DE553794C

DE553794C - Anordnung bei Vakuumentladegefaessen

Info

Publication number: DE553794C
Application number: DED55045D
Authority: DE
Original assignee: WALTER DAELLENBACH DR ING
Current assignee: WALTER DAELLENBACH DR ING
Priority date: 1928-02-21
Filing date: 1928-02-21
Publication date: 1932-06-30

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
30. JUNI 1932

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

M 553794 KLASSE 21 g GRUPPE

©r.-3ng. Walter Dällenbach in Zürich Anordnung bei Vakuumentladegefäßen

Patentiert im Deutschen Reiche vom 21. Februar 1928 ab

Die Erfindung richtet sich auf den Schutz der Anoden eines Vakuumentladegefäßes gegen die Rückzündungsgefahr, die aus der Ionisation der Gasatmosphäre im Gefäß erwächst.

Es ist bekannt, der Anode eine Steuerelektrode vorzulagern, die während des Sperrintervalls der Anode auf ein negatives Potential aufgeladen wird. Es ist auch bereits bekaiHit, zwei solche Steuerelektroden vorzusehen, eine der Anode näher und die zweite der Anode ferner gelegene, die in bestimmter zeitlicher Beziehung zu der Periode der Anodenspannung gesteuert werden. Man hat aber dabei nicht genügend Bedacht darauf genommen, die Werte der Steuerpotentiale gerade während der Zeiten höchster Rückzündungsgefahr, also insbesondere auch im Bereich des Scheitels der negativen Anodenspannung auf denjenigen Werten zu halten, welche die Rückzündungsgefahr zu beseitigen vermögen.

Im Hinblick hierauf kennzeichnet sich die Erfindung wesentlich dadurch, daß während all der Zeitintervalle, wo die Anode relativ zur ionisierten Gasatmosphäre negative Spannungswerte hat, eine erste, längs der Entladungsbahn räumlich näher gelegene Steuerelektrode relativ zur ionisierten Gasatmo-Sphäre auf positiven Potentialwerten, eine zweite, der ionisierten Gasatmosphäre näher gelegene Steuerelektrode aber auf negativen Potentialwerten relativ zur ionisierten Gasatmosphäre gehalten werden.

Auf der Zeichnung ist die Erfindung beispiels weise veranschaulicht; es sind

Abb. ι Schema des Anodenraumes mit den Steuerelektroden und graphische Darstellung der Potentialverteilung im Anodenraum zur Zeit des Sperrintervalls,

Abb. 2 und 3 Schema von anderen Anordnungen der Steuerelektroden.

Die Schutzwirkmig soll zunächst an Hand von Abb. 1 erläutert werden. W ist die Wand des Vakuumapparates, A die Anode, G die ionisierte Gasatmosphäre. Die Kurve K veranschaulicht die zwischen G und A bestehende Potentialverteilung. Das Potential soll von seinem Wert Null im Innern der ionisierten Gasatmosphäre innerhalb einer Zone Z₂ negative Werte, innerhalb einer weiteren ZWeZ₁ positive Werte annehmen, ehe es abfällt auf den hohen negativen WeTtV₀, welcher der momentan sperrenden Anode zukommt. Die ionisierte Gasatmosphäre sei ein von Raumladungen freies Gemenge von Gasteilchen, von positiven und negativen Ionen und von Elektronen, welche alle in ungeordneter Bewegung sich befinden mögen. Von dieser ungeordneten Bewegung seien die Voltges'chwindigkeiten der geladenen Teilchen klein gegenüber den Maximalwerten V₁ und V₂

der Potentiale innerhalb der Zonen Z₁ und Z₂-Die negativ geladenen Teilchen werden dann nur wenig in die Zone Z₂ eindringen können, ehe sie durch das Feld zur Umkehr gezwungen werden. Die positiv geladenen Teilchen aber werden in die Zone Z₂ hineingezogen und führen um die Potenitialfläche V₂ als Mittelläge Pendelungen aus, ohne aber in die Zone Z₂ merklich eindringen zu können. Eine innerhalb der Zone Z₂ angeordnete Elektrode wird fortwährend positiv geladene Teilchen neutralisieren, so daß sich zwischen Nachlieferung aus, der ionisierten Gasatmospäre und Vernichtung an der negativ gela-'5 denen Elektrode in der Zone Z₂ Gleichgewicht einstellt.

Wenn die Zonen Z₁ und Z₂ den Anodenraum von der ionisierten Gasatmosphäre vollkommen trennen, so wird kein Teilchen weder positiver noch negativer Ladung aus der ionisierten Gasatmosphäre nach der Anode gelangen können. Der Schutz ist 'ein vollkommener. Würde die positive Zone Z₁ weggelassen, so ließe sich eine vollkommene Abtrennung nicht erreichen, auch, dann nicht, wenn· V₂ niedriger als V₀ gemacht würde, wie 'die gestrichtelte Kurve K! es veranschaulicht.

Es wird aber auch dann eine Schutzwirkung vorhanden sein, wenn der Abschluß kein allseitiger ist und die Zonen Z₁ und Z₂ z. B.

nur den zentralen Teil der von A nach G führenden Entladungsbahn absperren.

Statt nur zwei Zonen Z₁ und Z₂ mit abwechselnd negativen und positiven Potentialwerten können auch deren mehrere angeordnet sein. Eine neue Wirkung ist damit nicht verbunden.

Im allgemeinen wird es nicht unbedingt notwendig sein, die Potentialverteilung gemäß der Erfindung schon bei den kleinsten Anfangswerten der negativen Anodenspannung anzuwenden; die Rücfczündungsgefahr ist hier noch gering.

Die der Schutzwirkung eigentümliche Potentialverteilung wird sich dadurch herstellen und aufrechterhalten lassen, daß längs der Entladungsibahn zwischen Anode und ionisierter Gasatmosphäre zwei Steuerelektroden angeordnet werden, denen geeignete negative bzw. positive Potentialwerte erteilt werden. Diese Potentialwerte können nun so niedrig gewählt werden, daß an der negativ geladenen Steuerelektrode eine selbständige kathodische Entladung nicht auftritt.

Wird das positive Potential an der positiven Steuerelektrode früher angelegt als. das negative Potential an der negativen Steuerelektrode, so wird die positive Steuerelektrode der ionisierten Gasatmosphäre Elektronen entziehen und zu einer anodischen Entladung Anlaß geben. Wird diese anodische Entladung genügend gedrosselt, z.B. durch einen Widerstand in ihrem äußeren Stromkreise, so kann sie durch das nachfolgende Anlegen des negativen Potentials an der negativen Steuerelektrode wieder vollkommen gelöscht werden. Man kann aber auch anders vorgehen und ihr Entstehen überhaupt verhindern, indem die negative Steuerelektrode zeitlich vor der positiven auf entsprechende Potentialwerte gebracht wird. Die negative Zone Z₂ würde sich also bei diesem Vorgehen zeitlich vor der positiven Zone Z₁ bilden.

Bei einer Potentialverteilung, welche einer vollkommenen Schutzwirkung entspricht, wird keine der von der Anode oder der positiven Steuerelektrode ausgehenden Kraftlinien bis nach der ionisierten Gasatmosphäre gelangen. Die dieser Ausdruckweise zugrunde liegenden Kraftlinienbilder haben den in der Zone Z₂ und eventuell auch in Z₁ und der Umgebung der Anode vorhandenen Raumladungen Rechnung zu tragen. Die Kennzeichnung der Schutzwirkung durch die Kraftlinienbilder ist wohl notwendig, aber nicht hinreichend, indem Verhältnisse bestehen können, bei denen die Kraftlinienbedingung erfüllt, die durch das Verfahren geforderte Potentialverteilung aber nicht vorhanden ist. Der umgekehrte Fall kommt nicht vor.

Das Steuern der beiden Steuerelektroden kann auf viele verschiedene Weisen durchgeführt werden. Sie können in mechanischer, galvanischer, elektrischer, magnetischer oder beliebig kombinierter Wechselwirkung stehen mit anderen Elektroden, Sonden oder einem metallenen Gehäuse des Vakuumapparates, mit Haupt- oder Erregerstromkreisen, welche am Apparat angreifen oder mit Stromkreisen, welche mit den am Apparat angreifenden ihrerseits in Wechselwirkung stehen. Es kann von Vorteil sein, um bei Störungen oder im Falle von Zündungen oder Kurzschlüssen stärkere Ströme über die Steuerelektroden zu verhindern, diesen in ihren Stromkreisen Widerstände evü. Selbstinduktionen vorzuschalten.

Was die konstruktive Ausbildung anbe· trifft, so lassen sich als Steuerelektroden Metallteile verwenden, die als Hülsen, Gitter, Siebe, Käfige usw. ausgebildet sind und durch geeignete Formgebung bei entsprechender Aufladung die gewünschte Potentialverteilung aufrechterhalten können. Insbesondere lassen sich etwa auch konzentrisch und sternförmig um die Achse der Entladungsbahn angeordnete metallische Flächenstücke dazu verwenden. Alle diese Einrichtungen können in" der Nähe der Anode angeordnet sein oder diese teilweise umgeben.

Ein Beispiel zeigt die Abb. 2. W ist die Wand, des Vakuumapparates, A die Anode, S₁ die positive, S₂ die negative Steuerelektrode und G die Grenze nach der ionisier ten Gasatmosphäre.

Es ist auch der Fall denkbar, daß die Anode in einer Kammer sich befindet, welche durch eine Öffnung mit der ionisierten Gasatmosphäre in Verbindung steht und daß in

ίο der Nähe dieser Öffnung die Steuerelektroden, wie in Abb. 3 veranschaulicht, angebracht sind. W ist wieder die Wand des Vakuumapparates, A die Anode, H₁ die positive, H₂ die negative Hülse und G die Grenze nach der ionisierten Gaisatmosphäre.

Die beschriebenen Errichtungen können Anwendung finden auf Anoden von Vakmimventilen, von Vakuumsdhaltern oder von Vakuumgleichrichtern mit Gas- oder Metalldampffüllung, insbesondere auf die Anoden solcher Apparate mit Quecksilberdampffüllung und Quecksilberkathode. Besonderes Interesse bietet das Verfahren für Apparate größerer Leistung, die dann vorzugsweise mit metallenem Vakuumgefäß ausgeführt werden.

Claims

Patentanspruch:

Anordnung bei Vakuumentladegefäßen mit Steuerelektroden, welche zum Schütze einer Anode gegen eine ionisierte Gasatmosphäre !dienen, dadurch gekennzeichnet, daß während all der Zeitintervalle, da die Anode relativ zur ionisierten Gasatmosphäre negative Spannungswerte hat, eine erste, der Anode längs der Entladungsbahn räumlich näher gelegene Steuerelektrode relativ zur ionisierten Gasatmosphäre auf positiven Potentialwerten, eine zweite der ionisierten Gasatmosphäre näher gelegene Steuerelektrode aber auf negativen Potential wer ten relativ zur ionisierten Gasatmosphäre gehalten werden.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen