner, Zündeinrichtungen für Ionenröhren und Explosionsmotoren, Ionisationskammern, Geiger-Müller-Zellen, die die Aufzeichnung geladener oder ungeladener Teilchen (Elektronen, Protonen, Mesonen, Photonen ) erlauben, Vorrichtungen zur Beobachtung des Durchganges und der Richtung von Bewegungen kleiner Teilchen. Durch Einführung von Absorbtions- oder Transformationselementen kann durch die Erfindung direkt die Energie der Teilchen berechnet und die Zahl der Teilchen addiert werden.
• Der Gegenstand der Erfindung -,wird durch die Zeichnungen näher erläutert.
• Fig. i stellt einen senkrechten Schnitt durch eine Verteilerröhre dar; Fig. v zeigt einen waagerechten Schnitt durch diese Röhre; Fig.3 ist ebenfalls ein waagerechter Schnitt durch eine andere Ausführungsform; Fig. d. zeigt ein Schaltbild, das die Verteilung der Signale auf mehrere unabhängige Wege von einem einzigen Kanal zeigt; Fig. 5 zeigt einen senkrechten Schnitt durch eine weitere Ausführungsform; Fig. 6 stellt einen Querschnitt dazu dar.
• Nach Fig. i besteht die Röhre aus einer zvlindrischen Umhüllung i aus Glas. Die Glaswandung ist an den Elektrodendurchführungsstellen verdickt. Die Röhre wird sorgfältig evakuiert und dann mit einem Gas, z. B. Wasserstoff, Helium, Krvptoii. Nenon usw., oder auch mit einem Metalldampf gefüllt. Im allgemeinen beträgt der Gasdruck etwa 1110 mm Ouecksilbersäule, kann jedoch je nach dem gewünschten Zweck in weiten Grenzen verändert werden. Die Heizung der Kathode erfolgt durch die Wolframspirale 2, deren eines Ende an der Armatur 3 befestigt und deren anderes Ende finit der Stromzuführung .I verbunden ist. Die andere Stromzuführung erfolgt durch den Stift _,. Der obere Teil der Armatur reicht in den erhitzten Raum 7. Auf der Armatur ist ein sehr feine Gitternetz 8 befestigt, auf dem das aktive Kathodenmaterial angebracht ist. Die aktive Masse bestellt aus Karbonaten des Strontiums, Bariums usw., die feingemahlen und in einer kolloidaleil Lösung sehr fein verteilt sind. Die Dissoziation der Karbonat erfolgt während der Evakuierung durch Erhitzen. Oberhalb der Kathode ist eine Elektrode 9 angeordnet, die aus einem einfachen kleinen Koiilezy-linder besteht. Dieser Ring wird von metallischen Stützen io getragen" die mit den Stromzuführungen 6 verbunden sind.
• Am anderen Ende der Röhre a ist eine Anode i i aus karbonisiertem Nickel angebracht, die mit der Stromzuführung 12 verbunden ist. Gemäß der Erfindung werden im Glaszylinder zahlreiche Wolframstäbe 13 angebracht, die als Arbeitsanoden dienen. In der Figur sind vier übereinanderliegende derartige Stabebenen gezeigt. Je sechs dieser Stäbe sind sternförmig in einer Ebene angebracht. Die Röhre enthält also .1. X 6 = -2.4 Arbeitsanoden. Die Stromzuführungen zur Kathode, dem Heizfaden und dein Gitter sind in einem aus sogenanntem »Pvrexglas« gefertigten

  Fuß id eiiigesclnnolze#,l. Der obere Teil der P#ölire 2

  wird getrennt liei-gesteiit und finit dein Fuß hei 13

  verschmolzen.

