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Einrichtmmg zum Betrieb von Vakuumröhren.
Bekanntlich treten beim Betrieb von Vakuumröhren, z. B. Glühkathodenröntgen-oder Ventilröhren mit sehr hohen Spannungen, Schwierigkeiten dadurch auf, dass bei Überschreitung einer gewissen Spannungsgrenze, die gewöhnlich um 200.000 Volt liegt, Gleitfunken längs des isolierenden Teiles der Röhrenwandung entstehen. Diese Gleitfunken sind besonders gefährlich, weil sie einerseits leicht zu Durchschlägen der isolierenden Wandung führen, anderseits aber das ganze Hochspannungssystem zu höher frequenten Schwingungen anregen. Solche Schwingungen führen in der Regel zu Überspannungen, die ihrerseits eine Gefährdung sowohl der Vakuumröhren als auch der übrigen Teile der Apparatur bedeuten.
Man hat daher bisher durch Konstruktionsmassnahmen, wie Verbesserung des Vakuums, Verdickung der Röhrenwandung, Anbringung von Koronasehutz, Einschaltung von Dämpfungswiderständen usw., versucht, die Gleitfunkengefahr herabzumindern. Alle diese Mittel haben aber nicht zu dem gewünschten Erfolg geführt, wenn man Spannungen verwenden wollte, die weit über 200.000 Volt liegen. Für diese Spannungen war man gezwungen, die Gleitwege unverhältnismässig gross zu machen und die Luftfeuchtigkeit möglichst herabzusetzen. Zu diesem Zweck hat man in der Regel Heizungen angebracht und die Luft in dem Raum, in dem die Röhren betrieben werden, erwärmt, gelegentlich auch die Röhrenwandung mit gekühlter oder mit Hilfe von sogenannten"Föhn"-Apparaten vorgewärmter Luft angeblasen.
Es ist auch vorgeschlagen worden, zur Fernhaltung der Luftfeuchtigkeit von elektrischen Apparaten, geschlossen Behälter zu verwenden, an welche ein Gefäss, das mit Druckluft oder einem andern komprimierten Gas gefüllt ist, angeschlossen ist, und von diesem dauernd so viel Gas in den Behälter ausströmen zu lassen, dass in ihm ein Überdruck auftritt, derart, dass die Strömungsgeschwindigkeit des aus den Undichtigkeiten des Behälters entweichenden Gases stets grösser bleibt, als die Diffusionsgeschwindigkeit der Aussenluft. Hiedurch soll verhindert werden, dass Feuchtigkeit von aussen eindringt.
Einige Nachteile dieses Verfahrens sind beispielsweise die Notwendigkeit, stets Vorratsgefässe mit komprimiertem Gas in Bereitschaft zu haben, ferner die Schwierigkeit, etwa grössere Räume von einigen Kubikmeter oder gar den ganzen Maschinenraum mit Türen und Fenstern unter dem gewünschten Überdruck zu erhalten. Schliesslich enthebt dieser Vorschlag den Benutzer nicht, für sorgfältigste Trocknung des komprimierten Gases zu sorgen.
Gegenstand der Erfindung ist die Verhinderung der Gleitfunkenbildung durch ausgiebigere und zweckentsprechendere Trocknung der Luft in einem nach aussen hin nicht ganz abgeschlossenen Raum, in welchem also kein merklicher Überdruck gegen die Umgebung herrscht, mit einer einfacheren Vorrichtung, die dem Zweck besser entspricht als durch blosse Erwärmung oder andere, bisher vorgeschlagene Mittel möglich ist. Es ist eine bekannte Erfahrungstatsache, dass im Winter alle Versuche mit statischer Elektrizität besser gelingen als im Sommer, weil die kalte Winterluft viel trockener ist als die warme Sommerluft. Erfindungsgemäss wird der Röhrenbehälter mit künstlicher Winterluft, d. i. Luft, aus der durch eine künstliche Kältevorrichtung der Feuchtigkeitsgehalt ausgefällt bzw. ausgefroren wurde, beschickt.
Die Verbesserung des Isolationszustandes durch die bisher geübte Erwärmung der Luft beruht nur darauf, dass die Luft selbst mehr Feuchtigkeit aufnimmt (im Grunde also selbst feuchter wird), und nur die Feuchtigkeitshaut auf der Oberfläche der festen Gegenstände, also auch der Isolatoren, verdunstet. Der Nachteil dieser Methode ist, dass das eigentliche Grundübel nicht beseitigt wird, dass kalte Gegenstände sich um so leichter mit Feuchtigkeit beschlagen, dass nach Abkühlung die Feuchtigkeit,
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die die Luft aufgenommen hatte, sich wieder niederschlägt und dass die erwärmte Luft, falls der Raum nicht luftdicht abgeschlossen ist, von aussen weitere Feuchtigkeit aufnimmt.
Alle diese Nachteile werden durch das Ausfrieren der Feuchtigkeit von Grund aus beseitigt.
Der in der Luft enthaltene Wasserdampf wird vor Eintritt in den Röhrenbehälter kondensiert und gelangt nicht in den Raum, in welchem sich die Vakuumröhre befindet. Das Kondenswasser kann durch geeignete Ableitung nach aussen befördert werden, und es besteht keine Gefahr, dass sich eine Feuchtigkeitshaut auf der Oberfläche von Gegenständen niederschlägt, die kühler sind als die Luft.
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemässen Trocknung durch Abkühlung besteht darin, dass die gekühlte Luft in an sich bekannter Weise gleichzeitig zur Kühlung der Wandung der Vakuumröhre verwendet werden kann. Zu diesem Zwecke wird die Luft in an sich bekannter Weise mittels eines Ventilators derart eingeleitet, dass der Luftstrahl die Röhrenwandung umspült. Da z. B. bei Röntgenröhren mit Strahlungskühlung sieh die Röhrenwandung sehr stark erwärmt, nimmt die Isolationsfähigkeit des Glases mit steigender Erwärmung ab. Kühlt man die Röhrenwandung durch Anblasen mit wirklich trockener Luft, so erreicht man damit erfahrungsgemäss eine wesentliche Verbesserung der Isolation, so dass auch diese zweite Ursache der Gleitfunkenbildung behoben ist. Die übermässigen Dimensionen der Isolierwege können daher beträchtlich herabgesetzt werden.
Es ist mithin möglich, erfindungsgemäss betriebene Röntgenröhren wesentlich kürzer zu bauen und die Behälter, in denen sie sich schon um des Hoehspan- nungsschutzes willen befinden, erheblich kleiner und beweglicher zu dimensionieren und leichter zu haltern.
In den Fig. 1 und 2 sind beispielsweise solche Röhrenbehälter 1 bekannter Bauart dargestellt.
Durch den Schlauch 2 wird die durch Abkühlung getrocknete Luft zugeführt und durch Düsen 3 derart auf die Röhrenwandung geleitet, dass der Luftstrahl möglichst die ganzen Röhren umspült. Durch den Schlauch 4 entweicht die überschüssige Luft, die entweder ins Freie geleitet werden kann oder, wie in der Fig. 3, wieder zur Trockenvorrichtung 5 zurückgeführt wird. Als Trockenvorriehtung 5 kann jede an sich bekannte Kühlmaschine verwendet werden. Die zu trocknende Luft, beispielsweise durch den Ventilator 10 angesaugt, streicht, nachdem sie durch den Filter 6 vom Staub gereinigt wurde, über die Kühlrippen 7, wo sich die Feuchtigkeit niederschlägt. Das kondensierte Wasser kann sich im Gefäss 8 sammeln und durch den Hahn 9 abfliessen.
Der Schieber 11 dient dazu, entweder wie in der stark eingezeichneten Stellung die zirkulierende Luft von aussen abzuschliessen, so dass stets dieselbe den Kreislauf beschreibt, oder durch Verstellung in die punktiert eingezeichnete Lage die gebrauchte Luft ins Freie treten zu lassen, während immer neue Luft durch das Sieb 6 angesaugt und getrocknet wird. Es ist somit möglich, für den einzelnen Betriebsfall die jeweils zweckmässigere Betriebsart zu wählen. Die Aufgabe des Ventilators besteht in beiden Fällen nur darin, den Kreislauf der Luft bzw. die Durchlaufsströmung durch den Röhrenbehälter zu erzeugen, in welchem immer nur nahezu normaler Atmosphärendruck herrscht.
Bei Apparaten, an denen ausser der Röntgenröhre auch noch Ventilröhren und andere Zusatzgeräte besonders trocken betrieben werden sollen, kann man sinngemäss zweckmässig den ganzen Raum, in dem sich die Apparatur befindet, auf die gleiche Weise trocknen und die einzelnen Röhren in der besehriebenen Weise kühlen. Hiedurch werden nicht nur die Gleitfunken an den Vakuumröhren, sondern auch die Sprüh- und Koronaerscheinungen an den Isolatoren und Hochspannungsleitungen verringert, wodurch eine weitere Ursache der hochfrequenten Schwingungen und Überspannungen beseitigt wird. Hiemit ist ein weiterer Vorteil erzielt, die Betriebssicherheit der Anlage ist eine grössere, die Lebensdauer der Röhren wächst und es können höhere Betriebsspannungen bei gleichen Dimensionen von Isolatoren und Röhren erreicht werden.
An Stelle des Ventilators kann zweckmässig auch ein Kompressor verwendet werden, der einen so starken Luftstrom erzeugt, dass die getrocknete Kaltluft auch noch zur Kühlung der Anoden der Vakuumröhren verwendet werden kann, wobei der Kompressor gleichzeitig auch den Druck für die Kältemaschine. 1 liefern kann.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zum Betrieb von Vakuumröhren mit hohen Spannungen, dadurch gekennzeichnet, dass durch Ausfrieren der Feuchtigkeit getrocknete Luft bei annähernd Atmosphärendruck im Röhren- behälter in Zirkulation versetzt wird und zur Kühlung und Trocknung dient.