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Zündeinrichtung für Gas- oder Dampfentladungsgefäße Die Erfindung
betrifft eine Zündeinrichtung für Gas- oder Dampfentladungsgefäße, die besonders
geeignet ist für Entladungsgefäße ohne Dauererregung, bei denen der Kathodenfleck
in jeder positiven Anodenspannungshalbwelle mit Hilfe der Zündelektrode von neuem
gebildet werden muß. Es ist bekannt, zu diesem Zweck fest eingebaute Zündelektroden
aus Widerstandsmaterial, z. B. aus Silizium-Karbid, zu verwenden, die ständig in
die Kathodenflüssigkeit eintauchen. Diese Zündelektroden benötigen jedoch zur sicheren
Zündung einen verhältnismäßig großen Erregerstrom, was einerseits einen fühlbaren
Leistungsverlust bedeutet, andererseits aber auch die Lebensdauer der Zünder beschränkt.
Bekannt sind fernerhin Zündeinrichtungen für Gas- oder Dampfentladungsgefäße, bei
denen in der Nähe der Kathode um die isolierende Außenwand des Gefäßes ein sogenanntes
Zündband gelegt ist. Die Zündung wird hier dadurch eingeleitet, daß dem Zündband
ein Potential bestimmter Höhe gegenüber der Kathode aufgedrückt wird. Die Zündbandsteuerung
hat sich jedoch als verhältnismäßig unsicher herausgestellt und ist außerdem in
ihrer Anwendbarkeit beschränkt auf Entladungsgefäße aus Glas oder keramischem Material.
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Weiterhin ist eine Zündelektrode in Form eines elektrischen Leiters
bekanntgeworden, der über eine gewisse Länge an seinem Ende mit einer dielektrischen
Lage
in Form von Glas versehen ist und mit einer Strecke dieser Länge in gegenüber dem
Quecksilberspiegel geneigter Lage dauernd in die Quecksilberkathode eintaucht. Es
ist auch vorgeschlagen worden, in diesen Glasüberzug Carborundumteilchen einzubetten.
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Bei Glas als Dielektrikum kann dabei mit Rücksicht auf ein Rissefreihalten
des dielektrischen Körpers eine gewisse Dicke nicht unterschritten werden. Das wurde
bei der bekannten Anordnung auch festgestellt für dünne Glaslagen mit eingebettetem
Carborundum, die dann auch noch ein elektrisches Durchschlagen der dielektrischen
Lage begünstigen. Ferner ist die erforderliche Zündspannung proportional der Dicke
des Dielektrikums an der Elektrode.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, als dauernd in die Kathode eintauchende
Zündelektrode einen metallischen Leiter mit einem elektrisch nichtleitenden wärmebeständigen
Überzug aus Quarz zu benutzen. Quarz ist bekanntermaßen ein äußerst temperaturbeständiger
Werkstoff, der nicht die Neigung zur Rissebildung aufweist, wie sie bei den Glasüberzügen
festgestellt wurde, so daß auch durch die Anwendung der Erfindung eine betriebssichere
Zündelektrode gewonnen wird. Der Schmelzüberzug kann daher auch in wesentlich geringerer
Dicke benutzt werden, wodurch die erforderliche Zündspannung sinkt bzw. die Zündsicherheit
bei gleicher Zündspannung gesteigert wird.
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Für eine erfindungsgemäße Zündeinrichtung ist es auch ausreichend,
wenn das Ende des Leiters unter dem Quecksilberspiegel der Kathode liegt, wobei
die Elektrode senkrecht zum Quecksilberspiegel in die Kathode eintauchen kann. Man
braucht daher auch nur ein verhältnismäßig kurzes Stück mit dem Quarzüberzug zu
versehen.
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Für die Speisung der Zündelektrode ist auch bereits die Anwendung
von Wechselspannungen vorgeschlagen worden. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen,
als Zündspannung eine Hochfrequenzspannung zu benutzen. Es entfällt dann zeitlich
auf jede Halbwelle der Betriebsspannung des Entladungsgefäßes eine größere Anzahl
von Halbwellen der Zündspannung, mit welcher die Zündelektrode gespeist wird, wodurch
sich insbesondere bei entsprechender Steuerung des Taktes der Speisung der Zündelektrode
in der Weise, daß zur jedesmaligen Zündung der Zündelektrode ihr eine Folge von
mehreren Hochfrequenzimpulsen zugeführt wird, die Zündung sicherer gestalten läßt.
Die erforderliche Hochfrequenzspannung kann mit Hilfe eines Unterbrechers erzeugt
werden, dem ein Schwingungskreis parallel geschaltet ist.
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In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. i der Zeichnung wird die Belastung
3 aus der Wechselspannungsquelle 5 über ein Entladungsgefäß 7 gespeist. Dieses Entladungsgefäß
besteht aus zwei koaxialen Metallhohlzylindern 9 und i i, die an den Enden miteinander
verbunden sind. Durch den Zwischenraum zwischen diesen Zylindern wird während des
Betriebes Kühlwasser geleitet. Der innere Zylinder 9 wird zweckmäßig aus reinem
Stahl hergestellt und ist an seinem oberen Ende mit einem Ring 13 vakuumdicht
verschweißt. Ein Rohrstück 15 aus einer Kobalt-Nickel-Eisen-Legierung ist mit dem
inneren Rand des Ringes 13 fest verbunden. Auf dem Rohrstück 15 sitzt ein Glasring
17, der wiederum eine Kappe aus einer Kobalt-Nickel-Eisen-Legierung trägt. Der Glasring
ist an die beiden Metallteile angeschmolzen. Durch die Kappe i9 ist ein Metallstab
21 hindurchgeführt, der an seinem unteren Ende einen als Anode dienenden Klotz 23
aus leitendem Material, wie z. B. Kohle oder Metall, trägt.
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Nahe dem unteren Ende ist an den Zylinder 9 eine Metallscheibe 25
angeschweißt. Diese Scheibe besitzt eine Öffnung 27 und ein Auge 29, welches ebenfalls
aus der obenerwähnten Kobalt-Nickel-Eisen-Legierung besteht. Durch die Öffnung 27
führt ein Metallrohr 31 und durch das Auge 29 eine Glashülle 33, welche einen
Leiter 35 aus der genamiten Legierung umschließt. An den Metallstab 35 ist oben
ein Leiter 37 aus Stahl oder einem sonstigen Metall angeschweißt. Das andere freie
Ende des hakenförmig gestalteten Leiters 37 ist mit einer Quarzhülle 4i versehen.
Die Dicke der Quarzhülle ist nicht größer als etwa 1/32'. Über der Scheibe 25 befindet
sich das Kathodenquecksilber 43, in welches die Quarzhülle 41 des Leiters 37 so
eintaucht, daß das Ende des Leiters sich unterhalb der Oberfläche des Quecksilbers
befindet. Das Metallrohr 3 i dient zum Auspumpen des Gefäßinnern und zum Einstellen
des Quecksilberspiegels auf die erforderliche Höhe. An Stelle der OOuarzhülle kann
auch eine Hülle aus Glas mit darin eingebetteten Silizium-Karbid-Kristallen verwendet
werden.
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Die Zündspannung wird dem Leiter gegenüber der Kathode 43 durch einen
Hilfstransformator 45 zugeführt. Die Primärwicklung dieses Transformators ist in
Reihe mit einem Kondensator 63 an die gegeneinander beweglichen Elektroden 53 und
55 einer Funkenstrecke angeschlossen. Diese Elektroden 53 und 55 werden unter dem
Einfluß eines Elektromagneten 57 periodisch miteinander in Berührung gebracht. In
der Ruhestellung, wenn der Magnet 57 nicht erregt ist, berühren sie sich unter dem
Zug der Feder 59 untereinander.
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Durch den Schalter 65 wird in jeder Halbwelle, in der die Anode des
Entladungsgefäßes 7 gegenüber der Kathode positiv ist, der über den Elektromagneten
57 und die Kontakte 53 und 55 führende Stromkreis geschlossen. Zum Antrieb des Schalters
65 dient eine Nockenscheibe 67, die von dem Synchronmotor 69 angetrieben wird. Wenn
der Schalter 65 sich schließt, fließt dem Kondensator 63 über den Elektromagneten
57 ein Ladestrom zu. Zugleich werden die Kontakte 55 und 53 voneinander getrennt,
wodurch zwischen ihnen eine hochfrequente Funkenentladung entsteht. In der Sekundärwicklung
des Transformators 45 wird folglich eine Hochfrequenzspannung induziert, die dem
Zündleiter 37 gegenüber der Kathode 43 aufgedrückt wird. Sobald der Kontakt 55 von
dem Kontakt 53 getrennt wird, wird der Elektromagnet
57 entregt,
und die Feder 59 schließt die Kontakte wieder.
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Es wiederholt sich dann dasselbe Spiel wie vorher, und es wird somit
der Zündelektrode 37 eine ganze Folge von hochfrequenten Spannungsimpulsen zugeführt.
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Um die Entladung in dem Entladungsgefäß 7 zu zünden, muß die Zündspannung
ungefähr ioo Mikrosekunden lang wirken. Die Wiederholung der einzelnen Hochfrequenzimpulse
hat den Zweck, die Sicherheit der Zündung zu erhöhen, damit, wenn der erste Impuls
nicht zur Zündung geführt hat, dies bei dem zweiten oder einem folgenden Impuls
geschieht. Versuche haben ergeben, daß die Zündung des Entladungsgefäßes 7 einwandfrei
und sicher erfolgt, wenn der der Elektromagnetspule 57 zugeführte Strom einen Spitzenwert
von etwa 1/2 Amp. besitzt. Sobald die Hauptentladung eingesetzt hat, ist der Zündstromkreis
kurzgeschlossen, so daß ein weiteres Fließen des Zünderstromes bis zur nächsten
positiven Halbwelle verhindert wird.
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Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 unterscheidet sich von dem nach
Fig. i dadurch, daß der periodisch angetriebene mechanische Schalter 65 durch eine
Entladungsstrecke 71 mit lichtbogenartiger Entladung ersetzt ist. Mit der Anode
23 des Hauptentladungsgefäßes 7 ist die Anode des Hilfsentladungsgefäßes 71 unmittelbar,
ihr Gitter dagegen über einen Widerstand 79 verbunden. An die Glühkathode ist die
Erregerspule des Elektromagneten 57 angeschlossen. In der für das Hauptentladungsgefäß
7 positiven Anodenspannungswelle wird das Hilfsentladungsgefäß 71 durch das positive
Gitterpotential gezündet, so daß Strom über den Elektromagneten 57 fließen kann.
Während der 1 negativen Anodenspannungshalbwelle ist das Entladungsgefäß 71 dagegen
gesperrt, so daß sich im wesentlichen genau die gleiche Wirkung ergibt wie bei dem
Ausführungsbeispiel nach Fig. i.