DE874493C

DE874493C - Zuendelektrode fuer Dampfentladungsgefaesse

Info

Publication number: DE874493C
Application number: DES4572D
Authority: DE
Inventors: Hans Bertele Von Grenadenberg
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1941-01-28
Filing date: 1941-01-28
Publication date: 1953-04-23

Description

Zündelektrode für Dampf entladungsgefäße Die Erfindung betrifft eine Zündelektrode für elektrische Entladungsgefüße mit verdampfbarer Kathode, insbesondere Ouecksilberkathode. Zweck der Erfindung ist die Verbesserung der Betriebseigenschaften der ständig in das Kathodenmetall eintauchenden Zündelektroden. Erfindungsgemäß besteht eine solche Elektrode aus einem Metallkern, der sich mit einer auf ihn aufgesetzten Kappe aus Isolierstoff in enger flächenhafter Berührung befindet, wobei die Kappe aus einem Isoliermaterial besteht, dessen Dielektrizitätskonstante größer, vorzugsweise um ein Vielfaches größer als die von Porzellan ist. Es hat sich ferner al:s vorteilhaft erwiesen, für die Kappe einen Isolierstoff zu wählen, der einen verhältnismäßig hohen, mindestens aber einen höheren Schmelzpunkt als das Kernmaterial hat. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß man eine Zündung bei sehr geringem Leistungsbedarf für die Zündvorrichtung herbeiführen kann, wenn man die Zündelektrode aus einem metallischen Kern und einem nicht zu starken Belag aus einem Isolierwerkstoff von hoher Dielektrizitätskonstante herstellt und dafür sorgt, daß zwischen diesen beiden Teilen eine innige flächenhafte Berührung vorhanden ist. Dabei ist es auch wesentlich, daß das Dielektrikum und die an das Dielektrikum angrenzende Metallfläche über die ganze Fläche der Zündelektrode möglichst gleichmäßig beschaffen sind, damit sich unabhängig von der Lage des Quecksilbers, in bezug auf die Zündelektrade bei Anlegen einer bestimmten Spannung an diese stets gleich starke elektrische Felder an der Eintauchstelle ausbilden. A11 dies läßt sich mit einer Zündelektrode nach der Erfindung leicht erreichen, wobei gleichzeitig auch die mechanischen und thermischen Eigenschaften der Elektrode so vorteilhaft gemacht werden können, daß eine lange Lebensdauer der Zündelektrode gewährleistet ist. Ein Beispiel für die Ausbildung der Zündelektrode nach der Erfindung ist aus der Zeichnung ersichtlich. In dieser bedeutet i die Quecksilberkathode, in welche die Zündelektrode hineinragt. Diese besteht aus einem Kern 2 aus Metall, vorzugsweise aus Eisen, der mit einem Träger 3 versehen ist. Auf dem Kern sitzt das zylindrisch ausgebildete, unten abgerundete Hütchen 4 aus einem isolierenden Werkstoff von hoher Dielektrizitätskonstante. Das Hütchen 4 trägt an . seiner Innenseite einen eingebrannten Metallbelags, vorzugsweise aus Eisen, der zur Verbindung mit dem Kern 2 durch Zusammensintern oder durch Löten dient. Die Berührungsfläche zwischen dem .Metallbelag und dem Keramikhütchen 4 ist völlig glatt. Wenn man bei der Herstellung des Keramikhütchens -dafür sorgt, daß es überall die- gleiche nicht zu große Dicke besitzt, dann erhält man an allen Stellen der Zündelektrode, also unabhängig vom Stand des Quecksilberspiegels der Kathode, gleiche Zündeigenschaften, so daß also bei Schwankungen des Kathodenspiegels nicht etwa die Zündwahrscheinlichkeit eine andere wird. Es ergibt sich daraus die Möglichkeit, auf starke Stoßspannungen beim Zünden zu verzichten und an die Zündelektrode gegebenenfalls eine Wechselspannung von veränderlicher Phasenlage anzulegen, wobei die Phasenlage so gewählt ist, daß die Spannung in dem gewünschten Zündzeitpunkt den zur Zündung ausreichenden Wert erhält.
Um die gewünschten Ergebnisse zu erzielen, empfiehlt es sich, für die Herstellung der Kappe 4 einen Isolierstoff von möglichst hoher Dielektrizitätskonstante, und zwar in oder Größenordnung von 3o und darüber zu wählen. Als besonders geeignet haben sich keramische Werkstoffe auf Specksteinbasis mit Titandioxydgehalt erwiesen, wie sie z. B. unter dem Namen Korafar und Kondensa D im Handel erhältlich sind. Diese Werkstoffe haben Dielektrizitätskonstanten von etwa 6o~ bis 8o und haben außerdem einen hohen Schmelzpunkt, so- daß sie auch thermisch sehr widerstandsfähig sind. Die Verwendung von Isolierstoffen mit hohem Schmelzpunkt für die Herstellung der Kappe hat außer der höheren Betriebssicherheit derselben noch den Vorteil, daß die Kappe beim Verbinden mit dem Metallkern nicht beschädigt wird. Die Dicke der Kappe aus Isolierwerkstoff soll nicht zu groß gewählt werden und vorzugsweise in .der Größenordnung von einigen Millimetern liegen. Es hat sich gezeigt, daß man bei einer nicht zu dicken Kappe, die aus einem Werkstoff mit hoher Dielektrizitätskonstante besteht, beim Anlegen der Zündspannung an die Zündelektrode verhältnismäßig hohe tangentiale elektrische Feldstärken erhält, welche offenbar den Zündvorgang sehr begünstigen.
Außer der Zündelektrode kann vorteilhafterweise in deren unmittelbarer Nähe noch eine weitere Hilfselektrode angeordnet werden, welche in der Zeichnung mit 6 bezeichnet ist. Beidem dargestellten Ausführungsbeispiel ist diese aus Graphit hergestellte Elektrode koaxial mit der Zündelektrode angeordnet und mit ihr leitend verbunden. Ihr Abstand vom Kathodenquecksilber ist klein und beträgt vorzugsweise nur einige Millimeter. Die Steuerspannung kann über einen Steuerkreis 7 und einen Transformator 8 zwischen die Kathode und die Zündelektrode gelegt werden. Bei der dargestellten Schaltung ist parallel zu der Sekundärwicklung des Transformators 8 noch ein Kondensator 9 geschaltet. Ferner liegt in der Zuleitung zu der Zündelektrode noch ein Widerstand io. Wenn nun im Betriebe die Zündwechselspannung, die vom Transformator 8 geliefert wird, einen gewissen Wert erreicht, dann wird durch die Zündelektrode eine Entladung ausgelöst, die von der Hilfselektrode 6 übernommen wird. Diese wird durch den Kondensator 9 mindestens so lange noch auf einer ausreichenden Spannung gegenüber der Kathode gehalten, bis die Entladung von der Hauptanode übernommen worden ist. In Wirklichkeit geht dieser Vorgang äußerst rasch vor sich und hat die Zündelektrode hauptsächlich die Aufgabe, die Übernahme der Entladung durch die Hauptanode zu beschleunigen und zu unterstützen.
Als Zündspannung kann eine sinusförmige Wechselspannung oder auch eine Wechselspannung von beliebiger anderer Wellenform verwendet werden. Es ist natürlich auch möglich, die Zündung der Entladung durch Anlegen einer Stoßspannung an die Zündelektrode herbeizuführen.
Die in der Zeichnung dargestellte Hilfselektrode 6 kann auch von der Zündelektrode isoliert sein und als Erregerelektrode dienen. In diesem Fall hat die Zündelektrode nur die Aufgabe, die Entladung erstmalig bei Inbetriebnahme des .Gefäßes oder beim Erlöschen des Erregerlichtbogens im Laufe des Betriebes zu zünden. Die Ausbildungsform :der Elektrode 6 kann natürlich auch von der dargestellten abweichen. Wesentlich ist nur, daß die Hilfselektrode nicht weit von der Zündelektrode bzw. vom Kathodenspiegel entfernt ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Zündelektrode für elektrische Entladungsgefäße mit verdampfbarer Kathode, insbesondere Quecksilberkathode, gekennzeichnet durch einen Metallkern, der sich mit einer auf ihn aufgesetzten Kappe aus Isolierstoff in enger, flächenhafter Berührung befindet, wobei die Kappe aus einem Isoliermaterial besteht, dessen Dielektrizitätskonstante größer, vorzugsweise um ein Vielfaches größer als die von Porzellan ist.
2. Zündelektrode nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe aus Isolierstoff an ihrer Innenseite mit einem vorzugsweise eingebrannten Metallüberzug versehen ist.
3. Zündelektrode nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe aus einem Isolierstoff (keramischer Stoff) auf Specksteinbasis mit Titandioxydgehalt besteht. q..
Zündelektrode nach Anspruch i, z oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Kappe etwa i mm beträgt.
5. Zündelektrode nach Anspruch i und einem oder mehreren der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe aus Isolierstoff durch mechanische Befestigungsmittel so fest mit dem Kern verbunden ist, daß eine innige, flächenhafte Berührung zwischen diesen beiden Teilen auf der ganzen inneren Oberfläche der Kappe zustande kommt.
6. Zündelektrode nach Anspruch :2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe mit dem Kern durch Zusammensintern des metallischen überzuges der Kappe mit dem Kernmetall verbunden ist.
7. Zündelektrode nach Anspruch a, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern in die Kappe eingelötet ist. B. Entladungsgefäß mit einer Zündelektrode nach Anspruch i und einem oder mehreren der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Umgebung der Zündelektrode, vorzugsweise koaxial mit dieser, eine weitere Elektrode angeordnet ist, die sich in geringem Abstand von der Kathodenoberfläche befindet. g. Entladungsgefäß nach Anspruch 8, da-,durch gekennzeichnet, daß die Hilfselektrode mit dem Kern der Zündelektrode leitend verbunden ist.