  Fig. d zeigt die Schaltung der erfindungs-

  gein;il3en Röhre. In den meisten Fällen legt man

  über einen @@_iderstand 1; all die Anode 1i eine

  pelle Sloanltung, die von einer getrennten

  Batterie 16 geliefert wird. Man erzeugt so längs

  der Mwe eine positivionisierte Säule, in die die

  vierundz\vanzig Arlteits[tiioden hiileinreichen. Unter

  diesen Bedingungen -wurde voin 7?riiadcr beob-

  achtet. saß irgendeine der Anoden die Fälligkeit

  hat, einen im betreffenden Augenblick gewünschten

  S1rmn abzugelten, wenn man die Dauer des Stron-

  durcltgangs auf einen sehr ]deinen Wert begrenzt

  und worin die Zeitdauer der Stromeil)gabe so klein

  ist, saß die Allode sich mir unbedeutend erwärmt.

  Dabei ist notwendig. saß die Gasentladung

  genügend Zeit hat, 11111 sich neu zu bilden. Die

  liadm)de kann einen Strom von etwa 1o Ainp. ah-

  gellen. Kurzzeitig kann dieser Stro in einen noch

  lli')heren Wert annehmen. Wenn in einem be-

  stimmten Augenblick alle Arbeitsanoden mit Aus-

  ilahnie einer negativ sind. kann nian von dieser

  einen Anode. die in diesem Angelrlllick poshi- ist.

  doll gesamtoll voll den- Kathode gelieferten Strom

  allliehnlen.

  Fig. = zeigt einen Querschnitt durch die gleiche

  höltre. hei (lern die verschiedenere Artoden in Foren

  oines Sternes angeurdnet sind. und zwar so, saß je

  sechs auf delle Umfang eines Kreises verteilt sind.

  .le vier dieserlibenen sind übereinander allgeordnet.

  F!. 3 zeigt eine verbesserte F rinn. 11e1 der @lie

  .1nOden der einzelnen Fbellen nicht mehr genau

  iihereinander angeordnet. sondern uni 1«111n ge-

  \\-isson Winkel gegeneinander versetzt sind. 13 sind

  die _Anoden der ersten T?helte, 13' die der zweiten

  und r3" die dor dritten El,ene. Die Artoden der

  \'lei"teil Taleile lial@eil dieselbe Stellung -wie die der

  ei-steil.

  Iici normalem Betrieb bleibt der ALttelwert des

  Stromes genügend ]lein. da die Anzahl der Anoden

  :ehr groll ist. 01)-wohl jede dieser Anoden sehr

  klein ist, ist ]eine Erwärlmlg zu befürchten. und

  es kann fast der gesamte Kathodenstrom a111 jede

  der einzelhell Altoden geleitet --"11d111.

  Die 1`ö1112 kann besonders zur Verteilung der

  Signale. die nacheinander auf einer Leitung an-

  kninnien, auf mehrere voneinander unabhängige

  Kanäle benutzt werden. Dieses Problem tritt von

  zugsweisv hei der Mehrfachtelefonie auf. Man

  kann z. l,. die 2rillcomnienden Signale durch die er-

  Anordnung auf vierundz-vanzig

  Kanäle verteilen, wobei die sich zyklisch -vieder-

  hitlenden Signale etwa eine Frequelizfolge voll

  hooo pro Sekunde haben.

  Fig. + zeigt schematisch das Prinzip dieser

  statischen Verteilung. 'Mit 18 ist die gemeinsame

  Leitung bozeichliet, über die die Signale, die ver-

  teilt -werden sollen, nacheinander ankommen. Cber

  111e Leitung to -werden die Svnchronisationssignale

  zugeführt. Die Kanäle iß und 1g kölinen zu einem

  e111zigen Kanal -Vereinigt wel"dem -worin 11a1 datier

  sorgt, dalli die Sylichronisations- und die -\Tutz-

  signale durch Anplitude oder Phase voneinander

  verschieden sind. Um die Figur nicht zu kompli-

  hemm sind nur die vier ersten und der vierund-

  zwanzigste unabhängige h.Terteilerkan2d dargestellt.

