DEP0037003DA - Glühkathoden-Gleichrichterhochvakuumröhre für elektrischen Strom von hoher Spannung - Google Patents

Description

Bekanntlich enthalten die Wechsel- oder Mehrphasenstromgleichrichterröhren für Hochspannung, beispielsweise für eine solche von 100.000 - 300.000 Volt, besonders die sogenannten Kenotronröhren eine in einem Höchstvakuum von ungefähr 10(exp)-5 mm Hg-Säule angeordnete Glühkathode, die, wenn dieselbe negativ ist, Elektronen aussendet, sowie eine Anode, die für deren Empfang bestimmt erscheint.

Durch diese Emission fällt der Röhrenwiderstand, der sonst unendlich wäre, auf den Wert von einigen Hundert Volt herab und der Strom vermag während der entsprechenden Halbperiode hindurchzugehen.

Während der anderen Halbperiode, während der die Glühkathode positiv wird, entsendet dieselbe keine Elektronen und der Widerstand der Röhre bleibt unendlich.

Da jedoch zufolge der als kalte Emission bezeichneten, von Lilienfeld zuerst beobachteten Erscheinung, ein einer hohen Negativspannung ausgesetztes, in einem ansonsten einen unendlichen Widerstand bildenden Hochvakuums befindliches Anodenmetall seinerseits parasitische Elektronen in nicht vernachlässigbaren Mengen aussendet, und diese, nachdem sie zufolge der sehr hohen Potentialunterschiede zwischen Kathode und Anode stark beschleunigt wurden, eine ganz bedeutende Energie aufspeichern, wird durch sie die Arbeit der Röhre gestört; dieser Elektronenstrom kann die Röhre sogar mechanisch beschädigen, beispielsweise das Glühfadensystem der Kathode bzw. seine metallischen Trägerstangen durch deren Bombardierung und Überhitzung oder die Röhrenwände aus Metall und Glas durchschlagen. In diesen Erscheinungen ist auch die Entstehung von Röntgenstrahlen begründet, die für die Gebraucher schwerste Folgen nach sich ziehen können.

Bisher begnügt man sich, um diesen Nachteilen zu begegnen, damit, als Anodenmetall ein solches von schwachen Lilienfeld'schen Kaltemissionsvermögen zu verwenden, insbesondere Wolfram oder Nickel, und dasselbe in einem Zustand von Hochglanz gebrachter Oberfläche zu verwenden.

Jederfalls sind diese Vorsichtsmaßnahmen unzureichend.

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vervollkommnung, deren Zweck darin besteht, sämtliche vorbesagten Nachteile zu beheben:

Dieselbe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kathode von einem metallischen Schirm umgeben ist, mit dem dieselbe in elektronischer Verbindung steht, der der Anode gegenüber, in einer Entfernung, die kleiner ist als der kürzeste Abstand zwischen Kathode und Anode, eine Oberfläche von einem verhältnismäßig großen Krümmungshalbmesser aufweist, welchem ein noch größerer Krümmungshalbmesser der Anode entspricht.

Infolge des großen Krümmungshalbmessers der Anode und dieses Schirmes wird die kalte Emission der Anode im Vergleich mit den bekannten Röhren bedeutend herabgesetzt, bei denen die Anode einen, die Emission begünstigenden mehr oder weniger scharfen Rand aufweist, der in geringen Abstand gerade gegenüber der Kathode oder deren Träger angebracht ist.

Überdies wird dieser Raum zwischen Kathode und Schirm zum Gebiete, wo das elektrische Feld seinen Höchstwert erreicht, wobei dasselbe dem Gebiet des Glühfadensystems der Kathode zu abnimmt und infolgedessen dieses System nicht mehr Gefahr läuft, vom beengten Felde verformt zu werden.

Schließlich ist auch die Bahn der parasitischen Elektronen wie nur möglich beschränkt, ebenso wie die Störungen, die dieselben in der Arbeit der Röhre hervorzurufen vermöchten.

Im Ferneren sind zwei beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes, des vervollkommneten "Kenotrons", beschrieben und in der beiliegenden Zeichnung veranschaulicht, wobei die Ausführungsform laut Abb. 1 eine innere und diejenige laut Abb. 2 eine äußere Anode aufweist.

Die Kenotronröhre laut Abb. 1 besteht im Wesen aus einer Röhre 1 aus Borsiliziumglas (oder einem Glas von analoger Zusammensetzung),an deren einem Ende eine metallische Kappe 2 angeschmolzen wurde; diese letztere kann beispielsweise aus Nickelkobaltstahl bestehen und eine äußere Anode bilden. Überdiese enthält die Röhre eine Glühkathode 3. Am Fuße der die Kathode stützenden Stangen ist eine metallische Platte 4 angeordnet, die mit diesen Stangen in Verbindung steht: diese Platte 4 trägt einen Metallschirm 5, der mit derselben in elektrischer Verbindung steht und der die Gestalt einer weiten Tulpe aufweist, die die Stützungsstangen der Kathode nahezu bis zu ihrer vollen Höhe umschließt. Der Abstand a, der zwischen dem Weitestmeridian des Schirmes 5 und der zylindrischen Anodenwand 2 besteht, ist geringer als der kürzeste Abstand b zwischen der Kathode 3 und der Außenanode 2. Die Krümmungshalbmesser des Axialhauptschnittes, sowie derjenige des Querschnittes des Schirmes 5, und in noch stärkerem Ausmaße derjenige des Querschnittes der Anode 2, sind verhältnismäßig groß. Dank dieser Vorkehrungen und anderen sonst üblichen Vorsichtsmaßnahmen, durch welche die kalte Emission herabgesetzt zu werden pflegt (Wahl des Anodenmetalls 2, Hochglanzzustand der Anoden 2- und Schirm 5-Oberflächen) ist es gelungen, dasjenige, was davon noch übrig bleibt, ist im Gebiete der Erweiterung lokalisiert, weist eine, soweit als möglich, kurze Bahn auf und ist, soweit als möglich, von der von der Kathode zur Anode hin verlaufenden Emission entfernt. Der Abstand b kann unter diesen Umständen ziemlich groß gewählt werden, derart, dass das elektrische Feld im Gebiete der Glühkathode 3 nicht zu stark werde, um eine Verformung oder einen Bruch des Glühfadensystems zu bewirken.

Die in der Abb. 2 veranschaulichte Innenanodenkenotronröhre besteht aus einer Glasbirne 6, einer Kathode 7 und einer Anode 8 in Gestalt einer ausgeweiteten Tulpe. Die Kathodentragplatte 9 ist mit einem Metallschirm 10 in Gestalt einer ausgeweiteten Tulpe versehen, die mit der letzteren in elektrischer Verbindung steht. Die beiden Tulpen 8 und 10 sind einander gegenüber gestellt; beide sind mit einem umbördelten Rand versehen, dessen Krümmungshalbmesser verhältnismäßig bedeutend ist. Der Abstand a' zwischen den beiden umbördelten Rändern ist kleiner als die kürzeste Entfernung b' zwischen der Kathode 7 und der Anode 8.

Es ist leicht zu verstehen, dass diese Anordnungen der Innenanodenkenotronröhre die nämlichen Vorteile sichern, wie die der Abb. 1 zufolge der bei der Außenanodenkenotronröhre getroffenen analogen Maßnahmen.

Bei der Herstellung dieser letzteren wurden bisher zur Verfertigung von Anoden 2 laut Abb. 1 in die gewünschte Gestalt gedrückte bzw. getriebene Nickelkobaltstahlblechteile verwendet, da sich ein solches Metall leicht und solid mit dem zum Aufbau des Rohres verwendeten Glas verschmelzen lässt. Nichtsdestoweniger weist dieser Werkstoff einen verhältnismäßig bedeutenden Koeffizienten der kalten Emission auf. Einem Zusatz der vorliegenden Erfindung zufolge erscheint es tunlich, die Behebung der kalten Emission durch Anwendung einer Anode weiter zu verbessern, die im Folgenden beschrieben erscheint: An das offene Röhrenende wird auf gebräuchliche Art ein Nickelkobaltstahlring von verhältnismäßig geringer Höhe aufgeschmolzen. Auf diesem Ring wird dann erst die Anode im eigentlichen Sinne des Wortes in Gestalt einer zylindrischen Kappe aufgeschweißt, deren Fuß bis unterhalb der Verdickung des Schirmes herabsteigt. Diese Anode besteht aus getriebenem bzw. gedrücktem Weichstahl. Die Verbindung der beiden Teile erfolgt durch eine Schweißlötung mit Hilfe eines Kupferbelags.

Claims (4)

1. Glühkathoden-Gleichrichterhochvakuumröhre für elektrischen Strom von hoher Spannung, dadurch gekennzeichnet, dass die Kathode von einem metallischen Schirm umgeben ist, der mit derselben in elektrischer Verbindung steht und der Anode gegenüber in einem Abstand, der kürzer als die kürzeste Entfernung zwischen Anode und Kathode ist, eine Fläche mit einem verhältnismäßig großen Krümmungshalbmesser aufweist, dem ein noch größerer Krümmungshalbmesser der Anode entspricht.

2. Glühkathoden-Gleichrichterhochvakuumröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer mit einer zylindrischen Außenanode (2) versehenen Röhre ein Schirm (5) in Tulpengestalt angewendet ist, dessen Erweiterung sowohl im Axial- als auch im Querschnitt einen bedeutenden Krümmungshalbmesser aufweist und das der Anode am allernächsten gelegene Gebiet des Schirmes bildet.

3. Glühkathoden-Gleichrichterhochvakuumröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Innenanodenröhre Anode (8) und Kathodenschirm (10) die Gestalt erweiterter einander zugewendeten Tulpen haben und die beiden mit je einem umbördelten Rand versehen sind, dessen Axialschnitt einen bedeutenden Krümmungshalbmesser aufweist, der zugleich die einander nächstgelegenen Gebiete des Schirms und der Anode bildet.

4. Glühkathoden-Gleichrichterhochvakuumröhre nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer mit einer Außenanode versehenen Röhre die Anode (2) aus einem aus einer mit Glas verschmelzbaren Legierung hergestellten Ring und einer an den besagten Ring angeschweißten Weichstahlkappe besteht, wobei die Formgebung der Kappe insbesondere durch Treiben oder Drücken erfolgen kann, und die Ring-Kappe-Lötverschweißung vorzugsweise unter Anwendung eines Kupferbelags erfolgt.