DE632799C - Electric gas discharge tubes used to switch AC circuits - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf in einen Wechselstromkreis geschaltete gasgefüllte Gleichrichterröhren mit kalten Elektroden, die zum Schalten dieses Stromkreises dienen und im Entladungsweg vor der Anode ein Gitter aufweisen, das den Entladungszustand der Röhre maßgebend beeinflußt. Durch die Erfindung soll ein Relais erreicht werden, das außerordentlich, empfindlich, ist bzw. das auf außerordentlich schwache Steuerströme anspricht. Diese Empfindlichkeit wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß das Gitter das allein von einem Isolator freigelassene Ende einer stiftförmigen Anode in einem Abstand umgibt, der kleiner ist als die mittlere freie Weglänge eines Gasmoleküls unter den in der Entladungsröhre herrschenden Bedingungen, und so das Anodenende gegen die großflächige, koaxial zur Anode angeordnete Kathode abdeckt.The invention relates to gas-filled circuits connected to an alternating current circuit Rectifier tubes with cold electrodes that are used to switch this circuit and in the discharge path in front of the anode have a grid which shows the discharge state of the tube decisively influenced. The invention aims to achieve a relay that extraordinary, sensitive, or which responds to extremely weak control currents. According to the invention, this sensitivity is achieved in that the grating is that which is left free by an insulator alone Surrounds the end of a pin-shaped anode at a distance that is smaller than the central one free path of a gas molecule under the conditions prevailing in the discharge tube, and so the anode end against the large area coaxially to the anode Cathode covers.

Die Gestaltung des Gitters in der Weise, daß es die im übrigen durch einen Isolator umgebene Anode lediglich am freien Ende umgibt, macht es möglich, entsprechend der Kleinheit des Gitters mit einem sehr schwachen Gitterstrom zu Steuerungszwecken auszukommen. Ferner hat der geringe Abstand Gitter —Anode zur Folge, daß in Zeiten, in denen die Röhre nicht stromleitend sein soll, das Gitter sehr hohe negative Spannungen gegenüber der Anode annehmen kann, ohne daß eine Entladung Anode — Gitter zu befürchten ist. Andererseits bedarf es aber zur Einleitung einer Entladung zwischen Gitter und Kathode in der Richtung des normalen Stromdurchganges durch die Gleichrichterröhre nur geringer Spannungsdifferenzen. Wird infolge des Steuerstromes zunächst die Strecke zwischen Kathode und Gitter durchschlagen, so wird die dabei eintretenden Ioni- 4,0 sierung des Raumes zwischen Gitter und Anode schließlich auch die Strecke hohen Widerstandes ebenfalls durchschlagen.The design of the grating in such a way that it is the rest of the way through an insulator surrounding anode only surrounds at the free end, makes it possible according to the Smallness of the grid with a very weak grid current for control purposes. Furthermore, the short distance between the grid and anode means that at times in which the tube should not conduct electricity, the grid very high negative voltages opposite to the anode can assume without fear of a discharge anode - grid is. On the other hand, it requires a discharge between grid and cathode in the direction of the normal Current passage through the rectifier tube only small voltage differences. If, as a result of the control current, the path between the cathode and the grid is broken down, so is the ionization of the space between the grid and Finally, the anode also penetrates the path of high resistance.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt durch einen Längsschnitt einer Röhre mit einer Glashülle 1, auf deren Preßfuß 2 eine zylindrische Kathode 3 und eine zentrale Anode 4 abgestützt sind. Die mittlere Anode 4 wird von einer Glasröhre 5 umschlossen, die entweder eine Fortsetzung des Preßfußes 2 oder an ihn angeschmolzen ist. Ein Metallschirm 6 umschließt das Glasrohr und paßt umschließend über das freiliegende obere Ende der Anode 4. Von den verschiedenen Elektroden gehen Zuleitungen 7, 8 und 9 zum Äußeren der Röhre,The invention is shown in the drawing, for example, by a longitudinal section a tube with a glass envelope 1, on the press foot 2 of which a cylindrical cathode 3 and a central anode 4 are supported. The middle anode 4 is made of a glass tube 5 enclosed, which is either a continuation of the press foot 2 or fused to it is. A metal screen 6 encloses the glass tube and fits over the exposed upper end of the anode 4. Leads go from the various electrodes 7, 8 and 9 to the outside of the tube,

Sie sind mit Steckern io, ii und 12 an der Fassung 13 yerbunden, in die die. Röhre ein-' gekittet ist.They are with plugs io, ii and 12 on the Version 13 in which the. The tube is cemented in place.

Die zylindrische Kathode 3 kann iq$ wesentlichen aus beliebigem Metall gefertigtwerden, vorzugsweise aus Nickel. Das Gil^The cylindrical cathode 3 can iq $ essentially made of any metal, preferably nickel. The Gil ^

oder der Schirm 6 und die Anode werdend, gleichfalls vorzugsweise aus Nickel gefertigt. Es ist außerordentlich wichtig, daß das ίο Gitter ganz dicht an das freie Ende der Anode herangebracht wird, und zwar in einem Abstand, der kleiner ist als die mittlere freie Weglänge eines Gasmoleküls unter den in der Entladungsröhre herrschenden Bedingungen. Z. B. können bei geeigneter Wahl des Gasdruckes 1,5 mm zwischen beiden Teilen ausreichend sein.or becoming the screen 6 and the anode, likewise preferably made of nickel. It is extremely important that that ίο The grid is brought very close to the free end of the anode, all in one Distance that is smaller than the mean free path of a gas molecule under the in the conditions prevailing in the discharge tube. For example, with a suitable choice of gas pressure, there can be 1.5 mm between the two parts be enough.

Bei der Fertigung der Vorrichtung wirdWhen manufacturing the device is

die Glashülle, die die verschiedenen Elektroden trägt, zuerst sorgsam evakuiert, wobei sie auf eine Temperatur von 460⁰ C erhitzt ist. Die Vorevakuierung sollte wenigstens ι Stunde dauern, damit sicher alle okkludierten Gase und Wasserdämpfe aus den Elektroden ausgetrieben werden.the glass envelope which carries the various electrodes, first evacuated carefully, wherein it is heated to a temperature of 460 ⁰ C. The pre-evacuation should last at least ι hour so that all occluded gases and water vapors are safely expelled from the electrodes.

Danach wird eine kleine Menge Argon oder Neon in die Röhre eingebracht, und zwar wird genügend zugeführt, um den Druck darin auf annähernd 2 Millimeter Quecksilber zu bringen. Es kann auch Helium mit ganz guten Ergebnissen verwendet werden, doch verdienen Argon und Neon den Vorzug.Then a small amount of argon or neon is introduced into the tube, and Admittedly, enough is supplied to reduce the pressure in it to approximately 2 millimeters of mercury bring to. Helium can also be used with pretty good results, but argon and neon deserve it Preference.

Bevor man die Röhre von der Gasquelle abtrennt, wird eine wechselnde Spannung von annähernd 440 Volt zwischen Anode und Kathode angelegt, und der Gasdruck wird geregelt, bis eine Glimmentladung zwischen diesen Elektroden bei einer festgelegten Spannung eintritt. Dann wird die Röhre zugeschmolzen und kann gegebenenfalls, wie in der Zeichnung dargestellt, mit der Fassung versehen werden.Before the tube is disconnected from the gas source, an alternating voltage of approximately 440 volts is applied between the anode and cathode, and the gas pressure is regulated until a glow discharge occurs between them Electrodes at a specified voltage. Then the tube is melted shut and can optionally be provided with the socket as shown in the drawing will.

Im Betriebe wird eine Wechselstroniquelle zwischen die Anode 4 und die Kathode 3 gelegt. Ist das Gitterelement 6 geerdet, so wird bei einer bestimmten Spannungsdifferenz Anode — Kathode das Gas in der Röhre sich ionisieren und Strom leiten in derselben Weise, wie es bei einer Glimmröhre üblicher Bauart der Fall ist. Der Stromfluß erfolgt in der Hauptsache von der Drahtanode zu der Zylinderkathode; der Anteil des in umgekehrter Richtung fließenden Stromes ist wegen der unterschiedlichen Bemessung der Elektroden sehr klein.In operation, an alternating electronic source is placed between the anode 4 and the cathode 3. If the grid element 6 is grounded, then at a certain voltage difference Anode - cathode the gas in the tube ionize itself and conduct electricity in the same Way, as it is the case with a glow tube of the usual type. The current flows mainly from the wire anode to the cylinder cathode; the proportion of in reverse The direction of the current flowing is due to the different dimensioning of the electrodes tiny.

Wird das Gitter jetzt gegen Erde isoliert,If the grid is now isolated from the earth,

so sammelt es'Elektronen während der Zeiten an, in denen die Elektrode 4 negativ ist.so it gathers electrons during the times in which the electrode 4 is negative.

Wechselt die Polarität, so daß die Elektrode 4 positiv und die Elektrode 3 negativ wird, so bleibt die vorher angesammelte Ladung auf dem Gitter, und jede folgende Umkehrung der Polarität hilft sie zu erhöhen. Diese _:$negative Ladung des Gitters wird schließlich 6gIf the polarity changes so that electrode 4 becomes positive and electrode 3 negative, the previously accumulated charge remains on the grid and each subsequent reversal of polarity helps to increase it. This _: $ negative charge on the grid eventually becomes 6g

(^ groß, daß eine Entladung zwischen den ;;J21ektroden 3 und 4 nicht mehr zustandekomi'rnen kann. Der Abstand zwischen Gitter und Elektrode 4 ist andererseits, wie schon vorher gesagt, kleiner als die mittlere freie Weglänge der Gasmoleküle, so daß auch zwischen diesen Elektroden keine Glimmentladung eintritt. Die Isoliereigenschaft der Gase zwischen nahe aneinandergerückten Elektroden ist in der Technik bekannt.(^ great that a discharge between the ;; J21electrodes 3 and 4 no longer come into play can. The distance between the grid and the electrode 4 is, on the other hand, as already said before, smaller than the mean free one Path length of the gas molecules so that there is no glow discharge between these electrodes either entry. The insulating property of the gases between electrodes that are in close proximity to one another is known in the art.

Wenn dagegen das Gitter geerdet wird, um eine Aufladung zu verhüten oder eine frühere Aufladung abzuleiten, so geht die Gitterwirkung verloren, da keine Ladung vorhanden ist, die den Stromfluß verhütet, wenn das Zylinderelement 3 Kathode wird. Das Ergebnis ist, daß ein gleichgerichteter Wechselstrom in derselben Weise fließt, wie es bei den bekannten Gleichrichtern mit kalten Elektroden (kleinflächige Anode, groß- 8g flächige Kathode) bekannt ist.If, on the other hand, the grid is earthed to prevent charging or a To dissipate earlier charges, the grid effect is lost because there is no charge is present, which prevents the flow of current when the cylinder member 3 becomes a cathode. The result is that a rectified alternating current flows in the same way as it is the case with the known rectifiers with cold electrodes (small-area anode, large 8g flat cathode) is known.

Ist das Gitter isoliert und hat es sich negativ aufgeladen, so ist das Gitterpotential relativ hoch, was es ermöglicht, die Aufladung durch den Widerstand eines Megohm oder g₀ mehr nach Erde abzuleiten. In manchen Fällen ist es nicht einmal notwendig, das Gitter zwecks Ableitung der'Ladung zu erden, und es genügt Berührung mit dem Körper oder mit irgendeinem Gegenstand größerer Kapazität, um das Potential auf einen Betrag zu senken, bei dem die Entladung eintritt.If the grid is isolated and has a negative charge, the grid potential is relatively high, which makes it possible to divert the charge to earth _{through the resistance of one megohm or g 0 more.} In some cases it is not even necessary to ground the grid in order to dissipate the charge, and contact with the body or with some object of greater capacitance is sufficient to reduce the potential to an amount at which the discharge occurs.

Die Empfindlichkeit des Ansprechens der Vorrichtung auf die Gitterladung läßt sich durch Wahl der Arbeitsspannung der Röhre beeinflussen. Wird die Spannung erhöht, so lädt sich das Gitter auf höhere Spannung auf, und die Röhre wird empfindlicher. Bei geringerer Spannung ist eine bessere Berührung mit Erde zur Ableitung der Ladung notwen- 10g dig, um die Röhre leitfähig zu machen.The sensitivity of the device's response to the grid charge can be determined influence by choosing the working voltage of the tube. If the tension is increased, so the grid charges up to a higher voltage and the tube becomes more sensitive. With less Voltage is better contact with earth necessary to discharge the charge dig to make the tube conductive.

Die Vorrichtung zeigt praktisch Selbsteinstellung. Läßt man das Gitter frei und verbindet es nicht mit Erde oder einer Kapazität, so nimmt es von selbst eine Aufladung no an, die ausreicht, um die Hauptentladung der Röhre zu sperren.The device practically shows self-adjustment. Leaving the grid free and connecting it is not connected to earth or capacitance, so it takes a charge by itself no sufficient to block the main discharge of the tube.

Unter gewissen Umständen kann es erwünscht sein, Kalium oder ein anderes Alkalimetall in die Röhre einzubringen, damit sie als Kathode dient, und in diesem Falle sollte die Kathode nicht ein Zylinder mit zusammenhängender Fläche sein, sondern aus einem zylindrischen Gitter bestehen, in dessen Maschen das Kalium festgehalten werden kann.In certain circumstances it may be desirable to use potassium or another Bringing alkali metal into the tube so that it serves as a cathode, and in this The case, the cathode should not be a cylinder with a continuous surface, but consist of a cylindrical grid in the mesh of which the potassium is held can.

Die Leistung gleichgerichteten Stromes imThe power of rectified current in

Falle der Erregung der Röhre durch eine Wechselstromquelle kann bis zu iooo Milliampere bei ioo Volt ansteigen. Dieser Strom ist völlig ausreichend zur Speisung .einer Zehnwattglühlampej die mit der Entladungsvorrichtung unmittelbar in einen Kreis geschaltet ist.The case of excitation of the tube by an alternating current source can reach iooo milliamperes increase at 100 volts. This current is completely sufficient to feed one Ten watt incandescent lamp with the discharge device is connected directly in a circle.

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: In einen Wechselstromkreis geschaltete gasgefüllte Gleichrichterröhre mit kalten Elektroden, die zum Schalten dieses Stromkreises dient und im Entladungsweg vor der Anode ein Gitter aufweist, dessen Spannung für den Entladungszustand der Röhre maßgeblich ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitter, welches das allein von einem Isolator freigelassene Ende der stiftförmigen Anode gegen die großflächige, die Anode koaxial umgebende Kathode abdeckt, in einem Abstand von der Anode angeordnet ist, der kleiner ist als die mittlere freie Weglänge eines Gasmoleküls unter den in der Entladungsröhre herrschenden Bedingungen.Gas-filled rectifier tube with cold Electrodes that are used to switch this circuit and have a grid in the discharge path in front of the anode, whose voltage is decisive for the discharge state of the tube, characterized in that the grid, which the end of the pin-shaped anode, which is left free by an insulator, against the large-area, the anode coaxially surrounding cathode covers, is arranged at a distance from the anode, which is smaller than the mean free path of a gas molecule among those in the discharge tube prevailing conditions. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings