Entladungsröhre mit einer Gliihkathode und einer Menge in der Entladungesröhre enthaltenen flüssigen Materials. Die Erfindung bezieht sich auf,eine Ent- ladirrie;sröhre mit einer Glühkathode, vor- ziigsweise mit einer Oxydkathode, wobei die Entladung in einem dampfförmigen Mittel erfolgt. Dieses Mittel kann zum Beispiel (-biecksilberdampf sein (gegebenenfalls mit Gasen, zum Beispiel Argon, Neon, Helium gismiseht) ;
zu seiner Erzeugung befindet sich eine Menge flüssiges Material, in vorliegen dem Beispiel Quecksilber,, auf dem Boden der Entladungsröhre.
Solche Entladungsröhren werden zum Beispiel als Gleiehrichter für Wechselstrom oder als Relaisröhren verwendet.
Zur Erzielung der erforderlichen Dampf- erdwicklung muss das flüssige Material, zum Beispiel Quecksilber auf eine hinreichende Temperatur erhitzt werden, was am ein- faehsten dadurch erreicht wird, dass die Ka thode in dessen Nähe angeordnet wird. Dies hat aber den Nachteil, dass das Quecksilber durch das von der Kathode verdampfende Haterial stark verunreinigt wird. Falls zum Beispiel eine mit Bariumoxyd überzogene Glühkathode verwendet wird, so wird von der Kathode Barium abdampfen und mit dem Quecksilber eine Legierung bilden.
Nach einer gewissen Dauer wird infolge dessen der Dampfdruck bei der gegebenen Temperatur viel niedriger, als er sein würde, wenn reines Quecksilber vorhanden wäre, so dass sich die Eigenschaften der Entladungs röhre in unerwünschter Weise ändern.
,Gemäss der Erfindung wird dieser Nach teil in solcher Weise behoben, dass die Vor teile .der Bauart, bei der die Kathode in un mittelbarer Nähe des flüssigen Materials an geordnet ist (Kathodenschutz durch hohen Dampfdruck), beibehalten werden.
Dies wird -dadurch erzielt; dass die Glüh kathode in der unmittelbaren Nähe der Ober fläche des flüssigen Materials angebracht ist, aber durch eine mit Öffnungen versehene Wand davon getrennt ist, derart, dass der ent wickelte Dampf im wesentlichen durch diese Öffnungen, die Kathode bestreichend, ent weicht.
Zweckmässig wird die Kathode zu diesem Zweck in einem Behälter untergebracht, des sen Seite, aus der die Entladung heraus tre ten soll, offen ist, wobei in den Seitenwänden. Öffnungen zum Einströmen des Dampfes, also zum Beispiel des Quecksilberdampfes angebracht sind. Oberhalb dieser Öffnungen ist der Behälter zweckmässig mit einem Ring mantel verbunden, der den direkten Weg vom Entladungsraum zu der Quecksilberoberfläche in der Hauptsache abschliesst. Einerseits ist auf diese Weise eine vollkommene Trennung zwischen der Kathode und dem flüssigen Quecksilber vorhanden, und anderseits wird der Vorteil beibehalten, dass die Kathode sich unmittelbar im Quecksilberdampfstrom, also in einem Raum mit verhältnismässig hoher Quecksilberdampfdichte befindet.
Dieser Druck erhält bei der eben erwähnten Ausfüh rungsform der Röhre sogar einen höheren Wert als sonst möglich ist, da annähernd der gesamte entwickelte Quecksilberdampf in einen verhältnismässig engen Raum unmittel bar um die Kathode hereinströmt. Obgleich sich die Kathode etwas über dem Quecksilber befindet, wird bei der Kathode praktisch der gleiche Dampfdruck wie unmittelbar an der Quecksilberoberfläche bestehen. Wenn hin gegen der Weg des Quecksilberdampfes sich bereits gerade bei der Quecksilberoberfläche erweitern würde, so würde dies auch unmit telbar eine starke Ausdehnung des Queck silberdampfes und eine entsprechende Ver ringerung der Dampfdichte herbeiführen.
Ein Dampfdruck von wenigstens ungefähr 0,1 mm kann auf diese Weise im angenommenen Kathodenbehälter sehr leicht erzielt werden. Der Entladungsröhre selbst kann eine grosse Kühlfläche gegeben werden, oder zwischen den Kathodenraum und den Anodenraum kann ein besonderer Kondensationsraum von grösserem Durchmesser eingefügt werden, der durch enge Arme mit dem erstgenannten Raum in Verbindung steht.
Bei einem praktischen Auführungsbei- spiel eines Kathodenbehälters mit Ring mantel ist der letztgenannte, das Quecksilber von dem Entladungsraum trennende Mantel als ein Zylinder ausgebildet, der an einer oder mehreren Stellen einen geringeren Durch messer als die begrenzenden Teile der Wanil der Entladungsröhre hat, so dass das in der Entladungsröhre kondensierende Quecksilber die Möglichkeit hat, längs der Aussenseite dieses Zylinders zu dem Quecksilbervorrat zurückzufliessen. Der Behälter, in dem die Kathode angeordnet ist, wird dann durch eine Querwand des Zylinders gebildet.
Da die Kathode in einem Behälter angeordnet ist, kann sie der Quecksilberoberfläche näher gebracht werden, als es sonst möglich wäre, so dass eine sehr wirksame Dampfentwick lung entsteht. Der Boden des Behälters kann vorteilhaft in den Quecksilbervorrat ein getaucht werden, und es kann sogar der Be hälter soweit in das Quecksilber gesenkt wer den, dass sich die Kathode unterhalb der Oberfläche des ausserhalb des Behälters vor handenen Quecksilbers befindet.
Zur Erzielung einer zweckmässigen An ordnung ist bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung .der den Kathodenbehälter ent haltende Zylinder am untern Ende in einer tassenförmigen Vertiefung der Wand der Entladungsröhre angeordnet, die dann den Quecksilbervorrat enthält.
Zur Vermeidung baulicher Verwicklun gen ist es vorteilhaft, die Zuführungsdrähte für die Kathode an einem von der Kathode abgekehrten Ende in die Wand der Entla dungsröhre einzuschmelzen. Hierdurch er übrigt sich die isolierte Durchführung der Zuführungsdrähte durch den Quecksilbervor rat und durch die Wände des Kathoden behälters.
Der beispielsweise erwähnte Kathoden behälter kann an den Zuführungsdrähten der Glühkathode befestigt sein. Diese Zufüh rungsdrähte werden ziemlich lang ausfallen, aber um trotzdem eine feste Anordnung zu erhalten, kann man die tassenförmige, den Quecksilbervorrat enthaltende Vertiefung da- zu benutzen, an der Unterseite des den Ka thodenbehälter umschliessenden Zylinders Führungen anzuordnen, die an der Wand der tassenförmigen Vertiefung anliegen. Hier durch werden mögliche seitliche Bewegungen auf ein Minimum beschränkt.
In der Zeichnung sind zwei beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung dar gestellt.
Fig. 1 ist ein schematischer Schnitt durch das untere Ende einer Entladungsröhre mit einem darin angeordneten Kathodenbehälter; Fig. 2. zeigt eine vollständige Entladungs röhre, und zwar eine Gleichrichterröhre, wo bei der untere Teil im Schnitt mit einer ge- rinderten Ausführungsform des Kathoden behälters dargestellt ist.
Im untern Ende der Entladungsröhre 1 (Fig. 1) befindet sich ein Quecksilbervorrat 2, oberhalb dessen eine Kathode 3 angeordnet it. Die Kathode wird von einem Behälter 4 umschlossen, der auf der obern Seite, die der nicht dargestellten Anode zugekehrt ist, of fen ist. An dem Behälter ist .ein Ringmantel 5 festgeschweisst, der die Quecksilberober fläche von dem Entladungsraum trennt, aber einige Öffnungen 6 besitzt, durch welche das in der Entladungsröhre kondensierende Quecksilber zu dem Quecksilbervorrat 2 zu- t,üekfliessen kann.
Die Zuführungsdrähte 7 und 8 der Kathode 3 sind mittelst der Röhr chen 9 isoliert durch das Quecksilber und den Boden des Behälters 4 hindurchgeführt. Un terhalb des ringförmigen Mantels 5 sind im Behälter 4 Öffnungen 10 vorgesehen. Das von der Oberfläche verdampfende Queck silber kann nur durch diese Öffnungen 10 entweichen, und der gesamte entwickelte Dampf wird somit in den Raum um die Ka thode herum eingeführt, so dass dort ein ver hältnismässig hoher Dampfdruck entsteht, der der Kathode, die sonst durch Verdampfung und durch Aufprallen von Ionen aus der Entladung schneller verbraucht werden könnte, eine längere Lebensdauer sichert.
Zwischen der Wand der Entladungsröhre 1 und dem Ringmantel 5 verbleibt nur soviel Raum, dass das in der Entladungsröhre kon- densierte Quecksilber längs der Wände der Röhre wieder nach dem Quecksilbervorrat zurückfliessen kann.
In Fig. 2 sind die der Fig. 1 entsprechen den Teile mit den gleichen Bezugsziffern be zeichnet. Die Kathode 3 befindet sich hier in einem Behälter 4, dessen Boden 11 in das Quecksilber eingetaucht ist, so dass eine sehr starke Erhitzung des Quecksilbers stattfinden muss. Die sich an den Kathodenbehälter an schliessende Wand 6 ist hier zvlindrisch aus gebildet; trotzdem ist praktisch die ganze Oberfläche des Quecksilbervorrates 2: von dem Entladungsraum getrennt, da der Zylinder in einer tassenförmigen Vertiefung 12 steht, die das Quecksilber enthält.
Der Behälter 4 ist an der obern Seite mit einer Verlängerung 13 ausgestattet; welche das Quecksilber noch weiter vor von der Kathode zerstäubendem oder verdampfendem Material schützt, und ausserdem die Steigerung des Dampfdruckes in der Nähe der Kathode fördert.
Die Zuführungsdrähte 7 und 8 der Ka thode sind von Steatitröhrchen 14 umgeben und am gegenüberliegenden Ende 15 der Entladungsröhre eingeschmolzen. Um die Zuführungsdrähte in der richtigen gegen seitigen Entfernung zu halten, ist ein sich parallel zu ihnen erstreckender Metalldraht 16 zwischen .den Zuführungsdrähten angeord net, der Metallquerstützen 17 trägt, welche die Steatitröhrchen 14 umschliessen. Der Körper, von dem der Kathodenbehälter 4 einen Teil bildet, ist mittelst der Stützdrähte 18 gleichfalls an den Steatitröhrchen 14 be festigt.
Seitliche Verstellungen der Kathode werden dadurch vermieden, dass der damit verbundene Zylinder 6 in seiner Bewegung durch :die Wände der tassenförmigen Ver tiefung 12 begrenzt ist.
Zur richtigen Zentrierung dienen die Rol len 19, die drehbar auf Stützdrähtchen an geordnet sind, die an dem untern Ende des Zylinders -6 festgeschweisst sind.
Der Draht 16 ist an die Verlängerung 13 des Kathodenbehälters 4 geschweisst, so dass es möglich ist, bei Isolierung dieses Drahtes gegenüber den Kathodenzuführungsleitern an diesen Behälter ein bestimmtes Potential an zulegen. Der Draht 16 ist nämlich mit einem Zuführungsdraht 20 verbunden, der mittelst einer Einschmelzung 21 durch die Wand der Entladungsröhre 1 hindurchgeführt ist. Man kann zum Beispiel ein Potential an legen, das höher als das Kathodenpotential ist, und auf diese Weise den Behälter als Zündelektrode zur Einleitung der Haupt entladung benutzen.
Die Entladungsröhre 1 hat drei Arme, von denen in .der Figur nur zwei sichtbar sind. In jedem Arm ist eine Anode 22 an geordnet. Die Poldrähte dieser Anoden sind von Steatitröhrchen 23 umgeben. Zum wei teren Schutz der Stelle, an welcher der Zu führungsdraht und das Steatitröhrchen mit der Anode verbunden sind, ist das hintere Ende jeder. Anode von einem aus Metallgaze bestehenden Zylinder 24 umgeben, so dass die Wärme leicht ausgestrahlt werden kann, wo durch der Zylinder 24 zugleich als Schutz gegen Rückentladungen wirkt.
Sämtliche Metallteile in der Entladungs röhre, die mit Quecksilber in Berührung kommen können, bestehen zweckmässig aus einem Material, das vom Quecksilber nicht angegriffen wird, zum Beispiel Eisen oder Chromeisen. .Statt dessen können auch Me tallteile, zum Beispiel aus Kupfer oder Zink, Anwendung finden, die dann aber vorzugs weise mit einer Schutzbekleidung, zum Bei spiel einer Chromschicht, ausgestattet wer den.
An den Einschmelzstellen für die Ano den- und Kathodenzuführungsdrähte sind Chromeisenscheiben verwendet, deren Rän der an das Glas der Entladungsröhre an geschmolzen sind.