Elektrisches Entladungsgefäß mit flüssiger Kathode und Widerstandszündelektrode
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Entladungsgefäß mit einer flüssigen Kathode,
insbesondere Ouecksilberkathode, bei dem die Zündung der Entladung zwischen Kathode
und Anode mit Hilfe einer ständig in das flüssige Kathodenmetall eintauchenden Widerstandszündelektrode
erfolgt. Derartige Entladungsgefäße eignen sich sehr gut für die verschiedensten
Schalt- und Regelzwecke, bei welchen es darauf ankommt, den Strom während eines
ganz bestimmten Teiles der Halbwelle der an die Elektroden gelegten Wechselspannung
durch das Gefäß fließen zu lassen. Die Zündung erfolgt durch plötzliches Anlegen
einer Spannung an die Widerstandszündelektrode.Electrical discharge vessel with liquid cathode and resistance ignition electrode
The invention relates to an electrical discharge vessel with a liquid cathode,
in particular mercury cathode, in which the ignition of the discharge between cathode
and anode with the aid of a resistance ignition electrode that is constantly immersed in the liquid cathode metal
he follows. Such discharge vessels are very suitable for the most diverse
Switching and regulating purposes in which it is important to use the current during a
very specific part of the half-wave of the alternating voltage applied to the electrodes
to flow through the vessel. The ignition is carried out by suddenly applying it
a voltage on the resistance ignition electrode.
Die Erfindung betrifft nun eine neue Maßnahme, welche die Betriebssicherheit
der beschriebenen Entladungsgefäße, insbesondere bei hohen Spannungen, erhöht und
auch noch eine Reihe anderer Vorteile bringt. Gemäß der Erfindung liegt die Gitterelektrode
auf einem an der Anoden-Kathoden-Strecke oder dem Zündkreis vorgegebenen oder von
diesem abgeleiteten Potential zwischen dem Kathoden- und dem Anodenpotential und
ist vorzugsweise in einem Abstand von der Anode angeordnet,
der
innerhalb -der. Größenordnung der freien Elektronenweglänge bei dem betriebsmäßigen
Dampfdruck im Entladungsgefäß liegt.The invention now relates to a new measure which increases operational safety
of the discharge vessels described, especially at high voltages, increased and
also brings a number of other advantages. According to the invention, the grid electrode lies
on a predetermined at the anode-cathode path or the ignition circuit or by
this derived potential between the cathode and the anode potential and
is preferably arranged at a distance from the anode,
the
within the. Order of magnitude of the free electron path in the operational
Vapor pressure is in the discharge vessel.
Das Hilfsgitter erhält beispielsweise das Potential der Kathode. Man
kann ihm aber auch ein anderes Potential erteilen, das bedspiels@veise etwas höher
als das Kathodenpotential ist. Es ist ferner vorteilhaft, das Hilfsgitter in einem
Abstand von der Anode des Entladungsgefäßes anzuordnen, der innerhalb der. Größenordnung
der freien Elektronenweglänge bei dem betriebsmäßigen Dampfdruck im Entladungsgefäß
liegt.The auxiliary grid receives the potential of the cathode, for example. Man
but can also give it a different potential, the bedspiels @ way a little higher
than the cathode potential. It is also advantageous, the auxiliary grid in one
To be arranged at a distance from the anode of the discharge vessel, which is within the. Magnitude
the free electron path length at the operational vapor pressure in the discharge vessel
lies.
Fig. i zeigt schematisch die Anordnung eines Gitters nach der Erfindung.
Das Entladungsgefäß i besitzt eine flüssige Kathode 2 und eine Anode 3. In die Kathode?-
taucht der Zündstift 4 ein, der über einen Steuerapparat 5 gespeist wird. Zwischen
der Anode und der Kathode ist das Hilfsgitter 6 nach der Erfindung vorgesehen. Dies
erhält ein Potential über den Spannungsteiler 7. Dieser kann ein ohmscher Spannungsteiler
sein. Es kann aber auch eine Kondensatorkette oder ein induktiver Spannungsteiler
verwendet werden.Fig. I shows schematically the arrangement of a grating according to the invention.
The discharge vessel i has a liquid cathode 2 and an anode 3. In the cathode?
The firing pin 4, which is fed via a control unit 5, is immersed. Between
the anode and the cathode, the auxiliary grid 6 is provided according to the invention. this
receives a potential via the voltage divider 7. This can be an ohmic voltage divider
be. But it can also be a capacitor chain or an inductive voltage divider
be used.
Es hat sich gezeigt daß durch die beschriebene Anbringung eines Hilfsgitters
nicht nur die Sperrsicherheit eines Entladungsgefäßes rriit Widerstandszündelektrode
bedeutend erhöht werden kann, sondern daß auch andere wesentliche Vorteile dadurch
erreicht werden können. Die gewünschte hohe Sperrsicherheit mußte bei Entladungsgefäßen
mit Initialzündung bisher immer dadurch erzielt werden, daß der Abstand zwischen
Kathode und Anode verhältnismäßüg groß gewählt wurde. Dadurch ergibt sich aber eine
erhebliche Vergrößerung des ganzen Entladungsgefäßes. Die Einschaltung eines Hilfsgitters
gemäß der Erfindung bringt den Vorteil, daß man mit dem Abstand zwischen Kathode
und Anode ziemlich weit heruntergehen kann, ohne daß deshalb gleich die Gefahr einer
Rückzündung oder eines Durchzündehs in der Sperrzeit entstünde. In der Durchlaßphase
stellt das iusätzliche Gitter jedoch kein Hindernis dar und erschwert auch nicht
den Einsatz der Entladung. Es hat sich vielmehr gezeigt, d@aß die Sicherheit und
Exaktheit des Zündens trotz Anordnung des Hilfsgitters gewahrt. bleibt, ja sogar
untergewissen Umständen gerade urch dieses Gitter noch verbessert werden kann. Dies
ist beispielsweise der Fall, wenn das Hilfsgitter mit der Halterung der Zündelektrode
leitend verbunden wird, wie Fig. 2 zeigt. In dieser Figur sind für gleiche Teile,
wie in Fig. i, gleiche Bezugszeichen verwendet. Der Halter des Zündstiftes 4 ist
über einen Widerstand 8 mit dem -Hilfsgitter 6 leitend verbunden. Diese Anordnung
erleichtert sehr die Zündung und dient dazu, gewisse Nachteile zu vermeiden, die
bei den bekannten Zündeinrichtungen mit Widerstandsinnenzünder auftreten. Es hat
sich herausgestellt, daß beim Zünden eines Entladungsgefäßes mit Widerstandszdindelektrode
der Lichtbogen in der Regel zunächst an der Halterung der Zündelektrode ansetzt,
bevor er erst eigentlich nach der Anode übergreift. Wird nun das Zusatzgitter mit
dieser Halterung verbunden, so wird die Übernahme der Entladung durch - die Anode
erleichtert, da. zunächst das Hilfsgitter die Entladung äußerst rasch und von dem
auf gleichem Potential befindlichen Halteteil der Zündelektrode übernimmt und augenblicklich
an die Anode weitergibt. Die besondere Bedeutung der raschen Übernahme der Entladung
durch die Anode erkennt man auf Grund der folgenden kurzen Überlegung: In dem Augenblick,
in welchem zwischen dem Halter des Zündstiftes und der Kathode ein Lichtbogen auftritt
und damit der verhältnismäßig hohe, im Zündstromkreis liegende Widerstand der Zündelektrode
überbrückt wird, ergibt sich in diesem Stromkreis ein plötzlicher Anstieg des Stromes
zix einem hohem Wert, welcher so lange beibehalten wird, als die Überbrückung des
Widerstandes des Zünders durch den nach dem Halter brennenden Lichtbogen dauert.
In dem Augenblick, in welchem die Anode die Entladung übernimmt, erlischt der Lichtbogen
von der Kathode zum Halter des Zünders. Man kann also die hohe Belastung des Zündstromkreises
durch die erwähnte Stromspitze verkürzen, ja sogar den Höchstwert des Z.ünderstromes
selbst herabdrücken, wenn man dafür sorgt, daß die Entladung möglichst rasch vom
Hilfsgitter und damit von der Anöde übernommen wird. Der Strom, welcher bei der
beschriebenen Schaltung kurzzeitig den Gitterkreis durchfließt, läßt sich durch
passende Wahl des Gitterwiderstandes ohne weiteres in den gewünschten Grenzen halten.It has been shown that by attaching an auxiliary grid as described
not only the blocking security of a discharge vessel with resistance ignition electrodes
can be increased significantly, but that also other significant advantages
can be achieved. The desired high blocking security had to be achieved in the case of discharge vessels
with initial ignition have so far always been achieved in that the distance between
The cathode and anode were chosen to be relatively large. But this results in a
considerable enlargement of the entire discharge vessel. The activation of an auxiliary grid
according to the invention has the advantage that one with the distance between the cathode
and anode can go down quite a bit without the risk of a
Flashback or a flashback would occur during the blocking period. In the passage phase
However, the additional grid does not represent an obstacle and also does not make it difficult
the use of discharge. Rather, it has been shown that the security and
Ignition accuracy guaranteed despite the arrangement of the auxiliary grid. stays, yes even
under certain circumstances this grid can be improved. this
is the case, for example, when the auxiliary grid with the holder of the ignition electrode
is conductively connected, as FIG. 2 shows. In this figure are for equal parts,
As in Fig. i, the same reference numerals are used. The holder of the firing pin 4 is
Conductively connected to the auxiliary grid 6 via a resistor 8. This arrangement
greatly facilitates the ignition and serves to avoid certain disadvantages that
occur in the known ignition devices with internal resistance igniter. It has
it turned out that when igniting a discharge vessel with a resistance ignition electrode
the arc usually first starts at the holder of the ignition electrode,
before it actually reaches over to the anode. Now the additional grille with
Connected to this bracket, the discharge is taken over by - the anode
relieved there. first the auxiliary grid the discharge extremely quickly and from that
The holding part of the ignition electrode that is at the same potential takes over and immediately
passes on to the anode. The special importance of the rapid takeover of the discharge
through the anode one recognizes on the basis of the following brief consideration: At the moment,
in which an arc occurs between the holder of the ignition pin and the cathode
and thus the relatively high resistance of the ignition electrode in the ignition circuit
is bridged, there is a sudden increase in the current in this circuit
zix a high value, which is maintained as long as the bridging of the
Resistance of the igniter by the arc burning after the holder lasts.
The moment the anode takes over the discharge, the arc is extinguished
from the cathode to the holder of the igniter. So you can see the high load on the ignition circuit
shorten by the mentioned current peak, even the maximum value of the ignition current
press down yourself if you make sure that the discharge from the
Auxiliary grid and thus taken over by the anode. The current, which at the
The circuit described briefly flows through the grid circle, can be through
Keep the appropriate choice of grid resistance within the desired limits without further ado.
Für bestimmte Zwecke kann das Hilfsgitter nach der Erfindung auch
noch in anderer Weise nutzbringend verwendet werden. Bei bestimmten Anwendungen,
z. B. bei Schweißmaschinen, . soll die Entladung in dem Gefäß nach einer bestimmten
Anzahl von Stromstößen, unter Umständen auch schon nach einem Stromstoß unterbrochen
werden. Bei Verwendung von Entladungsgefäßen mit Widerstandszündelektrode braucht
man in solchen Fällen zur Unterbrechung eine mechanische Übertragung der Bewegung
der Schweißelektroden auf einen Schalter bzw. ein Relais. Diese mechanische Kopplung
kann auch bei einer Röhre nach der Erfindung in Fortfall kommen, da man durch geeignete
Schaltung dem Hilfsgitter zu dem gewünschten Zeitpunkt eine negative Spannung aufdrücken
kann, welche jede weitere Entladung sperrt, selbst dann, wenn die Zündelektrode
einen Zündstromstoß erhält.For certain purposes, the auxiliary grid according to the invention can also
nor can be used usefully in other ways. For certain applications,
z. B. in welding machines,. should the discharge in the vessel after a certain
Number of power surges, possibly even interrupted after a power surge
will. When using discharge vessels with resistance ignition electrodes
In such cases, a mechanical transmission of the movement is used to interrupt it
the welding electrodes on a switch or a relay. This mechanical coupling
can also be omitted with a tube according to the invention, since one can use suitable
Circuit apply a negative voltage to the auxiliary grid at the desired time
can, which blocks any further discharge, even if the ignition electrode
receives an ignition surge.
Fig. 3 zeigt eine weitere Anwendungsmöglichkeit des Hilfsgitters nach
der Erfindung. Die Schaltanordnung nach dieser Figur dient als Ersatz eines mechanischen
- Unterbrechungsschalters (Schütz). Die beiden Entladungsgefäße 9 und. io sind gegensinnig
parallel geschaltet. Wenn zwischen die beiden Leitungen i i und 12 eine Wechselspannung
gelegt wird, dann kann der Strom in beiden Richtungen durch die Leitung hindurchfließen,
wenn stets dafür gesorgt ist, daß die Entladung in jedem der beiden Rohre rechtzeitig
gezündet wird, d. h. dann, wenn die Spannung ihre Richtung umkehrt. Die Zündung
erfolgt mit Hilfe der beiden Zünder 13 und i4,
welche eine positive
Spannung erhalten, sobald die Anode des betreffenden Entladungsgefäßes positiv wird,
und zwar unter der Bedingung, daß die Schalter 15 und 16, die natürlich auch durch
Röhren ersetzt sein können, eingelegt sind. Es kann bei einer derartigen Anordnung
gegebenenfalls vorkommen, daß der Innenzünder einer Röhre schon in Funktion getreten
ist, bevor noch die Entladung in der anderen Röhre zusammengebrochen ist und die
Anodenspannung der Röhre die notwendige Höhe erreicht hat. Solche Fälle können besonders
dann eintreten, wenn der Stromkreis mit einem komplexen Widerstand, der z. B. eine
Induktivität enthält, belastet ist. In diesem Fall hat es sich bewährt, in jeder
der beiden Röhren ein Hilfsgitter vorzusehen und diese beiden Hilfsgitter (in der
Figur mit 17 und 18 bezeichnet) miteinander leitend zu verbinden. Diese Maßnahme
hat die Wirkung, daß die Entladung in jedem Rohr auch beim Vorliegen besonderer
Verhältnisse, wie z. B. Phasenverschiebungen oder vorzeitigem Wirken der Zündelektrode,
trotzdem sicher zustande kommt.Fig. 3 shows a further possible application of the auxiliary grid
the invention. The switching arrangement according to this figure serves as a replacement for a mechanical one
- Breaker switch (contactor). The two discharge vessels 9 and. io are opposite to each other
connected in parallel. If there is an alternating voltage between the two lines i i and 12
is placed, the current can flow through the line in both directions,
if it is always ensured that the discharge in each of the two pipes on time
is ignited, d. H. when the tension reverses direction. The ignition
takes place with the help of the two detonators 13 and i4,
which a positive
Receive voltage as soon as the anode of the relevant discharge vessel becomes positive,
on the condition that switches 15 and 16, of course, also through
Tubes can be replaced, are inserted. It can with such an arrangement
it may happen that the internal igniter of a tube has already started working
before the discharge in the other tube has collapsed and the
The anode voltage of the tube has reached the required level. Such cases can be special
occur when the circuit with a complex resistor, which z. Legs
Contains inductance, is loaded. In this case it has been proven in everyone
an auxiliary grid should be provided for the two tubes and these two auxiliary grids (in the
Figure denoted by 17 and 18) to be conductively connected to one another. This measure
has the effect that the discharge in each tube is special even if it is present
Conditions such as B. phase shifts or premature action of the ignition electrode,
anyway it will come about.