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Elektrische Entladungsröhre.
Es ist bekannt, gasgefüllte Entladungsröhren mit einer oder mehreren Glühelektroden zu versehen, die nicht durch einen besonderen Heizstrom, sondern durch die Entladung geheizt werden. Demzufolge brauchen diese Elektroden nur einen Stromzuführungsdraht zu haben. Bei der Herstellung der Röhren ist es zwecks Entgasung der Elektroden und zur Verbesserung der Elektronenemissionsfähigkeit jedoch erwünscht, die Elektroden unabhängig von der Entladung auf hohe Temperatur bringen zu können.
Es ist dazu vorgeschlagen worden, die Elektroden einen Teil eines in der Röhre geschlossenen Stromkreises bilden zu lassen, so dass die Elektroden mittels in diesem Stromkreis induzierter Hochfrequenzströme geheizt werden können. Man hat dazu z. B. die eigentliche Glühelektrode zwischen den Schenkeln eines U-förmigen metallenen Bügels angeordnet. um in dieser Weise einen in sich geschlossenen Stromkreis, in dem mittels eines hochfrequenten Magnetfeldes Ströme induziert werden können, zu erhalten.
Es ist nun gefunden worden, dass bei dieser Elektrodenart besondere Schwierigkeiten auftreten.
Um die Induktion der Hochfrequenzströme in wirtschaftlichem Masse zu ermöglichen, muss das Elektrodengebilde derart in der Röhre angeordnet werden, dass die Ebene des in sich geschlossenen Stromkreises etwa senkrecht zu der Achse der Röhre steht, so dass es möglich ist, die Hochfrequenzspule um die Röhre herum zu legen. Damit nun Ströme genügender Intensität induziert werden, muss der Stromkreis so ausgebildet werden, dass er möglichst viel Kraftlinien umfasst, d. h. das Elektrodengebilde muss eine grosse Ausdehnung haben, z. B. etwa kreisförmig mit möglichst grossem Kreisdurchmesser sein. Hiedurch entsteht jedoch der Nachteil, dass die Elektrode sich in kurzem Abstande von der Röhrenwand befindet, so dass die Gefahr besteht, dass die an dieser Elektrode ansetzende Entladung die Röhrenwand schädigt.
Dieser Übelstand tritt besonders bei Hochdruckentladungsröhren auf, die bekanntlich eine eingeschnürte Entladung hoher Stromdichte aufweisen.
Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Entladungsröhren mit Gasfüllung (worunter hier nicht nur eine aus einem oder mehreren Gasen bestehende Füllung, sondern auch eine Dampf-bzw. Gasdampffüllung verstanden wird) und einer oder mehreren durch die Entladung geheizten Glühelektroden, die so ausgebildet sind, dass sie innerhalb der Entladungsröhre je eine in sich geschlossene Strombahn bilden, und bezweckt, die obenerwähnten Nachteile zu beseitigen.
Gemäss der Erfindung wird die bei normalem Betriebe durch die Entladung zu heizende Glühelektrode aus einer in sich geschlossenen, vorzugsweise zylindrischen Schraubenwendel hergestellt oder bildet zumindest einen Teil einer solchen, von deren Windungen mindestens eine einen grösseren Umfang hat und weiter von der Entladungsbahn entfernt ist als die übrigen Windungen. Durch die Windung mit grösserem Umfang können beim Induzieren der Hochfrequenzströme leicht so viel Kraftlinien umfasst werden, dass eine Hoehfrequenzerhitzung mit gutem Wirkungsgrad möglich ist. Die Entladung wird jedoch an den engeren näher zur Entladungsbahn liegenden und sich in grösserem Abstande von der Röhrenwand befindlichen Windungen ansetzen.
Die Entladung wird also etwa in der Achse der Röhre gehalten, während trotzdem die Entfernung der Windung mit grösserem Umfang von der Röhrenwand klein gewählt werden kann.
Vorzugsweise wird der Verbindungsteil der Enden der Wendel durch die Wendel hindurch geführt.
Das der Entladungsbahn zugewendete Ende dieses Verbindungsteiles biegt sich dann nach der Wendel
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hin um, so dass dort etwa in der Rohrachse eine mehr oder weniger ausgeprägte Spitze vorhanden ist, die eine leichte Zündung fördert.
Um bei möglichst geringer Länge der Windung möglichst viel Kraftlinien zu umfassen, wird man die Windung mit grösserem Umfang im allgemeinen kreisförmig machen, unter Umständen ist es jedoch vorteilhaft, von dieser Form abzugehen. Bekanntlich soll man in Metalldampfentladungsröhren, insbesondere in Hochdruckdampfentladungsröhren, vermeiden, dass hinter den Elektroden tote Räume, in denen der Dampf übermässig kondensieren würde, entstehen, zu welchen Zwecken die Elektroden sehr dicht bei den Röhrenenden angeordnet werden. Ist nun die Röhre mit einer ausserhalb des Vakuumraumes herausragenden Quetschstelle versehen, so wird der Windung mit grösserem Umfange zweckmässig eine längliche Form gegeben.
In diesem Falle ist nämlich der Querschnitt der Röhre nahe bei der Quetschstelle länglich. Indem man nun der Windung auch eine gegenüber der Kreisform zusammengedrückte längliche Form gibt, wird die Elektrode der Form des Röhrenendes angepasst und kann näher bei der
Quetschstelle angeordnet werden.
Die Zeichnung stellt in den Fig. 1 und 2 eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung in zwei Ansichten dar.
Die abgebildete Leuchtröhre 1 dient zum Aussenden von Lichtstrahlen, ist zylindrisch ausgestaltet und aus hartem Glase hergestellt. In den Enden des Entladungsraumes sind die Glühelektroden 2 und 3 angeordnet, die je aus einer Schraubenwendel mit drei engeren Windungen 4 und einer Windung 5 mit grösserem Umfange bestehen. Die Achsen der Wendeln fallen ungefähr mit der Röhrenachse zusammen, während die Enden jeder Wendel durch einen sich in der Achse befindenden Verbindungsteil miteinander verbunden sind, so dass ein in sich geschlossener Stromkreis gebildet ist. Der Verbindungsteil ragt etwas aus der ersten engeren Windung hervor.
Die Wendel sind als ein zusammengesetzter Körper ausgebildet, der aus einem Wolframkern besteht, auf dem ein dünner an sich schon schraubenförmig ausgestalteter Draht schraubenförmig aufgewunden ist. Die Wendeln sind mit einem stark elektronenemittierenden Material, zweckmässig Erdalkalioxyd, überzogen. Die Windung 5 der Wendel ist nur wenig enger als die Röhre, so dass, wenn bei der Herstellung der Röhre eine Hochfrequenzspule um die Röhre herumgelegt wird, möglichst viel Kraftlinien von dieser Windung umfasst werden. Die Windung 5 ist weiter von der Entladungsbahn entfernt als die Windungen 4, die verhältnismässig eng sind. Demzufolge setzt die Entladung an diesen in der Röhrenmitte befindlichen engeren Windungen an.
Die Röhre ist an einem Ende mit einer Quetschstelle 6 versehen, die nicht innerhalb der Röhre liegt, sondern ausserhalb des Vakuumraumes herausragt. Die Röhre hat demzufolge in der Nähe dieser äusseren Quetschstelle keinen kreisförmigen Querschnitt. Um die Elektrode 2 sehr nahe am Röhrenende anordnen zu können, ist die Form der Windung J dieser Elektrode dem Röhrenquerschnitt angepasst. Die in Fig. 2 angegebene Breite dieser Windung ist daher auch kleiner als die in Fig. 1 angegebene Abmessung.
Die Elektroden 2 und 3 sind an Stützdrähten 7 befestigt, die durch isolierende, z. B. aus Glas bestehende Röhrchen 8 umgeben sind. Die Stromzuführungsdrähte der Elektroden sind durch die Quetschstelle 6 nach aussen geführt. In der Nähe der Elektrode 2 ist eine Hilfselektrode 9 in Form eines dünnen Stäbchens aus Wolfram angeordnet. Diese Hilfselektrode kann über eine hohe Impedanz mit dem Stromzuführungsdraht der Elektrode 3 verbunden werden.
In der Röhre befindet sich ein Edelgas, z. B. Neon, unter einem Druck von einigen Millimetern, ausserdem enthält die Röhre auch Quecksilber. Die Quecksilbermenge ist derart gering gehalten, dass beim normalen Betrieb alles Quecksilber verdampft und der Quecksilberdampf ungesättigt ist.
Es bildet sich in der Röhre eine Hochdruckquecksilberdampfentladung, die daran erkannt werden kann, dass die Entladung nicht den ganzen Querschnitt der Röhre ffillt, sondern eingeschnürt ist. Wird die Röhrenwand aus einem für ultraviolettes Licht durchlässigen Material hergestellt, so kann die Röhre auch für Bestrahlungszwecke verwendet werden.
Beim Inbetriebsetzen der Röhre bildet sich zwischen der Hauptelektrode 2 und der Hilfselektrode 9 eine Hilfsentladung, durch welche die Elektrode 2 aufgeheizt und zu gleicher Zeit in der Entladungsbahn eine Anzahl Ionen und Elektronen entwickelt wird, wodurch die Zündung der Entladung zwischen den Hauptelektroden 2 und 3 erleichtert wird. Die Hauptelektroden werden also bei der Inbetriebsetzung und beim weiteren Betrieb nicht durch einen Fremdstrom, sondern durch die Entladung geheizt.
Obwohl die Elektroden der in der Zeichnung hergestellten Röhre drei engere Windungen haben, können sie selbstredend auch mit mehreren oder nur mit zwei oder sogar mit nur einer engen Windung ausgestaltet werden. Auch können mehr als eine Windung mit grösserem Umfange vorhanden sein. Es brauchen die engeren Windungen auch nicht die Form einer zylindrischen Schraubenwendel zu erhalten, sondern können auch in Form einer z. B. kegeligen Schraubenwendel angeordnet sein.
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