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Elektrisches Entladungsgefäss, insbesondere Gleichrichter.
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Entladungsgefäss. insbesondere aber einen Gleichrichter mit einer oder mehreren Anoden und einer Glühkathode, die aus anderem Stoff als reinem Wolfram besteht und an und für sich oder aber mit beigefügten Zusätzen Elektronen aussendet.
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dass mit den bisher auf dem Starkt befindlichen und auf Grund älterer Vorschläge eutwickelten Gleichrichtern Spannungen von etwa 250 Volt bis 2500 Volt nicht zu beherrschen waren, während es mit einen) Gleichrichter gemäss der Erfindung gelingt. Wechselströme beliebiger Frequeuz gleichzurichten. auch wenn die Seheitelspannung 2500 Volt um ein Vielfaches übertrifft. Ebenso gelingt es aber. mit einem
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beschränkt ist.
Es wurde bereits vorgeschlagen. Gleichrichter mit einer reinen Wolframkathode und einer Füllung inerter Gase zu bauen, wobei der Druck des eingefüllten Gases höher als 1 mm Quecksilbersäule betragen
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den Gleichrichter gemäss der Erfindung erreichbaren Höhe zu bewältigen.
Ebenso wurde bereits vorgeschlagen, Gleichrichter mit thoriertem Molybdändruht und einer Argonfüllung herzustellen. Über die anzuwendenden Drücke in dem eingefüllten Gas ist dort nichts angegeben, und man hat zunächst. den Ergebnissen mit Gleichrichtern mit einer reinen Wolframkathode folgend, Drucke von 30 mm und höher für das Gas angewendet. Hier konnte man aber nur Spannungen
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keiten.
Die Erfindung gelangte auf Grund umfangreicher Versuche zu dem überraschenden Ergebnis, dass ganz ausgezeichnete Resultate dann erzielt werden können, wenn die Reinheit, der Gasfüllung aufrechterhalten wird.
Dementsprechend besteht die Erfindung darin, dass die Kathode aus einer festen Lösung oder aber Legierung eines oder mehrerer Grundstoffe (z. B. Wolfram. Molybdän). welche die Basis der Elektronenemission bilden, und eines oder mehrerer metallischer Zusatzstoffe (z. B. Thorium). welche die Austrittsarbeit bei der Elektronenemission erniedrigen, besteht, und eine Füllung inerter Gase. insbesondere' Edelgase oder Metalldämpfe, sowie Mittel vorgesehen sind, welche die Reinheit der Gasfüllung aufrechterhalten.
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besonders vorteilhaft hat sich ein Druck der Gas- oder Metalldampffüllung zwischen 3 und 25 mm Quecksilbersäule erwiesen.
Wendet man in einem solchen Falle eine Glühkathode aus einem Stoff an. der nicht Wolfram ist und dementsprechend einen niedrigeren Schmelzpunkt besitzt, ebenso aber auch bei erheblich niedrigerer Temperatur als Wolfram zerstäubt, so erreicht man die folgenden Vorteile :
Die Gasfüllung wird, entsprechend dem niedrigen Druck, auch eine niedrigere absolute Gasmenge erfordern, und es wird daher an dem meist kostbaren Gas, wie Argon. Neon, Helium, gespart. Wendet man an Stelle eines solchen Edelgases Stickstoff oder Metalldämpfe an, so fallen diese Vorteile der Kostenersparnis zwar weniger ins Gewicht. Der kleinere Gasinhalt weist jedoch eine geringere Wärmeleitfähig- keit auf und es wird infolgedessen die Wärmeableitung aus der Glühkathode an das Gleichrichtergefäss vorzugsweise aus Glas.
Quarz oder einer sonstigen glasigen Schmelze herabgesetzt. Infolgedessen kann man auch die wärmeabgebende Oberfläche dieses Gefässes kleiner bemessen, ohne auf unzulässig hohe Temperaturen des letzteren zu gelangen. Dies führt somit zunächst zu kleineren Kolben aus Glas od. dgl. und der Gleichrichter wird auch hiedurch verbilligt, einfacher herstellbar und leichter unterbringbar.
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Durch Verringerung der Wäreabgbe durch Leitung wird aber auch der Heizstrom. der zur Aufrechterhaltung der Emissionstemperatur der Glühkathode erforderlich ist, entsprechend geringer, da er jetzt einen kleineren. durch Ableitung bedingten Wärmeverlust zu deeken hat.
Gelingt es derart. den Heizstrom zu verringern. so ergibt sich. dass auch für gleiche Leistungen Heizstromeinführungen kleineren Durchmessers erforderlich sind für die Glühkathode. umgekehrt also
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Ferner wurde das überraschende Ergebnis festgestellt. dass trotz Anwendung eines solch niedrigeren Druckes bei gleicher Leistung die Glühtemperatur weiter erniedrigt und hiedurch ausserordentlich grosse Lebensdauern erzielt werden können. Ein Grund hiefür mag darin bestehen. dass wegen Verringerung
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Dieser Vorteil tritt besonders in Erscheinung bei Glühkathoden. die einen Grundstoff an sich grösserer Zerstäubungsfähigkeit bei gleicher Temperatur wie reines Wolfram aufweisen. wie beispielsweise Molybdän. ferner aber auch bei solchen Kathoden, weiche einen die Elektronenemission fördernden Zusatzstoff vorzugsweise in der Aussenhaut aufweisen, der durch die aufprallenden Gasionen gleichsam abgesprengt werden kann und etwa in Thorium. Uranium usw. besteht.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass bei gegebener Spannung die Elektroden einander näher angeordnet werden können als bei dem bisher allein verwendeten höheren Gasdruck, umgekehrt also bei gegebener Elektrodeuentferung höhere Spannungen beherrscht werden können.
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Reinigungsmethoden für das Gas zur Verfügung stehen.
Es liegt nun auf der Hand. dass durch Verringerung des Druckes and somit der absoluten Menge des eingefüllten Gases die absolute Menge der Verunreinigungen herabgesetzt wird, die mit dem Gas in das Gefäss gelangen. Da ferner, wie früher auseinandergesetzt, der absolute Inhalt des Gefässes selbst bei gegebener Spannung oder Stromstärke bzw.
Leistung herabgesetzt werden kann, wird hiedureh die
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nach dem bisherigen Stand der wissenschaftlichen Forschung mit eine Ursache dafür. dass die Lebensdauer der Glühkathode herabgesetzt wurde, weil während des Betriebes diese Verunreinigungen auf der Glühkathode abgesetzt werden und an dieser haften blieben. hiebet gleichsam sonst aktive Oberflächenteile der Kathode abdeckten und somit von der weiteren Klektronenemission asusschlossen.
Diese Verunreinigungen waren ferner nach der gleichen Erkenntnis, auf die sieh die Erfinder
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gleichpoligen Elektroden, also den Anoden, eingehalten werden mussten. um unmittelbare Durchschläge zwischen diesen Elektroden unter Umgehung der Kathode auszuschliessen. Bringt nun die Erfindung die Folge mit sich, dass die eingeführten Verunreinigungen absolut verringert werden, so wird hindurch auch die direkte Durchschlagsmöglichkeit berabgesetzt, und hieraus ergibt sich wohl eine Erklörung dafür, dass in einem Gleichrichter gemäss der Erfindung der Elektrodenabstand herabgesetzt und hiedurch auch die Abmessungen des Gefässes, insbesondere sein Gasinhalt,
weiterhin verringert werden können.
Es wurde eine weitere merkwürdige Erscheinung bei einem Gleichrichter gemäss der Erfindung beobachtet : Während nämlich der Fusspunkt des Lichtbogens auf der Kathode in Gleichrichtern, die mit inerten Gasen von 30 ww Quecksilbersäulendruck und höher gefüllt werden, tanzte, also von keiner bestimmten Stelle der Kathode ausging, ferner auch wanderte und sich mit Vorliebe in der Nähe der Schweiss- bzw, Klemmstelle des Kathodendrahtes an der Einführung festsetzte und die letztere alsbald beschädigte oder aber zerstörte, ist ein Tanzen des Lichtbogens ebenso wie ein Wandern bei einem Gleichrichter mit geringeren Gasdrücken gemäss der Erfindung nicht festzustellen.
Er bleibt vielmehr gleich- mässig verteilt und ruhig auf der wirksamen, aktiven Fläche der Kathode selbst stehen, auch dann, wenn der Anschluss eines Pols der Wechselstromquelle gar nicht symmetrisch zu den Speiseenden der Hieraus- führungen der Glühkathode erfolgt.
Als Anordematerial ist jeder Stoff verwendbar. der bei hinreichender Bemessung der Eintrittsfläche des Stromes und den hiebei un vermeidlichen Erwärmungen nicht zerstäubt. Im besonderen kann als Anodenmaterial ausser Tantal und Wolfram auch Molybdän. Nickel. Graphit, ja sogar Eisen verwendet werden.
Überraschend günstige Ergebnisse wurden insbesondere mit kathoden der Dunkelglüherbauart" erzielt, die aus Molybdän bestanden, denen Thorium in Prozentsätzen von etwa 0#75-10%, bezogen auf die erhaltene feste Lösung bzw. Legierung, beigemengt war. Ebenso aber gelang es, durchaus günstige und ausreichende Resultate mit einer Wolfram-Thoriumkathode zu erhalten, sogar auch dann, wenn die Kathode ausser Wolfram und etwa 0#25-3% Thorium erhebliche Mengen von Molybdän. bis zu etwa 20%
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und mehr. enthielt, und somit nur von einem Wolframlegierungsdraht als Grundstoff und keineswegs mehr von reinem Wolfram als Grundstoff gesprochen werden kann.
Diese Erwägungen und Beobachtungen der Erfinder treffen nicht nur auf die angeführten Glühkathodenarten zu. sondern auch auf alle andern. in denen Wolfram. Molybdän oder sonstige Metalle und Metalloide als Grundstoff und Thorium oder sonstige Metalle und Metalloide, die vom Grundstoff verschieden sind. als Zusatzstoff verwendet werden. ebenso aber auch dann. wenn eine Mischung der gewählten Grundstoffe stattfindet und diesen wiederum ein Zusatzstoff oder ein Gemisch von solchen Zusatzstoffen einverleibt wird. Ausser Wolfram und Molybdän als Grundstoff kann ebensowohl Tantal.
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stoffe auch andre radioaktive Substanzen, wie z. B. Uran, ferner seltene Erdmetalle. in Betracht (zu denen Thorium gleichfalls gezäht wird).
Die Herstellung eines Gleichrichters gemäss der Erfindung erfolgt im übrigen in gleicher Weise
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je einem Ende. Es kann aber auch bei Ausbildung mit zwei oder mehreren Anoden einen mittleren Teil zur Aufnahme der Kathode und angesetzte. zweckmässig abgebogene Arme entsprechend der Zahl der angewandten Auodenbesitzen. wobei die let zteren in Nähe des Endes des betreffenden Armes eingebaut sind.
Es hat sich nun gezeigt bei Anwendung von Glühkathoden besonders der #Dunkelglüherbauart" mit empfindlicher aktiver oder zu aktiveierenden Oberflächenhant (wie Wolfram-Thorium. ebenso aber auch mit niedriger schmelzenden Grundstoffen. wie Molybdän mit einverleibtem Thorium od. dgl.). dass man beim Entgasen mit Temperaturen der Kathode auskommt, die irgendeine Zerstörung der empfindliehen Oberflächenschicht oder eine Zerstäubung des Kathodenmaterials bzw. eines Bestandteils desselben ausschliesst, wenn man die Kathode mit einer vorzugsweise ganz dünnen Schicht aus Magnesium.
Aluminium. Kohle, metallischem Thorium od. dgl. bedeckt. Diese Schicht wird z. B. mit Wasser oder einem sonstigen Bindemittel, z. B. Kollodium, als Schleim oder Paste angerührt, sodann auf die Kathode aufgetragen und trocke\nengelassen. Wird z. B. eine Glühkathode aus Molybdän-Thorium derart behandelt. so zeigt sieh. dass der Pumpproz ? ss ausserordentlich erleichtert wird. Die aufgebrachte, möglichst dünne Schicht aus Maguesium usw. verschwindet hiebei und die Kathode verbleibt mit reinster Oberfläche und
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Elektroden oder dem Gefäss selbst etwa während des Betriebes austretende Gase unschädlich gemacht werden. die absichtlich eingeführte Gasfüllung jedoch unverändert bestehen bleibt.
PATENT-ANSPRÜCHE:
1. Elektrisches Entladungsgefäss. insbesondere Gleichrichter mit Glühkathode, die aus einer homogenen. festen Lösung oder Legierung eines oder mehrerer Grundstoffe (Molybdän). welche die Basis der Elektronenemission bilden und eines oder mehrerer metallischer Zusatzstoffe (Thorium). welche
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niedrigen. besteht und mit einer Füllung inerter Gase. insbesondere Edelgase oder Metalldämpfe, dadurch gekennzeichnet. dass die Gasfüllung einen niedrigeren Druck als 30 mm. jedoch höheren als l mm Queck- silbersäule aufweist. und insbesondere zwischen 3 und 25 mm Quecksilbersäule gewählt wird und dass Mittel vorgesehen sind, die Reinheit der Gasfüllung aufrechtzuerhalten.
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