DE1678717U

DE1678717U - METAL STEAM, ESPECIALLY ALKALINE STEAM DISCHARGE TUBE.

Info

Publication number: DE1678717U
Application number: DEK6076U
Authority: DE
Original assignee: FKG AG
Current assignee: FKG AG
Priority date: 1951-03-17
Filing date: 1951-08-22
Publication date: 1954-06-24
Also published as: DE907443C; CH287702A

Description

Fritz Kesselring Gerätebau A.Q-, Fritz Kesselring Ge rätebau AQ-,

Bachtobel-Weinfelden
(Schweiz) Bachtobel-Weinfelden
(Switzerland)

Metalldampf-, insbesondere Alkalimetalldampf-Entladungsrohr»Metal vapor, especially alkali metal vapor discharge tube »

.Bei der Inbetriebnahme und "bein Betrieb von Metalldampf-, insbesondere Alkalimetalldampf-Entladungsröhren sind zwei Punkte besonders zu beachten«.When commissioning and "when operating metal vapor, Alkali metal vapor discharge tubes, in particular, are two issues Of particular note"

Erstens liegt z.B. bei dar: Alkalimetallen die für den Dampfdruck massgebliche Betriebstemperatur bei ungefähr 120 500^σ0» Diese Temperatur ist während der Anheizzeit durch die Heizleistung der Kathode, unter Umständen einer Zusatzheizung, zu erzielen. Weist das Entladungsrohr ganz oder Teilweise ein Gefäss aus einem wärmeisolierenden Ilaterial auf, z„B_o Glas, Keramik, so wird hauptsächlich der Teil des Gefässes erwärmt, der der Kathode und/oder der Zusatzheizeinrichtung benachbart ist. Der Alkalimetalldampf kondensiert sodann an den kalt geblieb^enen Stellen, d«h* der Dampfdruck ist zu klein, das Rohr ist nicht betriebsbereit»Firstly, for example: Alkali metals are the operating ^{temperature that is decisive for the vapor pressure at around 120 500 σ} 0 »This temperature can be achieved during the warm-up time by the heating power of the cathode, possibly an additional heater. Includes the discharge tube in whole or in part, a vessel made of a heat-insulating Ilaterial on, z "B _o glass, ceramics, it is mainly the heated part of the vessel adjacent to the cathode and / or the additional heating. The alkali metal vapor then condenses on the cold geblieb ^indicated positions, d "h * the vapor pressure is too small, the pipe is not ready"

Zweitens muss bei solchen Entladungsröhren die thermischeSecond, in such discharge tubes, the thermal

Emission von Anode and allenfalls Hilfselektroden, s₀B_o Gittern, so klein sein, dass keine thermischen Rückzündungen und keine grossen Gitterströme auftreten. In alkalidampfgefüllten Entladungsröhren hängt nun die thermische Emission aussei" von der Temperatur der Elektroden noch von adsorbierten, die Emission vergrössernden Alkalimetallschichten ab„ Die Emission erreicht bei etwa monomolekularer Bedeckung ein i'.lazimumo Durch zwei Massnahmen kann die Emission verhindert werden. Einmal dadurch, dass die Temperaturen von Anode und Gitter so hoch getrieben werden_? dass auf diesen keine adsorbierten Alkalischichten haften, anderseits können die Temperaturen von Anode und Gitter so tief gehalten werden, dass diese Elektroden eine Ueberbedeckung an Alkalimetall aufweisen, so dass das Anoden- bzw.. Gittermetall die Emission nicht beeinflusst« In diesem Falle dürfen Belastungserhöhungen die Temperatur von Anode und Gitter nicht stark erhöhen. Es muss also dafür gesorgt werden, dass die Wärme von der Anode in genügender Weise abgeleitet wird- Die Gittertemperatur wird durch Belastungsänderungen nur unwesentlich beeinflusst, falls im Gitterkreis ein hochohraiger Widerstand angeordnet und für die Kühlung der Anode gesorgt ist«Emission from the anode and possibly auxiliary electrodes, s ₀ B _o grids, must be so small that no thermal reignitions and no large grid currents occur. In discharge tubes filled with alkali vapor, the thermal emission depends on the temperature of the electrodes and on adsorbed alkali metal layers that increase the emission the temperatures of the anode and grids are so driven _high? that adhere to this no adsorbed alkali layers, on the other hand the temperatures of the anode and the grid can be kept so low that these electrodes have an over-covering of alkali metal so that the anode or .. grid metal does not affect the emission «In this case, increases in load must not increase the temperature of the anode and grid significantly. It must therefore be ensured that the heat is sufficiently dissipated from the anode Grid circle egg n high-value resistor is arranged and the anode is cooled «

Die Steuerung zeigt nun einen '.7eg, wie bei einei" Metalldampf, insbesondere Alkalimetalldampf-Entladungsröhre, die in einem vakuumdichten Isoliergefäss mindestens eine Anode und eine geheizte Kathode enthält, wobei das Isoliergefäss mit gesättigtem Metalldampf gefüllt ist, einerseits die Betriebsbereitschaft rasch hergestellt ist und anderseits eine thermische EmissionThe control now shows a '.7eg, like a "metal vapor, in particular alkali metal vapor discharge tube, which in a vacuum-tight insulating vessel at least one anode and one Contains heated cathode, the insulating vessel being filled with saturated metal vapor, on the one hand the operational readiness is produced quickly and on the other hand a thermal emission

der !node und gegebenenfalls weiterer Elektroden verhindert wird« Erfindungsgemäß Ist das Metalldampf-Entladungsrohr gekennzeichnet durch ausserhalb des Isoliergefässes angeordnete Mittel, die einen Temperatur-Ausgleich zwischen den Wärmequellen und den für den Metalldampfdruck massgebenden kühlsten Stellen der Isoliergef ässwandung, insbesondere zwischen der Anode und dem die Kathode umgebenden Teil des Isoliergefässes, gewährleisten»the! node and possibly other electrodes are prevented " According to the invention, the metal vapor discharge tube is identified by means arranged outside the isolation vessel, which a temperature equalization between the heat sources and the for The coolest parts of the insulating vessel wall, which are decisive for the metal vapor pressure, in particular between the anode and the cathode surrounding part of the isolation vessel, ensure »

Die Heuerung wird nachstehend anhand der Zeichnung am Beispiel eines Caesiumdampf-Entladungsrohres näher erläutert, wobei fig. 1 eine erste Ausführungsform, Figo 2 eine zweite Auafößrungsform eines erfindungsgsaässe: 3-itladungsrohres, Pig» 3 und Pig» 4 zwei Varianten au den Ausführungsformen nach Figo 1 und 2 darstellen» In allen Figuren sind die gleichen Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen»The hiring is below based on the drawing on Example of a cesium vapor discharge tube explained in more detail, wherein fig. 1 shows a first embodiment, FIG. 2 shows a second embodiment One of the elements of the invention: 3-charge tube, Pig »3 and Pig »4 two variants of the embodiment according to FIG and represent 2 »In all figures, the same parts are provided with the same reference numerals»

Ib Fig. 1 bezeichnen? 1 das vakuumdichte Isoliergefäss, das beispielsweise aus caesiumdampffestem Borosilikatglas besteht ; 2 eine Wolframoxyd-Caesium-Kathode; 3 eine Anode aus Molybdänblech; 4 eine Gitterelektrode aus llolybdän; 5 einen Anodenstift aus Molybdän, dessen Querschnitt dex-art gewählt ist, dass die in der Anode entwickelte Wärme gut abgeleitet wird; β die Zuleitungen zu der Kathode, die aus Llolybdän bestehen;, 7 die Zuleitung zum Gitter, ebenfalls aus ..!olybdän bestehend; S eine Hülle aus gut wärmeleitendem Metallblech beispielsweise Aluminium, Kupfer, die unten durch einen Sockel 9 aus Isoliermaterial abgeschlossen ist, durch welche die Zuleitungen 6 und 7 geführt sind* Die Metallhülle 8 liegt auf einem Ansatz 10 des Anodenstiftes 5 mit metallischem Kontakt auf, damit ein guterIb Fig. 1 denote? 1 the vacuum-tight insulating vessel, which consists, for example, of cesium vapor-resistant borosilicate glass ; 2 a tungsten oxide cesium cathode; 3 an anode Molybdenum sheet; 4 a grid electrode made of mololybdenum; 5 one Anode pin made of molybdenum, the cross-section of which was chosen by dex-art is that the heat developed in the anode is dissipated well; β the leads to the cathode, which are made of Llolybdenum; 7 the supply line to the grid, also made of ..! Olybdenum; S a shell made of highly thermally conductive sheet metal, for example aluminum, copper, which is supported at the bottom by a base 9 made of insulating material is completed, through which the leads 6 and 7 are out * The metal shell 8 rests on a projection 10 of the Anode pin 5 with metallic contact, so that a good one

Wärmetransport zwischen der !,letallhülle 8 und dem Anodenstift 5 und umgekehrt gewährleistet ist« Ferner weist die Metallhülle 8 an der Stelle 11 eine Einbuchtung auf, um an den der geheizten Kathode "benachbarten Stellen einan guten Wärmeübergang zwischen der Gefässwand 1 und der :Ietallhülle 8 zu erhalten« Das Innere des vakuumdichten Gefässes 1 ist mit gesättigtem Caesiumdampf gefüllt, während sich im Räume 12 zwischen der lletallhülle 8 und dem Isoliergefäss 1 Luft "befindet ο Da die Metallhülle 8 direkt leitend mit dem inodenstift 5 verbunden ist, ist also die Metallhülle 8 selbst stromführend ο Dieser Machteil kann dadurch behoben werden, dass die Hetallhölle 8 an der Aussenseite mit einem elektrisch isolierenden Ueberzug, z.B. Isolierlack, versehen und damit ein Berührungsschutz geschaffen wird₀ Heat transport between the lethal envelope 8 and the anode pin 5 and vice versa is guaranteed. Furthermore, the metal envelope 8 has an indentation at the point 11 in order to ensure good heat transfer between the vessel wall 1 and the metal envelope 8 at the points adjacent to the heated cathode to obtain «The inside of the vacuum-tight vessel 1 is filled with saturated cesium vapor, while in the space 12 between the metal envelope 8 and the insulating vessel 1 there is air" ο Since the metal envelope 8 is directly connected to the inode pin 5, it is the metal envelope 8 self-energizing ο This disadvantage can be remedied by providing the metal hell 8 with an electrically insulating coating on the outside, eg insulating varnish, thus creating protection against contact ₀

Die Wirkungsweise der letallhölle 8 als Mittel zum Temperatur-Ausgleich zwischen den Wärmequellen (Kathode bzw» Anode) und den für den Metalldampfdruck massgebenden kühlsten Stellen der Wandung ist die folgendes Beim Anheizen werden die der Kathode benachbarten S|eilen des Isoliergefässes stärker erwärmt als die übrige Gefässwand» Durch die Lletallhülle 8 wird nun durch Wärmeübertragung bsi der Einbuchtung 11 die Metallhülle erwärmt.» Diese erwärmt die zwischen dem Gefäss 1 und der Metallhülle 8 eingeschlossene Luft, wodurch das Isoliergefäss gleichmässig erwärmt wird= Die Abkühlung durch den gut wärmeleitenden Anodenstift wird durch die metallig_ohe Verbindung zwischen üetallhülle 8 und Anodenstift 5 veruaiöglicht. Bei Belastung des Rohres erwärmt sich die Anode 3 « Durch den Anodenatift 5 wird nun die Wärme an die Hülle 8 abgeführt, deren Oberfläche sie durchThe mode of action of the lethal hell 8 as a means of temperature equalization between the heat sources (cathode or anode) and the coolest parts of the wall, which is decisive for the metal vapor pressure, is as follows Vessel wall »Through the metal shell 8, the metal shell is now heated by heat transfer to the indentation 11.» This heats the air trapped between the vessel 1 and the metal shell 8, whereby the insulating vessel is evenly heated = the cooling through the highly thermally conductive anode pin is made possible by the _metallic connection between the metal shell 8 and the anode pin 5. When the tube is loaded, the anode 3 'heats up

Wärmestrahlung und Wärmeübergang nach aussen abgibt„ Damit ?iird verhindert, dass die Anode 3 und damit das Sitter 4 eine unzulässig hohe Temperatur annehmen, die unter Umständen zu einer unerwünschten thermischen Emission führen könnte» Die Metall-Gives off heat radiation and heat transfer to the outside "So that? Iird prevents the anode 3 and thus the sitter 4 from making an impermissible assume a high temperature, which under certain circumstances could lead to undesired thermal emission »The metal

hülle übernimmt also die Aufgabe eines Wärmeausgleichs zwischen den Wärmequellen ( Kathode bzvio Anode ) und den für den Caesiumdampf druck massgebenden kühlsten Stellen des Isoliergefässes <, Es wird ferner durch die wär-neausglaichende funktion der Metallhülle 8 erreicht, dass die Temperatur an irgend einer Stelle des Isoliergefässes viel unabhängiger von der Belastung des Entladungsrohres ist und dass vor allem die Betriebsbereitschaft schneller erreicht wird und thermische Rückzündungen infolge thermischer Emission von Anode und Gitter ausgeschlossen sind»shell takes on the task of heat compensation between the heat sources (cathode or anode) and the one for the cesium vapor the coolest parts of the isolation vessel that determine the pressure <, It is also due to the heat-balancing function of the metal shell 8 achieves that the temperature at any point in the isolation vessel is much more independent of the load on the Discharge tube is and that above all the operational readiness is reached faster and thermal reignition as a result thermal emission from the anode and grid are excluded »

Das Entladungsrohr nach ?ig. 2 ist in ähnlicher leise aufgebaut., Bs besteht ebenfalls aus einem vakuumdichten Isoliergefäss 1 aus caesiumdampffestern Borosilikatglas, einer Wolframoxyd-Caesium-Kathode 2, einer ::olybdänanode 3, einem Molybdängitter4, einem Anodenstift 5 aus Molybdän, Zuleitungen 6 und 7 zur Kathode 2 bzw» zum Gitter 4 aus Molybdän« Ferner ist ebenfalls eine das Isoliergefäss 1 umgebende Hülle 20 vorgesehen, die jedoch aus Isoliermaterial, beispielsweise Glas, besteht und unteH durch einen Sockel 9 abgeschlossen ist« Im Innern zwischen Hülle 20 und Isoliergsfäss 1 befindet sich eine gut wärmeleitende Kühlflüssigkeit 21, z.B. OeI₀ Bei dieser Ausführung übernimmt in erster Linie die kühlflüssigkeit 21 den Wärme-The discharge tube afterwards. 2 has a similarly quiet structure., Bs also consists of a vacuum-tight insulating vessel 1 made of cesium vapor-resistant borosilicate glass, a tungsten oxide-cesium cathode 2, an :: olybdenum anode 3, a molybdenum grid 4, an anode pin 5 made of molybdenum, leads 6 and 7 to the cathode 2 or "to the grid 4 made of molybdenum". Furthermore, a sleeve 20 surrounding the insulating vessel 1 is also provided, which, however, consists of insulating material, for example glass, and is closed at the bottom by a base 9 heat-conducting coolant 21, e.g. OeI ₀ In this version, the coolant 21 primarily takes on the heat

ausgleich j zunächst beim Anheizen der Kathode 2, nachher im Betrieb bei der Wärmeabfuhr von der Anode 3 über den Anodenstift 5 ο Biese Ausführungsform weist gegenüber der Ausfährung nach Pig. 1 den Torteil auf, dass die Hülle 20 nicht stromführend ist, dass also keine besonderen Vorkehren gegen eine Berührung vorgesehen werden müssen₀ compensation j first when the cathode 2 is heated up, afterwards during operation when the heat is dissipated from the anode 3 via the anode pin 5 ο this embodiment differs from the embodiment according to Pig. 1 on the gate part that the shell 20 is not energized, so that no special precautions have to be taken against contact ₀

Im Rahmen der beschriebenen Ausf ührungsf ortnen sind selbstverständlich verschiedene weitere Ausföhrungsmöglichkeiten denkbar, um den Wärme-Uebergang von der Wandung des (Jefässes 1 auf die Metallhülle 8 bzw. vom Anodenstift 5 auf die Kühlflüssigkeit 21 zu verbessern= So kann in der Ausführungsform nach Fig₀ 1 statt der Einbuchtung 11 ein Ring 13 vorgesehen werden, der aus gut leitendem Material besteht, z.B, Kupfer oder Aluminium, einerseits mit gutem Wärmekontakt an der lietallhülle 8 befestigt ist und anderseits in guter ,Värmeberölirung mit der Wandung des Isoliergefässes 1 steht, wie dies Fig» 3 zeigt» Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 kann man beispielsweise, siehe Fig. 4, besondere Kühlbleche 22, die auf dem Anodenstift 5 zwischen Hülle 20 und Isoliergefäss'an^ebracht sind, vorgesehen. Diese Kühlbleche 22 mit der relativ grossen Oberfläche verbessern die Wärmeableitung vom Ar.odenstift 5 in die Kühlflüssigkeit»In the context of embodiment described ührungsf ortnen are of course various other Ausföhrungsmöglichkeiten conceivable for the heat transition from the wall of the (Jefässes 1 on the metal shell 8 and the anode pin 5 to improve the cooling liquid 21 = Thus, in the embodiment of Figure ₀ 1 instead of the indentation 11 a ring 13 is provided, which consists of a highly conductive material, e.g., copper or aluminum, on the one hand is attached to the metal casing 8 with good thermal contact and on the other hand is in good thermal oiling with the wall of the insulating vessel 1, as this 3 shows, in the embodiment according to FIG. 2, for example, see FIG Surface improve the heat dissipation from ar.ode pin 5 into the coolant »

Claims

—7—
Sohutz claims

1 a metal vapor, particularly alkali metal vapor discharge pipe in a vacuum-tight insulating vessel contains at least an anode and a heated cathode, wherein the insulated container is filled with saturated metal vapor g3kennzeichnet by outside the Isoliergefäsaes augsordnate means aperaturau3gleich of a 2 e ^r between the heat sources 3 discharge tube (anode, cathode) and the coolest parts of the "."

2 β discharge vessel according to ^ .i3pr.: Ch 1, marked through one of the insulating vessels x ^ Mo ^ ue metallic skins, which on the one hand in metallic sm Her: clock with the anode lead and on the other hand in contact with the places adjacent to the outer cathode of the isolation vessel, with between isolation vessel and metal shell there is a closed air space ο

3 ο discharge vessel according to claim 2, characterized in that the surface of the metallic shell is selected so large that the operating temperature of the insulating vessel necessary for the optimal metal vapor pressure is guaranteed under all operating conditions »

4 «discharge vessel according to claim 2, characterized in that that the metallic shell on its outside with its electrically isolating pull is provided.

β 5 » discharge vessel according to claim 1, characterized

through a sheath made of insulating material surrounding the insulating vessel, where the border between the vessel wall and the outer wall is filled with a liquid.

60 discharge vessel according to claim 5, characterized in that that the liquid is an insulating oil,

7 ο discharge vessel according to claim 5, characterized through at the anode execution between inner and outer Hell ruled cool toleche.