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Edelgashochdruckröhre und Verfahren zu ihrer Herstellung Bei Edelgashochdruckröhren
bereitet die Zündung an normaler Netzspannung Schwierigkeiten, weil die Zündspannung
ein Vielfaches der Netzspannung beträgt. Es ist deshalbbekannt, die beiden Elektroden
vorübergehend miteinander in Berührung zu bringen. Beim Auseinanderbewegen der beiden,
Elektroden bildet sich dann ein Lichtbogen aus. Da indessen die Elektroden in einem
abgeschlossenen Vakuumgefäß betrieben werden müssen, bereitet ihre Bewegung große
Schwierigkeiten. Es ist bekannt, die Elektroden auf einem langen Führungsstift anzubringen,
der in einer eng umschließenden metallischen Drahtwendel gleitet. Die Stromzuführung
wird durch den an sich losen Kontakt zwischen Führungsstift und Wendel herbeigeführt.
Auf Entladungsröhren @dieser Art bezieht sich nun die Erfindung.
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Man hat bei Entladungsröhren dieser Art festgestellt, daß die Wendel
zu erheblichen Schwierigkeiten führen kann. Die Wendel ist im allgemeinen unmittelbar
in ein Quarzglasrobr eingeschmalzen. Dadurch, daß jede Einzelwindung der Wendel
mit dem Quarzglas Berührung hat, kann es nach einer längeren Betriebszeit dazu kommen,
daß im Quarzglas von der Werndel infolge Kerbeinwirkung ein Sprung ausgeht, der
die Entladungsröhre unbrauchbar macht.
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Andererseits hat sich herausgestellt, daß auch die Berührungsfläche
zwischen Führungsstift und Wendel sehr klein ist, so daß an der Berührungsstelle
eine
sehr hohe Stromdichte auftreten kann. Dies führt aber leicht zu Schmorstellen, die
die Bewegung des Führungsstiftes innerhalb der Wendel erschweren können.
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Gemäß der Erfindung werden diese Nachteile dadurch vermieden, daß
die Wendel von einem Draht gebildet wird, der einen von der Kreisform abweichenden
Querschnitt dergestalt hat und derart zur Wendel gewickelt ist, daß die innere und/oder
äußere Begrenzungsfläche der Drahtwindungen zumindest teilweise eine zur Wendelachse
konzentrische Zylinderfläche ist. Hierdurch wird vermieden, daß Metallteile in das
OOuarzrohr hineinreichen und dort infolge von Kerbeinwirkung Anlaß zu Sprüngen geben
können. Andererseits wird an der Innenseite der Wendel eine glatte Fläche geschaffen,
die die Kontaktfläche zwischen Wendel und Führungsstift vergrößert und damit verbessert.
Je nach den Bedingungen, unter denen die Entladungsröhre nach der Erfindung arbeiten
soll, wird man die Begrenzungsflächen entweder nur auf der Innenseite der Wendel
oder der Außenseite oder auf beiden Seiten anbringen.
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Die für die Erfindung erforderliche Begrenzungsfläche -des Wendeldrahtes
kann auf verschiedene Weise hergestellt werden. Auf einfachste Weise kommt man dazu,
wenn der Wendeldraht vor dem Wichen der Wendel z. B. durch Walzen auf einer Seite
oder auf zwei gegenüberliegenden Seiten abgeflacht wird. Der Wendeldraht wird dann
so zur Wendel gewickelt, dae die abgeflachten Seiten die Innen- bzw. die Außenseite
der Wendel bilden.
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Man kann aber auch von einem Wendeldraht mit kreisrundem Querschnitt
ausgehen und die Wendel nach dem Wickeln durch Bohren oder Schleifen mit einer zylindrischen
Begrenzungsfläche versehen. Eine besonders einfache Ausführungsmöglichkeit der Erfindung
besteht in der Verwendung eines Drahtes mit Vierkantprofil für den Wendeldraht.
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In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Die Fig. i zeigt eine vollständige erfindungsgemäße Entladungsröhre, während die
Fig. 2 und 3 die Einzelheiten der Wendel in vergrößertem Maßstab zeigen.
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Die Entladungsrähre wird von ziem zylindrischen Leuchtrohr i gebildet,
an das sich an beiden Enden etwa kugelförmige Polgefäße :2 anschließen. In dem unteren
Polgefäß befindet sich eine feststehende Elektrode 3, die aus einer stufenförmig
gewickelten Wendel aus Wolframdraht besteht und die auf einem Haltestift 4. sitzt.
Dieser Stift ist über eine oder mehrere dünne Molybdänfolien 5 vakuumdicht durch
die Quarzwandung hindurchgeführt und außen mit einem metallischen Ansch,lußstift
6 versehen, an dem die äußere Stromzuführung angeschlossen wird. Die Elektrode 7,
die bei Wechselstrombetrieb genau von der gleichen Bauart wie die andere Elektrode
ist, sitzt auf einem längeren Führungsstift 8 aus Wolfram, Molybdän oder einem anderen
hochschmelzenden Metall. Das Entladungsgefäß besitzt an das obere Polgefäß :2 anschließend
eine rdhrförmige Verlängerung, die mit einer Drahtwendel 9 ausgekleidet ist. Diese
Drahtwendel 9 hat einen lichten Durchmesser, der etwas größer ist als der entsprechende
Durchmesser des Führungsstiftes 8, so @daß dieser sich leicht im Inneren der Wendel
bewegen kann. An die Wendel 9 schließt sich in gleicher Weise wie bei der oberen
Seite des Entladungsgefäßes eine Molybdänfolie 5 an, die gleichfalls vakuumdicht
in das Entladungsgefäß eingeschmolzen ist und die mit der Wendel elektrisch verbunden
ist. Auch die Stromzuführung zu der oberen Elektrode 7 erfolgt am Sockelstift 6.
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Die Länge der Wendel 9 ergibt sich aus der Länge des Lichtbogens,
wobei man jedoch eine gewisse Länge, im allgemeinen 5o mm, hinzuzählen muß, damit
auch in der extremen Lage bei der Berührung der Elektroden der Fühzungsstift 8 noch
eine genügende Führung in der Wendel 9 hat.
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Damit die Zündung leicht erfolgt und auch die Elektrodenverluste während
des Betriebes niedriggehalten werden, ist zwischen die die Elektrode bildende Stufenwendel
ein aktivierender Stoff aufgebracht, z. B. in der Form von Erdalkalioxvden oder
Thoriu.moxyd.
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An der übergangsstelle zwischen Polgefäße und Leuchtrohr i befindet
sich eine nach innen gerichtete Blende io, die etwa in der Höhe der Elektrode angebracht
ist und die Aufgabe hat, die im Betrieb vorhandene Gasströmung so zu leiten, daß
der Bogen richtig brennt. Außerdem ist in kleiner Entfernung von der Elektrode eine
weitere Blende i i vorgesehen, die die Ausbreitung der von der Elektrode ausgehenden
zerstäubten Metallteilchen in den mittleren Teil des Leuchtrohres i verhindern soll.
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Das Entladungsgefäß ist mit einem Edelgas, vorzugsweise Xenon, gefüllt,
dessen Druck im allgemeinen so bemessen ist, daß im Kaltzustand ein Druck von i
Atm. herrscht. Im Betrieb steigt dann infolge der sich einstellenden Wärme der Dampfdruck
an; er bleibt aber. auch dann noch so@ niedrig, daß .die Gefahr eines Zerspringens
des Brenners durch zu hohen Innendruck mit vollkommener Sicherheit vermieden wird.
Um trotz des niedrigen Gasdruckes eine ausreichende Strahlung besonders im ultravioletten
Gebiet zu erreichen, muß die Stromstärke ziemlich noch gewählt werden. Man wird
die Röhren im allgemeinen mit einer Stromstärke von 15 bis 2o Amp. betreiben. Bei
einem Lichtbogenabstand von 15 cm ist dann ein Spannungsaibfall von 75 V vorhanden.
Hierbei beträgt der Innendurchmesser des Leuchtrohres etwa 17 cm.
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Die Wendel wird beispielsweise von einem Molybdändraht von i mm Durchmesser
gebildet, der zu einer Wendel mit einer lichten Weite von 3,5 mm Innendurchmesser
gewickelt ist. Der Führungsstift hat einen Durchmesser von 3,4 mm. Wie aus der Fig.
2 ersichtlich ist, ist der Wendeldraht 9 auf der Innenfläche abgeflacht, so daß
auch dort ein Übergangswiderstand zwischen Wendeldraht9
und Führungsstift
8 vermieden werden kann. Dies könnte nämlich zu einem kleinen Lichtbogen führen,
wodurch der Führungsstift oder der Wendeldraht kleine Narben erhalten würde, durch
die die freie Beweglichkeit des Führungsstiftes 8 innerhalb der Wendelg in Frage
gestellt würde. Das die Wendel umgebende Quarzrohr ist mit 13
bezeichnet.
Die gewünschte Abflachung kann z. B. durch Schleifen oder Bohren erhalten werden.
Man kann aber auch die zylindrischen Begrenzungsflächen außen vorsehen, wenn die
Kerbwirkung des Wendeldrahtes auf das umgebende Quarzglas vermieden werden soll.
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In Fig.3 ist schließlich dargestellt, wie der Wendeldraht aus einem
Vierkanbdraht 9, z. B. mit den Albmessungen i X 1,9 mm, besteht. Bei einer derartigen
Ausführung wird sowohl die Berührung zwischen Wendel 9 und Führungsstift 8 verbessertals
auch die Kerbwirkung des Wendeldrahtes auf das umgebende Quarzglas vermieden.
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Wie bereits erwähnt, erfolgt die Stromzuführung zu der Elektrode über
den Führungsstift 8, wobei davon ausgegangen wird, daß dieser Stift an einer oder
mehreren Stellen Kontakt im Inneren der Wendel hat. Um eine Bewegung dieser Elektrode
herbeizuführen, ist in dem Ende des Führungsstiftes 8 ein etwa 15 mm langes Eisenstück
14 untergebracht, beispielsweise in einer axialen Bohrung des Stiftes B. Dieses
Teil 1q. kann auch aus einem anderen magnetischen -Stoff, etwa aus Nickel, bestehen.
Um die Zündung der Entladungsröhre herbeizuführen, braucht man nur einen Magneten
(Dauermagnet oder Elektromagnet) außerhalb der Entladungsröhre anzubringen, so -daß
der Magnet in einer möglichst kleinen Entfernung von dem Quarzrohr z3 sich befindet.
Durch Bewegen dieses Magneten kann man dann -die Elektrode bewegen, Abis sie die
Gegenelektrode berührt. Die entgegengesetzte Bewegung, durch die die Zündung des
Lichtbogens herbeigeführt wird, geschieht in entsprechender Weise. Man kann aber
auch eine der beiden Bewegungen, entweder die Hin- oder die Herbewegung, durch die
Schwerkraft vornehmen und nur für die andere Bewegung den Magneten benutzen.