DE1012381B - Wasserstoffergaenzer fuer eine elektrische Gasentladungsroehre mit einer Wasserstoffatmosphaere - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wasserstoffergänzer für eine elektrische Gasentladungsröhre mit einer Wasserstoffatmosphäre und auf ein Verfahren zur Herstellung einer Gasentladungsröhre mit einem solchen Wasserstoffergänzer.

Es ist bereits bekannt, in Entladungsröhren der vorstehend angegebenen Art einen Wasserstoffergänzer unterzubringen, der aus einem festen Hydrid besteht, das als Pulver in einem Röhrchen oder auf einer großen Oberfläche angebracht und das während des Betriebs der Röhre auf eine Temperatur von wenigen Hundert Grad C erhitzt wird, wobei das Hydrid sich teilweise zersetzt, bis sich in der Röhre ein gewisser Gleichgewichtsdruck ergibt.

Diese Wasserstoffergänzer haben folgende Nachteile: Der Wasserstoffdruck ist stark abhängig von der Temperatur des Hydrids, so daß diese durchaus konstant gehalten werden muß, was bei schwankenden Speisespannungen Verwicklungen mit sich bringt. Die Masse des Wasserstoffergänzers ist verhältnismäßig groß, wodurch die Aufwärmezeit lang ist. Da das Hydrid meist gesättigt ist, muß die Temperatur verhältnismäßig niedrig gewählt werden, wodurch der Gleichgewichtsdruck sich nur langsam einstellt und die Röhre nicht sofort nach dem Einschalten der Erwärmung in Betrieb genommen werden kann. Die Oberfläche des Hydrids kann durch in der Röhre frei werdende Spuren Sauerstoff oder Wasser leicht vergiftet werden, was die Reaktionsgeschwindigkeit zum Abgeben des Wasserstoffs noch geringer macht. Die erforderlichen Hydride lassen sich im übrigen schwer sauerstofffrei gestalten, was den Nachteil hat, daß sich kein reproduzierbares Material ergibt.

Es ist auch bereits bekannt, einen Wasserstoffbehälter anzuordnen, welcher von der Röhre durch eine Palladiumwand in Form eines Röhrchens getrennt ist. Wenn der Druck in der Röhre unterhalb eines bestimmten Wertes sinkt, was mit Hilfe eines Pirani-Manometers festgestellt wird, schaltet sich selbsttätig eine Heizung des Palladiumröhrchens ein, so daß dieses für Wasserstoff durchlässig wird, und zwar so lange, bis der Druck wieder einen bestimmten Wert erreicht hat. Die Anordnung ist ziemlich verwickelt und kostspielig.

Die Erfindung sucht nun die vorerwähnten Nachteile zu beheben.

Gemäß der Erfindung besteht der Wasserstoffergänzer für eine elektrische Gasentladungsröhre mit einer Wasserstoffatmosphäre aus einem ganz oder teilweise mit Wasserstoff gesättigten Zirkon-. Titan-, Tantal-, Cer- oder Lanthandraht, der auf hoher Temperatur gehalten wird und dessen Durchmesser kleiner ist als die mittlere freie Weglänge der Wasserstoffmoleküle oder von gleicher Größenordnung ist.

Wasserstoffergänzer

für eine elektrische Gasentladungsröhre

mit einer Wasserstoffatmosphäre

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)

Vertreter: Dipl.-Ing. K. Lengner, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 23. April 1951

Kornelis Nienhuis, Eindhoven (Niederlande),
ist als Erfinder genannt worden

Das Unterbringen des Wasserstoffs in einem Metalldraht hat den Vorteil, daß die Wärmekapazität gering und somit die Trägheit klein ist.

Es ist empfehlenswert, den Zirkondraht auf einen Haltedraht von annähernd gleichem Durchmesser aufzuwickeln, da der mit Wasserstoff gesättigte Draht sehr spröde ist. Metalle, die sich schwierig in Drahtform bringen lassen, können elektrolytisch oder auf andere Weise in einer Schicht auf einem Kerndraht angebracht werden. Das angegebene Verhältnis zwischen dem Drahtdurchmesser und der freien Weglänge ergibt eine einwandfreie Druckstabilisierung, da in dem betreffenden Gebiet die Wärmeleitung stark von dem Druck abhängig ist. Ist der Druck also zu niedrig, so nimmt die Temperatur des Drahts zu, wodurch Wasserstoff frei wird, was der Temperaturerhöhung entgegenwirkt. Es ergibt sich also auch eine Temperaturstabilisierung des Drahts, wodurch die Empfindlichkeit gegen Speisespannungsschwankungen geringer wird. Ein Metalldraht läßt sich weiter leicht hantieren und präparieren. Vorzugsweise wird der Metalldraht für etwa 60 bis 70 % gesättigt, was den Vorteil hat, daß der Druck in diesem Gebiet praktisch unabhängig von dem Sättigungsgrad ist. Die Temperatur kann infolgedessen auch hoher gewählt werden, wodurch der Einfluß der Umgebungstemperatur geringer wird. Es wird mit der Anordnung nach der Erfindung ein sehr konstanter Druck erreicht während der Zeit von mehreren Tausend Stunden, weil auch die Temperatur des Drahts mehr oder weniger stabilisiert wird. Es ist nun

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auch möglich, den wasserstoffgefüllten Draht parallel zur Glühkathode zu schalten im Gegensatz zu bekannten Wasserstoffergänzern, welche für jede Röhre eine besondere Heizspannung benötigen, die auf der Röhre vermerkt ist.

Bei höheren Drücken, d. h. über 0,6 mm, ist es empfehlenswert, den schraubenförmig gewundenen Draht umgebend ein Metallröhrehen von nur etwas größerem Durchmesser anzubringen und dieses Röhrchen z. B. durch das Anbringen von Kühlfinnen auf möglichst niedriger Temperatur zu halten. Bekanntlich tritt zwischen zwei in einem Abstand von annähernd der freien Weglänge des Gases voneinander entfernten Oberflächen eine stark druckabhängige Wärmeleitung auf.

Sowohl bei hohem als auch bei niedrigem Druck ist dann erreicht, daß Netzspannungsschwankungen von etwa 20 °/σ zulässig sind.

Da der Wasserstoffdruck so gut konstant gehalten

wird, ist die Lebensdauer von Wasserstoffgastrioden, die häufig nur einige Hundert Stunden betrug, auf mindestens 1000 Stunden gebracht, und es wurde sogar eine Lebensdauer von einigen Tausend Stunden erreicht.

Die Erfindung wird an Hand des nachstehenden, in der Zeichnung dargestellten Beispiels näher erläutert.

Fig. 1 ist ein Schnitt durch eine Wasserstoffgastriode und

Fig. 2 zeigt die Anordnungen des schraubenförmig gewundenen Drahts in einem engen Röhrchen im Querschnitt.

Ein Wolframdraht von 0,1 mm Dicke und einer Länge von etwa 20 cm wird mit einem Zirkondraht und einem Wolframdraht umwickelt, die beide eine Dicke von 0,1 mm haben, wobei die beiden letzteren Drähte starr aneinänderliegen. Dieser umwickelte Draht wird um einen Dorn von 2,4 mm schraubenförmig gewunden und zwischen zwei Zuführungsstiften, deren einer dem Glühfaden der Kathode angehört, im Boden einer Wasserstoffgastriode angebracht Der Draht ist in Fig. 1 mit 1, die Wand der Gastriode mit 2, die Kathode mit 3, das Gitter mit 4 und die Anode mit 5 bezeichnet.

Die Röhre wird auf übliche Weise entlüftet, entgast und die Kathode formiert, d. h., die Carbonate werden zu Oxyden zersetzt. Die Röhre wird mit Wasserstoff unter Betriebsdruck gefüllt und die Kathode aktiviert. Das Zirkon bleibt hierbei noch kalt. Der Wasserstoff wird abgepumpt, und der Wolframdraht mit Zirkonwendel wird unter dauerndem Pumpen auf 900° C erhitzt, wodurch das Zirkon derart aktiviert wird, daß es Wasserstoff aufnehmen kann, da dann die vorhandene Oxydschicht von der Oberfläche nach innen verschwindet. Das Zirkon wird darauf mit Wasserstoff gesättigt, indem es einige Male geglüht und langsam gekühlt wird; der Rest des Gases wird abgepumpt. Darauf wird die Temperatur auf 500 bis 600° C erhöht und so viel Wasserstoff abgepumpt, bis der erforderliche Betriebsdruck von 0,5 mm erreicht worden ist. Der Zirkondraht ist dann für etwa 60 bis 70% gesättigt, und der Druck ist in diesem Falle wenig von dem Sättigungsgrad abhängig. Die wenigen Zehnmilligramm Zirkon der Wendel enthalten dann das etwa 20fache der für die Füllung des Kolbens erforderlichen Wasserstoffmenge. Nach Abschmelzen der Röhre wird die Wendel parallel zur Glühkathode geschaltet.

In Fig. 2 ist im Querschnitt ein Molybdänröhrchen 6 mit einem im Innern angeordneten und mit Zirkondraht 7 oder ähnlichem Metall umsponnenen Wolframdraht 8 dargestellt., Der Zwischenraum zwischen dem Röhrchen und dem umsponnenen Draht ist nur einige Zehntelmillimeter. Kühlfinnen am Röhrchen sind mit 9 bezeichnet.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Wasserstoffergänzer für eine elektrische Gasentladungsröhre mit einer Wasserstoffatmosphäre, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem ganz oder teilweise mit Wasserstoff gesättigten Zirkon-, Titan-, Tantal-, Cer- oder Lanthandraht besteht, der auf hoher Temperatur gehalten wird und dessen Durchmesser kleiner ist als die mittlere freie Weglänge der Wasserstoffmoleküle oder von gleicher Größenordnung ist.

2. Wasserstoffergänzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aus Zirkon bestehende Draht auf einer Temperatur von 500 bis 600° C gehalten wird und bei dem Betriebsdruck der Röhre für 60 bis 70 °/o mit Wasserstoff gesättigt ist.

3. Wasserstoffergänzer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der ganz oder teilweise mit Wasserstoff gesättigte Draht auf einen Draht aus Wolfram oder einem anderen hochschmelzenden Metall gewunden ist.

4. Wasserstoffergänzer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der ganz oder teilweise mit Wasserstoff gesättigte Draht dicht neben einem Wolframdraht auf einen anderen Draht aus Wolfram od. dgl. hochschmelzendem Metall gewunden ist.

5. Wasserstoffergänzer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das wasserstoffhaltige Metall als Deckschicht auf einem Kerndraht angebracht ist.

6. Wasserstoffergänzer nach den Ansprüchen3,4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der umwickelte bzw. überzogene Draht parallel zur Glühkathode geschaltet ist.

7. Wasserstoffergänzer nach den Ansprüchen 3, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht mit einem gegebenenfalls mit Kühlfinnen versehenen Metallröhrchen von nur etwas größerem Durchmesser umgeben ist.

8. Verfahren zur Herstellung einer Gasentladungsröhre mit einem Wasserstoffergänzer nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß während des Aktivierens und Formierens der Kathode der Draht kalt gehalten wird, worauf letzterer im Vakuum geglüht und darauf durch Glühen in Wasserstoff damit gesättigt wird, worauf durch Erhitzung so viel Wasserstoff ausgetrieben und abgepumpt wird, daß bei dem vorgeschriebenen Betriebsdruck und der Temperatur die erwünschte Sättigung erreicht ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Espe-Knoll, Werkstoffkunde der Hochvakuumtechnik, 1936, S. 37, 38, 82;

deutsche Patentschriften Nr. 532 254, 738 324, 464, 559 817;

USA.-Patentschriften Nr. 2 528 547, 2 582 282, 497 911.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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