DE907676C - Gluehkathode fuer elektrische dampf- oder gasgefuellte Entladungsgefaesse - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Glühkathode, insbesondere für dampf- oder gasgefüllte Entladungsgefäße.

Die Kathode ist in erster Linie in ihrer Emissionsfähigkeit von dem Entladestrom abhängig. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist die Kathode auch noch von Energieverlusten im Lichtbogen abhängig. Weiterhin wird mit der Kathode gemäß der Erfindung ein im wesentlichen konstanter Spannungsabfall in der Röhre erzielt.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Kathode gemäß der Erfindung besteht darin, daß die Kathode aus mindestens zwei emittierenden Teilen besteht. Einer dieser Teile wird von einer äußeren Heizquelle in bekannter Weise geheizt, während die Emission der anderen Teile von den Energieverlusten in der Entladung gesteuert wird.

Die Erfindung sei an Hand der Figuren näher beschrieben.

Fig. ι stellt ein dampf- oder gasgefülltes Ent- so ladungsgefäß dar, während

Fig. 2 die Kathode 12 des Entladungsgefäßes 1 vergrößert zeigt;

Fig. 3 zeigt die Kathode gemäß Fig. 2 von der Seite, und «5

Fig. 4 stellt einen Teilausschnitt dar;

Fig. 5 ist eine graphische Darstellung der Wirkungsweise der Kathode;

Fig. 6 bis Ii zeigen Abänderungen der Kathodenbauform.

Es sei zuerst Fig. ι betrachtet. Die Röhre besteht aus einer abgeschmolzenen Hülle io, z. B. aus Glas, einer Anode 11 und einer Kathode 12. Die Röhre ist mit einem Dampf oder Gas oder einem Gemisch beider gefüllt. Die Kathode 12 wird von den Einführungen 14 und 15 getragen, die in bekannter Weise in den Quetschfuß 13 eingeschmolzen sind. Die Heizung der Kathode erfolgt z. B. durch den Transformator 16.

Wie die Fig. 2 und 3 deutlicher zeigen, besteht die Kathode 12 aus zwei emissionsfähigen Teilen 20 und 21. Der Teil 20 besteht aus einer Drahtwendel, die quer zur normalen Entladungsrichtung angeordnet ist. Sie kann gemäß Fig. 4 aus einem festen Metalldraht 20' bestehen, der mit einem feineren Draht 20" umwickelt ist und der sodann mit einem emissionsfähigen Material, wie z. B. Thoriumoxyd oder einem Erdalkalimetall, bedeckt ist. Diese Wendel 20 wird normalerweise so weit erhitzt, daß eine genügende Emission von Elektronen stattfindet. Dieser Emissionsstrom kann den gesamten Elektronenstrom bei geringerer Belastung liefern, dagegen bei voller Belastung nur einen bestimmten Bruchteil des Gesamtstromes übernehmen.

Wenn der Entladestrom zunimmt, soll der zunehmende Teil von dem zweiten Kathodenteil 21 3Q übernommen werden; damit dieses selbsttätig erfolgt, ist der Teil 21 derart angeordnet, daß seine Emission durch die Wärme gesteuert wird, die von den Verlusten im Lichtbogen erzeugt wird. Zu diesem Zweck ist die Wendel 21 in genügendem Abstand um die Wendel 20 angeordnet, so daß sie nicht durch die Wärme der Wendel 20 zur Emission gebracht werden kann. Sie ist jedoch derart quer zur Entladung angeordnet, daß sie zum größten Teil vom Entladungsstrom getroffen wird und auf diese Weise in Abhängigkeit vom Entladungsstrom aufgeheizt werden kann.

Die letztere Bedingung läßt sich am wirksamsten dadurch erfüllen, daß die Wendel 21 zwischen die Heizwendel 20 und Anode 11 gebracht wird. Die Wendel 21 muß dann jedoch mit genügenden Durchtrittsöffnungen versehen sein, damit die Entladung durch sie hindurch zur Wendel 20 stattfinden kann. In den Fig. 2 und 3 ist eine mögliche Konstruktionsform angegeben. Hier umgibt die Wendel 21 die Wendel 20 konzentrisch. Die Wendel 21 kann genau so wie die Wendel 20 aus einem umwickelten Draht, z. B. Wolframdraht, bestehen, der sodann mit einer emissionsfähigen Paste bedeckt ist.

Die Wendel 21 ist ebenfalls an den Strom-Zuführungen 14 und 15 befestigt. Sie ist jedoch derart bemessen, daß sie nicht von dem Heizstrom auf Emissionstemperatur gebracht werden kann.

Die Wirkungsweise der Kathode gemäß der Erfindung sei an Hand des Diagramms in Fig. 5 erläutert. Hier stellte den Prozentsatz des Anodenstromes dar, der von der inneren Wendel 20 übernommen wird, und die Kurve B zeigt den Prozentsatz an Anodenstrom, der von der äußeren Wendel 21 aufgenommen wird. Als Abszisse ist der gesamte Anodenstrom dargestellt. Die Werte sind an einer 50-Ampere-Röhre gemessen worden. Die Kurve zeigt, daß bis 5 Ampere Belastungsstrom die innere Wendel den gesamten Anodenstrom führt. , Bei höheren Belastungen beginnt die äußere Wendel 21 sich an der Stromführung zu beteiligen. So ist bei etwa 33 Ampere der Strom etwa gleichmäßig auf beide Wendeln verteilt. Bei 50 Ampere führt die äußere Wendel 60% des Gesamtstromes. Die Erklärung hierfür liegt darin, daß mit wachsender Stromdichte im Lichtbögen die Energieverluste proportional anwachsen. Die hierdurch erzeugte Wärme erhitzt die äußere Wendel, die im Lichtbogenweg liegt, und erhöht damit den Emissionsstrom dieses Kathodenteiles. Auf diese Weise ist also der gesamte Emissionsstrom selbsttätig abhängig von dem Belastungsstrom.

Ein weiterer Vorteil der verbesserten Kathode besteht darin, daß, nachdem der EnttladungsstiOm einen wesentlichen Betrag erreicht hat, wie z. B. 30 oder 50% der Höchstbelastung, die Kathode bestrebt ist, den Spannungsabfall in der Entladung unabhängig von Belastungsschwankungen konstant zu halten. Dies kommt daher, daß mit wachsender Belastung ein erhöhter Elektronenstrom geliefert wird. Hieraus ergibt sich nämlich, daß zur Erhöhung der Emission kein erhöhter Spannungsabfall mehr notwendig ist, da die erhöhte Belastung durch zusätzliche Erwärmung ausgeglichen wird. Es sind [ schon früher Kathoden bekanntgeworden, bei denen j die Emission bei Erhöhung der Last durch Feldj emission erhöht wird, die ihrerseits eine Erhöhung des Spannungsabfalles bedeutet. Diese Zunahme des Spannungsabfalles ist unerwünscht, da hierdurch die Nutzspannung herabgesetzt wird.

Da die Erfindung einen Weg angibt, um die bisher nutzlose Verteilung der Energie im Entladungsraum auszunutzen, erhöht sie die Kathodenwirksamkeit gegenüber den bekannten offenen Kathoden. So konnten z. B. mit einer besonderen Kathode gemäß der Erfindung 500 Milliampere Emissionsstrom pro Watt zugeführter Heizleistung erzielt werden. Erhöhte Kathodenwirksamkeit bedeutet aber, daß für eine Kathode gegebener Kapazität ein geringerer Heizstrom erforderlich ist. Es kann also ein größerer Laststrom durch die Stromzuführungen geleitet werden. Dies ist insofern von Bedeutung, als man dadurch für größere Belastungsströme keine dickeren Einschmelzdrähte zu verwenden braucht.

In den Fig. 6 und 7 ist eine Kathode dargestellt, bei der eine mittlere Wendel 25 von zwei zusätzlichen konzentrischen Wendeln 26 und 27 umgeben! ist. Die Wendeln sind im einzelnen genau so gebaut, wie in Fig. 1 bis 3 dargestellt und beschrieben ist. Die Wirkung ist ähnlich wie die der Kathode nach Fig. ι bis 3, indem die innere Wendel 25 vom Heizstrom erhitzt wird, während die äußeren Wendeln und 27 von der 'Entladung aufgeheizt werden.

In Fig. 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt. Die innere Wendel 31 ist an die beiden Stromzuführungen 30 und 32 geführt, während die

äußere Wendel 29 nur an die eine Stromzuführung, z. B. 30, geführt ist.

Für das Wesen der Erfindung ist es unerheblich,

ob die Kathodenteile aus einer Drahtwendel oder einem anderen Gebilde bestehen. In Fig. 9 ist z. B.

eine Abänderung in der Form dargestellt, daß der

* äußere Teil aus einem Drahtnetz oder Schirm 35 besteht, der die Entladung zu dem inneren Teil hindurchtreten läßt. Dieser Schirm, der in Form eines offenen Zylinders dargestellt ist, ist an der Stromzuführung 36 befestigt und in üblicher Weise mit einem emissionsfähigen Material bedeckt. Im Innern ist die direkt geheizte Kathode 37 in Form einer Drahtwendel angeordnet, die in üblicher Weise geheizt wird. Die Wirkungsweise dieser Kathode ist die gleiche wie die der Kathode gemäß Fig. ι bis 3. Der Schirm 35 braucht nicht die zylindrische Form aufzuweisen. Er kann vielmehr auch die Form eines Gitters oder in gewissen Fällen

ao auch eines festen Körpers aufweisen, der zwischen Kathode 37 und der nicht dargestellten Anode angeordnet ist.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in den Fig. 10 und 11 dargestellt. Die innere Wendel 39 ist am linken Ende an dem Leiter 40 und rechts am Leiter 41 befestigt. Andererseits ist die äußere Wendel 42 am linken Ende am Leiter 41 und am rechten Ende am Leiter 40 befestigt. Diese Konstruktion wird durch die Kniestücke 43 und 44 ermöglicht. Diese Anordnung hat den Vorteil, die Entladung auf die gesamte Länge der Kathode gleichmäßig zu verteilen, da der Strom in der Wendel 39 dem Strom durch die Wendel 42 entgegengerichtet ist. Hierdurch werden gleichzeitig magnetische Störungen beseitigt.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Glühkathode für elektrische dampf- oder gasgefüllte Entladungsgefäße, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode mehrere emissionsfähige Teile besitzt, die selbsttätig in Abhängigkeit von der Belastung an der Entladung teilnehmen.

2. Glühkathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus zwei oder mehreren konzentrisch angeordneten Drahtwendeln besteht.

3. Glühkathode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die konzentrischen Wendeln an den Heizstromzuführungen parallel angeschlossen sind.

4. Glühkathode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Wendeln nur an einer Stromzuführung befestigt sind.

5. Glühkathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer Drahtwendel besteht, die von der Anode durch ein Gitter oder Netz getrennt ist.

6. Glühkathode nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Wendeln im umgekehrten Sinne gegenüber der inneren Wendel an den Stromzuführungen befestigt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 5861 3.