  Zwiselten den Klemmen 20 und 21 eines jeden

  Kanals liegen ein Kondensator und ein Widerstand.

  DtirCh 211e Batterie ? 2 -werden alle Alloden 13

  negativ vorgespannt. Dadurch wird der Anoden-

  strom gesperrt. Durch eine Spannengsspitze, die

  die Vorspannung honipensiert, werden für ein

  sehr kurze: Zeitintervall nacheinander die einzelnen

  Anoden einsperrt.

  Die Sylchronisationsimpulse, die über die

  Leitung 1g konnnen, haben die Frequenz F und er-

  regen eine Anzahl von Oszillatoren 23, 21 und 2>

  mit den Frequenzen h"', F", F' usw., wobei diese

  Frequenzen die Harmonischen einer Frequenz,

  und zwar der Frequenz h sind. Mittels dieser

  Oszillato r en erzeugt nian Spannungen, die uni

  d3- und -- 15'-' in bezog auf die entsprechenden

  Oszi!latorspannlnhen verschoben sind, Cl. h. zwei

  Spannungen. die eine gegenseitige Phasenverschie-

  bong von go- haben. Diese Spannungen werden in

  I der Figur durch -vaagerecllte oder senkrechte

  Pfeile dargestellt.

  lach der Verstärkung werden diese Spannungen

  L bertragern zugeführt, die in den einzelnen

  Kanälen liegen. 111t 23'. 21'. 23' sind die Prirrär-

  selten bezeichnet, die finit den Frequenzen F"', F",

  F' irr Phase sind. 23", 2d", 25" sind die Primär-

  selten, die mit den genannten Frequenzen in Gegen-

  pliase sind. (oder L'hertrager enthält ellensoviel voll

  einander unabhängige Sekundärwicklungen, wie

  Artoden vorhanden sind. Für jede Anode werden

  die entsprechenden Wicklungen der- LThertrager in

  Serie geschaltet. Die Wendungszahl und der

  Wendungssinn der Sekundärwicklungen werden so

  ew, saß die erzeugten Spannungen jeder

  g ählt

  Frequenz die gewünschte Amplitude und Phase

  haben. Die Auswahl wird so getroffen, saß die

  Spannungsspitzen, die aus der Leberlagerung dreier

  gleis 1phasiger Spannungen entstehen, sich nach-

  einander in jedem Kanal bilden. Die entsprechende

  Anode 1a1111 wahrend des 1111z111 7eitlnter\"alls, in

  der sie positiv ist, einen Strom aufnehmen. Dadurch

  wird die erwünschte Verteilung erreicht.

  Die erfindungsgemäße Anordnung kann auch für

  das umgekehrte Verfahren benutzt werden, d. 1i.

  man kann die Impulse mehrerer Kanäle kombi-

  lderen und einem einigen Kanal zufti'1n "en.

  Die Erfindung hesclmänkt sich nicht nur auf NTer-

  I

  teileranlagem die zeitabhängig sind, sondern kann

  auch in ihrer allgemeinen Art zur Lösung all-

  gemeiner Nachrichtenprobleme benutzt werden.

  Für den Fall zweier Anzeigevorrichtungen, z. B.

  zweier Ziffern der Rufnummer eines Teleforiteil-

  nellmers, -wird der Apparat, den man zu erreichen

  wünscht, durch seine Lage auf einem Plan bestimmt,

  dessen Abszissen lind dessen Ordinaten diesen An-

  I, zeigevorriclnungen entsprechen. Im allgemeinsten

  Fall benutzt 11a1 eilte "Vorrichtung mit V-Diinen-

  siollen.

  Damit jede Anode einer Röhre den Strom während einer längeren Zeit ableiten kann, ist es unerläßlich, daß ihre Oberfläche groß genug ist, um diese entstehende @t'ärmemenge abzuleiten. Fig. > stellt einen senkrechten und Fig. 6 einen waagerechten Schnitt durch eine derartige Röhre dar.
• Es wurde beobachtet, daß bei einer Stapelung der Anoden, sei es in Form konzentrischer Ringe, sei es in Form paralleler Platten, es sehr schwer ist, die Ausdehnung der ionisierten Gassäule über die ganze Röhre zu erhalten, da das Anodenpotential beliebig ist. Oft ist es ganz unmöglich, und zwar dann, wenn die Anoden negativ sind. Es wird erst möglich, wenn das Anodenpotential einen ziemlich hohen Wert hat. Legt man an die von der Kathode am weitesten entfernte Anode eine positive Spannung und entnimmt ihr einen beträchtlichen Strom. so wird die Gasentladung in der Röhre aufrechterhalten, unabhängig von dem Potential, das man an die anderen Elektroden legt, selbst wenn diese in Form eines Drahtgitters ausgeführt sind.
• Alle Versuche, die man anstellt, um den Strom durch Anlegen einer negativen Spannung zu unterbrechen, bleiben bei einer Röhre, deren Gas sehr stark ionisiert ist, erfolglos. Die bei Vakuumröhren angewandte Steuerung versagt bei Röhren mit Gas- oder Dampffüllung.
• Nach der Erfindung werden die Anoden aus perforierten Metallblechen gebildet. In der Fig. 5 wird mit 8 die Kathode, mit i i die Anode bezeichnet, der eine konstante Spannung zugeführt wird. Dadurch wird die Ausdehnung der Gassäule in der Röhre erreicht. 26 bezeichnet die Glasumhüllung, in die die Anoden eingeschmolzen sind. Die Anoden werden durch einen Stapel zahlreicher perforierter Bleche 27 aus Nickel gebildet. Die Bleche werden durch Stifte :2S, die mit einem Isolierrohr 29 aus Steatit umgeben sind, an den Platten 3o befestigt. Die Platten 3o stützen sich an der Glaswandung. Durch Einbuchtungen der Glaswand 31, die in Löcher der Platte 30 passen, wird das Blechpaket unverrückbar mit der Glaswand verbunden. jedes Blech, das eine Anode darstellt, ist mit einer Stromzuführung 32 verbunden. Nach Herstellung aller Verbindungen wird der Glaskörper bei 33 geschlossen.
• Nachstehend wird ein Anwendungsbeispiel erläutert, bei dem es sich um die Verbindung der Teilnehmer eines Telefonnetzes handelt. Dabei wird der rufende Teilnehmer mit der einen oder anderen zahlreicher Leitungen, die von einer Zentrale kommen, verbunden. Man benutzt in diesem Fall ebensoviel Röhren wie verschiedene Werte einer Bezeichnung vorhanden sind, z. B. zehn Röhren im Falle einer Numerierung von o bis c9. jede Röhre hat so viel Anoden, wie es Zierte einer zweiten Bezeichnung, z. B. die zweite Ziffer der Telefonnummer, gibt. Da diese zweite Ziffer ebenfalls die Werte o bis 9 annehmen kann, hat also die Röhre zehn Anoden. jeder Telefonapparat ist mit einer der Anoden verbunden. Die Stromzuführungen dieser Schaltungen sind mit einem gemeinsamen Leiter verbunden. Im Falle einer Numerierung von o bis 9 werden zehn gemeinsame Leiter vorgesehen. Gemäß der Erfindung, werden die Kathoden aller Röhren in bezug auf die Anoden derart vorgespannt, daß kein Strom flieFit. Die der Kathode zugeführte Spannung wird auf den Wert der ersten Ziffer, und die dem gemeinsamen Leiter zugeführte Spannung auf den Wert der nveiten Ziffer gehalten. Dadurch wird eine einzige Anode einer einzigen Röhre entsperrt. In dieser Weise -wird auf Grund der gewählten Ziffer der gerufene Teilnehmer ausgesondert. Die oben dargestellte Auswahl kann auf eine beliebige Anzahl von Ziffern ausgedehnt werden.
• In ähnlicher Weise kann die Erfindung bei Rechen-, Sortier- und Zählmaschinen verwendet iver den. Auch bei Punktschweißniaschinen, besonders wenn mehrere Elektroden nacheinander benutzt werden sollen, kann die erfindungsgemäße Röhre angewendet werden. Mit einer einzigen -Maschine kann dabei in einem einzigen Arbeitsvorgang eine größere Zahl von Schweißungen ausgeführt werden, -%vobei diese Schweißunggen fast gleichzeitig durchgeführt werden, d. h. zwischen den einzelnen Schweißungen liegt nur ein vernachlässigbares Zeitintervall.
• Für sehr große Leistungen kann die indirekt geheizte Kathode durch den Kathodenfleck einer O_uecksilberoberfläche ersetzt werden. Weiterhin dehnt sich die Erfindung auch auf Zündvorrichtungen für gesteuerte Gleichrichter und Explosionsmotoren aus. Keinesfalls jedoch ist die Erfindung auf die genannten Ausführungsbeispiele beschränkt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung zur Verteilung bzw. Steuerung elektrischer Ströme mit einer Ion,enrölire, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhre außer der zur Aufrechterhaltung des Ionenstroines nottvendigen Anode mehrere Anoden enthält. a. Röhre nach Anspruch i. dadurch gekennzeichnet, daß die Anoden sternförmig in einer zur Röhrenachse senkrechten Ebene liegen, wobei mehrere dieser Ebenen übereinander angeordnet sind. 3. Röhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anoden einer Ebene senkrecht über den Anoden der anderen Ebene liegen. .I. Röhre nach Anspruch a, dadurch gekennzeichnet, daß die Anoden einer Ebene gegen die Anoden der nachfolgenden Ebene um einen -ewissen Winkel versetzt sind. . Röhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anoden aus Wolframstäben bestehen. 6. Röhre nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Anoden in Forin konzentrischer Ringe oder in Form paralleler Platten zu einem Stapel vereinigt sind, wobei jede Anode von der anderen isoliert ist. 7. Anordnung zur Verteilung bzw. Steuerung von Strömen nach Anspruch i, dadurch gekenn- zcicbiiet. dal1 die rntladungswe@e zu der] Anoden gesperrt sind und nur leweils der oder clie der gewünschten Stromverteilung ent- sprechenden 1:ntladuiigswege durch Änderung der an der oder den zu-ebörigen Anoden lieg.-n- den Spannung freigegeben werden. B. Anordnung zur Steuerung und Verteilung von S trörnneil nach Anspruch ; . dadurch gekenn- zeichnet, daf) die Entsperrung der Entladungs- «-ege zu den einzelnen Anoden unter Zwischen- chaltung von Übertragern ins Rhythmus der s s "e«-iiiischten Verteilun` durch hhasenverscho_ he))e Spannungen erreicht «-irl. die X-oii Oszilla- toren erzeugt «-erden, deren Frequenzen Har- nionische der Svncbronisationsfrequenz sind. 9. Verteileranordnung mit einer Röhre nach Anspruch i bzw. Unteransprüchen= dadurch ge- kennzeichnet, daß die auf einer Leitung ankom- menden Signale mit Hilfe der Röhre auf mehrere Leitungen verteilt werden. io. Anordnung mit einer Röhre nach An- spruch i bis G, dadurch gekennzeichnet, daß sie in Telefonzentralen zur automatischen Teil- nelinierwabl benutzt wird. i i. Anwendung einer Röhre nach Anspruch i 1)z«-. Unteransprüchen bei Rechenmaschinen und Zählvorrichtungen. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften 1\r.'. ;912o3, 679 080, 63; 165. 670 868; Tahrbuch d. drahtl. Telegr. u. Telef., Zeitschrift für Hochfrequenztechnik. Bd. 32, Heft i, Zeile i bis 1U.