Einrichtung, um Rückzündungen in elektrischen Entladungsgefässen unschädlich zu machen. Elektris.che Entlaidungsgefässe, die als Gleichrichter verwendet werden, sollen den Strom nur in einer Richtung leiten, und zwar sollen sie, in den Zeiten, in denen die Anode negativ ist, stromundurchlässig sein. Es kommt jedoch häufig vor, dass aus ver schiedenen Gründen eine Rückzündung ein tritt, d. h. dass, das Entladungsgefäss- strom leitend ist, wenn die Anode negativ gegen über der Kathoide ist.
Im allgemeinen sind diese Rückzündungen nur von kurzer Dauer, nicht länger als. eine halbe Periode. Manch mal jedoch kann sich die Rückzündung zu einer länger dauernden entwickeln. Dies wird dadurch verursacht, dass sich der Stromfaden zusammenzieht und auf einem engen Bereich der Anodenoberfläche festsetzt.
Die grosse Erhitzung an dieser .Stelle führt zu einer Verdampfung des Anodenmaterials, welches dann wie eine Kathode wirkt und auf diese Weise das Entladungsgefäss in beiden RiGh- tungen, stromdurchlässig macht. Dieser Ef- fekt tritt besonders,dann auf, wenn die Ano den aus Metall bestehen, da sie eine ziemlich niedrige Verdampfungstemperatur haben.
Zur Vermeldung dieser Erscheinung hat man sie in jüngster Zeit durch Graphitanoden er setzt. Eine unerwünschte Folge dieses Aus tausches ist die erschwerte Entgasung der Graphitanoden während der Herstellung ,der Röhren., die in der porösen ,Struktur des Graphits begründet ist.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung um die Rückzündungen unschädlich zu machen. Dies soll dadurch erreicht werden, dass die lokale Erhitzung der Anoden in der Rüekzündungsperiode vermie den wind, indem der Lichtbogen auf der Anode herum bewegt und damit deren ther mische Emissionsfähigkeit herabgesetzt wird.
Die Einrichtung weist erfindungsgemäss ein magnetisches Feld auf, welches während der Rückzündungsperiode auf den Lichtbogen einwirkt und @diesen zum Umlauf über .die Anodenoberfläche bringt. Zweckmässiger weise stehen die magnetischen Kraftlinien senkrecht auf dem Lichtbogen, so.dass die Be wegung des letzteren nach der bekannten Rechtehandregel des elektromagnetischen Feldes stattfindet.
Die Erfindung sei anhand dar Abbildun gen näher erläutert. Abb. 1 zeigt einen Längsschnitt eines elektrischen Entladungs gefässes einer ersten Ausführungsform der Erfindung; Abb. ? zeigt den magnetischen Teil des Entladungsgefässes nach Abb.l; Abb. 3 ist ein Grundriss der Abb. 2;
Abb. 4 zeigt eine abgeänderte Ausführung der Er findung für ein Entladungsgefäss mit Q,ueck- silberkathode; Abb. 5 zeigt den magnetischen Teil der Abb. 4 in perspektivischer Ansicht. Die Abb. 6, 7, 8 und 9 zeigen weitere Aus führungen der Erfindung.
Wir betrachten zuerst Abb. 1. Das Ent ladungsgefäss hat eine abgeschmolzene Hülle 1 aus Glas oder einem andern Isolierstoff. Der im untern Teil zylindrische Isolierkörper 2 enthält dort eine Kathode 7, während sieh das Gefäss am obern Ende zu einer ringför migen Kammer 3 erweitert. Diese ringför mige Kammer 3 ist in Verbindung mit. der zylindrisehen Kammer ? durch den Zwi- sohenraum 4.
Die Stromzuführung zur Kathode 7 erfolgt über die Stifte 5 durch Einschmelzungen im Glasfuss B. Die Kathode 7 kann irgend eine beliebige Glühkathode sein, z. B. eine Hohlkathode. Solche Katho den werden üblicherweise indirekt geheizt durch einen Widerstandsdraht, der achsial im Innern angeordnet ist und durch zwei der Kontakte 5 mit Strom gespeist wird.
In der ringförmigen Kammer 3 ist eine ringförmige Anode 10 angebracht, die 111 Abb. 1 im Querschnitt zu sehen ist, und die durch eine Einsehme@lzung 1.1 einen äussern Stromanschluss ermöglicht. Zur Vermeidung von Wirbelströmen in der Anode bildet sie nicht einen geschlossenen Ring, sondern weist entweder einen Schlitz oder ein mit Isolier material gefülltes Zwischenstück auf.
Durch diese Ausbildung des Entladungs raumes russ die Entladung zwischen Kathode 7 und Anode 10 durch den Zwischenraum 4 hindu.rehgehen. Da derart gebaute Röhren schlecht zünden, kann man eine Hilfselek- trode 13 direkt über der Kathode anordnen und diese über einen Widerstand 14 mit der Anode verbinden.
Durch diese Anordnung wird bei positiver Spannung an der Anode die Entladung zwischen Kathode 7 und Hilfsanode 13 einsetzen, worauf vermöge des Spannungsabfalles am \'Widerstand 14 die Entladung zur Oberfläche der Hauptanode 10 übergehen wird.
Um bei einer solchen Entladungsröhre eine Rückzündung zwischen Anode und Kathode zu verhindern, wird der Liehtbogen gezwungen, sich ständig längs der innern Oberfläche 1,2 der Hauptanode 10 zu bewegen. Auf diese Weise wind es unmöglich sein, dass ein Teil der Anodenoberfläche so hoch er hitzt wird, dass: eine thermische Emission von Elektronen erfolgt, und damit die Rückzün dung eingeleitet wird.
Dieses wird durch ein magnetisches Feld erreicht, welches in der Nähe der Anode angeordnet ist und für die Rotation des Liehtbogens sorgt. Nach Abb. 1 wird das magnetische Feld durch eine Spule 16 erzeugt, welche konzentrisch zur Anode 10 angeordnet ist. Nehmen -wir an,
da.ss der Stromfluss durch die Spule übereinstimmt mit dem kleinen Pfeil B am linken Ende der Zeichnung, dann hat das magnetische Feld, welches durch die Spule 1:6 erzeugt. wird, die Richtung der kleinen Pfeile C am obern Ende der Figur.
Der Teil dieses Feldes, der im Zwischenraum 4 wirksam ist, steht senk recht auf dem Liehtbogen und in Überein- stimmung mit der Rechtehandregel wird hierdurch eine Drehung im oder entgegen gesetzt zum Uhrzeigersinne, je nach der Rieh- tun,g des Entladunggmstromee verursacht.
Da die Bewegung des Lichtbogens sehr schnell erfolgt (die Geschwindigkeit wächst mit Ader Stromstärke) so ist es augenesehein- lieh, da.ss der Anodenkörper vor rberhitzung geschützt wird. Wenn die Spule 16 in Reihe mit dem Anodenkreis lieht (wie gezeichnet so ist die Bewegungsgeschwindigkeit von der Intenoität des Rückzündungsstromes ab hängig.
Diese Methode, Rückzündungen zu unter- dirücken, beseitigt die :Schwierigkeiten, die bish er die Auswahl des Anodenmaterials auf Graphit beschränkten.
Bisher konnte man .solche Metalle wie Eisen und Nickel kaum verwenden, @da sie einen relativ niedrigen Schmelzpunkt besitzen., weswegen oft eine einzige Rückzündung ;
genügte, um in der Oberfläche einen Krater zu erzeugen, der dann leicht wie eine Kathode wirkt.
Bei der Anwendung eines Magnetfeldes ;gemäss vor liegender Erfindung ist es jedoch möglich, den Rückzündungsstroin über eine so ,grosse Anodenoberfläche zu verteilen,,d.ass ,die Ver dampfung auch bei solchen Metallen mit sehr niedrigem Schmelzpunkt vermieden wird, und dadurch auch,
diese Metalle als Anoden material verwendet werden können. Die vor liegende Erfindung wird dann wichtig, wenn die Vermeidung von Graphit notwendig ist, wie z. B. bei Hochspannungsröhren, um die durch -Gasausbrüche des Graphits erzeugten Schwierigkeiten zu vermeiden.
Die Abb. 2 und 3 zeigen die Anwendung eines stärkeren .magnetischen Feldes. Die Numerierung der Teile entspricht der der Abb. 1.
Der Elektromagnet hat einen eiser nen Kern, der einen ausgedehnten Luftspalt parallel zur innern Oberfläche der Anode hat, und .damit das Feld auf dem Raum vor der Anode konzentriert. Im besonderen 'enthält der Kern ein Hufeisen 19, dessen Pole mit ringförmigen Ansätzen 20, 2.1 versehen sind und auf entgegengesetzten ,Seiten des Zwi- sohenraumes 4 angeordnet sind.
Der magne- tische Kreis wird durch eine Spule<B>22</B> erregt, die um einen Arm des Hufeisens gewickelt ist. Um Wirbelströme zu vermeiden, sind,die Eisenkernstücke aus Lamellen aufgebaut. welche soweit wie möglich parallel zur Rich- tung,des magnetischen Flusses liegen.
In manchen Fällen, besonders in .gitter- gesteuerien Röhren, ist es wünschenswert, eine Kopplung zwischen, dem Magnetfeld und dem Arbeitskreis :
der Röhre nach Möglichkeit zu vermeiden. In diesen Fällen lässt man das Magnetfeld zur Unterdrückung der Rückzündungen nur dann wirken, wenn die Rückzündung wirklich eingesetzt hat.
Man kann dazu ein Relaissystem anbringen, wel ches selbsttätig bei Einsetzen einer Rück zündung die Spule 22 erregt, und zwar ent weder durch Anschluss an den, Anodenstrom- kreis oder durch Einschalten eines getrennten Stromkreises.
In. Abb. 2 ,:ist die Schaltung für -den letz teren Fall dargestellt. Dar Speisekreis für .die Spule 22 enthält eine Batterie <B>23</B> und ein Dreielektroden@Glühkathodengefäss, 24 mit negativer Charakteristik. Normalerweise ist das Gitter 215 über den Widerstand 27 nega tiv vorgespannt, der mit dem negativen Ende ,der Gitterbatterie 26 verbunden ist.
Der Spannungsteiler <B>28</B> dient zur Regelung der Empfindlichkeitseinstellung.
Bei Einsetzen; einer Rückzündung werden durch das polarisierte Relais 29, welches eine Speisespule 29' hat, die in Serie mit dem Hauptanodenkreis liegt und normalerweise die Kontakte 3,0 offen, hält, letztere geschlos- sen. :
Selbstverständlich russ das Relais <B>20</B> mit besonderes grosser Geschwindigkeit arbei ten. Aus diesem Grunde ist es vielfach zweckmässig, statt eines mechanischen Schal ters, wie dargestellt, e ine Elektronenröhre zu verwenden,.
Durch die geschlossenen. Kontakte 30 wird augenblicklich das Gitter 25 mit dem positiven Ende der Gitterbatterie 26 verbun den, wodurch die Röhre 24 stromdurchlässig wird. Dadurch wind adie .Speisespule 22 mit Strom aus der Batterie 2,3 versorgt und ein magnetischer Fluss im Eisenkern 19 erzeugt.
Mit .einem Relaiskreis, wie er hier beschrze- ben ist, ist es schwierig, das magnetische Feld mit einer solchen Geschwindigkeit auf zubauen, um eine Rotation des Rückzün- dungsbogens bereits während der ersten Halbwelle zu erzeugen.
Wenn jedoch die Rückzündung über mehrere aufeinanderfol- gende Halbwellen andauert, wird der Licht bogen, in der oben beschriebenen Weise rotie ren und dadurch sichere Löschung erfolgen. Um diesen Mechanismus, nachdem die Rückzündung erloschen ist, wieder auszu schalten, ist in Serie mit der Spule 22 ein Relais geschaltet, welches eine Spule 31 ent hält, die über den Widerstand 32 überbrückt ist.
Die Induktivitä.t der Spule 31 und die Trägheit der mechanischen Teile sind genü- tuend gross, um die Wirkung des Schalter- armes 33 über mehr als eine halbe Periode zu verzögern. So wird nach einiger Zeit. der Schalter schliesslich geöffnet und der Strom- fluss durch die Röhre 24 -unterbrochen. Der Lichtbogen wird dadurch ausgelöscht und die Kontakte 30 werden geöffnet.
Dadurch liegt R-ieder negative Spannung an dem Gitter 25. so dass auch nach Schliessen der Kontakte 33 die Röhre 21 gesperrt ist. Sollte die Rück zündung noch nicht erloschen sein, so wieder holt sich der oben geschilderte Vorgang.
In Abb. .1 ist eine abgeänderte Ausfüh rung der Erfindung gezeigt, und zwar in ihrer Anwendung auf ein Entladungsgefäss mit einer Queelzsilberl@atltode 35. Dieses Cre- fäss kann statt der Quecksilberfüllung auch irgend eine andere. leicht verdampfbare Sub stanz erhalten. Durch das Gefäss 3,6 ist eine Einschmelzung 37 geführt, die. den Kontakt mit der Quecksilberkath ode herstellt. Zur Zündung der Entladung wird zu Beginn einer jeden Halbwelle die Hilfselektrode 38 erregt.
Diese kann zum Beispiel aus einem zugespitzten Körper aus irgend einem leiten den Material bestehen, z. B. Borkarbid, wel ches in einem keramischen Mittel verteilt ist und welches in das Quecksilber eintaucht. Die Einführung 39 dient zur Erregung der Zündelektrode 38.
Die Hülle 36 kann aus einem glatten Glaszylinder bestehen, ohne die ringförmi gen Erweiterungen aufzuweisen, wie sie bei den Abb. 1 und 2 beschrieben sind. Zur Ver stärkung der Wirkung des Magnetfeldes ist die Hülle am Kopf mit einer Einstülpung 40 versehen, die von einer ringförmigen Anode 41 umgeben ist. Der Eisenkern des Magne tes, der in Abb. 5 vollständig dargestellt ist. besteht aus einem Rahmen 42, der seinerseits aus drei lamellierten Armen besteht. dessen zentraler Arm 43 in ein zylindrisches Teil 14 ausläuft, während die äussern Arme 45 und 46 symmetrisch mit einem lamellierten Ring 47 verbunden sind.
Wenn diese An ordnung gemäss der Abb. 4 am Entladungs- gefl#±ss 36i angebracht ist und mit Hilfe der Spule 48 erregt wird, so wird offensichtlich ein magnetisches Feld quer zur Ent.la,dungs- richtung wirken und damit der Bogen zum Umlaufen auf der Anodenfläche gebracht.
In Abb. 6 ist eine Konstruktion darge stellt. welche auf ein Gefäss mit vollständig glatten zylindrischen Wänden 49 angewen det werden kann. Es ist wieder eine Glüh- kathode 50 vorgesehen und die Anode 51 ist ausgehöhlt und in Abb. 6 in Schnitt darge stellt.
U m den magnetischen Fluss über die Fläche dieser Anode wirken zu lassen, sind ein Paar übereinander angeordnete Spulen 5? und 53 derart angeordnet. dass die Mittel ebene finit der untern Kante der Anode zu sammenfällt.
Da, die beiden Spulen 52 und 53 gegeneinander geschaltet sind, hott das Magnetfeld in dem Zwischenraum eine ein beitliche Richtung, und zwar senkrecht zur Entladungsbahn. Die magnetischen Kraft linien sind durch die gestrichelten Linien 54 dargestellt. Das magnetische Feld lässt den Lichtbogen auf dem Rand des anodischen Hohlkörpers herumwandern.
Abb. 7 zeigt eine weiter vereinfachte Konstruktion, bei der ebenfalls das magne tische Feld senkrecht zur Entladungsbahn wirkt und durch -die Spule 54' erzeugt. wird. In dieser Ausführung umschliesst die Hülle 55 wieder eine Glühkathode 56 und eine zylindrische Anode 57, die am obern Ende der Hülle angebracht ist. Unter der Anode ist ein konischer Schirm 58 angebracht, der einen etwas grösseren Durchmesser als die Anode hat.
Er besteht aus einem Tsolier- materia.l, wie zum Beispiel Magnesiumoxyd und dient dazu, die Entladung seitlich an der Anode 57 ansetzen zu lassen. Da das magnetische Feld der Spule 54' in vertika ler Richtung wirkt, wird auf diese \Weise auch erreicht. .dass die magnetischen Kraft linien senkrecht zur Entladungsbahn wirken.
In den Abb. 8 und 9 ist eine Abänderung der Erfindung dargestellt, die das sofortige Erlöschen einer Rückzündung bereits, wäh rend der ersten Halbwelle :gestattet. Im- we sentlichen stimmt d iese Konstruktion mit der .der Abb. 2 überein. Das Gefäss 61 enthält eine Glühkathode 62- und eine ringförmige Anode 63 mit einem kurzen Isolierstück 69 zur Vermeidung von Wirbelströmen.
Ausser halb -des Gefässes und gegenüber der innern Oberfläche der Anode ist ein Elektromagnet -vorgesehen, welcher einen Kern 64 enthält, der in ein Paar von. ringförmigen Polen 65 und 66 ausläuft.
Diese sind auf gegenüber liegenden Seiten des Zwischenraumes 67 an gebracht und bewirken eine Rotation des Entladungsstromes bei .-einem Durchgang durch den: Zwischenraum <B>67.</B> In dem Zwi schenraum 6!7 sind mehrere ringförmige Schirme 71 aus leitfähigem Material ange bracht.
Diese Schirme ;sind mit Löchern L versehen, um .die Entladung zwischen Kathode und Anode hindurchzulassen. Die Löcher können beliebig angeordnet sein. Sie sind im besonderen derart angeordnet, dass die :der Kathode näher liegenden:
Schirme grössere Löcher aufweisen als .die weiter au ssen liegenden, wie in Abb. 9 bei L angedeu tet ist. Um eine elektrostatische Aufladung ,der Metallschirme zu vermeiden, wodurch das einwandfreie Arbeiten des Gefässes in Frage gestellt werden könnte, werden sie an ein bestimmtes Potential gelegt,
zum Beispiel über einen. Widerstand 70! gemäss Abb. 9. Die verschiedenen Teilwiderstände sind ziemlich hoch"damit die Entladung nicht an den Schirm haften bleibt.
Durch ,diese Einrich- tung wird erreicht, dass nach dem Einsetzen einer Rückzündung und nachdem der Magnet 64 eingeschaltet ist, der Lichtbogen: entge gengesetzt .dem Uhrz.eigersinne gemäss dem Pfeil A rotiert. Nrun kann der Bogen nur durch die offenen Löcher in den Schirmen;
zur Anode kommen, dadurch wird er entioni- siert und zum Erlöschen .gebracht. Durch diese Einrichtung wird nicht nur verhindert, dass -der Bogen an, dier Anode sich festbrennen kann, sondern er wird auch in ganz kurzer Zeit, d. h. bereits während der ersten Halb welle zum Erlöschen gebracht.
In den: Abbildungen sind die Magnet spulen immer ausserhalb des Gefässes ange bracht. In. vielen Fällen ist es erwünscht und zweckmässig, dieselben im Innern des Entladungsgefässes anzuordnen. Weiterhin bezieht sich die vorliegende Erfindung auch auf evakuierte Gefässe, die nicht mit einer Dampf- oder Gasfüllung versehen: sind. Auch auf solche Gefässe kann die vorliegende Er findung angewendet werden.