<Desc/Clms Page number 1>
EMI1.1
EMI1.2
wachenden Vakuum erzeugte Glimmentladung durch eine je nach dem gewünschten Vakuum regelbare, verhältnismässig hohe Hilfsspannung gespeist und ihr Entladungsstrom zur Anzeige von Änderungen des Vakuums benutzt. Mit einer solchen Vorrichtung kann ausserdem nach der Erfindung eine Vorriehtung
EMI1.3
entladung anspricht.
Ausführungsbeispiele einer solchen Einrichtung'sind auf der Zeichnung veranschaulicht, u. zw. zeigt Fig. 1 im Schnitt die Vorrichtung selbst sowie das zugehörige Sehaltungsschema, Fig. 2 ein Kurven-
EMI1.4
Vorrichtung.
Die Erfindung eignet sich allgemein für die Überwachung des Vakuums in luftleeren Behältern, ist aber in erster Linie für Quecksilberdampf-Grossgleichrichter bestimmt. Ein solcher Gleichrichter 4 ist in Fig. 1 zum Teil im Schnitt dargestellt. Er wird wie üblich von der Sekundärwicklung eines Haupt-
EMI1.5
wird entweder dauernd oder absatzweise durch eine Pumpeinrichtung entlüftet, die bei 11 angeschlossen ist und in der Regel einen Druck von wenigen Mikron Quecksilbersäule im Behälter aufrechterhält.
Zur Überwachung des Vakuums im Gleichrichter dient die Glimmentladungsvorriehtung 13, die mit dem Hauptvakuum durch ein Rohr 14 in Verbindung steht. Sie enthält eine obere Elektrode 15 und eine untere Elektrode 16. Jede dieser Elektroden besteht aus einer Grundplatte 17 bzw. 18 und einem daraus hervorspringenden flachen zentralen Knopf 19 bzw. 20. Die Vorsprünge 19, 20 der beiden Elektroden stehen einander gegenüber, u. zw. in einem Abstande von etwa 20-25 mm. Zur leichteren Herstellung ist die Bodenelektrode 16 zweiteilig, ihre Erhebung 20 ist nämlich als besondere Scheibe ausgebildet, die mit einem Zapfen 21 in das Anschlussrohr 14 eingepasst ist.
Die beiden Elektroden 15 und 16 werden im richtigen Abstande voneinander durch einen Isolierring 23 gehalten (Glas oder Porzellan), der die Knöpfe 19 und 20 so dicht wie nur möglich umschliesst,
EMI1.6
durch Gummischeiben 24 oder andere vakuumsichere Dichtungen getrennt, die durch isolierte Bolzen 25 angepresst werden. Die Abdichtung ist sehr einfach herzustellen, da die Vorrichtung ständig bei Zimmertemperatur arbeitet.
An die Elektroden 15, 16 wird eine elektromotorische Kraft in der Grössenanordnung von 500 bis 5000 oder mehr Volt durch einen Aufwärtstransformator 28 angelegt, der mit Spannungsregelung 29 versehen sein kann, um den Druck einzustellen, bei dem die Glimmentladungsvorrichtung zu wirken beginnt. Bei dem gezeichneten Ausiihrungsbeispiel wird dieser Transformator 28 von der 110-VoltHilfsschiene der Gleichriehteranlage erregt.
Wenn eine Glimmentladungsvorrichtung unter hinsichtlich Spannung, Vakuum und Elektroden-
EMI1.7
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
der angelegten Spannung nicht genug Gasmoleküle, um die zur Einleitung der Glimmentlandung notwendige Ionisierung zu erzeugen ; ist anderseits der Gasdruck und damit die Anzahl der Gasmoleküle zu gross, so werden die Elektronen durch das Zusammenstossen mit Gasmolekülen aufgehalten, ehe diese
EMI2.2
ionisierung zu erzeugen.
In Fig. 2 ist eine Kurve 33 dargestellt, welche die Beziehung der Durchschlagsspannung zum Luft- druck wiedergibt, u. zw. in einer Entladungsstrecke, deren Elektroden etwa 25 mm Abstand voneinander
EMI2.3
zulegen hat. Dieselbe niedrigste Entladungsspannung ist also mit verschiedenen Elektroddenabständen erreichbar, aber in jedem Falle wird eine gegebene Überschlagungsspannung bei geringerem Luftdruck für einen grösseren Elektrodenabstand erreicht.
Aus dem vorstehend erwähnten Grunde sind erfindungsgemäss die Elektroden JJ, M mit wirk- samen Teilen 19 und 20 versehen, die so dicht wie möglich in den Isolierring 23 eingepasst sind, um zu verhüten, dass ein Durchschlagen der Entladungsstreeke vermöge der verschiedenen Entladungabstände durch Elektronen erfolgt, die versuchen, von den Seiten einer Elektrode nach den Seiten der ändern überzugehen.
EMI2.4
raum mit dem Rohr 14 verbindet, oder, allgemein gesagt, einen Weg, auf dem kein elektrisches Feld besteht und der so gestaltet ist, dass er alle Jonen und Elektronen sammelt, so dass keine Elektronen von der oberen Elektrode 19 zu Punkten übergehen können,
die in verschiedenen Abständen lä@gs der inneren Wandung des Rohres 14 liegen.
Um das Durchschlagen der Entladungsstrecken anzuzeigen, ist ein Relais- ? vorgesehen, das ein Stromrelais oder, wie in der Zeichnung angegeben, ein Wattrelais sein kann, das einen Kontakt 41 in Abhängigkeit von der kleinen Energie schliesst, die in der Glimmentladungsvorrichtung verzebrt wird, wenn ein Entladungsstrom hindurchgeht. Das Relais liegt vorteilhaft in dein Primärkreise des Aufwärtstransformators 28 wegen der darin verfügbaren stärkeren Ströme, während die sekundären Entladungsströme nur in der Grössenordnung von wenigen Milliampere bei etwa 5000 Volt liegen.
Das Relais ?
EMI2.5
die Entladung etwas sehwankt, und weil es wünschenswert ist, zu verhüten, dass das Relais zu oft öffnet und schliesst, bevor es seinen Beharrungszustand erreicht. Der Relaiskontakt 41 wird, wenn er geschlossen ist, dazu benutzt, die Öffnungsspule 10 des Hauptschalters 8 zu erregen, um den Gleichrichter entsprechend einem vorher bestimmten Ansteigen seines Gasdruckes abzuschalten. Beim Schliessen des Kontaktes J1 wird ausserdem ein Relais 42 erregt, das die Schliessspule 9 des Hauptschalters 8 entregt und an die eine Leitung 43 angeschlossen ist, die zu der nicht dargestellten, an der Unterstation vorgesehenen Kontrolleinrichtung führt.
Im Betriebe kann der Gleichrichter durch das auf die Glimmentladung ansprechende Relais 40 abgestellt werden, wenn der Druck auf eine vorher bestimmte Höhe steigt, die z. B. einer Quecksilber- säulevon15-20Mikronentspricht.
EMI2.6
mittelbar oberhalb des Deekels des Gleichrichters anbringen, entweder zwischen zwei Anoden oder innerhalb des Anodenkranzes.
Aus Fig. 2ist zu ersehen, dass die Glimmentladung beim Anlegen von etwa 5000 Volt an die Elektrode
EMI2.7
<Desc/Clms Page number 3>
EMI3.1
Linie 46 in Fig. 2 angedeutet ist, das Wiedereinsei) alten verhindert, während die Glimmentladung weiter dauert, jedoch bei Steigerung des Druckes über den Punkt 45 hinaus wieder unterbrochen wird.
Eine solche Zusatzvorriehtung kann ein einfaches Manometer oder ein Quecksilberschalter sein,
EMI3.2
schluss mit einer zweiten Quecksilbersäule 49 her, entsprechend dem übermässigen Anwachsen des zu messenden Gasdruckes. Dadurch wird der Stromkreis 50 des Verriegelungsrelais 42 geschlossen,
Die Glimmentladungsvorrichtung kann auch gemäss Fig. 4 ausgebildet sein.
Hier ist statt der festen Elektrode 20 der Fig. 1 eine napfförmige Metallelektrode 60 vorgesehen und als zweite Elektrode ein axial nach unten gehender Draht 61, der von einer Isolierhülse 6 eng umschlossen ist, so dass nur seine äusserste Spitze 65 frei bleibt. Über diese Drahtspitze 63 ist zur Verlängerung ihrer Lebensdauer eine Kohlen-und Graphitkappe 64 geschoben. Der Glimmentladungsraum ist mit dem zum Gleich- richtervalmum führenden Rohr 14a durch einen den Elektronenübergang erschwerenden, mehrfach geknickten Kanal 37 a verbunden. Im übrigen ist die Vorrichtung nach Fig. 4 so gebaut, wie die in Fig. 1 dargestellte.
Beim Betriebe ergibt die Vorrichtung nach Fig. 4 einen sehr scharfen Überschlag an oder nahe an der Oberfläche der Spitzenelektrode 64. Infolge des liochkonzentrierten Feldes in der Nähe der Spitzen- elektrode kann diese Entladungsvorrichtung viel empfindlicher auf Änderungen im Gasdruck reagieren als eine Vorrichtung, deren Feld gleichmässig ausgebildet ist, wenn auch Vorrichtungen der letzteren
Art sich im praktischen Betriebe bewährt haben.
Eine Besonderheit der Spitzenentladung, die als nach- teilig erachtet werden könnte, liegt darin, dass sie eine für schnellarbeitende Relais unerwünschte Gleich- richtwirkung hat und deshalb zwei in entgegengesetzter Richtung wirkende Vorrichtungen dieser Art vorzusehen sind, wenn man nicht ein Relais benutzt, das langsamer arbeitet als dasjenige bei der nicht gleichrichtenden Entladungsvorriehtung 45 nach Fig. l, damit ein unnötig häufiges Spiel des Relais vermieden wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
EMI3.3
hohe Hilfsspannung gespeist und ihr Entladungsstrom zur Anzeige von Änderungen des Vakuums benutzt wird.
<Desc / Clms Page number 1>
EMI1.1
EMI1.2
The glow discharge generated during the waking vacuum is fed by a relatively high auxiliary voltage that can be regulated depending on the desired vacuum, and its discharge current is used to display changes in the vacuum. With such a device, a Vorriehtung can also according to the invention
EMI1.3
discharge responds.
Embodiments of such a device are illustrated in the drawing, u. between. Fig. 1 shows in section the device itself and the associated viewing diagram, Fig. 2 shows a curve
EMI1.4
Contraption.
The invention is generally suitable for monitoring the vacuum in evacuated containers, but is primarily intended for large-scale mercury vapor rectifiers. Such a rectifier 4 is shown partially in section in FIG. As usual, it is driven by the secondary winding of a main
EMI1.5
is vented either continuously or intermittently by a pump device which is connected at 11 and which as a rule maintains a pressure of a few microns of mercury in the container.
The glow discharge device 13, which is connected to the main vacuum through a pipe 14, is used to monitor the vacuum in the rectifier. It contains an upper electrode 15 and a lower electrode 16. Each of these electrodes consists of a base plate 17 or 18 and a flat central button 19 or 20 projecting therefrom. The projections 19, 20 of the two electrodes face one another, u. between at a distance of about 20-25 mm. For easier manufacture, the bottom electrode 16 is in two parts, namely its elevation 20 is designed as a special disk which is fitted into the connecting pipe 14 with a pin 21.
The two electrodes 15 and 16 are kept at the correct distance from one another by an insulating ring 23 (glass or porcelain), which encloses the buttons 19 and 20 as tightly as possible,
EMI1.6
separated by rubber washers 24 or other vacuum-proof seals which are pressed on by insulated bolts 25. The seal is very easy to produce because the device works continuously at room temperature.
An electromotive force in the order of magnitude of 500 to 5000 or more volts is applied to the electrodes 15, 16 by a step-up transformer 28 which can be provided with a voltage regulator 29 in order to set the pressure at which the glow discharge device begins to operate. In the illustrated embodiment, this transformer 28 is excited by the 110 volt auxiliary rail of the synchronizing system.
If a glow discharge device fails with regard to voltage, vacuum and electrode
EMI1.7
<Desc / Clms Page number 2>
EMI2.1
the applied voltage does not have enough gas molecules to generate the ionization necessary to initiate glow discharge; On the other hand, if the gas pressure and thus the number of gas molecules is too high, the electrons are stopped by colliding with gas molecules before they do
EMI2.2
generate ionization.
FIG. 2 shows a curve 33 which shows the relationship between the breakdown voltage and the air pressure, u. between a discharge path, the electrodes of which are about 25 mm apart
EMI2.3
has grown. The same lowest discharge voltage can therefore be achieved with different electrode spacings, but in each case a given flashover voltage is achieved at lower air pressure for a larger electrode spacing.
For the reason mentioned above, the electrodes JJ, M according to the invention are provided with effective parts 19 and 20 which are fitted as tightly as possible into the insulating ring 23 in order to prevent the discharge path from being broken down by electrons due to the different discharge distances trying to move from the sides of one electrode to the sides of the other.
EMI2.4
connects space to the tube 14, or, more generally speaking, a path in which there is no electric field and which is designed to collect all ions and electrons so that no electrons can pass from the top electrode 19 to points,
which lie at different distances along the inner wall of the tube 14.
To indicate the breakthrough of the discharge paths is a relay? provided, which can be a current relay or, as indicated in the drawing, a wattrelay which closes a contact 41 depending on the small amount of energy that is dissipated in the glow discharge device when a discharge current passes through it. The relay is advantageously located in the primary circuits of the step-up transformer 28 because of the stronger currents available therein, while the secondary discharge currents are only in the order of magnitude of a few milliamperes at about 5000 volts.
The relay?
EMI2.5
the discharge fluctuates somewhat, and because it is desirable to prevent the relay from opening and closing too often before it reaches steady-state. The relay contact 41, when it is closed, is used to energize the opening coil 10 of the main switch 8 in order to switch off the rectifier according to a predetermined increase in its gas pressure. When the contact J1 closes, a relay 42 is also energized, which de-energizes the closing coil 9 of the main switch 8 and to which a line 43 is connected which leads to the control device (not shown) provided at the substation.
In operation, the rectifier can be turned off by the relay 40 responding to the glow discharge when the pressure rises to a predetermined level, which z. B. corresponds to a mercury column of 15-20 microns.
EMI2.6
Attach directly above the ceiling of the rectifier, either between two anodes or within the anode ring.
From Fig. 2 it can be seen that the glow discharge when applying about 5000 volts to the electrode
EMI2.7
<Desc / Clms Page number 3>
EMI3.1
Line 46 in Fig. 2 is indicated, prevents re-setting while the glow discharge continues, but is interrupted again when the pressure is increased beyond point 45.
Such an additional device can be a simple manometer or a mercury switch,
EMI3.2
close with a second column of mercury 49, corresponding to the excessive increase in the gas pressure to be measured. This closes the circuit 50 of the locking relay 42,
The glow discharge device can also be designed according to FIG.
Here, instead of the fixed electrode 20 of FIG. 1, a cup-shaped metal electrode 60 is provided and, as the second electrode, an axially downwardly extending wire 61 which is tightly enclosed by an insulating sleeve 6 so that only its outermost tip 65 remains free. A carbon and graphite cap 64 is pushed over this wire tip 63 to extend its service life. The glow discharge space is connected to the tube 14a leading to the rectifier vault by a multiply kinked channel 37a which makes the electron transfer difficult. Otherwise, the device according to FIG. 4 is constructed like that shown in FIG.
In operation, the device of FIG. 4 produces a very sharp flashover at or near the surface of the tip electrode 64. Due to the hole-concentrated field near the tip electrode, this discharge device can react much more sensitively to changes in gas pressure than a device whose field is formed evenly, albeit devices of the latter
Art have proven themselves in practical operations.
A peculiarity of the peak discharge, which could be regarded as disadvantageous, is that it has a rectifying effect which is undesirable for high-speed relays and therefore two devices of this type acting in opposite directions must be provided if one is not using a relay that is slower works as that in the non-rectifying discharge device 45 according to FIG. 1, so that unnecessarily frequent play of the relay is avoided.
PATENT CLAIMS:
EMI3.3
A high auxiliary voltage is fed and its discharge current is used to display changes in the vacuum.