-
Elektrischer Gas- oder Dampfenfladungsapparat Die Erfindung betrifft
einen elektrischen Gas- oder Dampfentladungsapparat mit in die Kathode eingeführter
fester, aus Metallcarbid bestehender Zündelektrode nach Patent 677 5:21,
bei dem Mittel vorgesehen sind, die eine nur beschränkte, zur Zündung des Hauptlicht#ogens
ausreichende Anzahl von Ladungsträgern erzeugen, jedoch während der Sperrperioden
die Zahl der Rückzündun-Cr ,en begünstigenden Ladungsträger im Entladungsraum vermindern
unterAusschluß der Bildung neuer Ladungsträger. Die in die vorzugsweise flüssige
Kathode eintauchende Zündelektrode besteht nach dem Hauptpatent an der Berührungsstelle
zwischen ihr und der Kathode aus einem Werkstoff mit hohem spezifischen, elektrischen
Widerstand oder aus einem Nichtleiter.
-
Die bei diesem Entladungsapparat verwendeten Zündelektroden, die kurz
als Innenzünder bezeichnet werden können, haben zwei Aufgaben zu erfüllen. Einerseits
muß längs der Zündelektrode ein Spannungsgefälle von mindestens ioo V
je Zentimeter auftreten. Dieses Spannungsgefälle ist deshalb notwendig, um
an der Berührungsstelle zwischen Quecksilber und dem Innenzünder die notwendige
F'eldstärke von etwa i 6o V je Zentimeter hervorzurufen, die dann aus der
Quecksilberoberfläche Elektronen auslöst. Andererseits muß der Innenzünder außerdem
einen genügend starken Strom führen, damit nach der Elektronenauslösung aus der
Quecksilberoberfläche an der Berührungsstelle von Innenzünder und Quecksilber der
Strom genügend rasch am Innenzünder hochklettert und so einen genügend großen Gasraum
ionisiert, um das Zünden des Hauptlichtbogens zu ermöglichen.
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind dem Zündkörper ein oder mehrere
die Erregung des Lichtbogens vermittelnde Hilfselektroden zugeordnet. Die vorerwähnten
beiden Aufgaben sind nach der Erfindung verschiedenen Elektroden zugeordnet. Der
eigentliche Innenzünder erfüllt nach der Erfindung nur noch die erste Bedingung.
Es wird lediglich die Feldstärke von etwa iol V je Zentimeter erzeugt, die
nötig ist, um die Anfangselektronen aus der Quecksilberoberfläche auszulösen. Der
Innenzünder kann also aus einem Werkstoff mit sehr hohem-
Widerstand
bestehen, da er nur geringe Ströme zu führen hat. Der Innenzünder kann außerdem
mit Isolierwerkstoff um,-eben sein, der ebenfalls noch in das Kathodenquecksilber
eintaucht. Auch ist es möglich, Innenzünder zu verwenden, die nur aus einem metallischen
Leiter bestehen, der völlig mit Isolierwerkstoff unischlossen ist und in das Kathodenquecksilbe#
eintaucht.
-
Die Bogenbildung hingegen wird von einer oder mehreren Hilfselektroden
(Erregeranoden) übernommen, die in der Nähe der Berührungsstelle zwischen Zündstift
und Ouecksilber angebracht sind. Die Hilfseliktrode besteht vorteilhaft aus einem
Ring und kann eine vom Zündstift getrennte Zuführung haben oder mit diesem verbunden
sein.
-
In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele dargestellt.
-
Die Fig. i bis 4 zeigen verschiedene Ausführungsformen der neuen Zündvörrichtung,
und in den Fig. 5 bis io sind einige Schaltbilder angegeben.
-
In Fig. i ist mit i der Zündstift, der aus einem Werkstoff hohen Widerstandes
besteht, bezeichnet. Dieser Zündstift i führt nur geringen Strom und ist in das
Kathodenquecksilber 2, eingetaucht. Die ringförmige Hilfselektrode (Erregeranode)
3 ist mit dem Haltekörper 4 des Zündstiftes i verbunden.
-
Bei der Ausführungsform nach Fig. 2, besteht der Zündstift
5 ebenfalls aus einem Werkstoff hohen Widerstandes und führt nur wenig Strom.
Der Zündstift 5 ist jedoch, wie aus der Zeichnung ersichtlich, mit einem
aus Isolierstoff bestehenden Körper 6 umgeben. Zündstift 5 und Isolierkörper
6 tauchen wieder in das Kat#odenquecksilber 2 ein. Die Hilfselektrode7 ist
bei diesem Ausführungsbeispiel nicht mit dem Haltekörper 8 verbunden, sondern
hat eine getrennte Zufüh-
rung in dem Rohr 9, das durch den Isolierkörper
io von dem Haltekörper 8 getrennt ist.
-
Fig. 3 zeigt einen Zündstift, der aus geschichteten Werkstoffen
besteht. Es folgt jeweils 'auf eine aus Isolierwerkstoff bestehende Schicht eine
Metallschicht. Mit ii ist ein Stift bezeichnet, der aus einem Widerstandsmaterial
besteht wie die Stifte i und 5
der Fig. i und 2. Die Scheiben aus Isolierwerkstoff
sind mit 12 und die aus nietallischen Leitern mit 13 bezeichnet. Diese
Scheiben sind so über den Stift i i gezogen, daß immer auf eine Isolierscheibe
eine Metallscheibe folgt. Hierbei stehen die Metallscheiben 13 in leitender
Verbindung mit dem Widerstandsstift i i. Der Widerstandsstift i i hat an seinem
unteren Ende einen scheibenförmigen Ansatz 14, der als Halterung für die aufgesetzten
Scheiben dient. Die Hilfselektrode besteht hierbei aus mehreren Ringen 15, die mit
dem Haltekörper 16 des Stiftes i i verbunden sind.
-
Fig, 4 zeigt einen Zündstift, der aus einem .völlig mit Isolierwerkstoff
17 umgebenen metallischen Leiter 18 besteht. Die Hilfselektrode besteht aus einem
Blechring ig, der mit dem Haltekörper des Stiftes 18 verbunden ist.
-
Die neuenZündkörper bieten folgendeVorteile: Der eigentliche Zündstift
wird viel weniger beansprucht und damit unter Herabsetzung seines Verschleißes seine
Lebensdauer erhöht. Da die Lebensdauer von Stromrichtern, insbesondere Steuergleichrichtern,
durch die Lebensdauer der Innenzünder wesentlich mitbestimmtwird, wird hierdurcheineErhöhung,
der Lebensdauer des Gleichrichters erzielt. Die Erhöhung der Lebensdauer der Innenzünder
geht vorteilhaft so weit, daß sie wesentlich über die Lebensdauer des Stromrichters
selbst hinausgeht. Eine derart hohe Lebensdauer ist mit den bisherigen Elektrodenanordnungen
nicht zu erreichen, da der Verschleiß zu groß ist. Mit der neuen Anordnung kann
der Verschleiß in solchen Grenzen gehalten werden, daß die erwähnten Bedingungen
der Lebensdauer erfüllt -werden.
-
Die bisherigen Innenzünder erfordern eine erhebliche Zündleistung,
die - im allgemeinen je nach der Ausführung des Zünders zwischen i
und 2,5 Watt liegt. Eine derart -hohe Zündleistung ist invielenFällenunerwünscht.
Sie kommt dadurch zustande, daß einmal ein sehr hoher Spannungsabfall am Innenzünder
zum Auslösen der Anfangselektronen, andererseits aber auch ein hoher Strom zum Aufrechterhalten
des Bogens erforderlich ist. Dadurch, daß der neue Zünder erlaubt, die Hilfselektrode
vom Zündstift zu trennen, muß nur noch eine viel geringere Leistung, etwa o,oi bis
o,i Watt, aufgebracht werden, um mit Hilfe des Zündstiftes die Anfangselektronen
aus der Quecksilberoberfläche auszulösen. Die HilfseleInrode: wird zweckmäßig dann
durch eine dem Netz entnommene Spannung gespeist.
-
Durch die Verringerung der Zündleistung ergeben sich vollkommen neue
Möglichkeiten der Zündung. Bisher war man nämlich im allgemeinen auf Kontaktscheiben
angewiesen oder auf gesteuerte Stromrichter, die ir-endwie zwischen Hauptanode und
Innenzunder des Gleichrichters geschaltet waren. jetzt kann man beispielsweise Elektronenröhren,
gesättigte Eisenkreise oder derartige Schaltanordnungen zum Betätigen des Zündorgans
verwenden.
-
Nachstehend sind einige Schaltungsheispiele angegeben.
Fi
'g. 5 zeigt eine Schaltung, bei der der Innenzünder durch ein Elektronenrohr
b#ctätigt wird und die Hilfselektrode über ein Ventil an die Hauptanode des Gleichrichters
angeschlossen ist. G ist das Gleichrichtergefäß mit der Anode
A, der Quecksilberkathode K, dem Zündstift Z und der HilfsanodeH.
A und K liegen an einer Wechselspannun g. H ist über
das Ventil V und den Strombegrenzungswiderstand R an die Hauptanode A angeschlossen.
H führt also nur Spannung, solange die Anode A positiv gegen die Kathode
K ist. Der Zündstift Z liegt im Anodenkreis der Elektronenröhre E (an deren
Stelle auch ein kleiner gesteuerter Stromrichter verwendet werden könnte). Im Gitterkreis
von E liegt, die Batterie B, die dem Rohre eine negative Gitterspannung aufdrückt,
und ein hochgesättigter Transformator T, der von einer gegenüber der Netzwechselspannung
phaseliverschobenen Wechselspannung gespeist wird.
-
Die Wirkungsweise der Schaltung ist kurz folgende: Die am Transformator
T infolge seiner Sättigung auftretende hohe Spannungsspitze erzeugt in der einen
Halbwelle eine zusätzliche negative, in der anderen eine zusätzliche positive Spannung
zu der Spannung der Batterie B im Gitterkreis des Elektronenrohres E. Diese
zusätzliche Spannung ist nun so gewählt, daß sie, wenn sie positiv gegen die Kathode
ist, auch am Gitter eine so ho-Iie positive Spannung erzeugt, daß der Elektronenstroni
in E auf seinen Sättigungswert springt. Damit tritt im Anodenkreis von
E am Widerstand W und somit auch am Innenzünder Z eine so hohe Spannung auf,
daß die Anfangselektronen an der Berührungsstelle zwischen dein Innenzünder Z und
dem Kathodenspiegel K ausgelöst werden. Der Zündbogen brennt darauf zwischen H und
K und zündet den Hauptbogen zwischen A und K.
-
Durch Verändern der Phase zwischen Netz und primärer Spannung an T
kann der Zündpunkt verändert werden.
-
Fig. 6 zeigt eine Steuerschaltung im Gitterkreis von
E, bei der der Transformator T primärseitig ebenfalls an das Netz angeschlossen
ist. Die Verlagerung der Spannungsspitze des eisengesättigten Transformators T wird
hierbei erreicht durch Überlagerung einer Gleichstronisättigung, deren Betrag durch
den veränderlichen Widerstand R, variiert werden kann.
-
In Fig. 5 und 6 können die Gleichspannungsquellen natürlich
durch Gleichrichtergeräte ersetzt werden, die dann ebenfalls an das Wechselstromnetz
angeschlossen werden können. Die Steuereinrichtung im Gitterkreis des Elektronenrohres
E kann natürlich durch ein Kipprelais oder eine ähnliche Einrichtung ersetzt
werden, die bewirkt, daß der Strom in :der Elektronenröhre E sich sprunghaft
ändert.
-
In manchen Fällen kann man den eisengesättigten Transformator direkt
auf den Innenzünder schalten. In diesem Falle kann die Verlagerung ebenfalls entweder
nach der in Fig. 5 oder Fig. 6 angegebenen Weise erfolgen. In Fig.
7 ist eine solche Schaltung angegeben, bei der die Verlagerung der Spannungsspitze
von T durch Gleichstromüberlagerung erfolgt.
-
Fig. 8 zeigt dieselbe Schaltung wie Fig. 7,
nur ist hier
die Hilfsanode H über einen ZwischentransformatorTZ an das Netz angeschlossen. Dies
hat den Vorteil, daß man in der Wahl der Spannung für den Zündstift von der Netzspannung
frei ist und dieselbe nach Bedarf höher oder tiefer als die Netzspannung wählen
kann.
-
Fig. 9 zeigt eine Schaltung, bei der die Hilf sanode H mit
dem Zündstift Z verbunden ist. Im Zündkreis liegt, wie in Fig. 7, ein Transformator
T, der stark eisengesättigt ist. Tritt am Transformator T eine Spannungsspitze auf,
so hat diese Spannungsspitze einen hohen Spannungsgradienten am Zündstift zur Folge,
die Anfangselektronen werden aus der Ouecksilberoberflächeausgelöst, und der Bo-,gen
beginnt gegen die Hilfsanode H zu brennen. Die Spannungsspitze am Transformator
bricht nun zusammen, es bleibt aber noch eine solche Restspannung bestehen, daß
der bereits gezündete Bogen weiterbrennen kann und erst zum Erlöschen kommt, wenn
der Hauptbogen zwischen A und K brennt.
-
Bei der Ausführungsform nach Fig. io ist die Hilfselektrode H unmittelbar
an die Anode angeschlossen. Bei dieser Schaltung spart man ein besonderes Ventilrohr.