DE564295C

DE564295C - Vapor discharge tubes for arc discharge with cathode pressure chamber

Info

Publication number: DE564295C
Application number: DEA44110D
Authority: DE
Original assignee: American Appliance Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1924-03-01
Filing date: 1925-02-04
Publication date: 1932-11-15
Also published as: FR593969A; GB230026A; CH119064A

Description

DEUTSCHES REICHGERMAN EMPIRE

AUSGEGEBEN AM
15. NOVEMBER 1932ISSUED ON
NOVEMBER 15, 1932

REICHSPATENTAMTREICH PATENT OFFICE

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

M 564295 KLASSE 21g GRUPPE M 564295 CLASS 21g GROUP

Patentiert im Deutschen Reiche vom 4. Februar 1925 abPatented in the German Empire on February 4, 1925

ist in Anspruch genommen.is used.

Die Erfindung betrifft Dampfentladungsröhren mit Lichtbogenentladung- während des normalen Betriebes, welche ionisierten Dampf als Elektronenstromträgerquelle benutzen.
Bisher ist bei dem Betrieb von Quecksilber dampfapparaten und solchen Apparaten, welche leitenden Dampf nutzbar machen, als notwendig angesehen worden, einen heißen Punkt oder eine Flamme an der OberflächeThe invention relates to vapor discharge tubes with arc discharge during normal operation, which use ionized vapor as an electron current carrier source.
So far, in the operation of mercury vapor apparatus and such apparatus, which make conductive steam usable, has been considered necessary, a hot point or a flame on the surface

ίο der zu verdampfenden Flüssigkeit zu erzeugen. Die Folge dieses Betriebsverfahrens war ein bedeutender Potentialabfall an der Kathode, rait dem ein entsprechend großer Energieverlust innerhalb des Apparates und eine unerwünschte Begrenzung der Betriebsleistung verbunden war.ίο to generate the liquid to be evaporated. The consequence of this operating procedure was a significant drop in potential at the cathode, which was a correspondingly large one Loss of energy within the apparatus and an undesirable limitation in operating performance was connected.

Eine andere Schwierigkeit, der man bei den früheren Dampfentladungsröhren begegnete, wurde durch die große Wärmeentwicklung an der Kathode verursacht, die eine so plötzliche Verdampfung der Kathodenflüssigkeit zur Folge hatte, daß eine große Röhre erforderlich wurde, um den heißen Dampf zu kondensieren und die Flüssigkeit zur Kathode zurückzuführen. Nur ein kleiner Bruchteil des gesamten erzeugten Dampfes wird tatsächlich zum Fortführen des Elektronenstromes zwischen der Kathode und der Anode nutzbar gemacht, weshalb der bedeutende Energieverlust in Form der Wärme, die durch die Röhrenwandungen abgeleitet wird, einen Verlust ohne jeden ausgleichenden Vorteil darstellt. Angesichts dieser Tatsachen ist es höchst erwünscht, diesen Energieverlust innerhalb der Röhre zu beseitigen, nicht nur, um die Betriebsleistung zu erhöhen, sondern auch, um die Verwendung einer massigen Röhre von komplizierter Bauart gerade wegen der nachteiligen Wärmeableitung zu vermeiden.Another difficulty encountered with the earlier vapor discharge tubes was caused by the large amount of heat generated at the cathode, which was so sudden Evaporation of the catholyte resulted in the need for a large tube was used to condense the hot vapor and return the liquid to the cathode. Only a small fraction of all the generated vapor actually becomes the continuation of the flow of electrons harnessed between the cathode and the anode, which is why the significant loss of energy in the form of the heat that passes through the pipe walls is diverted, a loss without any offsetting benefit represents. Given these facts, it is highly desirable to keep this loss of energy within to eliminate the tube, not only to increase the operating power, but also to avoid the use of a bulky To avoid tubes of complicated design precisely because of the disadvantageous heat dissipation.

Bei dem Betrieb von gewöhnlichen Dampfentladungsröhren begegnet man noch einer anderen Schwierigkeit, die sich aus der Wirkung des Belastungsstromes ergibt, wenn der innere Widerstand der Röhren sich ändert. Die Stabilität des Betriebes der Röhre und die Regelung der Belastung wird durch den Belastungsstrom, der den inneren Widerstand der Röhre verändert, nachteilig beeinflußt.In the operation of ordinary vapor discharge tubes one comes across another one other difficulty resulting from the effect of the load current when the internal resistance of the tubes changes. The stability of the operation of the tube and the The load is regulated by the load current, which is the internal resistance of the tube changed, adversely affected.

Bei den früheren Quecksilberdampfentladungsröhren ist es als wesentlich angesehen worden, die Kathode mittels einer Hilfserregung im Betriebe zu erhalten, wenn die Hauptquelle der elektromotorischen Kraft, die zur Erzeugung des Elektronenstromes dient, sich ändert, wie z. B. bei Gleichrichtern für Wechselstrom üblicher Frequenzen. Die besondere Erregung der Kathode ist notwendig, weil der Lichtbogen an dem Ende einer jeden halben Phase ausgeht und ohne besondere Anlaßmittel nicht wieder einsetzt. Diese Schwierigkeit macht es bei früheren Röhren notwendig, komplizierte innere Einrichtungen anzubringen und außerhalb der Röhre noch besondere Apparate vorzusehen.It is considered essential in the earlier mercury vapor discharge tubes been to maintain the cathode by means of an auxiliary excitation in operation, if the Main source of electromotive force, which is used to generate the electron current serves, changes, such as B. in rectifiers for alternating current of usual frequencies. the special excitation of the cathode is necessary because of the arc at the end of a runs out every half phase and does not start again without special starting means. These Difficulty in earlier tubes necessitates complicated internal arrangements to be attached and special apparatus to be provided outside the tube.

Die vorliegende Erfindung bezweckt, diese Schwierigkeiten zu vermeiden, leistungsfähige Dampfentladungsröhren von niedrigem inneren Leitwiderstand und einfacher Bauart herzustellen, den Verlust an Energie innerhalb der Röhre, der aus einer nutzlosen Verdampfung der flüssigen Dampf quelle herrührt zu vermindern, eine einfache Anordnung zu schaffen, durch welche eine derartige Röhre ίο gekühlt werden kann, die Größe der Röhre, die einem bestimmten Kraftbetrage entspricht, zu verringern, verbesserte Verfahren und Einrichtungen zu schaffen, um Dampf zu erzeugen und zu ionisieren, die Gestalt der Kathoden zu verbessern, einen Gleichrichter von niedrigem Widerstand und hoher Leistung zu schaffen, die Aussendung von Elektronen von einer Kathode, die Gas oder Dampf als Quelle für die Aussendung unabhängig von einem ununterbrochenen Stromdurchgang durch ihn verwendet, zu erregen, die Verfahren zur Steuerung von Röhren, die ionisiertes Gas oder Dampf verwenden, im allgemeinen die Bauart und den Betrieb von Elektronenstromapparaten zu verbessern.The present invention aims to avoid these difficulties, efficient To manufacture vapor discharge tubes of low internal conductivity and simple design, the loss of energy within the tube resulting from useless evaporation of the liquid vapor source to reduce the need to provide a simple arrangement through which such a tube ίο can be cooled, the size of the tube, which corresponds to a certain amount of force, to provide improved methods and devices for generating steam and to ionize, to improve the shape of the cathodes, a rectifier of low resistance and high power to create the emission of electrons from a cathode, the gas or vapor as a source for emission independently of a uninterrupted passage of current through it used to excite the procedure for Control of tubes using ionized gas or steam, generally the To improve the design and operation of electronic current apparatus.

Dies wird erfindungsgemäß durch eine Dampfentladungsröhre mit Kathodendampfdruckkammer erreicht, innerhalb welcher Gase, insbesondere die leicht ionisierbaren Dämpfe von Quecksilber, Kalium, Natrium, Gallium, vorzugsweise aber von Cäsium, durch den Xutzstrom so weit erhitzt werden, daß eine thermische Ionisierung stattfindet, und jene Dämpfe als Elektronenquelle dienen, wobei die Metallteile des Dampfdruckraumes oder die in ihm befindlichen Metallteile die Zuleitung zu der dampfförmigen Elektronenquelle bilden. Um den Druck in der Kathodendampfdruckkammer im wesentlichen unabhängig von der Belastung zu halten, kann für den verdampf baren Stoff eine Hilfsbeheizung vorgesehen werden. Die Erzeugung des Dampfstromes geschieht zweckmäßig durch Erhitzung des Dampf liefernden Stoffes mittels eines festen Wärmeleiters. Der erzeugte Dampf wird der Dampfdruckkammer entweder unmittelbar durch eine Leitung zugeführt, welche in der Kammer an einer von der Stromdurchgangsöffnung verschiedenen Stelle mündet, oder mittelbar, indem man den Dampf aus einer der Düsen ausströmen und durch die Stromdurchgangsöffnung der Kathodenkammer eintreten läßt. Zur Vermeidung von vorzeitiger Kondensation wird die Dampfrohrleitung zweckmäßig von einem Wärmeschutzmantel umgeben und zur Unterstützung der Verdampfung im Dampfraum ein Glühfaden angeordnet. Letzterer kann derart ausgebildet und gelagert sein, daß er eine zusätzliche Photoionisierung des Dampfes in der Dampfdruckkammer bewirkt. Die Innenfläche der Kammer kann zur Vermeidung der Wärmeverluste in bekannter Weise spiegelnd ausgebildet sein. Zur etwaigen Steuerung der Elektronenentladung kann von dem bekannten Mittel eines magnetischen Feldes oder eines zwischen Anode und Kathode geschalteten Gitters Gebrauch gemacht werden. Im erster en Falle werden vorzugsweise die Austrittsöffnung der Kathodendampfdruckkammer, die Anode und die Magnetspule konaxial zueinander angeordnet.According to the invention, this is achieved by a vapor discharge tube with a cathode vapor pressure chamber within which gases, especially the easily ionizable vapors of mercury, potassium, sodium, Gallium, but preferably of cesium, can be heated by the utility current to such an extent that that thermal ionization takes place and that these vapors serve as an electron source, the metal parts of the vapor pressure chamber or the metal parts located in it Form feed line to the vaporous electron source. To the pressure in the cathode vapor pressure chamber To keep it essentially independent of the load, auxiliary heating can be used for the vaporizable substance are provided. The generation of the steam flow is expediently done by heating the steam-supplying substance a solid heat conductor. The steam generated is either the pressure chamber directly fed through a line, which in the chamber at a different point from the flow passage opening opens, or indirectly, in that the steam flows out of one of the nozzles and through the flow passage opening of the cathode chamber lets enter. To avoid premature condensation, the steam pipeline is expediently by a Surrounding heat protection jacket and arranged a filament to support the evaporation in the vapor space. The latter can be designed and stored in such a way that there is an additional photoionization of the steam causes in the steam pressure chamber. The inner surface of the chamber can be used to prevent heat loss in a known manner be designed to be reflective. For possible control of the electron discharge can from the known means of a magnetic field or one between anode and cathode switched grid use can be made. In the former case it is preferred the outlet opening of the cathode vapor pressure chamber, the anode and the magnetic coil arranged conaxially to one another.

Es sind bereits Vorschläge gemacht worden, um den Lichtbogen in Quecksilberdampfgleichrichtern durch ein aus elektrisch isolierendem Material bestehendes Diaphragma einzuschnüren, zum Z,wecke, die Bewegung des Kathodenfleckes auf dem Quecksilber zu beschränken; eine andere Ausführungsform der Metalldampfgleichrichter läßt den Dampfstrom derart durch eine Düse austreten, daß er gleichzeitig zur Evakuierung des Anodenraumes dient. Aber keiner der beiden genannten Vorschläge kommt bei vorliegender Erfindung zur Anwendung. Gegenüber dem ersten Vorschlag wird der Kathodenfußpunkt des Lichtbogens vom flüssigen Metall weg auf die feste, metallisch, leitende Wand einer Kathodenkammer verlegt, deren einzige Öffnung zwar den aus ihr austretenden Metalldampfstrom drosselt, nicht aber den freien Lichtbogen einschnürt. Dieser Metalldampfstrom wird fernerhin zu keinerlei Saugleistungen etwa zwecks Entfernung von Fremdgasen aus dem Anodenraum benutzt. Eine solche Wirkung könnte auch, wie aus den Abbildungen klar hervorgeht, gar nicht eintreten. Proposals have already been made to rectify the arc in mercury vapor rectifiers to constrict through a diaphragm made of electrically insulating material, to awaken the movement to confine the cathode spot on the mercury; another embodiment the metal steam rectifier lets the steam flow out through a nozzle in such a way that it also serves to evacuate the anode compartment. But neither of the two mentioned Proposals are used in the present invention. Compared to the first suggestion, the cathode base is of the arc away from the liquid metal onto the solid, metallic, conductive wall of a Relocated the cathode chamber, the only opening of which is the metal vapor stream emerging from it throttles, but not constricts the free arc. Furthermore, this metal vapor flow does not result in any suction power used for the purpose of removing foreign gases from the anode compartment. Such an effect could also, as from the Illustrations clearly emerge, do not occur at all.

In den Abbildungen stellen dar: Abb. ι den senkrechten Schnitt eines wn Gleichrichters,The figures show: Fig. Ι the vertical section of a wn Rectifier,

Abb. 2 einen Querschnitt nach der Linie 2-2 der Abb. 1,Fig. 2 is a cross-section along the line 2-2 of Fig. 1,

Abb. 3 den senkrechten Schnitt einer anderen Ausführungsform des Gleichrichters,Fig. 3 shows the vertical section of another embodiment of the rectifier,

Abb. 4 einen Querschnitt nach der Linie 4-4 der Abb. 3,Fig. 4 is a cross-section along the line 4-4 in Fig. 3,

Abb. 5 den Teilschnitt einer anderen Ausführungsform zu Abb. 3,Fig. 5 shows the partial section of another embodiment to Fig. 3,

Abb. 6 den senkrechten Schnitt eines Schwingungserzeugers,Fig. 6 the vertical section of a vibration generator,

Abb. 7 den senkrechten Schnitt einer abgeänderten Ausführungsform des Gleichrichters, Fig. 7 shows the vertical section of a modified embodiment of the rectifier,

Abb. 8 den senkrechten Schnitt eines 115 elektrostatisch gesteuerten Relais.Fig. 8 the vertical section of a 115 electrostatically controlled relay.

Gemäß Abb. 1 umschließt die Hülle 10 aus feuerfestem Material, wie Glas, die Kathode und die Anode 12. Die Anode hat beiebige Form, z. B. Scheibenform. Die Kathode 11 besteht aus einer zylindrischen Kammer mit dem rohrförmigen Leiter 13 vonAccording to Fig. 1, the envelope 10 encloses refractory material such as glass, the cathode and the anode 12. The anode has both Shape, e.g. B. Disc shape. The cathode 11 consists of a cylindrical chamber with the tubular conductor 13 of

kleinerem Durchmesser als die Kammer, der in das Quecksilber. Gallium oder einen anderen Dampf liefernden Stoff 14 eintaucht. Der Leiter 13 wird \-on einer Isolierhülse 15, S z. B. aus Porzellan, umgeben, um stärkere Wärmeverluste durch die Wandungen des Leiters 13 zu verhindern. Das obere Ende der Kathodenkammer ist geschlossen bis auf eine kleine Öffnung 16, durch welche der Elektronenstrom zur Anode hindurchgeht. Die Wechselstromquelle 17 wird über einen Transformator 18 an den Gleichrichterstromkreis ig angeschlossen, der die Sammlerbatterie 20 oder eine andere Belastung enthält, die mit dem gleichgerichteten Strom aus der Quelle 17 gespeist wird. Der Regelwiderstand 21 gestattet die Einstellung des dem Verbraucher 20 zugeführten Stromes.smaller diameter than the chamber that is in the mercury. Gallium or another vapor-producing substance 14 is immersed. The conductor 13 is \ -on an insulating sleeve 15, S z. B. made of porcelain, in order to prevent greater heat losses through the walls of the conductor 13. The upper end of the cathode chamber is closed except for a small opening 16 through which the electron flow to the anode passes. The alternating current source 17 is connected via a transformer 18 to the rectifier circuit ig which contains the accumulator battery 20 or another load which is fed with the rectified current from the source 17. The variable resistor 21 allows the current supplied to the consumer 20 to be adjusted.

Der Gleichrichter wird durch ein- oder mehrmaliges Schließen des Schalters 22 angelassen. Hierdurch wird ein Hochspannungsstoß zwischen der Kathoden und Anode 12 erzeugt und so die Entladung zwischen ihnen eingeleitet. Die innerhalb der Kathode 11 entwickelte Hitze wird an dem Leiter 13 herab in das Quecksilber oder Gallium 14 geleitet, welches durch die Hitze nunmehr verdampft wird und dessen Dampf in der Kammer aufsteigt. Durch den Stromstoß wird plötzlich die Temperatur des Dampfes und der Kathode derart gesteigert, daß der Leitwiderstand des Dampfes verringert wird, sei es durch thermische Ionisierung des Dampfes oder sei es durch Erregung des Dampfes auf einen derartigen Zustand, daß er schon durch Elektronen geringer Geschwindigkeit ionisiert wird. Bei der Verwendung von Gallium ist die Anordnung so zu treffen, daß die von der Kathode ausgehende Wärme oder einer anderen Wärmequelle das Gallium auf wenigstens 30 ° C hält, damit es flüssig bleibt.The rectifier is started by closing the switch 22 one or more times. This creates a high voltage surge between the cathode and anode 12 and thus initiates the discharge between them. The heat developed inside the cathode 11 is conducted down the conductor 13 into the mercury or gallium 14, which is now evaporated by the heat and the vapor of which rises in the chamber. The current surge suddenly increases the temperature of the vapor and the cathode in such a way that the conductivity of the vapor is reduced, either by thermal ionization of the vapor or by exciting the vapor to such a state that it is ionized by low-speed electrons will. If gallium is used, the arrangement must be such that the heat emanating from the cathode or another heat source keeps the gallium at at least 30 ° C. so that it remains liquid.

Der verminderte Leitwiderstand innerhalb der Kathode, der sich bei der steigenden Temperatur und der wachsenden Ionisierung des Dampfes ergibt, begrenzt selbsttätig die Erhitzung der Kathode, so daß sich eine verhältnismäßig konstante Temperatur schnell einstellt; die innerhalb der Kathode entwickelte Hitze wird durch die äußere Kathodenfläche, welche die Hitze im wesentlichen nach allen Richtungen von der Kathode auf die umgebenden, die Hitze absorbierenden Medien ausstrahlen kann, abgeleitet. Wenn man die Hülle 10 durchlässig für die Ausstrahlung der Kathode 11 macht, wird die Kathode n bei Gegenwart von intensiver Wärmestrahlung seitens der Kathode nur wenig erhitzt. Andererseits kann erforderlichenfalls die Hülle so gewählt werden, daß sie die von der Kathode ausgestrahlte Hitze beträchtlich absorbiert und sie durch Zuführung von Luft oder einem anderen Kühlmittel um die Röhre herum kühlen.The reduced conductive resistance within the cathode, which increases with the increasing temperature and the growing ionization of the steam, automatically limits the heating the cathode, so that a relatively constant temperature quickly adjusts; the heat developed inside the cathode is transmitted through the outer cathode surface, which the heat essentially in all directions from the cathode can radiate to the surrounding media that absorbs heat. if one makes the shell 10 permeable to the radiation of the cathode 11, the Cathode n is only slightly heated in the presence of intense thermal radiation from the cathode. Otherwise, if necessary the shell can be chosen so that it absorbs the heat radiated from the cathode considerably and they by supply cool by air or other coolant around the tube.

Die intensive Erhitzung des Gases oder Dampfes innerhalb der Kammer 11 erzeugt eine kräftige Entsendung von Elektronen durch thermische Ionisierung, und die intensive Strahlung innerhalb der Kammer ionisiert den Dampf lichtelektrisch oder erregt ihn sonst auf einen vorbereiteten Zustand, wie vorher erwähnt.The intense heating of the gas or steam within the chamber 11 is generated a vigorous sending of electrons through thermal ionization, and the intense Radiation within the chamber photoelectrically ionizes or excites the vapor otherwise to a prepared state, as mentioned before.

Bei der in Abb. 3 dargestellten Ausführungsform umschließt die Hülle 10 die zylindrische Kathode 23, die an ihrem oberen geschlossenen Ende aufgehängt und unten mit ihrem offenen Ende 24 dicht neben dem oberen Ende des Leiters 25 angeordnet ist; das untere Ende taucht in die verdampfbare Flüssigkeit 24, wie Quecksilber, Alkalimetall o. dgl., ein. Das fadenförmige Heizelement 26 ist über die Leitungen 27, 28 an die Wicklung 29 des Transformators 30 angeschlossen, der aus der Wechselstromquelle 17 gespeist wird. Der Faden 26 ist zweckmäßig so gewählt, daß er schon bei einer verhältnismäßig niedrigen Spannung eine hohe Temperatur wie bei Blauweißglut erreicht, so daß sein Spannungsabfall die Entladung nicht beeinflußt. Der Faden ist in einer Spirale gewickelt, die eine intensive Strahlung auf die inneren Wandungen der Kathode 23 erzeugt, und liegt in geringem Abstande von der Öffnung 24 in der Kammer. Infolge der von dem Faden 26 ausgehenden Hitze steigt der Dampf innerhalb des Leiters 25 auf und gelangt in die Kammer 23, in welcher ihn die von dem Faden ausgehende intensive Ausstrahlung ionisiert, ohne daß die Wandungen der Kammer auf eine übermäßig hohe Temperatur zu erhitzen sind. Mittels dieser Bauart ist es möglieh, für die Kathode ein Material zu verwenden, welches durch Ausstrahlung von Faden 26 lichtelektrisch erregt wird, und die Elektronenemission der Wandungen ergänzt sodann diejenige aus dem Dampf. Da die Kathode nicht auf eine derart hohe Temperatur gebracht zu werden braucht, daß sie eine lichtelektrische Wirkung auf den Dampf und die Ionisierung des Dampfes hervorruft, so kann für sie ein Material von verhältnismäßig niedrigem Schmelzpunkt, wie Calcium o. dgl., verwendet werden, im Gegensatz zu der Kathode, welche bei der Gleichrichterröhre gemäß Abb. ι verwendet wird, bei welcher die Entsendung von Ionen teilweise durch hohe Temperatur innerhalb des Dampfes in der Kathode erregt wird.In the embodiment shown in Fig. 3, the sheath 10 encloses the cylindrical cathode 23, which is suspended at its upper closed end and arranged below with its open end 24 close to the upper end of the conductor 25; the lower end is immersed in the vaporizable liquid 24 such as mercury, alkali metal or the like. The filamentary heating element 26 is connected via the lines 27, 28 to the winding 29 of the transformer 30, which is fed from the alternating current source 17. The thread 26 is expediently chosen so that it reaches a high temperature, such as blue-white embers, even at a relatively low voltage, so that its voltage drop does not affect the discharge. The thread is wound in a spiral, which generates intense radiation on the inner walls of the cathode 23, and lies at a short distance from the opening 24 in the chamber. As a result of the heat emanating from the thread 26 , the steam rises within the conductor 25 and reaches the chamber 23, in which it is ionized by the intense radiation emanating from the thread without the walls of the chamber having to be heated to an excessively high temperature. By means of this type of construction it is possible to use a material for the cathode which is photoelectrically excited by the emission of thread 26, and the electron emission of the walls then supplements that from the vapor. Since the cathode does not need to be brought to such a high temperature that it produces a photoelectric effect on the vapor and the ionization of the vapor, a material with a relatively low melting point, such as calcium or the like, can be used for it, in contrast to the cathode, which is used in the rectifier tube according to Fig. ι, in which the emission of ions is partially excited by the high temperature within the vapor in the cathode.

Bei Verwendung des Fadens 26 wird ein Elektronenstrom schnell zwischen Kathode 23 und Anode 31, die dicht an der Kathode vor dem offenen Ende 24 liegt, eintreten. Wenn Quecksilber oder ein Material, das für dieWhen the thread 26 is used, an electron flow is rapidly generated between the cathode 23 and anode 31, which is close to the cathode in front of the open end 24, enter. if Mercury or a material useful for the

Ionisierung hohe Temperaturen erfordert, in der Röhre verwendet wird, dann wird der veränderliche Widerstand 32 zwischen dem Faden und der Kathode 23 angeschlossen. Dieser Widerstand wird zweckmäßig auf einen hohen Wert eingestellt, um einen nennenswerten Elektronenstrom zum Faden zu verhindern.Ionization requires high temperatures, then used in the tube variable resistor 32 connected between the thread and the cathode 23. This resistance is expediently set to a high value in order to generate an appreciable flow of electrons to the thread to prevent.

Abb. 5 zeigt eine andere Ausführungsform der Kathode 23 in Verbindung mit dem einen Glühfaden 26. Die Kathode 23 wird von einem abwärts gerichteten zylindrischen Teil von größerem Durchmesser als sie selbst getragen. Der Faden wird durch einen Strom erhitzt, der durch Leitung 33, Leiter 34, Faden 26 und durch die gegen die Leitung 34 durch Isolator 35' isolierte Leitung 35 geht. Die Kathode 23 ist elektrisch und thermisch gegen den Leiter 34 durch den Isolierring 36 isoliert, dessen oberes Ende trichterförmig abgeschrägt ist, um kondensierten Dampf durch die Öffnungen 37 der Wandungen des Leiters 34 zu leiten. Die Öffnung 38 in der Kathode 23 neben der Anode 31 stellt einen Durchgang für den Elektronenstrom her, der aus der Kathode heraus zur Anode fließt.Fig. 5 shows another embodiment of the cathode 23 in connection with one Filament 26. The cathode 23 is formed by a downwardly directed cylindrical portion of a larger diameter than she carried herself. The thread goes through a stream heated by line 33, conductor 34, filament 26 and by the against line 34 line 35 isolated by insulator 35 'goes. The cathode 23 is electrical and thermal isolated from the conductor 34 by the insulating ring 36, the upper end of which is funnel-shaped is beveled to allow condensed steam through the openings 37 of the walls of the Head 34 to direct. The opening 38 in the cathode 23 next to the anode 31 constitutes a Passage for the electron current flowing out of the cathode to the anode.

Gemäß Abb. 6 umschließt die Hülle 40 zwei scheibenförmige Anoden 41 und die zylindrische Kathode 42, deren oberes Ende bis auf eine öffnung 43, durch welche der Elektronenstrom zu den Anoden fließt, geschlossen ist. Die Kathode 42 arbeitet ähnlich wie die Kathoden nach Abb. 1. Der Elektronenstrom fließt von. der Gleichstromquelle 44 durch Kathode 42, Öffnung 43, Anoden 41, Wicklungen 45, 46 des Transformators 47 und durch Drosselspule 48 zur Stromquelle 44. Der weiter vorgesehene Schwingungskreis 49 enthält die veränderliche Kapazität 50, Sekundärwicklung 51 des Transformators 47 und die Spule 52, deren magnetischer Kraftfluß etwa senkrecht auf dem von der Kathode 42 ausgehenden Elektronenstrom steht. Da der Strom in dem Stromkreis 49 ein Wechselstrom ist, so ändert der magnetische Kraftfluß während jeder Phase zweimal seine Richtung und leitet so den Strom zuerst von der Kathode 42 zu einer der Anoden und dann bei Umkehr nach der anderen Anode, was sich für jede Phase wiederholt. Der Verbraucher 53 wird durch die Sekundärwicklung 54 des Transformators 47 gespeist. Der Wirkungsgrad des Schwingungserzeugers ist größer als bei den bisherigen Schwingungs-55" erzeugern, die eine Dampfentladung verwenden, weil der Energieverlust innerhalb der Röhre 40 durch ihren niedrigen Leitwiderstand auf ein Minimum herabgesetzt wird.According to Fig. 6, the envelope 40 encloses two disc-shaped anodes 41 and the cylindrical one Cathode 42, the upper end of which except for an opening 43 through which the electron flow flowing to the anodes is closed. The cathode 42 works similarly to the cathodes according to Fig. 1. The electron flow flows from. the direct current source 44 through cathode 42, opening 43, anodes 41, Windings 45, 46 of transformer 47 and through inductor 48 to power source 44. The further provided oscillation circuit 49 contains the variable capacitance 50, secondary winding 51 of the transformer 47 and the coil 52, their magnetic flux is approximately perpendicular to the electron flow emanating from the cathode 42. Since the current in the circuit 49 is an alternating current the magnetic flux changes its direction twice during each phase and so conducts the current first from the cathode 42 to one of the anodes and then, when reversed, to the other anode, which repeats itself for each phase. The consumer 53 is through the secondary winding 54 of the transformer 47 is fed. The efficiency of the vibrator is larger than the previous 55 "vibration generators that use a vapor discharge, because of the loss of energy within the tube 40 due to its low conduction resistance is reduced to a minimum.

Gemäß Abb. 7 besteht die Kathodenkammer 20 aus hitzebeständigem Material, wie Wolfram, durch deren Öffnung 71 der Elektronenstrom zu den Anoden 72 und 72' übertritt; die Anordnung wird aus der Wechselstromquelle 73 über den Transformator 74 gespeist, aufeinanderfolgende halbe Wellen des Wechselstromes gehen abwechselnd zu den Anoden 72 und 72' und führen so dem Verbraucher 75 gleichgerichteten Strom zu. Aus der Dampfdüse 76 strömt durch das Mundstück J¹J Dampf gegen die öffnung 71 der Kathode. Der Dampf wird durch die zylindrische Kammer 78, die konzentrisch innerhalb der Düse 76 angeordnet ist und den herausnehmbaren elektrischen Heiz wider stand 79 enthält, erzeugt. Die Düse 76 wird von der Fußplatte 80 getragen, oberhalb welcher die verdampfbare Flüssigkeit 80' liegt, die durch Löcher 81 der Düse zur Verdampfung zugeführt wird. Dem bei der hohen Temperatur entstehenden Dampfdruck in der Kathode wird durch den aus der Düse 76 gegen die Öffnung 71 ausgestoßenen Dampfstrom entgegengewirkt. Auf diese Weise wird das heiße ionisierte Gas innerhalb der Kathodenkammer zurückgehalten. According to FIG. 7, the cathode chamber 20 consists of a heat-resistant material, such as tungsten, through the opening 71 of which the electron current passes to the anodes 72 and 72 '; the arrangement is fed from the alternating current source 73 via the transformer 74, successive half waves of the alternating current go alternately to the anodes 72 and 72 'and thus supply the consumer 75 with rectified current. From the steam nozzle 76, steam flows through the mouthpiece J ¹ J towards the opening 71 of the cathode. The steam is generated by the cylindrical chamber 78 which is arranged concentrically within the nozzle 76 and the removable electrical heating resistance 79 contains. The nozzle 76 is carried by the base plate 80, above which the vaporizable liquid 80 'lies, which is fed through holes 81 of the nozzle for evaporation. The vapor pressure in the cathode arising at the high temperature is counteracted by the vapor flow ejected from the nozzle 76 against the opening 71. In this way, the hot ionized gas is retained within the cathode chamber.

Die Wandungen 80, 82, 83 der Röhre bestehen zweckmäßig aus Metall von hohem Leitungsvermögen, das nicht leicht durch die verwendete Flüssigkeit amalgamiert wird; z. B. eignet sich Eisen für die Wandungen, wenn Quecksilber als Flüssigkeit verwendet wird.The walls 80, 82, 83 of the tube are suitably made of high metal Conductivity that is not easily amalgamated by the fluid used; z. B. iron is suitable for the walls if mercury is used as a liquid will.

Die Elektroden 70, 72, 72' sind gegen die obere Wandung 83 durch je eine Buchse 84 aus Porzellan o. dgl. und durch Isolierscheiben 85 isoliert. Um das notwendige Vakuum innerhalb der Röhre aufrechtzuerhalten, ist eine Vakuumpumpe (nicht dargestellt) in üblicher Weise durch Stutzen 86 an das Innere der Röhre angeschlossen. Alle Wandüngen der Röhre sind starr und gasdicht verbunden, mit Ausnahme der Verbindung zwischen Deckel 83 und Wandung 82, welche eben abgeschliffen und mit einer plastischen Dichtungsmasse gegeneinander abgedichtet sind, um die schnelle Entfernung des Deckels 83 und der Elektroden von dem übrigen Teil der Röhre zu gestatten. Diese Verbindung wird weiterhin durch den Ring 87 mit Quecksilberverschluß 88 gasdicht gegen die Wandung 82 abgeschlossen.The electrodes 70, 72, 72 'are against the upper wall 83 by a socket 84 each Made of porcelain or the like and isolated by insulating washers 85. To get the necessary vacuum To maintain it inside the tube, a vacuum pump (not shown) is in usually connected to the interior of the tube by stubs 86. All walls of the tube are rigidly and gas-tightly connected, with the exception of the connection between cover 83 and wall 82, which sanded flat and sealed against each other with a plastic sealant are for the rapid removal of the cover 83 and electrodes from the remainder of the part to allow the tube. This connection is continued by the ring 87 with a mercury seal 88 sealed gas-tight against the wall 82.

Die Wandungen der Röhre werden durch Umlauf eines Kühlmittels, wie Wasser, welches durch Stutzen 89, Mantel 90 und Stutzen strömt, gekühlt. Die Anoden 72, 72' und ihre Isolierung 84 werden durch eine Kühlflüssigkeit gekühlt, die in den konzentrischen Leitungen 92, 93 umläuft. Die Isolierung 84 für die Kathode 70 wird durch ein Kühlmittel gekühlt, das durch die konzentrischen Leitungen 94, 95 umläuft.The walls of the tube are made by circulating a coolant, such as water, which flows through nozzle 89, jacket 90 and nozzle, cooled. The anodes 72, 72 'and their insulation 84 are made by a cooling liquid cooled, which circulates in the concentric lines 92, 93. The insulation 84 for the cathode 70 is provided by a coolant cooled, which circulates through the concentric lines 94, 95.

Gemäß Abb. 8 enthält die Hülle 10 die zv-According to Fig. 8, the envelope 10 contains the zv-

lindrische Kathodenkammer no mit der Öffnung in, durch welche der Elektronen strom zu der Anode 112 unter Wirkung der Stromquelle 113 fließt. Der Hohlzylinder 114, der 5 oberhalb der Kathode aufwärts verlängert ist und die Anode umgibt, verhindert ein Austreten der Elektronen aus dem Anodenraum und eine stärkere Ausbreitung des Dampfes in den übrigen Raum der Röhre. Die Öff-Lindrian cathode chamber no with the opening in through which the electrons flow flows to the anode 112 under the action of the current source 113. The hollow cylinder 114, the 5 is extended upwards above the cathode and surrounds the anode, prevents leakage the electrons from the anode compartment and a stronger spread of the vapor into the rest of the tube. The public

to nung 115 in der Kathode läßt den Elektronenstrom von der Kathode in den Raum 116 der Röhre fließen, wo der Dampfdruck sehr gering ist, und führt ihn hier zu der Anode 117, die zur besseren Kühlung· in einem verlängerten Seitenraum der Röhre gelagert ist. Eine Batterie 118 liegt in Serie mit der zwischen Kathode 110 und Anode 117 angeschlossenen Primärwicklung des Transformators 119.to voltage 115 in the cathode allows the flow of electrons flow from the cathode into space 116 of the tube, where the vapor pressure is very low is, and leads it here to the anode 117, which for better cooling · in an extended Side space of the tube is stored. A battery 118 is in series with that between Cathode 110 and anode 117 connected Transformer 119 primary winding.

Eine Stromquelle 120, deren Strom mit oder ohne Verstärkung gleichgerichtet oder übertragen werden soll, speist über den Transformator 121 den Stromkreis des Gitters oder elektrostatischen Steuerelements 122 und erzeugt so Änderungen des Elektronenstroms in dem Stromkreise der Anode 117. Diese Änderungen werden über den Transformator 119 dem Verbraucher 123 zugeführt. Der Stromkreis, welcher die Sekundärwicklung des Transformators 121, das Gitter 122 und die Kathode 110 enthält, stellt also den Steuerkreis dar, während der Stromkreis, dazwischen Anode 117 und Kathode 110 angeschlossen ist, den Verbraucherstromkreis bildet.A current source 120 whose current is rectified with or without amplification or is to be transmitted, feeds the circuit of the grid or via the transformer 121 electrostatic control element 122, thus creating changes in electron flow in the circuits of the anode 117. These changes are made via the transformer 119 supplied to consumer 123. The circuit that runs the secondary winding of transformer 121, grid 122 and the cathode 110 contains, so represents the control circuit, while the circuit, in between Anode 117 and cathode 110 connected is, forms the consumer circuit.

Der in Abb. 8 gezeigte Apparat ist besonders dann am Platze, wenn elektrische Wellen mit oder ohne Verstärkung für Zeichenübermittelung mit oder ohne Draht gleichgerichtet oder auf andere Kreise übertragen werden sollen.The apparatus shown in Fig. 8 is particularly useful when electrical waves rectified with or without amplification for character transmission with or without wire or to be transferred to other circles.

Claims

Patent claims:

i. Vapor discharge tube for arc discharge, used as a cathode for the discharge serves a hollow chamber, characterized in that the interior this chamber is provided with inner metallic wall parts acting as cathode leads and is free of light vaporizing solid or liquid substances acting as a cathode and one supplied from outside the chamber contains highly heated steam atmosphere, for example ionized by the useful current.

2. Discharge tube according to claim 1, characterized in that the pressure in the cathode vapor pressure chamber essentially independent of the load is held, e.g. B. by providing auxiliary heating for the vaporizable substance.

3. Discharge tube according to claim 1, characterized in that the vapor flow is generated by heating the steam-supplying material by means of a solid heat conductor.

4. Discharge tube according to claim r, characterized in that the vapor pressure space is directly connected to a steam supply line, which in it at one of the flow passage opening different point opens.

5. Discharge tube according to claim 1, characterized in that a pipe containing the substance to be evaporated (j6, Fig. 7) runs out into a nozzle (γγ, Fig. 7) which indirectly supplies the vapor flow developed in the tube to the cathode vapor pressure chamber (71) .

6. Discharge tube according to claim 4 and 5, characterized in that the the pipeline (13) conducting the steam flow is surrounded by a heat protection jacket (15) prevents premature condensation on the pipe wall.

7. Discharge tube according to claim 5 and 6, characterized in that in the Pipeline a filament (26, Fig. 3) is arranged, the thermal effect of which supports the evaporation.

8. Discharge tube according to claim 7, characterized in that the filament (26) is designed and arranged such that it has an additional photoionization causes in the steam pressure chamber.

9. Discharge tube according to claim 1, characterized in that the inner surface the cathode vapor pressure chamber is reflective to prevent heat loss.

10. Discharge tube according to claim 1, characterized in that the electron discharge in a manner known per se by a magnetic field or a layer between anode and cathode 1x0 tetes grid (122, Fig. 8) is controlled.

11. Discharge tube according to claim 1, characterized in that cesium is used as the vapor-supplying material.

For this purpose ι sheet of drawings