DE706899C

DE706899C - Gleichrichterentladungsgefaess mit Gas- oder Dampffuellung

Info

Publication number: DE706899C
Application number: DEK150451D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1932-04-23
Filing date: 1932-04-23
Publication date: 1941-06-09

Description

Gleichrichterentladungsgefäß mit Gas- oder Dampffüllung Den bisher bekannten Gleichrichtern haften verschiedene Nachteile an, weshalb ihr Verwendungsgebiet oft sehr beschränkt ist und wodurch sich je nach Verwendungszweck so viele verschiedene Gleichrichterarten nebeneinander halten konnten.
Bezüglich des Nutzeffektes ist der gas-oder dampfgefüllte Gleichrichter den. meisten anderen Gleichrichtern überlegen, jedoch besteht bei den zwei hauptsächlichen Ausführungsformen, nämlich dem gas-'oder dampfgefüllten Glühkathodengleichrichter und dem Quecksilberkathodengleichrichter, der Nachteil, daß beim ersteren für die Beheizung und beim zweitgenannten wenigstens für die Inbetriebsetzung eine Mehrzahl von Zuleitungen erforderlich ist.
Dazu kommt noch beim Glühkathodengleichrichter die Gefahr des Durchbrennens der Kathodenheizung und beim Quecksilbergleichrichfier die Gefährdung des Gleichrichters durch Quecksilberschlag.
Diese Nachteile wurden frühzeitig erkannt, und man hat daher versucht, durch die an der Kathode frei werdende Wärmemenge den Kathodenkörper auf Emissionstemperatur zu halten.
Die nach diesem Prinzip gebauten Kathoden werden als durch die Entladung beheizte Kathoden, vielfach auch als Selbstaufheizkathoden bezeichnet.
Besonders bei Verwendung einer gestrüppartigen Struktur, welche aus feinen Drähten oder Bändern bestehen kann, besitzen solche Kathoden auch den Vorteil, eine Zündung ohne besondere Zündhilfseinrichtungen zu gestatten, wenn für das Vorhandensein einer geeigneten ionisierbaren Gas- oder Dampfatmosphäre gesorgt wird.
Ein schwerwiegender Nachteil der bekannten Gestrüppkathoden besteht aber darin, daß sie sehr zur Brennfieckbildung neigen, und es wurde bisher sogar angenommen, daß diese Brennfleckbildung für den ordnungsgemäßen Betrieb der Kathoden erforderlich sei.
Zu diesem Zweck wurden der Aktivierungsmasse teilweise sogar schlecht leitende Substanzen absichtlich zugesetzt. Diese Brennfleckbildung hat aber den Nachteil, daß sich die Emission auf einen geringen Teil der Gesamtoberfläche, eben auf den Brennfleck, zusammenzuziehen trachtet, wobei an dieser Stelle leicht überheizungen eintreten, die einerseits die Aktivierungssubstanzien, meist Erdalkalimetallverbindungen, aber auch reine Metalle, zum Verdampfen bringen und dadurch die Kathode schädigen sowie auch die Struktur des Kathodenträgermaterials durch Sehmelzperlenbildung verändern und dadurch die Zündfreudigkeit der Kathoden herabsetzen. Bei der gas- oder dampfgefüllten Gleichrichterröhre nach der Erfindung sind diese Nachteile vermieden, da bei ihr für eine möglichst gleichmäßige Erhitzung der durch die Entladung auf Emissionstemperatur erhitzten Kathodenoberfläche während des Betriebes Sorge getragen ist. Erreicht ist dies dadurch, daß die aus durch metallisches Barium aktivierten feinen Drähten bestehende Gestrüppkathode eine ballähnliche Gestalt erhält.
Ballähnliche Kathodenformen bei Gasentladungsgefäßen sind zwar bereits bekannt. Bei diesen bekanntenAnordnungen handelt es sich aber um massive Wolframkathoden, bei denen durch die Ballform eine Vermeidung der Brennfleckbildung und die daraus folgenden Eigenschaften gar nicht erreicht «-erden können, wobei aber auch zu bedenken ist, daß durch eine Vermeidung der Brennfleckbildung bei ballförmigen massiven Wolframkathoden die Vorteile einer Röhre nach der Erfindung gar nicht auftreten könnten.
Zunächst ist eine Vermeidung der Brennrleckbildung deshalb nicht möglich, weil eine ballähnliche Kathodenform immer einen im Verhältnis zum Kathodenball dünnen Stromableiter voraussetzt.
Würde nun an einer derartigen ballförmigen massiven Wolframkathode die Stromdichte so weit erhöht, daß die gesamte Balloberfläche gleichmäßig auf Emissionstemperatur gebracht ist, die bekanntlich über 2000° liegt, so -würde sich der Ableitedraht, der ja den gesamten Stromfluß aufzunehmen hat, infolge der vom Kathodenkörper abgeleiteten Wärme und der im Draht durch Joulesche Wärme frei -werdenden Wärmemenge auf eine noch höhere Temperatur als der Kathodenkörper erhitzen, so daß nun an diesem Draht Brennleekbildung durch Zusammenziehung der Emission eintreten würde, ganz abgesehen davon, daß diese erhöhte Temperatur wegen der Gefahr des Schmelzens und Verdampfens betriebsmäßig nicht aufrechtzuerhalten -wäre.
Wird jedoch eine Strukturkathode, deren Kathodenträgermaterial aus Nickel-, Eisen-oder Kupferdrähten bestehen kann oder aus einem anderen geeigneten Metall, das einen geeigneten Überzug aufweist, um die Bildung sauerer Verbindungen mit dem Aktivierungsmaterial zu verhindern, mit metallischem Barium aktiviert, wobei das Kathodenträgermaterial in Form dünner Drähte verwendet -wird, die zu einem ballähnlichen Gestrüppgebilde zusammengepreßt oder zusammengebunden sind, so ergibt dies eine Kathodenform, -welche durch die ballähnliche Gestalt bei einer gegebenen Gestrüppmasse die kleinstmögliche Wärmeabstrahlung zeigt, so daß auch bei der geringen, durch den niederen Kathodenfall bedingten frei werdenden Wärmemenge der Kathodenkörper trotzdem eine ausreichende Erhitzung seiner gesamten Oberfläche auf Emissionstemperatur erfährt.
Auch die gut leitende metallische Aktivierungsmasse wirkt einer Brennfleckbildung entgegen, und dies hat weiterhin zur Folge, daß infolge der von der Gesamtoberfläche ausgehenden Emission eine relativ geringe Temperatur zur Lieferung der Gesamtemission ausreicht.
Damit wird einer Verdampfung des Emissionsmaterials und einer Zerstörung der Gestrüppstruktur wirksam vorgebeugt.
Zwei Ausführungsbeispiele mögen die Erfindung noch weiter erläutern.
Fig. i zeigt einen Einweggleichrichter nach der Erfindung.
a ist das Gleichrichtergefäß, b und c sind die Einschmelzungen, r1 ist die ballförmige Kathode, welche aus zusammengewundenem feinem Nickeldraht besteht, der mit metallischem Barium aktiviert ist.
e ist eine kugelschalenförmige Anode. Diese Anodenform hat den Zweck, als Reflektor für die von der Kathode abgestrahlte Wärme zu dienen und diese auf die Kathode zurückzustrahlen, um damit eine genügende Emissionstemperatur der Kathodenmasse zu sichern.
Auch die an der Anode frei werdende Wärme dient diesem Zweck und sorgt für eine gute Kathodenheizung bei hoher Stromentnahme.
Weiterhin gestattet ein derartiger Reflektor auf einfache Weise ein Erhitzen der Kathode bei der Herstellung des Gleichrichters.
Eine derartige ballförmige Kathode läßt sich nämlich schlecht direkt durch Hochfrequenzinduktionsströme aufheizen, während dies unter Zuhilfenahme des gezeigten Reflektors leicht zu bewerkstelligen ist.
Um insbesondere beim Aktivierungsvorgang ein Bestäuben der Gleichrichterteile durch die Kathode zu vermeiden, ist ein zweckmäßig aus Glimmer gefertigter Schirm f , vorgesehen.
Auch kann sich die Anbringung eines mit der Kathode verbundenen Metallmantels g empfehlen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt Fig.2, welche einen Doppelweggleichrichter darstellt.
Die Bezeichnungen dieser Figur entsprechen im wesentlichen denen der Fig. i. ' Die Anoden e, und e2 mit den Durchführungen b1 und b2 sind hier halbkugelförmig ausgebildet und befinden sich gegenseitig und zug Kathodenzuleitung in einem Abstand, der kleiner ist als die mittlere freie Weglänge der Ladungsträger.
Die Gleichrichter können mit einer Gasfüllung, einer Dampffüllung oder einer Gas-Dampfgemisch-Füllung versehen sein; in den letzten beiden Fällen wäre innerhalb der Gleichrichtergefäße ein Dampfbildner, z. B. Quecksilber, vorzusehen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Gleichrichterentladungsgefäß mit Gas- oder Dampffüllung und mit einer aus durch metallisches Barium aktivierten feinen Drähten bestehenden Gestrüppkathode, welche durch die Entladung auf Emissionstemperatur erhitzt ist., dadurch gekennzeichnet, daßdie Kathode eine ballähnliche Gestalt besitzt.
2. Gleichrichter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode als die Kathode umgebender, Wärme auf die Kathode rückstrahlender, kugelschalenfGrmiger Schirm ausgebildet ist.
3. Gleichrichter nach Anspruch i oder 2 - mit zwei Anoden, dadurch gekennzeichnet, daß die Anoden die Hälften einer die Kathode umhüllenden Kugelschale sind. q.. Gleichrichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anoden an den gegeneinander angrenzenden Teilen einen Abstand besitzen, der kleiner ist als die mittlere freie Weglänge der Ladungsträger.