Entladungsgefäss mit metallenem Vakuumkessel und daran isoliert befestigter Quecksilberkathode. Bei Quecksilberdampf-Entladungsgefässen, bei denen sich das Kathodenquecksilber in einem metallenen Kathodenbehälter befindet, welcher isoliert an dem ebenfalls aus Metall bestehenden Vakuumkessel befestigt ist, ist es üblich, die Kathodenoberfläche durch einen in das Kathodenquecksilber eingesetzten Zy linder aus Quarz oder einem sonstigen, hitze beständigen Isolierstoff in einen aktiven und einen inaktiven Teil zu unterteilen.
Der inak tive Teil der Kathodenoberfläche wird also einerseits von der Aussenwand des erwähnten Isolierzylinders und. anderseits von der in- nern Wandung des Kathodenbehälters be grenzt.
Der in das Kathodenquecksilber ein gesetzte Isolierzylinder hat in erster Linie die Aufgabe, ein Auswandern des Kathoden- fleckes nach der metallenen Wandung des Kathodenbehälters zu verhüten, damit sich en diesen Wandungen keine kathodischen Entladungsfusspunkte festsetzen können. So dann dient der Isolierzylinder auch als Füh rung für den von der Kathodenoberfläche aus aufsteigenden Dampfstrom.
Ausserdem soll er den zwischen dem Kathodenbehälter und dem Boden des Vakuumkessels befindlichen Ka thodenisolator gegen den Lichtbogen abschir men, damit der Kathodenisolator nicht. zu stark erwärmt wird.
Bei den bisher bekannten Entladungsge fässen dieser Art. ist nun die Anordnung so getroffen, dass das über den Boden des Va kuumkessels nach der Kathode zurückflie ssende Quecksilberkondensat in den Spalt raum geleitet wird, welcher zwischen dein Iso- lierzylinder und der Wandung des Katho denbehälters bzw. dem Kathodenisolator ent steht.
Hierdurch soll erreicht werden, dass durch den in die Kathode eingesetzten Isolier- zylinder, der nicht bis ganz auf den Boden des Kathodenbehälters herunterreicht, also einen Ausgleich zwischen -dem aktiven und dem inaktiven Teil des Kathodenquecksilbers gestattet, Verunreinigungen, die das Queck silberkondensat mit sich führt, von dem akti ven Teil der Kathode ferngehalten werden.
1tlan ging dabei von der Vorstellung aus, dass die Verunreinigungen, da sie infolge ihres ge ringeren spezifischen Gewichtes an der Ober fläche des Quecksilbers bleiben, nicht um den untern Rand des Isoliereinsatzes herum aus dem inaktiven Teil in den aktiven Teil des Kathodenquecksilbers gelangen können.
Damit die Isolation der Kathode gegenüber dem auf einem andern Potential befindlichen Va kuumkessel gewährleistet bleibt, muss verhin dert werden, dass das von dem Kesselboden in den erwähnten Spaltraum zwischen Isolier- zylinder und Kathodenbehälter herabflie ssende Kondensat zusammenhängende Fäden bildet, da diese sonst eine leitende Verbin dung herstellen würden. Man hat aus diesem Grunde besondere Tropfringe in dem Spalt raum vorgesehen, die die Bildung zusammen hängender Quecksilberfäden unmöglich ma ehen sollen.
Es hat. sich nun aber gezeigt, dass dieses Ziel, sofern man den Abstand zwischen Kathodenspiegel und dem Boden des Va kuumkessels nicht übermässig gross macht, nicht mit Sicherheit erreicht werden kann. Es konnte wiederholt beobachtet werden, dass in dem durch Isolierzylinder und Kathodenbe hälter bmv. Kathodenisolator begrenzten Spaltraum Entladungen auftreten, die ihren Grund offenbar darin haben, dass sich trotz aller Vorsichtsmassnahmen doch zusammen hängende Quecksilberfäden bilden, welche dann zerreissen,
so dass der entstehende Ab reissfunke eine Entladung in dem Spaltraum zündet. Eine solche Entladung in dem Spalt raum führt aber zu einer starken Erhitzung des Kathodenisolators und kann diesen zum Zerspringen bringen. Besonders unangenehm macht sich eine Entladung in dem Spaltraum bemerkbar, wenn der aus Porzellan beste hende Kathodenisolator durch Lötung mit den angrenzenden Metallteilen vakuumdicht verbunden ist. Es treten dann leicht Tempe raturen auf, die über dem Erweichungspunkt des verwendeten Lotes liegen.
Man könnte, wie schon erwähnt, die Bildung zusammen hängender Quecksilberfäden und damit das Entstehen von Abreissfunken dadurch verhin dern, dass man den Abstand zwischen Kessel boden bzw. den daran angebrachten Füh rungsteilen für das Quecksilberkondensat einerseits und dem Kathodenspiegel bzw. dem obersten Punkt des Kathodenbehälters ander seits, mit andern Worten also die Höhe des Kathodenisolators, sehr gross macht. Das führt aber neben einer unerwünschten Ver grösserung der Bauhöhe des Gefässes auch zu einer Erhöhung des Brennspannungsabfalles.
Die Erfindung geht deshalb einen andern Weg, und zwar lässt sie die Bildung von Ab reissfunken durch das herablaufende Konden sat an sieh zu, verlegt jedoch die entstehen den Abreissfunken an eine Stelle, an der sie nichts schaden können. Gemäss der Erfin dung wird die Führung für das über den Kesselboden zu der Kathode zurückfliessende Quecksilberkondensat so ausgebildet, dass dieses in den von dem Isoliereinsatz umsehlos- ;senen aktiven Kathodenteil abtropft.
Entla dungen, die durch einen etwa entstehenden Abreissfiinken gezündet werden., brennen dann nach dem aktiven Teil der Kathodenober fläche, sind also durch den in die Kathode eingesetzten Isolierzylinder von dein Katho denisolator getrennt. Es kann deshalb durch solch eine Entladung niemals zu einer unzu lässigen lokalen Erwärmung des Kathoden isolators kommen.
Der Isolierzylinder behält bei der Anord nung nach der Erfindung die ihm zugedach ten Funktionen im wesentlichen bei. Er kann allerdings nicht mehr als Fangvorrichtung für Verunreinigungen dienen, die .das Queck silberkondensat mit, sich führt..
Dies bedeutet jedoch insofern keinen 1Iangel, als auch bei den bisherigen Konstruktionen, bei denen das Kondensat in den Spaltraum zwischen Iso- lierzylinder und Kathodenisolator geleitet wurde, Verunreinigungen gar nicht von dem aktiven Kathodenteil \ferngehalten wurden. Eingehende Beobachtungen und Untersu chungen haben gezeigt, dass infolge der star ken Wallung, in die das Quecksilber beim Betrieb des Entladungsgefässes gerät,
die Verunreinigungen doch unter dein untern Rand des Isolierzylinders herum in das aktive Kathodenquecksilber hineingerissen werden. Anderseits hat sich gezeigt, dass bei sorgfältig hergestellten Entladungsgefässen die sich auf dem Kathodenspiegel ansammelnden Verun reinigungen auch nach längerer Betriebsdauer noch so gering sind, dass sie die Betriebsfähig keit des Entladungsgefässes in keiner Weise beeinträchtigen..
Entsteht durch Abreissen eines die Katho denisolation überbrückenden Quecksilber fadens w'a'hrend der Brennzeit der Hauptent ladung ein Abreissfunke, so kann, je nach dem, ob die Abreissstelle oben in der Nähe des Kesselbodens oder weiter unten in der Nähe des Kathodenspiegels liegt, ein Katho denfleck entweder an dein Kesselboden oder auf der Quecksilberoberfläche entstehen. Beide Fälle sind aber für das Entladungs gefäss ungefährlich.
Im ersteren Falle hat ein solcher Kathodenfleck erfahrungsgemäss keine Lebensfähigkeit, auch dann nicht, wenn die Kathode mit dem Vakuumkessel, wie vielfach üblich, über einen Widerstand verbunden ist. Denn dieser Widerstand wird stets so hoch - etwa in der Grössenordnung von 1000 Ohm - gewählt, da.ss der entstehende Strom zur Aufrechterhaltung einer Entladung nicht ausreicht. Im zweiten Fall entsteht bei Ab.. reissen des Fadens der neu gezündete Katho denfleck an einer Stelle, an der er ohnehin gebraucht wird. In keinem Fall kann aber der Kathodenisolator durch derartige Entla dungen zerstört werden.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungs- beispiele der Erfindung dargestellt. Bei der Kathodenkonstruktion nach Abb. 1 dient als Kathodenisolator ein Porzellanring, welcher durch Lötung einerseits mit dem Kathoden behälter und anderseits mit dem Kesselboden verbunden ist.
Der metallische Kathodenbe hälter ist mit 1 und der als Kathodenisolator dienende Porzellanring mit 2 bezeichnet. 3 ist der konisch geformte Kesselboden, an dessen unterem Rand ein 3,letallring 4 angeschweisst wird, welcher gleichzeitig auch den Kühl raum zwischen dem Kesselboden 3 und dem Kühlmantel 8 begrenzt. Der Quecksilberspie gel ist durch einen Quarzzylinder 5 in einen aktiven Teil 6 und einen inaktiven Teil 7 unterteilt. Der Ring 4 läuft an seinem innern Rand in eine umgebördelte Führungskante 9 aus, von welchem das über den Kesselboden herablaufende Kondensat abtropft.
Diese Führungskante 9 besitzt einen Durchmesser, welcher kleiner ist als der Innendurchmesser des Isolierzylinders 5. Zweckmässig ragt der Isolierzylinder 5 in der Höhe etwas über den untern Rand der Führungskante 9 hinaus, so dass mit Sicherheit keine Quecksilbertrop fen an den Kathodenisolator 2 gelangen kön nen. Das gesamte herabtropfende Quecksilber fällt unmittelbar in den durch die Isolier zylinder 5 umgrenzten aktiven Kathodenraum. .Mit 11 ist ein rohrförmiger Ansatz an dem Kathodenboden bezeichnet, welcher einen Teil der Spritzzündvorrichtung bildet.
Sollte sich herausstellen, dass durch das Übergreifen der Abtropfkante über den innern Umfang des Isolierzylinders 5 hinaus eine Verschlechte rung der Dampfströmung auftritt, so kann man dem dadurch abhelfen, dass man, wie auf der rechten Seite von Abb. 1 dargestellt, in der Kathodenöffnung des Kesselbodens noch einen weiteren Zylinder 10 aus dem ge eigneten Material anbringt,
dessen unterer Rand ein gewisses Stück oberhalb des Katho denspiegels liegt und der zwischen sich und dem innern. Umfang der Führungskante 9 einen zum Durchlassen des herabtropfenden Kondensates ausreichenden Spalt freilässt.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 2 ist eine andersartige Isolation zwischen Kes selboden und Kathodenbehälter verwendet. Die Seitenwandung des Kathodenbehälters 1 übergreift hier einen zylindrischen Ansatz 12 an dem Kesselboden 3, und zwischen beiden befindet, sieh ein ringförmiger Glaskörper 13, der sowohl mit dem Kathodenbehälter 1 als auch mit dem rohrförmigen Ansatz 12 ver schmolzen ist. Auch hier wird zweckmässig der zylindrische Ansatz 12 an dem Kessel boden so weit herabgezogen, dass er den Iso- lierzylinder 5 eingreift.