DE1041602B

DE1041602B - Gas or vapor-filled discharge vessel with a cathode designed as a cavity and a starter electrode arranged outside the main discharge path

Info

Publication number: DE1041602B
Application number: DES38152A
Authority: DE
Inventors: Dr Herbert Gawehn
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1954-03-15
Filing date: 1954-03-15
Publication date: 1958-10-23

Description

Die Erfindung betrifft gas- oder dampfgefüllte Entladungsgefäße, bei denen mittels einer Starterelektrode die Hauptentladung zwischen der Anode und der Kathode gezündet wird. Die Erfindung bezweckt, durch eine besondere Gestaltung und Anordnung der Elektroden, insbesondere der Kathode, eine praktisch konstante Zündspannung während der Lebensdauer des Entladungsgefäßes zu erzielen. Es ist bekannt, daß durch Veränderungen der Kathodenoberfläche während der Lebensdauer, bei Schichtkathoden besonders infolge Erschöpfung ihrer Aktivität, die Zünd- und Brenndaten von gas- oder dampfgefüllten Entladungsgefäßen beeinflußt werden, und zwar im wesentlichen derart, daß sie mit zunehmender Betriebsdauer stetig anwachsen. Zwar lassen sich Reinmetallkathoden herstellen, die praktisch frei von solchen Veränderungen sind. Sie sind jedoch wegen anderer Nachteile bis heute kaum für Schaltröhren zur Anwendung gekommen. Für diese verwendet man vielmehr fast ausschließlich aktivierte Schichtkathoden, welche den geschilderten Veränderungen während des Betriebs unterworfen sind. Wenn auch der Verschleiß dieser Kathoden als solcher nicht zu beseitigen ist, so zeigt die Erfindung zumindest doch eine Möglichkeit, um die Auswirkung des Verschleißes auf die Zündspannung der Starterelektrode auf ein Mindestmaß zu begrenzen und damit die Zündspannung während der Lebensdauer auf einen praktisch konstanten Wert zu halten.The invention relates to gas or vapor-filled discharge vessels in which a starter electrode the main discharge between the anode and the cathode is ignited. The invention aims by a special design and arrangement of the electrodes, in particular the cathode, a to achieve practically constant ignition voltage during the service life of the discharge vessel. It it is known that changes in the cathode surface during the service life of layered cathodes especially as a result of exhaustion of their activity, the ignition and combustion data of gas or Vapor-filled discharge vessels are influenced, essentially in such a way that they increase with increasing The service life is growing steadily. Pure metal cathodes can be produced, which is practical are free from such changes. However, because of other disadvantages, they are still hardly for today Interrupter came to the application. Rather, activated ones are used almost exclusively for these Layered cathodes, which are subject to the changes described during operation. if even the wear and tear of these cathodes as such cannot be eliminated, as the invention at least shows but one way of reducing the effect of wear on the ignition voltage of the starter electrode to a minimum and thus the ignition voltage during the service life to one to keep practically constant value.

Ausgehend von der Tatsache, daß der Verschleiß der Kathoden in erster Linie von der Hauptentladung infolge ihrer verhältnismäßig großen Stromstärke hervorgerufen wird, während die Zündströme zum Verschleiß nur wenig beitragen, stellt sich die Erfindung die Aufgabe, die Wirkung der Hauptentladung auf ein Gebiet der Kathode zu begrenzen, welches von der Starterentladung nicht berührt wird. Mit anderen Worten besagt dies: Es ist eine solche Anordnung und Gestaltung der Elektroden zu finden, daß die Wirkung der Hauptentladung einerseits und der Starterentladung andererseits auf voneinander abgegrenzte Gebiete der Kathodenfläche begrenzt ist.Proceeding from the fact that the wear and tear of the cathode primarily from the main discharge is caused due to their relatively large amperage, while the ignition currents to the Contribute little wear, the invention has the task of reducing the effect of the main discharge to be limited to an area of the cathode which is not affected by the starter discharge. With In other words this states: It is such an arrangement and design of the electrodes too find that the effect of the main discharge on the one hand and the starter discharge on the other hand delimited areas of the cathode surface is limited.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem gas- oder dampfgefüllten Entladungsgefäß mit einer als Hohlraitm ausgebildeten Kathode und einer außerhalb der Hauptentladungsstrecke angeordneten Starterelektrode, bei dem die Hauptentladung stets innerhalb des Hohlraumes brennt, dadurch gelöst, daß die Hohlkathode am Rand mit einem gerundeten Übergang zu einer Krempe erweitert ist und ihr gegenüber eine ringförmige Starterelektrode angeordnet ist, so daß die zwischen der Krempenflädhe und der Starterelektrode sich ausbildende Starterentladung kontinu-Gas- oder dampfgefülltes Entladungsgefäß mit einer als Hohlraum ausgebildeten Kathode und einer außerhalbAccording to the invention, this object is achieved in a gas or vapor-filled discharge vessel with a as a hollow cathode and one outside the starter electrode arranged in the main discharge path, in which the main discharge is always within of the cavity burns, solved in that the hollow cathode at the edge with a rounded transition to a rim is widened and an annular starter electrode is arranged opposite it, so that the starter discharge that forms between the brim and the starter electrode is continuous gas or vapor-filled discharge vessel with a hollow space Cathode and one outside

der Hauptentladungsstrecke angeordnetenthe main discharge path arranged

StarterelektrodeStarter electrode

Anmelder: Siemens & Halske Aktiengesellschaft,Applicant: Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München, München 2, Witteisbacherplatz 2Berlin and Munich, Munich 2, Witteisbacherplatz 2

