DE639029C

DE639029C - Gas or vapor filled discharge tubes

Info

Publication number: DE639029C
Application number: DES102214D
Authority: DE
Inventors: Dr Bernhard Kirschstein; Dr Ernst Luebcke
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens Corp
Priority date: 1931-12-03
Filing date: 1931-12-03
Publication date: 1936-11-27

Description

Die Erfindung bezieht sich auf gittergesteuerte gas- oder dampfgefüllte Entladungsröhren für Schalt-, Steuer- und Regelzwecke für die Zwecke der Gleichrichtung, ' Wechselrichtung, Frequenzumwandlung u. dgl. Bei derartigen Röhren, insbesondere solchen, ■die eine feste Glühkathode haben, ist es bekannt, das Steuergitter aus einem zylindrischen Drahtnetz oder einem zylindrischen, mit Löchern versehenen Blech herzustellen.The invention relates to grid-controlled gas or vapor-filled discharge tubes for switching, control and regulation purposes for the purposes of rectification, 'inversion, frequency conversion and the like. In the case of tubes of this type, in particular those that have a fixed hot cathode, it is known make the control grid from a cylindrical wire mesh or a cylindrical sheet metal provided with holes.

Die Erfindung betrifft eine Ausbildung von Schaltröhren, wie die obenerwähnte Röhrengattung in folgendem kurz genannt werden soll, in der Weise, daß die Steuerwirkung des Gitters über einen größeren Bereich der Anodenspannung gleichmäßig wirksam gemacht wird, ohne die Steuerleistung zu erhöhen. The invention relates to a design of interrupter tubes, such as the type of tube mentioned above in the following should be mentioned briefly, in such a way that the control effect of the grating over a larger area of the Anode voltage is made uniformly effective without increasing the control power.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß "die Entladung unabhängig von der jeweiligen Größe der Anodenspannung, bei der gezündet wird, stets an der gleichen räumlichen Stelle oder wenigstens im gleichen räumlichen Bereich der Entladungsstrecke einsetzt. Ohne Anwendung der Maßnahme gemäß der Erfindung setzt die Entladung an dieser oder jener Stelle der Entladungsstrecke ein, so daß die Steuerwirkung des Gitters nicht im gleichen Maße wie bei Röhren nach der Erfindung stabil ist. Gemäß der Erfindung erhält bei gas- oder dampfgefüllten Entladungsröhren m.it unstetiger Steuerung, bei denen der jeweilige Einsatz der Hauptentladung durch Steuerung des Potentials einer im Entladungsweg zwischen Anode und Kathode angeordneten, mehrere Öffnungen enthaltenden Steuerelektrode bestimmt wird und bei der eine Öffnung oder eine bestimmte Öffnungsreihe der Steuerelektrode bezüglich der kleinsten Abmessung des Abstandes der die Öffnung begrenzenden, gegenüberliegenden Gitterteile derart größer ist als sämtliche übrigen Öffnungen des wirksamen Bereichs der Steuerelektrode, daß die einsetzende Hauptentladung gezwungen ist, stets diese bevorzugte Öffnung zu passieren, und das Gitter die Form eines Käfigs aus Stäben oder Geflecht sowie eine den Durchgriff bestimmende Öffnung oder Öffnungsreihe hat, die eine mehrfach, größere Lochweite besitzt als die Lochweite der Käfig- oder Geflechtsmaschen.Another advantage of the invention is that "the discharge is independent of the respective size of the anode voltage at which ignition takes place, always at the same spatial location or at least in the same spatial area of the discharge path begins. Without applying the measure according to the invention, the discharge continues at one point or another Discharge path, so that the control effect of the grid is not to the same extent as is stable with tubes according to the invention. According to the invention obtained with gas or vapor-filled discharge tubes with discontinuous control, in which the respective Use of the main discharge by controlling the potential of one in the discharge path control electrode arranged between anode and cathode and containing a plurality of openings is determined and in which an opening or a certain series of openings of the control electrode with respect to the smallest dimension of the distance between the opening limiting, opposite grid parts is so larger than all other openings the effective area of the control electrode that the onset of the main discharge is forced, always this preferred opening to pass, and the lattice takes the form of a cage made of bars or mesh as well as a the opening or row of openings determining the penetration, which is a multiple, larger one Hole size than the hole size of the cage or mesh.

