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Hochspammngsstromriehtgeiäss mit einem die Gliihkathode umgebenden Gitter und einer das
Gitter umhüllenden gloekenförmigen Anode.
Die Erfindung bezieht sich auf ein gittergesteuertes Entladungsgefäss mit Gas-oder Dampffüllung und Glühkathode und geht darauf hinaus, dieses so auszubilden, dass es in Hochspannunganlagen, insbesondere zur Gleichrichtung von Wechselstrom, Verwendung finden kann.
Gemäss der Erfindung wird das Steuergitter als eine die gesamte Kathode bzw. den Kathodenaufbau umgebende Kappe und die Anode als eine diese Kappe zumindest teilweise umhüllende, sich oberhalb der Kathode erstreckende Glocke ausgebildet.
Diese Anordnung hat den Vorteil, dass die gesamte Entladungsbahn abgeschirmt ist und so störenden, äusseren Einflüssen nicht mehr unterliegt. Es lässt sich weiterhin bei der erfindungsgemäss ausgebildeten Röhre leicht erreichen, dass der Entladungsraum zwischen Gitter und Anode verhältnismässig klein gehalten wird, so dass die Entionisierung der Entladungsbahn zwischen Gitter und Kathode sehr rasch vor sich gehen kann. Das Entladungsgefäss ist äusserst rückzündungssicher und kann infolgedessen sehr hohe Sperrspannungen (30 Welt und mehr) halten.
Ein Ausführungsbeispiel einer Gleichrichterröhre gemäss der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. In Fig. 1 bedeutet 1 das Glasgefäss, auf dessen Glasfuss (Quetschfuss) 2 die Kathode 4 mit dem Wärmesehutzzylinder 5 und ferner das Steuergitter 6 angeordnet sind. Diese Elektroden sind mit den flexiblen Stromzuführung 7, 7, welche zu Steckerstifte im Sockel des Gefässes führen, verbunden.
Die Kathode 4 ist indirekt beheizt und besteht aus einem Metallzylinder, welcher innen oder innen und aussen mit einem Erdalkalioxyd, insbesondere Bariumoxyd, überzogen ist. In der zentralen Achse der Kathode befindet sich der Heizkörper 8. Dieser besteht aus einem Metalizylinder mit einer innen angeordneten Heizspirale 9. Zur Vergrösserung der emittierenden Fläche kann die Kathode innen mit sich radial vom Heizkörper nach der Aussenwand erstreckenden Längsrippen versehen sein. Die Rippen sind mit der Kathode zweckmässig sowohl am Heizkörper als auch an der äusseren Wandung gut wärmeleitend verbunden. In besonderen Fällen ist es jedoch von Vorteil, die Rippen nur an der Aussenwand zu befestigen, so dass die emittierenden Flächen vom Heizkörper lediglich durch Strahlung aufgeheizt werden.
Für geringere Leistungen ist es zweckmässig, die Kathode nicht als Hohlkathode, sondern, wie in Fig. 2 dargestellt, als direkt geheizte Kathode in Form von einzelnen, parallel nebeneinander angeordneten Drahtwendeln 10 auszubilden. Die Wendeln bestehen vorzugsweise aus Wolframdraht, welcher von einem zweiten dünnen Draht, vorzugsweise aus Nickel, umwickelt ist. Der Nickeldraht dient als Träger für das Oxyd, welches auf den Draht entweder vor dem Umwickeln oder erst nachher aufgebracht ist. Die einzelnen Wendeln können je nach der erforderlichen Heizleistung und der vorhandenen Heizspannung entweder hintereinander oder aber parallel bzw. teils parallel und teils in Reihe geschaltet sein. Sie sind fernerhin zweckmässig von einem Wärmeschutzzylinder 11 umgeben, welcher am oberen Ende durch einen Deckel 12 abgeschlossen ist.
Der Deckel 12 oder aber der Zylinder 11 sind mit Löchern für den Durchtritt der Entladung versehen.