Dr. Herbert Gawehn, München, ist als Erfinder genannt wordenDr. Herbert Gawehn, Munich, has been named as the inventor

ierlich in die Hauptentladung innerhalb des Hohlraumes übergeht.ierlich merges into the main discharge within the cavity.

Bei einer derart gekennzeichneten Elektrodenanordnung und Gestaltung brennt die Hauptentladung infolge der Hohlkathoden wirkung nur im Hohlraum der Kathode, während die Starterentladung mit ihren wesentlich kleineren Strömen nur gegen die Krempe brennt, so daß die wirkungsmäßig voneinander abgegrenzten Gebiete der Hauptentladung einerseits und der Starterentladung andererseits einmal durch den Hohlraum der Kathode und zum anderen Mal durch den nach Art einer Krempe umgebördelten Rand bestimmt sind. Durch die besondere Ausbildung und Anordnung der Hohlkathode und der Starterelektrode wird weiterhin der Vorteil erzielt, daß bereits geringe Starterströme genügen, um die Hauptentladung zu zünden.With an electrode arrangement and design marked in this way, the main discharge burns due to the hollow cathode effect only in the cavity of the cathode, while the starter discharge with their much smaller currents only burn against the brim, so that the effective delimited from each other Areas of the main discharge on the one hand and the starter discharge on the other hand once through the Cavity of the cathode and, on the other hand, through the edge beaded like a brim are determined. Due to the special design and arrangement of the hollow cathode and the starter electrode the advantage is also achieved that even low starter currents are sufficient to complete the main discharge ignite.

An Hand der Figuren sei die Erfindung näher erläutert und weitere für die Erfindung wesentliche Einzelheiten dargelegt.The invention will be explained in more detail with reference to the figures and further essentials for the invention Details set out.

Fig. 1, 2 und 3 zeigen schematisch Ausführungsbeispiele für den Elektrodenaufbau und für die Elektrodengestaltung eines gas- oder dampfgefüllten Entladungsgefäßes nach der Erfindung;1, 2 and 3 schematically show exemplary embodiments for the electrode structure and for the electrode design a gas or vapor-filled discharge vessel according to the invention;

Fig. 4 zeigt qualitativ die Abhängigkeit der Brenn- und Zündspannung von der Betriebszeit, die mit einem gas- oder dampfgefüllten Entladungsgefäß nach der Erfindung erzielt wird.Fig. 4 shows qualitatively the dependence of the burning and ignition voltage on the operating time, which with a Gas or vapor-filled discharge vessel according to the invention is achieved.

Die Fig. 1 zeigt als Ausführungsbeispiel im Schnitt einen Elektrodenaufbau und eine Elektrodenausbildung mit Zylindersymmetrie. Die in der Figur mit 1 bezeichnete Kathode besteht im wesentlichen ausAs an exemplary embodiment, FIG. 1 shows in section an electrode structure and an electrode formation with cylindrical symmetry. The cathode denoted by 1 in the figure consists essentially of

809 659/328809 659/328

einem zylindrischen Hohlraum, dessen einer Rand eine Umbördelung 2 nach Art einer Krempe besitzt. Die Starterelektrode 3 ist im wesentlichen ringförmig ausgebildet und benachbart zu dem umgebördelten Rand 2 der Kathode 1 angeordnet. In der Symmetrieachse des zylindrischen Hohlraumes und der ringförmigen Starterelektrode 3 ist die als Stab gestaltete Anode 4 angeordnet.a cylindrical cavity, one edge of which has a flange 2 in the manner of a brim. The starter electrode 3 is essentially ring-shaped and is adjacent to the beaded one Edge 2 of the cathode 1 is arranged. In the axis of symmetry of the cylindrical cavity and the annular The starter electrode 3 is arranged as the anode 4 designed as a rod.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein gas- oder dampfgefülltes Entladungsgefäß nach der Erfindung zeigen die Fig. 2 und 3, von denen die Fig. 2 den Elektrodenaufbau und die Elektrodengestaltung in der Seitenansicht zeigt, während die Fig. 3 denselben Aufbau und dieselbe Gestaltung im Querschnitt darstellt. Gemäß diesen Figuren besitzen die Gestaltung und der Aufbau der einzelnen Elektroden Spiegelsymmetrie. Die in den Figuren mit 5 bezeichnete Kathode besteht aus einem U-förmig gebogenen Blech mit umgebördelten Schenkeln 6. Die Starterelektrode 7 ist haarnadelförmig gebogen und benachbart zu den umgebördelten Schenkeln 6 der Kathode 5 angeordnet. Die wiederum stabförmige Anode 8 liegt im wesentlichen parallel zur Längsrichtung der Öffnung des Hohlraumes, und zwar derart, daß zwischen ihr und der Öffnung des Hohlraumes die haarnadelförmige Starterelektrode 7 zu liegen kommt.Another exemplary embodiment for a gas or vapor-filled discharge vessel according to the invention 2 and 3, of which FIG. 2 shows the electrode structure and the electrode design in FIG Side view shows, while Fig. 3 shows the same structure and design in cross section. According to these figures, the design and structure of the individual electrodes have mirror symmetry. The cathode denoted by 5 in the figures consists of a U-shaped bent sheet metal with flanged legs 6. The starter electrode 7 is bent in the shape of a hairpin and is adjacent to the flanged legs 6 of the cathode 5 are arranged. The rod-shaped anode 8 is essentially located parallel to the longitudinal direction of the opening of the cavity, in such a way that between her and the opening of the cavity the hairpin-shaped starter electrode 7 comes to rest.

Es sei in diesem Zusammenhang noch erwähnt, daß die Anordnung und Gestaltung der Anode für die Erfindung nur von untergeordneter Bedeutung ist, da die Hauptentladung infolge der Hohlkathodenwirkung und der verhältnismäßig hohen Ströme auch bei beliebiger Anordnung und Gestaltung der Anode stets nur im Hohlteil brennt.It should be mentioned in this context that the arrangement and design of the anode for the Invention is of secondary importance, since the main discharge is due to the hollow cathode effect and the relatively high currents, even with any arrangement and design of the anode only burns in the hollow part.

Die Fig. 4 zeigt die Abhängigkeit der Brennspannung U_ab und der Zündspannung U_sz von der Betriebszeit eines gas- oder dampfgefüllten Entladungsgefäßes nach der Erfindung. Da, wie bereits erwähnt, der Verschleiß der Kathode hauptsächlich von der Hauptentladung verursacht wird, ändert sich an dem bekannten Verlauf der Brennspannung U_ab nichts. Der in der Darstellung annähernd linear verlaufende Ast der Brennspannung U_ab fällt in einen Zeitbereich t_t bis t₀, der als die Lebensdauer des Entladungsgefäßes bezeichnet wird. Während bei Gasentladungsgefäßen, bei welchen mittels einer Starterelektrode die Hauptentladung gezündet wird und bei welchen keine wirkungsmäßige Abgrenzung der Hauptentladung einerseits und der Starterentladung andererseits auf der Kathodenoberfläche erfolgt, die Zündspannung U_sz der Starterelektrode einen analogen Verlauf zu dem der Brennspannung einnimmt, zeigt die Zündspannung U_sz bei einem gas- oder dampfgefüllten Entladungsgefäß mit den erfindungsgemäßen Merkmalen innerhalb des Bereiches der Lebensdauer und darüber hinaus einen annähernd konstanten Verlauf.4 shows the dependence of the operating voltage U _ab and the ignition voltage U _sz on the operating time of a gas or vapor-filled discharge vessel according to the invention. Since, as already mentioned, the wear on the cathode is mainly caused by the main discharge, nothing changes in the known course of the operating voltage U _ab. The branch of the running voltage U _ab , which runs approximately linearly in the illustration, falls within a time range t _t to t ₀ , which is referred to as the service life of the discharge vessel. While in gas discharge vessels in which the main discharge is ignited by means of a starter electrode and in which there is no effective delimitation of the main discharge on the one hand and the starter discharge on the other hand on the cathode surface, the ignition voltage U _{sz of} the starter electrode adopts an analogous curve to that of the burning voltage, the ignition voltage U shows _sz in the case of a gas or vapor-filled discharge vessel with the features according to the invention within the range of the service life and, moreover, an approximately constant curve.

Claims

Patent claims:

1. Gas or vapor-filled discharge vessel with a cathode designed as a cavity and a starter electrode arranged outside the main discharge path, in which the main discharge always burns within the cavity, characterized in that the hollow cathode is on Edge is widened with a rounded transition to a brim and opposite it an annular one Starter electrode is arranged so that between the brim surface and the starter electrode developing starter discharge continuously into the main discharge within the Passes over the cavity.

2. Gas or vapor-filled discharge vessel according to claim 1, characterized in that the The anode is designed as a rod and in the axis of symmetry of the cylindrical cavity and the annular cavity Starter electrode is arranged.

3. Gas or vapor-filled discharge vessel according to claim 1, characterized in that the The cavity consists of a U-shaped sheet metal with flanged legs and the Starter is bent in a hairpin shape.

4. Gas or vapor-filled discharge vessel according to claim 3, characterized in that the Anode designed as a rod and essentially parallel to the longitudinal direction of the opening of the cavity is arranged such that the hairpin-shaped starter electrode between it and the opening lies.

Considered publications:
Belgian patent specification No. 507 010.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings