DE467674C - Gleichrichter, bestehend aus einem Entladungsgefaess mit Gluehkathode - Google Patents

Description

In der Patentschrift 440 044 ist ein aus einem Entladungsgefäß bestehender Glühkathodengleichrichter beschrieben, dessen Glühkathode aus Wolfram oder einem anderen Metall besteht, welches bei Temperaturen von mindestens 2 ooo° C noch nicht schmilzt, und deren Zerstäubung durch eine Füllung von Stickstoff, Argon oder Quecksilber von hinreichend hohem Gasdruck (zweckmäßig einige Millimeter bis einige Zentimeter) verhütet oder verringert wird. Es wurde nun gefunden, daß in einem derartigen Entladungs-■ gefäß eine merkliche Erniedrigung des Spannungsabfalles im Lichtbogen erzielt werden kann, wenn im Gefäß geringe Mengen eines Stoffes, wie z. B. Calcium und die verwandten Erdalkalimetalle, Magnesium, oder nichtmetallische Absorptionsmittel, wie ζ. Β. Phosphorpentoxyd, untergebracht sind, weleher, während er auf die Gasfüllung chemisch nicht einwirkt, auf Verunreinigungen der letzteren chemisch einwirkt und mit ihnen Verbindungen von vernachlässigbar niedrigem Dampfdruck bildet. Im Fall einer Füllung des Gleichrichters mit Argon scheinen die gefährlichsten gasförmigen Verunreinigungen, die den Spannungsabfall im Lichtbogen zu vergrößern trachten, Wasserdampf, Wasserstoff und Stickstoff zu sein.

Der chemisch aktive Stoff, welcher auf die schädlichen gasförmigen Verunreinigungen der Gasfüllung oder schädliche, in den Elektroden oder in der Gefäßwand enthaltene Gase einwirkt, kann durch die Kathode verdampft werden, wenn sie bei Stromdurchgang zum Glühen gebracht wird, oder er kann einfach in irgendeiner geeigneten Weise im Gefäß untergebracht sein. Beispielsweise kann metallisches Calcium oder Magnesium in Form von schmalen Streifen oder Drähten auf einen der Zuführungsdrähte der Kathode, und zwar nahe zur Kathode, geschoben oder gewickelt sein, so daß sie durch Erwärmung von Seiten des Lichtbogens oder der Glühkathode verdampfen. Der chemische Zusatz kann auch innerhalb des Entladungsgefäßes in einer dünnwandigen Glaskapsel untergebracht sein, welche nach dem Abschmelzen der Röhre durch Schütteln zerbrochen wird.

Bei einer Füllung von Stickstoff ist vor-

zugsweise Phosphorpentoxyd zur Aufnahme von Wasserdampf und anderen gasförmigen Verunreinigungen geeignet. Bei Füllungen mit einatomigen Gasen, z. B. Argon, Neon, Krypton, Xenon oder Helium, eignet sich besonders Calcium, Magnesium, oder ein verwandtes Metall. Calciumdampf absorbiert alle Gase mit Ausnahme der sehr inerten einatomigen Gase. Doch kann auch Phosphorpentoxyd erfolgreich zur Reinigung einer einatomigen Gasfüllung im Gefäß sebst benutzt werden. Phosphorpentoxyd beseitigt aus der Argonfüllung Wasserstoff, Wasserdampf und bis zu einem gewissen Grade auch Stickstoff. Ein Teil des Pentoxydes wird durch den Wasserstoff reduziert und bildet Wasserdampf, welcher dann durch das restliche Pentoxyd absorbiert wird und gummiartige Phosphorsäure von sehr niedrigem Dampfdruck bildet.

Die vorteilhafte Wirkung, die durch die gemäß der Erfindung anzuwendenden Reinigungsmittel erzielt wird, darf nicht mit der chemischen Reinigung des Füllgases vor seiner' Einführung in das Entladungsgefäß verwechselt werden. Der innerhalb des Entladungsgefäßes mit seiner Gasfüllung in Berührung gebrachte, chemisch einwirkende Stoff hat außer der Reinigung der Gasfüllung im Be- - 30 ginn des Betriebes noch die Wirkung, dauernd Spuren schädlicher Gase zu absorbieren, die während des Betriebes von den Elektroden und der Gefäßwand abgegeben werden. 'Ersichtlich aktiviert der Lichtbogen die gasförmigen Verunreinigungen, so daß sie sich mit dem chemischen Dampf innerhalb der Röhre leichter verbinden.

Durch die Anwendung der letzteren kann der Spannungsabfall auf die Hälfte und in manchen Fällen noch mehr verringert werden im Vergleich zu Entladungsgefäßen, deren Gasfüllung vor der Einführung in das Entladungsgefäß in der sorgfältigsten Weise nach den bekannten chemischen Methoden gereinigt worden ist. Beispielsweise wurde bei einem 6-Ampere-Gleichrichter mit einer in der gewöhnlichen Weise gereinigten Argonfüllung ein Spannungsabfall von 30 bis 40 Volt gefunden, welcher auf ungefähr 10 Volt verringert wurde, wenn gemäß der Erfindung Phosphorpentoxyd in das Entladungsgefäß eingeführt wurde. In ähnlicher Weise wurde bei einer 6-Ampere-Röhre, die eine in der üblichen Weise gereinigte Neonfüllung von etwa halbem Atmosphärendruck enthielt, ein Spannungsabfall von ungefähr 50 Volt, dagegen nach Einführung von metallischem Calcium nur ein solcher von ungefähr 20 Volt gefunden.

Eine noch weitergehende Verringerung des Spannungsabfalles im Lichtbogen kann dadurch erzielt werden, daß die Anode selbst ganz oder zum Teil aus einem chemisch sehr aktiven Metall besteht, z. B. Calcium:, Magnesium oder Titan.

Ein Ausführungsbeispiel für ein Entladungsgefäß der letzteren Art ist in der Abbildung dargestellt. Das Gefäß 1 besteht aus einem Glas von geringer Ausdehnung, z. B. aus Natrium-Magnesium-Brosilikat-Glas. Die Kathode 2 besteht aus einem sehr hitzebeständigen Stoff, z. B. AVolfram, Tantal, . Kohlenstoff o. dgl. Die Anode 3 besteht aus metallischem Calcium, Magnesium, Titan oder einem anderen Metall, welches sich gegenüber den Gasen, außer den Edelgasen, chemisch sehr aktiv verhält. Der Kathode wird Strom durch die Drähte 4 und 5 zugeführt, der Anode durch den Draht 6. Diese Drähte sind in der üblichen Weise in die Füße-7 und 8 eingeschmolzen. Die Kathode besitzt vorzugsweise einen Glühkopf 9 von etwas größerem Durchmesser, wie in der Zusatzpatentschrift 442 276 beschrieben ist. Die Röhre wird zunächst entlüftet und dann mit einem einatomigen Gas bis zu einem beträchtlichen Druck gefüllt. Die Wahl des Anodenmaterials macht es unnötig, bei der Entlüftung so große Sorgfalt wie bisher anzuwenden. Der Gasdruck schwankt je nach der Art des Entladungsgefäßes und go seiner Aufgabe; er kann einige Millimeter Hg bis etwa Atmosphärendruck betragen. Bei der beschriebenen Anordnung kann der Spannungsverlust bis auf 4 oder S Volt herabgedrückt werden.

Die vorteilhafte Wirkung der Erfindung möge durch folgende Beispiele erläutert werden, die sich auf Entladungsgefäße mit Calciumanode beziehen. Bei einer Argonfüllung von einem Druck von ungefähr S bis 12 cm Hg konnte bei weißglühender Kathode ein 8 - Ampere - Lichtbogen mit einem Spannungsabfall von 10,4 Volt erzeugt werden. Nach dreistündigem Betriebe war der Spannungsabfall auf 7,8 Volt gesunken. Bei einem 20-Ampere-Lichtbogen wurde ein anfänglicher Spannungsabfall von 6,9 Volt beobachtet, welcher nach dreistündigem Betrieb auf 4,5 Volt gesunken war. In einer in der üblichen Weise gereinigten Neonfüllung von ungefähr ¹I₄ Atmosphärendruck wurde, für einen 10-Ämpere-Lichtbogen anfänglich ein Spannungsabfall von ungefähr 58 Volt beobachtet, welcher in etwa 40 Minuten auf ungefähr 12,5 Volt sank.

Ein weiterer Vorteil der Benutzung von Anoden aus chemisch sehr aktiven Metallen besteht in der außerordentlich niedrigen Span- . nung, die für das Zünden des Lichtbogens erforderlich ist. Beispielsweise kann in Verbindung mit einer Kathode, deren Temperatur 2500⁰C beträgt, ein 15-Ampere-Lichtbogen

mit einer Spannung von nur 14 Volt gezündet werden.

Es sei bemerkt, "daß die hier beschriebenen Mittel an sich bereits zur Herstellung eines hohen Vakuums bzw. zur Reinigung von Gasresten in Vakuumröhren bekannt sind. Auch ist bekannt, daß durch diese Reinigung j der Gasreste der Kathodenfall stark herabgemindert wird, z. B. in Argon bis auf 120 Volt (s. Rot t gar dt, Annalen der Physik, 4. Folge, Band 33, 1910, Seite 1185). Im vorliegenden Fall werden diese Mittel bei dem Gleichrichter nach dem Hauptpatent angewendet, dessen gesamter Spannungsabfall bereits bedeutend niedriger als der ebengenannte Kathodenfall von 120 Volt ist, und dieser Spannungsabfall noch weiter bedeutend erniedrigt, wodurch dieser Gleichrichter in besonders zweckmäßiger Weise weitergebildet

ao wird.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Gleichrichter, bestehend aus einem Entladungsgefäß mit Glühkathode nach Patent 440 044, dadurch gekennzeichnet, daß in anderweitig bekannter Weise in dem Gefäß eine geringe Menge eines Stoffes vorhanden ist, welcher auf die Gasfüllung chemisch nicht einwirkt, dagegen auf Verunreinigungen der letzteren einwirkt und mit ihnen Verbindungen von sehr niedrigem Dampfdruck bildet, z. B. Phosphorpentoxyd bei Stickstoffüllung oder Erdalkali und ähnliche Metalle bei Füllung mit einatomigen Gasen.

2. Gleichrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, -daß in anderweitig bekannter Weise die Anode selbst aus Calcium, Magnesium, Titan oder einem ähnlichen Metall besteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen