DE857658C - Anordnung an Anodenroehren fuer hochgespannte Ionenventile - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 1. DEZEMBER 1952

A 13668 VHIcJ 21 g

ist als Erfinder genannt worden

In Anodenrohren für hochgespannte Ionenventile mit einer Mehrzahl von zwischen der Anode und dem Kathodenraum eingesetzten leitenden Körpern oder Elektroden, auf welche verschiedene Spannungen aufgedrückt werden, um eine geeignete Potentialverteilung während der stromlosen Phasen des Ionenventils zu erhalten, war es lange erwünscht, die der isolierenden Rohrwand am nächsten liegende Plasmaschicht in mehrere voneinander elektrisch getrennte Teile aufzuteilen, um einem Durchschlag längs dieser Schicht zwischen Anode und Kathode vorzubeugen. Bei Rohrwänden aus Glas löst man gewöhnlich diese Aufgabe dadurch, daß man die äußersten Teile der leitenden Körper mit dem Glas verschmilzt, wobei die genannten Teile gegebenenfalls in die Außenwand des Rohres eingehen und als Stromzufuhrleiter dienen können. Bei ganzen Rohrwänden aus Porzellan oder ähnlichen keramischen Stoffen, welche mit Rücksicht auf die allgemeine Zuverlässigkeit des Aufbaues in der Regel vorzuziehen sind, hat man versucht, dieselbe Aufgabe dadurch zu lösen, daß man die äußeren Teile der Leiterkörper so nahe an die Rohrwand placierte, wie es mit Rücksicht auf die Toleranz bei der Herstellung von Porzellanrohren und auf die verschiedene Wärmeausdehnung möglich ist, ohne einen unmittelbaren Kontakt an irgendeiner Stelle zu bewirken. Bei hinreichender Länge der so entstandenen Spalte zwischen dem Leiterkörper und der Rohrwand wird ein Durchschlag durch die Spalte verhindert, weshalb sie als eine Unterbrechung des Durchschlagweges wirken.

Aber eine solche Länge beeinträchtigt wesentlich die ziemlich knappe Entfernung für einen Kriechüberschlag zwischen zwei aufeinanderfolgenden Leiterkörpern, was eine solche Bauart wenig zweckmäßig macht.

Obgleich die allgemeine Erfahrung zeigt, daß Kontaktstellen zwischen metallischen und keramischen Körpern, die dem leitenden Plasma ausgesetzt sind, Störungen veranlassen können und deshalb am besten vermieden werden sollen, wurde nun gefunden, daß solche Kontaktstellen von verhältnismäßig großer Ausdehnung zugelassen werden können, falls die Ionisierung in dem angrenzenden Plasma sehr schwach im Verhältnis zu der in der Strombahn während der Sperrphasen herrschenden ist; und hierauf gründet sich vorliegende Erfindung. Gemäß derselben ruhen die Leiterkörper (im folgenden der Kürze wegen Teller genannt) oder dieselben tragenden ringförmigen Teile lose gegen Ansätze im Mantel praktisch längs dem ganzen 'Umfang, während die Leiterkörper zwischen den genannten Ansätzen und der Strombahn bzw. den Strombahnen in an und für sich bekannter Weise Kanäle bilden, deren Länge das Vielfache ihrer geringsten Weite ist und welche deshalb nur eine sehr geringe Diffusion von Ionen von den Strombahnen zu dem Umfang des Rohres ermöglichen.

Die gegen die Ansätze ruhenden Ringe können aus einem Stück mit den Tellern bestehen, in welchem Fall die Einführung in das Porzellanrohr durch Kühlung der Teller auf eine niedrige Temperatur erfolgt, um zu ermöglichen, daß die zuerst eingeführten Teller an den Ansätzen für die später eingeführten vorübergeführt bzw. daß die Teller an ihren eigenen Ansätzen vorüber von unten eingeführt werden können. In der Regel ist es jedoch zweckmäßiger, die Tragringe lose im Verhältnis zu den Tellern zu machen, um die Einführung in das keramische Rohr (im folgenden der Kürze wegen Porzellanrohr genannt, obgleich es auch aus anderen keramischen Stoffen, wie Steatit, bestehen kann) zu erleichtern. In solchem Fall können die Ringe vorteilhaft aufgeschnitten sein, um in Rillen in der Porzellanwand eingeführt zu werden. In jedem Fall sollen die Ringe vorzugsweise aus im wesentlichen demselben Metall wie die Teller bestehen. Als Metall kommt hauptsächlich reines Eisen in Frage. Da dieses Eisen eine sehr niedrige Elastizitätsgrenze hat, müssen die Ringe in der Regel oft mit sehr kleiner radialer Breite ausgeführt werden, falls sie an nur einer Stelle aufgeschnitten und durch Federung, wie z. B. Kolbenabdichtungsringe, eingeführt werden sollen. Es kann deshalb zweckmäßiger sein, sie an mehreren, beispielsweise drei Stellen aufzuschneiden und sie dort durch Scharnierbolzen zu verbinden. An den Aufschnittstellen soll man jedenfalls dafür sorgen, daß die Fugen nicht stumpf sind, sondern daß gegebenenfalls der Durchgang vorüberleckender Ionen durch mehr oder weniger labyrinthartige Fugen erschwert wird. Die Anlagefläche zwischen dem Ring und dem Porzellan kann eben, kegelförmig oder toroidförmig sein. Sie kann gegebenenfalls in der Richtung gegen das Plasma durch eine Aussparung im Ring begrenzt werden, so daß die Begrenzungslinie an dieser Seite durch den außenliegenden Porzellanrand etwas abgeschirmt wird.

Die Durchführungen für die Stromzufuhr an die Spannungsverteilenden Teller bestehen Vorzugsweise aus 'besonderen, durch die Rohrwand gehenden und gegen dieselbe durch eine Glasschicht abgedichteten Pfropfen aus keramischem Material, im wesentlichen demselben Material wie die Rohrwand, gewöhnlich Porzellan. Da diese Pfropfen gedreht bzw. geschliffen und da die Löcher gebohrt werden können, kann man hierdurch eine Genauigkeit der Unterbringung erreichen, die viele Male größer ist, als es bei von vornherein hergestellten Warzen mit Löchern möglich ist, wie früher vorgeschlagen wurde, jedenfalls wird die Ausführung porzellantechnisch einfacher. Die Pfropfen und die Löcher werden vorzugsweise kegelförmig gemacht, um eine Abdichtung mit sehr geringer Dicke der Glasschicht zu ermöglichen.

Auf das äußere Ende des Porzellanpfropfens wird die an sich bekannte Metallhaube aufgeglast. Auf der Innenseite ist diese Haube mit einer zentralen Verlängerung aus im wesentlichen demselben Stoff versehen, welche Verlängerung durch ein Loch des Pfropfens hindurchgeht und zur Stromeinführung dient. Die Aufglasung kann vor, gleichzeitig mit oder nach der Einglasung des .Pfropfens in die Rohrwand erfolgen. Die erstgenannte Ausführung dürfte im allgemeinen am besten sein, da sie die beste Kontrolle der Aufsetzung der Haube ermöglicht. In solchem Fall kann die Glasmasse für die Abdichtung des Pfropfens gegen die Rohrwand leichtflüssiger als die zur Abdichtung der Haube dienende sein, so daß die Gefahr einer Loslösung der Haube bei der Einschmelzung des Pfropfens in die Rohrwand nicht entsteht.

Der zentrale Durchführungsleiter wird zweckmäßig rohrförmig gemacht, um die Verbindung mit dem Spannungsverteiler in der unten näher beschriebenen Weise zu erleichtern. Er soll entweder einen kleineren Außendurchmesser als der Lochdurchmesser des Pfropfens besitzen oder bedeutend innerhalb des inneren Endes des Pfropfens abgeschlossen sein, so daß eine Kontaktstelle zwischen dem Metall und dem Porzellan gut abgeschirmt im Verhältnis zu den verhältnismäßig wirksamen Teilen des Inneren des Anodenrohres liegt.

Durch die Genauigkeit, welche eine in der beschriebenen Weise ausgeführte Durchführung ermöglicht, kann man einen sehr kurzen biegsamen Leiter für die Verbindung mit dem betreffenden Spannungsverteilcr verwenden, welcher Leiter sowohl wie der DurchfühTungsleiter selbst abgeschirmt werden kann. Er kann beispielsweise die Gestalt einer aus mehreren Drähten zusammengesetzten Kontaktbürste annehmen, die in den hohlen Durchführungsleiter eingeführt wird. Gegebenenfalls kann anstatt dessen ein bürstenförmiger Kontakt in der Haube befestigt und ein mit dem Spannungsverteiler verbundener rohrförmiger Kontakt über

den bürstenförmigen geschoben werden. Selbstverständlich können auch andere miteinander verbundene, vorzugsweise ineinander eingreifende Kontakttypen verwendet werden. Tn der Zeichnung zeigt

Fig. ι ein Stück der Porzellanwand eines nach der Erfindung ausgeführten Anodenrohres mit einem darin eingelegten Ring mit anschließendem Teller im Schnitt;

ίο Fig. 2 zeigt in Draufsicht eine Fuge des geteilten Ringes,

Fig. 3 eine entsprechende Seitenansicht; Fig. 4 zeigt eine Seitenansicht, Fig. 5 einen Querschnitt des Ringes bei einer Befestigungsstelle des entsprechenden Tellers und

Fig. 6 eine Einzelheit einer Durchführung für die Stromzufuhr an die Teller.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ruht der Ring 1 zwischen einem Ansatz 2 auf der inneren Seite der Porzellanwand 3, welcher Ansatz im dargestellten Beispiel eben ist. Er ist vorzugsweise zur Schaffung der nötigen Genauigkeit in der Porzellanwand eingeschliffen, wobei die Wand an dieser Stelle etwas dicker sein kann. Der Ring ist an der unteren Seite vorzugsweise mit einer ringsum verlaufenden Aussparung 4 versehen, die den inneren Rand der Ansatzfläche des Porzellans frei läßt und die innere Begrenzungslinie für die Anlage des Ringes gegen das Porzellan gewissermaßen abschirmt. Besonders, falls die Höhe des Ringes der Höhe der im Porzellan eingeschliffenen Rille gleich ist, so daß der Ring gegen das Porzellan auch oben anliegt, versieht man vorzugsweise auch die obere Seite des Ringes mit einer entsprechenden Aussparung 5 für denselben Zweck.

Falls der Ring genügend elastisch ist, um zusammengedrückt zu werden und nachher zurückzufedern, so daß er in die Rille des Porzellans hineinpaßt, kann es genügen, ihn an einer Stelle aufzuschneiden. Wenn er aus reinem Eisen besteht, ist dies jedoch gewöhnlich nicht der Fall, sondern man muß den Ring in mehrere Teile von gleicher oder verschiedener Länge aufschneiden, die zweckmäßig durch Scharniere an allen Stellen, außer einer, verbunden werden. Fig. 2 zeigt eine derartige Scharnierfuge in Draufsicht, Fig. 3 dieselbe in Seitenansicht in der einfachsten Ausführung mit abgeschrägter Fuge. Aber die Fuge kann natürlich auch stufenförmig oder in anderer Weise ausgeführt sein. Der Scharnierbolzen ist mit 6 bezeichnet. An einer Stelle sollen die Teile beim Einsetzen voneinander frei sein, aber sie werden auch dort nach dem Einsetzen zweckmäßig durch einen Bolzen verbunden.

Nachdem der Ring an seinen Platz eingeführt wurde, wird der Teller eingeführt, von welchem nur der äußerste Teil in Fig. 1, 5 und 6 dargestellt ist. Der Teller wird an dem Ring zweckmäßig nur in wenigen Punkten, beispielsweise durch eine Art von Bajonettverschluß, befestigt. Fig. 4 zeigt die für diesen Zweck erforderliche Nut im Ring von dessen Innenseite gesehen und Fig. 5 einen entsprechenden Querschnitt. Die Nut im Ring besteht aus einem axial'durchgehenden Teil 7, der dazu dient, den herausragenden Stift 9 der vorüberzuführenden Teller durchzulassen. Die Nut hat ferner einen gebogenen Teil 8, durch welchen der Stift des mit dem betreffenden Ring zu verbindenden Tellers von der Seite eingeführt wird, um schließlich in den niedrigsten Teil der gebogenen Nut zu sinken und dort steckenzubleiben.

In Fig. 6 ist die Rohrwand 3 mit einem kegelförmigen Loch versehen, in welches ein kegelförmiger Pfropfen 12 vorzugsweise auch aus Porzellan eingesetzt und mit Glasfluß abgedichtet wurde. Dieser Pfropfen hat ein durchgehendes Loch 13, welches jedoch am äußeren Ende des Pfropfens durch eine mit Glasfluß abgedichtete Haube 14 abgedeckt wurde. Mit der Haube ist ein rohrförmiger Leiter 15 verbunden, der am besten das Loch 13 im Pfropfen frei durchläuft und in welchen ein ledernder, beispielsweise bürstenförmiger Kontakt 16 eingeführt werden kann. Dieser Kontakt 16 kann in einen mit dem Spannungsverteiler 18 verbundenen Teil 17 eingeschraubt werden, nachdem letzterer Teil an den Platz gebracht wurde. Wie schon erwähnt, können auch andere federnde Kontakttypen verwendet werden. Kennzeichnend für die Anordnung ist jedenfalls, daß man infolge der erreichten Genauigkeit der Lage der Durchführung keinen längeren biegsamen Leiter für die Verbindung braucht. Anstatt Glasfluß kann auch ein anderes Abdichtungsmittel, beispielsweise Lack, verwendet werden.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Anodenrohr für hochgespannte lonenventile mit einem Mantel aus keramischem Isolierstoff und mit darin eingesetzten Tellern für die Spannungsverteilung in den Sperrphasen, dadurch gekennzeichnet, daß die Teller oder sie tragende Teile gegen Ansätze des Mantels praktisch den ganzen Umfang entlang lose ruhen, während die Teller zwischen den genannten Ansätzen und der Strombahn bzw. den Strombahnen in an sich bekannter Weise Kanäle bilden, deren Länge das Vielfache ihrer geringsten Weite ist.

2. Anodenrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Ansätzen ruhenden Metallringe mit "den Tellern lösbar, beispielsweise nach Art von Bajonettverschlüssen, verbunden sind.

3. Anodenrohr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallringe an wenigstens zwei Stellen des Umfanges aufgeschnitten sind.

4. Anodenrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlagefläche jedes Teiles gegen das Porzellan in der Richtung gegen das Plasma durch eine Aussparung begrenzt wird, die über den Begrenzungsrand des Porzellans greift, so daß die Begrenzungslinie der Anlagefläche gegen elektrische Felder gewissermaßen abgeschirmt ist.

5. Anodenrohr nach Anspruch 1, bei dem

der Teller in einem Stück mit dem gegen den Ansatz ruhenden Teil ausgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterschied zwischen dem Außendurchmesser des genannten Teiles und dem Innendurchmesser des Ansatzes so klein ist, daß der Teller durch Kühlung auf eine niedrige Temperatur an dem Ansatz vorübergeführt werden kann.

6. Durchführung für die Stromzufuhr an die Teller nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die keramische Wand durch einen durch Bindemittel abgedichteten Pfropfen aus keramischem Stoff durchsetzt wird, welcher Pfropfen außen durch eine abgedichtete Haube abgeschlossen ist und ein durch die Haube geschlossenes Loch für den inneren Leiter besitzt.

7. Durchführung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Pfropfen und das für ihn bestimmte Loch in der Rohrwand beide bearbeitet sind.

8. Durchführung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Pfropfen und das Loch kegelförmig sind.

9. Durchführung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Haube unmittelbar verbundene äußere Leiter rohrförmig ist und zur Aufnahme eines mit dem Teller verbundenen Federkontaktes dient, oder umgekehrt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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