Steuergitter, die verschieden groß bemessene Öffnungen aufweisen, sind an sich bei gasgefüllten Entladungsröhren schon verwandt worden, nämlich bei der sogenannten Liebenröhre. Jedoch handelt es sich hier nicht um Entladungsgefäße mit unstetiger Steuerung, bei denen die Gitterladung nur den Zündzeitpunkt der Hauptentladung bestimmen kann, auf die bestehende Entladung aber keinen Einfluß mehr hat und auf die sich die Erfindung bezieht, sondern um Entladungsgefäße mit stetiger Steuerung, ähnlich wie sie bei Entladungsröhren mit reiner Elektronenentladung erhältlich ist.Control grids, which have openings of different sizes, are in themselves at gas-filled discharge tubes have already been used, namely in the so-called Love tube. However, these are not discharge vessels with discontinuous ones Controls in which the grid charge only determines the ignition point of the main discharge can, but no longer has any influence on the existing discharge and on which the invention relates, but to discharge vessels with continuous control, similar as in discharge tubes with pure electron discharge is available.

*) Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden:*) The patent seeker indicated the following as the inventors:

Dr. Ernst Lübcke und Dr. Bernhard Kirschstein in Berlin-Charlottenburg.Dr. Ernst Lübcke and Dr. Bernhard Kirschstein in Berlin-Charlottenburg.

Da bei Röhren gemäß der Erfindung das Gitter außer der die Stelle größten Durchgriffs bestimmenden Öffnung noch zahlreiche weitere Öffnungen und infolgedessen einpa ziemlich kleine metallische Gitterfläche hg-f^ ist trotz der günstigen Steuerwirkung der zips Gitter abfließende Ionenstrom und damit aüCnf die aufzuwendende Steuerleistung sehr gering. Bevor auf weitere Besonderheiten der Erto findung eingegangen wird, sei ein Ausführungsbeispiel näher erläutert. In Fig. ι ist ι der Glaskolben der Röhre und 2 der darin eingestülpte Röhrenfuß. 3 ist die Glühkathode, die z. B. aus einem Rippenkörper bestehen kann. Die aus Blech hergestellten. Rippen sind mit einem emittierenden Überzug versehen. Statt einer derartigen Hohlkathode kann auch ein z. B. wendelförmiger Glühdraht oder -streifen verwendet werden. Mit 4 . ist die z. B. aus Kohle oder Graphit bestehende Anode bezeichnet, deren Träger 5 an dem zum Fuß 2 entgegengesetzt liegenden Ende der Röhre in das Gehäuse 1 eingeschmolzen ist.Since in tubes according to the invention, the grid except for the point of greatest penetration determining opening still numerous other openings and as a result einpa rather small metallic grid area hg-f ^ is despite the favorable tax effect of the zips Lattice flowing ion current and thus aüCnf the tax payable is very low. Before moving on to other special features of the Erto Finding is received, an embodiment will be explained in more detail. In Fig. Ι is ι the glass bulb of the tube and 2 the tube base turned into it. 3 is the hot cathode, the z. B. may consist of a rib body. Those made from sheet metal. Ribs are provided with an emissive coating. Instead of such a hollow cathode can also be a z. B. helical filament or strips can be used. With 4 . is the z. B. made of carbon or graphite Anode denotes, the carrier 5 on the opposite to the foot 2 End of the tube is melted into the housing 1.

Auf Vorsprüngen des Fußes 2 ist ein Tragring 6 gelagert, an dem das Gitter 7 mit Hilfe von Stäben befestigt ist. Die Zuleitung zum Gitter kann an den Tragring 6 angeschlossen und durch- den Röhrenfuß nach außen geführt sein. ...On projections of the foot 2, a support ring 6 is mounted, on which the grid 7 with the help is attached by rods. The supply line to the grid can be connected to the support ring 6 and through the tubular foot to the outside. ...

Das Gitter 7 besteht aus Drahtstäben, die zur Form eines Käfigs zusammengesetzt sind, derart, daß sie zu dem zwischen Kathode und Anode liegenden Ende des Käfigs hin sich einander nähern. An diesem Ende des Käfigs ist durch eine Drahtwindung eine kreisförmige * Öffnung 8 gebildet, deren Durchmesser größer ist als der Abstand der das Gitter bildenden Längsstäbe. ...·"-The grid 7 consists of wire rods that are assembled to form a cage, in such a way that it extends towards the end of the cage lying between the cathode and anode approach each other. At this end of the cage is made a circular one by a wire turn * Opening 8 formed, the diameter of which is larger than the distance between the grid forming Longitudinal bars. ... · "-

to Im Gegensatz zu Hochvakuumröhren muß das Gitter den Kathodenraum statisch vollständig· gegen den Anodenraum abschließen. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel ist ein Abschlußblech 14 am Gitter befestigt, das von der Kathodenzuführung isoliert ist. Das Blech ist gleichzeitig als Schirm ausgebildet, der das Ansetzen des Lichtbogens an der Kathodenzuführung verhindert.to In contrast to high vacuum tubes the grid statically complete the cathode compartment from the anode compartment. In the example shown in Fig. 1, an end plate 14 is attached to the grid, which is isolated from the cathode lead. The sheet metal is also designed as a screen, which prevents the arc from being applied to the cathode lead.

Wie bereits erwähnt, - kommt es lediglich darauf an, daß die -kleinste Abmessung des Abstandes der 'einander gegenüberliegenden, die Öffnung 8 umgrenzenden Gitterteile, die im vorliegenden Fall mit der größten Abmessung zusammenfällt und dem Durchmesser der kreisförmigen Öffnung entspricht, derart größer ist als die kleinste Abmessung der übrigen öffnungen, d. h. als der kleinste Abstand der Längsstäbe, daß den Bedingungen der Erfindung genügt ist. Die Länge der zwischen den Längsstäben befindlichen viereckigen Öffnungen hingegen kann größer sein als der Durchmesser der Öffnung 8, weil die größere Länge der viereckigen Öffnungen nichts daran ändert, daß es in diesen öffnungen keinen Punkt gibt, der von Metallteilen *^ffj£$^: .Gitters weiter entfernt ist als der Mittel- |'*piffikt der kreisförmigen öffnung 8. .^','■'Vorteilhaft wird nun das Gitter so eingerichtet, daß die größte Dimension der übrigen Öffnungen, bei dem dargestellten Beispiel also die Länge der viereckigen Öffnungen, möglichst groß ist. Man kann die zum Zusammenhalten der Längsstäbe dienenden Querverbindungen 9 des Gitters so weit auseinandersetzen, wie es die Festigkeit der Gitterkonstruktion zuläßt. Im allgemeinen empfiehlt es sich, die Länge der \'iereckigen öffnungen etwa mindestens doppelt so groß zu'jnachen wie ihre Breite, um die Darstellung nicht unübersichtlich zu machen. Aus dem gleichen Grunde ist es vorteilhaft, die Dicke der Gitterstäbe in an sich bekannter Weise möglichst klein zu machen. Man stellt sie vorzugsweise aus hochschmelzenden Metallen, z. B. Wolfram oder Molybdän, her und ist dann häufig imstande, den Drahtdurchmesser kleiner zu machen als 1 mm. Zweckmäßig ist die Dicke der Gitterdrähte in an sich bekannter Weise mehr als zehnmal kleiner als die Breite der Gitteröffnungen.As already mentioned, - it only depends on the fact that the smallest dimension of the distance between the 'opposing grille parts which delimit the opening 8, which in the present case coincides with the largest dimension and corresponds to the diameter of the circular opening, is greater than the smallest dimension of the remaining openings, ie as the smallest distance between the longitudinal bars, that the conditions of the invention is satisfied. The length of the located between the longitudinal rods square openings, however, may be greater than the diameter of the opening 8, because the greater length of the rectangular openings not change the fact that in these openings no point is, the metal parts * ^f f j £ ^$. The grid is farther away than the central point of the circular opening 8 , is as large as possible. The cross connections 9 of the lattice, which serve to hold the longitudinal bars together, can be separated as far as the strength of the lattice structure allows. In general, it is advisable to make the length of the angular openings about at least twice as large as their width in order not to obscure the representation. For the same reason, it is advantageous to make the thickness of the bars as small as possible in a manner known per se. They are preferably made of refractory metals, e.g. B. tungsten or molybdenum, and is then often able to make the wire diameter smaller than 1 mm. The thickness of the grid wires is expediently more than ten times smaller than the width of the grid openings in a manner known per se.

Durch eine derartige Ausbildung des Gitters wird die im Steuerbereich liegende Metallfläche des Gitters weitgehend verkleinert, ohne dadurch die Steuerwirkung zu beeinträchtigen. Die Verkleinerung der Metallfläche ergibt eine Verringerung des vom Gitter abgeleiteten Ionenstromes und damit trotz der Verbesserung der Steuerwirkung eine A^erringerung der für die Steuerung aufzubringenden Gitterleistung.Such a design of the grid is the metal surface lying in the control area of the grid is largely reduced in size without impairing the control effect. The reduction in the size of the metal surface results in a reduction in the ion current derived from the grid, and thus in spite of it the improvement of the control effect a reduction in the amount to be raised for the control Grid performance.

Bei Entladungsröhren, deren Kathode und Anode wie bei dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel an dem Ende einer geradlinigen Entladungsstrecke liegen, wird man eine einzige größere öffnung 8 anwenden und diese Öff- i°5 nung so anordnen, daß durch sie die kürzeste Verbindungslinie Anode-Kathode geht. Diese Anordnung kann nicht nur bei Schaltröhren mit fester Glühkathode, sondern auch bei Entladungsgefäßen mit einer flüssigen Kathode n° verwendet werden, auf der dauernd ein Kathodenfleck aufrechterhalten wird.In the case of discharge tubes, their cathode and anode are the same as those shown in FIG Example are at the end of a straight discharge path, one becomes a single one Use larger opening 8 and this opening i ° 5 Arrange voltage so that the shortest connecting line between anode and cathode goes through it. These Arrangement can be made not only for interrupters with a fixed glow cathode, but also for discharge vessels be used with a liquid cathode n °, on which a cathode spot is permanent is maintained.

Schaltröhren mit Glühkathode werden bekanntlich häufig so ausgebildet, daß das Gitter und die Anode die Glühkathode konzen- "5 trisch umgeben, etwa wie es Fig. 2 der Zeichnung zeigt.As is known, interrupters with a hot cathode are often designed so that the grid and the anode concentrically surrounds the hot cathode, approximately as shown in FIG. 2 of the drawing shows.

Die Glühkathode 3 besteht bei diesem Beispiel aus einem Rippenkörper, dessen Rippen aus axial nebeneinanderliegenden Kreisblechen 10 bestehen, die die" emittierende Schicht tragen. Das Gitter '7, das aus einemIn this example, the hot cathode 3 consists of a rib body, the ribs of which consist of circular sheets 10 lying axially next to one another and which carry the "emitting layer. The grid 7, which consists of a

Stabnetz besteht, ist zylindrisch ausgebildet. Gitter und Kathode werden von der ebenfalls zylindrischen metallischen Anode 4 hutförmig umgeben. Das Gitter 7 ist in ähnlicher Weise wie bei dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel, mit einem auf" den Glasfuß der Röhre gesetzten Tragring 6 verbunden. In ähnlicher Weise' ist die Anode 4 durch Träger 11 an einem zweiten, auf den Glasfuß gesetzten Ring 12 befestigt. Die Zuleitungen zur Kathode können gegen die Zuleitungen zu den anderen Elektroden ebenfalls abgeschirmt werden. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird diese Abschirmung dadurch erzielt, daß die Längsstäbe des Gitters bis zum Tragring 6 verlängert sind, so daß das Gitter den Kathodenraum vollständig vom übrigen Raum des Entladungsgefäßes abschließt.Consists of rod network, is cylindrical. The grid and cathode are also used cylindrical metallic anode 4 surrounded in a hat shape. The grid 7 is similar as in the example shown in Fig. 1, connected to a support ring 6 placed on the glass base of the tube. the anode 4 is supported by a support 11 on a second ring 12 placed on the base of the glass attached. The leads to the cathode can be against the leads to the other Electrodes are also shielded. In the embodiment shown in FIG this shielding is achieved in that the longitudinal bars of the grid are extended to the support ring 6, so that the grid completely closes off the cathode space from the rest of the space in the discharge vessel.

Bei der Anordnung nach Fig. 2 kann man das Gitter entweder mit einer einzigen, die Stelle größten Durchgriffs bestimmenden Öffnung versehen, die in der Achse der Elektrodenanordnung, also der Bodenmitte der hutförmigen Anode 4, gegenüberliegt. Bei derartig einander konzentrisch umgebenden Elektroden kann man jedoch auch statt einer einzigen derartigen Öffnung eine Öffnungsreihe vorsehen, die sich um das zylinderförmige Gitter herum erstreckt und in der Mitte des zwischen der Zylinderfläche des Gitters und der Zylinderfläche der Anode liegenden Entladungsbereichs liegt. In Fig. 2 handelt es sich um die Reihe von Löchern 13. Diese Löcher haben eine größere Breite als sämtliehe außerhalb dieser Reihe liegenden Öffnungen des Gitters. Die an der zur Anode gerichteten Stirnseite des Gitters befindlichen öffnungen müssen in diesem Fall ebenfalls eine kleinere Breite bzw. einen kleineren Durchmesser haben als die öffnungen der Lochreihe 13.In the arrangement of Fig. 2 you can either the grid with a single, the Place the largest penetration-determining opening, which is in the axis of the electrode arrangement, so the bottom center of the hat-shaped anode 4 is opposite. With such concentrically surrounding one another However, instead of a single such opening, electrodes can also be provided with a row of openings surrounding the cylindrical Grid extends around and in the middle of between the cylindrical surface of the grid and the discharge area lying on the cylinder surface of the anode. In Fig. 2 acts it is the series of holes 13. These holes are wider than all of them openings of the grid lying outside this row. The one on the anode The openings located on the facing end of the grille must also be used in this case have a smaller width or a smaller diameter than the openings of the Row of holes 13.

Die Erfindung ist auch bei Gittern anwendbar, die aus gelochtem Blech hergestellt sind. In Fig. 3 ist beispielsweise ein derartiges Gitter dargestellt, das an seiner Stirnfläche mit einem einzigen größeren Loch 8 versehen ist. Fig. 4 zeigt ein aus Blech hergestelltes Gitter, das an seinem Umfang eine Lochreihe 13 mit größerem Durchmesser aufweist.The invention is also applicable to grids made from perforated sheet metal. In Fig. 3, for example, such a grid is shown, which on its end face with a single larger hole 8 is provided. Fig. 4 shows a grid made of sheet metal, which has a row of holes 13 with a larger diameter on its circumference.

Claims

Patent claims:

ι. Gas or vapor filled discharge tube with discontinuous control, in which the respective use of the main discharge by controlling the potential of a plurality of openings arranged in the discharge path between anode and cathode containing control electrode is determined and at which an opening or a certain row of openings of the control electrode with respect to the smallest dimension of the distance between the opening limiting opposing grid parts is so larger than all the rest Openings of the effective area of the control electrode that the onset of the main discharge is forced, always this preferred openings to pass, characterized in that the grid is in the form of a cage made of rods or mesh possesses, and that the opening or row of openings determining the penetration has a hole width that is several times larger than the hole size of the cage or mesh.

2. Discharge tube according to claim 1, characterized in that the grid has the shape of a cage surrounding the cathode, the rods of which at one end converge, and that the largest opening of the grid is in the axis de.s Cage is located at the approaching ends of the bars.

3. Discharge tube according to claim 1, wherein the cathode, grid and anode are cylindrical are designed and arranged concentrically to one another, characterized in that that the row of larger grid openings evenly distributed over the cylinder circumference in the center of the effective Lattice cylinder lies.

4. Discharge tube according to claim 1, the grid of which consists of a wire mesh, characterized in that the remaining openings only with respect to the smallest dimensions the opposing parts of the grille delimiting them are smaller, but have a greater length than that which determines the point of greatest penetration Opening or row of openings. too

5. Discharge tube according to claim 1 or 4 with a hat-shaped grid, characterized characterized in that the length of the remaining grid openings exceeds a multiple of their width.

6. Discharge tube according to claim 5, characterized in that the length the remaining openings is at least twice as large as their width.

7. Discharge tube according to claim 1 or 5 with a hat-shaped wire mesh grid, characterized in that the thickness of the refractory metal, e.g. B. Tungsten, molybdenum, existing grid wires is more than ten times smaller than that Width of the grid openings.

For this purpose ι sheet of drawings