Künstlich gekühlte Hochdruckquecksilber dampfentladnngsröhre. Es sind künstlich gekühlte Hochdruck- quecksilberdampfentladungsröhren bekannt, die Elektroden in festem Aggregatzustand enthalten, welche beim Betrieb der Röhre nach deren Innern zu nur wenig, d. h. weniger als 5 mm aus einer sie umgebenden, aus Quecksilber oder Amalgam bestehenden Menge an verdampfbarem Metall herausragen. Diese Röhren können mit sehr hohen Belastungen (die in der Regel erheblich grösser sind als 400 Watt pro cm Länge der Entladungsbahn) und sehr hohen, eine starke Einachnürung der Entladung bewirkenden Dampfdrucken betrieben werden.
Dadurch, dass die festen Elektroden nur wenig aus der Menge an ver- dampfbarem Metall herausragen und die Röhren künstlich gekühlt werden, zum Beispiel mit Hilfe von längs der Röhre entlang fliessen dem Wasser, findet eine starke Abfuhr der an den festen Elektroden entwickelten Wärme statt, wodurch eine vorzeitige Zerstörung dieser Elektroden hintangehalten wird.
Es wurde gefunden, dass es sehr vor teilhaft ist, die Röhre mit Gleichstrom zu betreiben. In diesem Falle kann eine erheb lich längere Lebensdauer der Röhren erreicht werden als bei Wechselstrombetrieb.
Die Erfindung ermöglicht nun eine Ver besserung der oben beschriebenen Röhrenart, wodurch sich diese für Gleichstrombetrieb besser eignet.
In der erfindungsgemässen Röhre ist der Querschnitt des aus der Menge an verdampf- barem Metall nach dem Röhreninnern zu herausragenden Teils der Anode grösser als der Querschnitt des herausragenden Teils der Kathode. Hierdurch wird unter sonst gleichen Verhältnissen eine verlängerte Lebensdauer erreicht, was in nachstehender Weise erklärt werden kann. Bei gleichem Querschnitt der Kathode und Anode würde bei Gleichstrom betrieb der aus der Metallmenge hervorra gende Teil der Anode heisser werden als der entsprechende Teil der Kathode. Dadurch würde an der Anodenseite anfänglich eine stärkere Verdampfung der Metallmenge statt finden als an der Kathodenseite.
Der Abstand, um den die Anode beim Betrieb aus der ver- dampfbaren Metallmenge herausragt, würde dann grösser werden als der Abstand, um den die Kathode aus der Metallmenge heraus ragt. Die Anode würde dann eine noch er heblich höhere Temperatur zeigen, was die Lebensdauer der Anode verringern würde.
Dadurch, dass der Querschnitt der Anode der erfindungsgemässen Röhre gegenüber dem jenigen der Kathode vergrössert ist, ist der Anodenfall und somit die an der Anode ent wickelte Wärme verringert. Überdies findet unter sonst gleichen Verhältnissen eine bes sere Wärmeableitung durch die Anode hin durch zu der verdampfbaren Metallmenge und von dort zu dem Kühlmittel statt. Auch ist die Wärmeausstrahlung des aus der Me tallmenge herausragenden Teils der Anode infolge des grössere Anodenquerschnittes ver grössert. Der von der verdampfbaren Metall menge entwickelte und längs der Anode streichende Dampf findet auch eine grössere Berührungsfläche mit der Anode, was eben falls eine verbesserte Wärmeabfuhr zufolge hat.
In dieser Weise wird eine vergrösserte Wärmeabgabe der Anode erreicht, ohne dass der Abstand, um den die Anode aus der ver- dampfbaren Metallmenge herausragt, ver grössert wird. Hieraus ergibt sich eine ver längerte Lebensdauer der Anode und somit der Entladungsröhre.
Zweckmässig wird der Querschnitt der Anode 1,5 bis 5 Mal grösser als der Kathoden querschnitt gemacht. In jedem praktischen Falle kann durch einige Versuche das gün stigste Verhältnis leicht experimentell fest gestellt werden.
Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbei spiel des Erfindungsgegenstandes schematisch dar.
Die abgebildete Entladungsröhre besteht aus einem zylindrischen Quarzrohr 1 mit innerem bezw. äusserem Durchmeseer von 2 bezw. 4 mm. Die Röhre ist mit zwei Elek troden in festem Aggregatzustand 2 und 3 versehen, die von den Enden von zwei durch die Wand der Entladungsröhre geführten Wol- framdrähten 4 und 5 gebildet werden. Der Durchmesser der Elektrode 2 beträgt 600 Mikron, während der Durchmesser der mit 3 bezeichneten Elektrode 1000 Mikron ist.
Die Röhre wird mit Gleichstrom betrieben, wobei die Elektrode 2 die Kathode und die Elektrode 3 die Anode bildet. Die Glüh- kathode 2, die nicht von einem besondern Heizstrom, sondern von der Entladung ge heizt wird, kann gegebenenfalls mit stark elektronenemittierenden Stoffen, etwa Erd- alkalioxyd, versehen sein. Die Kathode und Anode sind teilweise von einer Menge an verdampfbarem Quecksilber 6 umgeben und ragen nur wenig, d. b. weniger als 5 mm, vorzugsweise etwa 0,5 bezw. 1,5 mm aus dem Quecksilber hervor.
Infolge der niedri geren Temperatur in den Röhrenenden bleibt das Quecksilber hier haften. In der Röhre befindet sich auch eine Menge Argon unter einem Druck (bei Zimmertemperatur) von 50 mm Quecksilbersäule. Der gegenseitige Abstand der Elektroden 2 und 3 beträgt 12,5 mm.
Die beschriebene Entladungsröhre ist von einem zylindrischen Glasgefäss 7 umgeben, das an den Enden durch Pfropfen 8 und 9 abgeschlossen ist, durch die die Stromzufüb- rungadrähte 10 und<B>11</B> geführt sind. Diese Drähte sind von isolierenden Röhrchen 12 und 13 umgeben. Durch das Gefäss 7 wird eine Kühlflüssigkeit, am einfachsten Wasser, geführt, das längs der Röhre 1 strömt und eine intensive Kühlung der Entladungsröbre bewirkt. Die Röhre wird über einen Wider stand an eine Gleichstromquelle angeschlossen, deren Spannung z.
B. 600 Volt beträgt, wo bei der Vorschaltwiderstand derart eingestellt werden kann, dass der Strom, nachdem die Entladung ihren Endzustand erreicht hat, 2 Amp. ist. Die Spannung zwischen den Elek troden beträgt dabei 500 Volt, was einem Quecksilberdampfdruck von ungefähr 100Atm. entspricht. Die Belastung der Röhre beträgt 800 Watt pro cm Länge der Entladungsbahn. Falls das Gefäss 7 aus einem Material hergestellt wird, das ultraviolette Strahlen durchlässt, kann die Röhre nicht nur zum Aussenden von sichtbarem Licht, sondern auch von ultravioletten Strahlen benutzt werden.
Artificially cooled high pressure mercury vapor discharge tube. Artificially cooled high-pressure mercury vapor discharge tubes are known which contain electrodes in a solid state of aggregation which, when the tube is in operation, only slightly, ie. H. protrude less than 5 mm from a surrounding amount of vaporizable metal consisting of mercury or amalgam. These tubes can be operated with very high loads (which are usually considerably greater than 400 watts per cm of length of the discharge path) and very high vapor pressures which cause a strong constriction of the discharge.
Because the fixed electrodes only protrude slightly from the amount of vaporizable metal and the tubes are artificially cooled, for example with the help of water flowing along the tube, a strong dissipation of the heat developed at the fixed electrodes takes place. whereby a premature destruction of these electrodes is prevented.
It has been found that it is very advantageous to operate the tube with direct current. In this case, a considerably longer service life of the tubes can be achieved than with AC operation.
The invention now allows an improvement in the type of tube described above, making it more suitable for direct current operation.
In the tube according to the invention, the cross section of the part of the anode protruding from the amount of vaporizable metal towards the inside of the tube is larger than the cross section of the protruding part of the cathode. As a result, under otherwise identical conditions, a longer service life is achieved, which can be explained in the following way. With the same cross-section of the cathode and anode, the part of the anode protruding from the amount of metal would become hotter than the corresponding part of the cathode in direct current operation. As a result, there would initially be greater evaporation of the amount of metal on the anode side than on the cathode side.
The distance by which the anode protrudes from the vaporizable amount of metal during operation would then be greater than the distance by which the cathode protrudes from the amount of metal. The anode would then show an even higher temperature, which would reduce the service life of the anode.
Because the cross section of the anode of the tube according to the invention is enlarged compared to that of the cathode, the anode fall and thus the heat developed at the anode is reduced. In addition, under otherwise identical conditions, better heat dissipation takes place through the anode, through to the evaporable amount of metal and from there to the coolant. The heat radiation of the part of the anode that protrudes from the amount of metal is increased as a result of the larger anode cross section. The vapor developed by the amount of vaporizable metal and brushing along the anode also has a larger contact surface with the anode, which also results in improved heat dissipation.
In this way, increased heat dissipation is achieved by the anode without the distance by which the anode protrudes from the amount of metal that can be vaporized is increased. This results in an extended service life of the anode and thus of the discharge tube.
The cross section of the anode is expediently made 1.5 to 5 times larger than the cathode cross section. In every practical case, the most favorable ratio can easily be determined experimentally by a few tests.
The drawing shows an exemplary embodiment of the subject matter of the invention.
The discharge tube shown consists of a cylindrical quartz tube 1 with inner BEZW. outer diameter of 2 resp. 4 mm. The tube is provided with two electrodes in a solid state 2 and 3, which are formed by the ends of two tungsten wires 4 and 5 passed through the wall of the discharge tube. The diameter of the electrode 2 is 600 microns while the diameter of the electrode labeled 3 is 1000 microns.
The tube is operated with direct current, with electrode 2 forming the cathode and electrode 3 forming the anode. The incandescent cathode 2, which is not heated by a special heating current, but by the discharge, can optionally be provided with strongly electron-emitting substances, such as alkaline earth oxide. The cathode and anode are partially surrounded by an amount of vaporizable mercury 6 and protrude only a little, i. b. less than 5 mm, preferably about 0.5 respectively. 1.5 mm from the mercury.
As a result of the lower temperature in the tube ends, the mercury sticks here. There is also a lot of argon in the tube at a pressure (at room temperature) of 50 mm of mercury. The mutual distance between electrodes 2 and 3 is 12.5 mm.
The discharge tube described is surrounded by a cylindrical glass vessel 7 which is closed at the ends by plugs 8 and 9 through which the power supply wires 10 and 11 are guided. These wires are surrounded by insulating tubes 12 and 13. A cooling liquid, most simply water, is passed through the vessel 7, which flows along the tube 1 and effects intensive cooling of the discharge tube. The tube is connected to a DC power source via a counter-current whose voltage z.
B. 600 volts, where the series resistor can be set so that the current, after the discharge has reached its final state, is 2 amps. The voltage between the electrodes is 500 volts, which corresponds to a mercury vapor pressure of about 100Atm. corresponds. The load on the tube is 800 watts per cm of length of the discharge path. If the vessel 7 is made of a material that transmits ultraviolet rays, the tube can be used not only for emitting visible light but also ultraviolet rays.