Durch die gedrängte Anordnung der Wendeln strahlen diese sich gegenseitig Wärme zu und heizen sich weitgehend gleichmässig auf. Die gesamte Kathode wirkt infolgedessen wie eine Hohlkathode, besitzt dieser gegenüber jedoch den Vorteil, dass die Anheizzeit wegen der direkten Beheizung
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auch bei hohen Spannungen Ströme von 40 und weit mehr Ampere liefert.
Das Steuergitter 6 (Fig. 1) besteht vorzugsweise aus einem perforierten, karbonisierten Niekelblech. Am oderen Ende des Nickelzylinders ist eine Kappe 13 von geringerem Durchmesser als der des Zylinders 6 aufgesetzt. Dieser Teil 13, welcher der Erwärmung durch die Entladung und dem Elektronen- bzw. Ionenbombardement am meisten unterliegt, besteht aus einem auch bei hoher Temperatur nicht emissionsfähig werdenden Material, wie Graphit, und besitzt Löcher 14 für den Entladungsdurchtritt. Durch die Zahl und die Grösse der Löcher wird die Zündcharakteristik und der Durchgriff der Röhre festgelegt.
An dem dem Kathodenfuss entgegengesetzt liegenden Ende ist die Anode 15 angeordnet. Der Anodenhals 3 ist nur sehr kurz ausgeführt, und die glockenförmige Anode selbst ragt möglichst weit in den ausgebauchten Teil der Röhre hinein. Die Entfernung von der Glaswandung soll möglichst gross sein. Die äussere Begrenzung der Anode ist in ihrem Verlauf weitgehend der Linienführung der Röhrenwandung angepasst. Auf diese Weise werden Feldkonzentrationen an einzelnen Stellen zwischen Anode und Wandung und dadurch auch die Gefahr der Rückzündung weitgehend vermieden.
Der Abstand zwischen dem Teil 13 des Steuergitters und der Anode wird möglichst klein gehalten.
Dadurch wird die Entionisierung der Entladungsbahn wegen der verhältnismässig kleinen Anzahl der in diesem nur kleinen Raum befindlichen Ionen sehr begünstigt und damit die Gefahr der Ausbildung einer Rüekentladung in der Sperrhalbwelle beseitigt. Auch im Inneren ist die glockenförmige Anode so ausgebildet und an das an seinen Kanten ebenfalls abgerundete Steuergitter derart angepasst, dass zwischen Gitter und Anode das elektrische Feld weitgehend homogen ist.
Um die Gefahr der Kondensation des dampfliefernden Materials (Quecksilberdampf) im Anodenhals 3 zu beseitigen, ist dieser mit einer das obere Ende des Anodenhalses abschliessenden Querwand 1'1 versehen. Diese Querwand ist der eigentliche Träger für die Anode, welche bei 16 eingeschmolzen ist.
Nach dem Gefässinneren zu ist der Anodenbolzen mit einem Glasrohr 18 umgeben, um hier ein Ansetzen der Entladung zu vermeiden. Auf das obere Ende des Anodenhalses ist die metallische Anodenkappe 19, welche zur Stromzuführung dient, aufgesetzt.
Das Gefäss kann mit Edelgas oder Metalldampf, insbesondere Quecksilberdampf, gefüllt sein.
Auch Mischungen von diesen Gasen oder Dämpfen sind in vielen Fällen zweckmässig. Bei Verwendung von Metalldampf befindet sich der dampfliefemde Körper 20 zweckmässig in dem unteren von dem Gefässsockel 21 umgebenen Teil des Rohres. Zur Entlüftung dient der Stutzen 22, welcher nach erfolgtem Auspumpen abgeschmolzen wird.
PATENT-ANSPRUCHE :
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Gas-oder Dampffüllung und im wesentlichen lichtbogenartiger Entladung, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergitter als eine die Kathode vollständig umgebende Kappe und die Anode als eine diese Kappe zumindest teilweise umhüllende, sich oberhalb der Kathode erstreckende Glocke ausgebildet ist.