Wasserstoffspeicher für einen Plasmaschalter

Abstract

 Zur Verwendung bei einem Plasmaschalter wie einem Thyratron oder bei einem Hohlelektrodenschalter dient ein Wasserstoffspeicher, der sich durch eine konstruktiv einfache, kompakte Bauweise und durch einfache Herstellung und Montierbarkeit auszeichnet. Hierzu sind die beiden scheibenförmigen Speicherelemente (5,6) und das dazwischen isoliert angeordnete Heizelement (7) übereinandergestapelt auf einer inneren Schulter (4) eines ringförmigen Aufnahmekörpers (3) angeordnet und dort mit Hilfe des oberen Speicherelementes (6) fixiert. Das Heizelement wird vorzugsweise von einer zwischen zwei Isolierfolien (8,9) angeordneten mäanderförmigen Heizbahn gebildet, die mit ihrem einen Ende an dem oberen Speicherelement kontaktiert ist, während das andere Ende durch einen Ausschnitt im unteren Speicherelement herausgeführt ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Vakuumelektronik und ist bei der konstruktiven Ausgestaltung eines Wasserstoffspeichers anzuwenden, wie er in Plasmaschaltern mit Wasserstoffatmosphäre zur Anwendung kommt.

[0002] Zur Steuerung des Gasinnendrucks eines Thyratrons wird üblicherweise ein Wasserstoffspeicher verwendet, der im wesentlichen aus einem metallenen Speicherelement und aus einem Heizelement besteht. Als Speicherelemente werden Folien oder Bleche aus Metallen wie Barium, Tantal, Zirkon oder Titan eingesetzt ("Adv. Electronics and Electron Physics", Vol. XIV, 1961, Seiten 211 - 218). Ein für Thyratrons gebräuchlicher Wasserstoffspeicher besteht beispielsweise aus zwei kreisförmigen Titanblechen, zwischen denen eine isolierte Heizspirale angeordnet ist. Das innere Ende der Spirale ist dabei mit dem einen Titanblech kontaktiert.

[0003] Wasserstoffspeicher werden auch für einen anderen, in neuerer Zeit entwickelten Plasmaschalter benötigt, der unter dem Namen "Pseudofunkenschalter" oder "Hohlelektrodenschalter" bekannt geworden ist. Ein für diese Zwecke eingesetzter Speicher besteht aus einem zylindrischen Körper aus Titan, der sich in einer an den Enden offenen Nickel-Hülse befindet, die ihrerseits von einer Heizwendel umgeben ist. Dieser Speicher befindet sich in einem Metallgehäuse, das Wärmeabstrahlung verhindert, aber über Öffnungen mit dem übrigen Innenraum des Plasmaschalters kommuniziert. Die Anschlüsse der Heizwendel sind durch die Gehäusewandung isoliert nach außen geführt (WO 89/00 354).

[0004] Ausgehend von einem Wasserstoffspeicher mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den konstruktiven Aufbau des Wasserstoffspeichers so zu wählen, daß sich der Wasserstoffspeicher leicht herstellen, prüfen und montieren läßt.

[0005] Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß die erste Metallscheibe und das Heizelement übereinandergestapelt auf einer inneren ringförmigen Schulter eines ringförmigen Aufnahmekörpers aufliegen und dort mittels der zweiten Metallscheibe, welche die Öffnung des Aufnahmekörpers überdeckt und mit dem Aufnahmekörper verbunden ist, fixiert sind, wobei das andere Ende der Heizbahn durch einen Ausschnitt in der ersten Metallscheibe nach außen geführt ist.

[0006] Bei einer derartigen Ausgestaltung ergibt sich durch Verwendung eines stabilen Aufnahmekörpers für die funktionswesentlichen Elemente des Wasserstoffspeichers eine insgesamt kompakte Bauweise, wobei der ringförmige Aufnahmekörper eine einfache Handhabung des Wasserstoffspeichers als Ganzes ermöglicht. An dem Aufnahmekörper läßt sich beispielsweise ein Haltebügel befestigen, über den der Wasserstoffspeicher im Inneren des Plasmaschalters fixiert werden kann. Der Aufnahmekörper bildet dabei zugleich den einen Anschluß für das Heizelement, während der andere Anschluß des Heizelementes durch den Ausschnitt in der ersten Metallscheibe leicht zugänglich ist.

[0007] Das Heizelement wird dem kompakten Aufbau des neuen Wasserstoffspeichers vorteilhaft in der Weise angepaßt, daß als Heizbahn eine Heizelementes eine kreisförmige Metallfolie verwendet ist, die von zwei sich gegenüberliegenden Umfangsabschnitten her mit einander abwechselnden, zueinander parallelen Einschnitten versehen ist; die isolierte Anordnung der Heizbahn zwischen den beiden Metallscheiben läßt sich dabei durch jeweils eine Isolierfolie oder eine dünne Isolierscheibe erreichen. Bei dieser Ausgestaltung hat die Heizbahn, für die beispielsweise eine Molybdänfolie verwendet wird, einen mäanderförmigen Verlauf.

[0008] Dies ermöglicht eine sehr einfache Kontaktierung der beiden Enden der Heizbahn. Das eine Ende kann durch eine Punktschweißung durch einen Ausschnitt in der entsprechenden Isolierfolie hindurch direkt mit der zweiten Metallscheibe verbunden sein, während das andere Ende als abgewinkelter Teil der Metallfolie durch einen Ausschnitt in der entsprechenden Isolierfolie und der ersten Metallscheibe nach außen geführt und dort mit einem draht- oder bandförmigen Anschlußelement verbunden werden kann.

[0009] Ein Ausführungsbeispiel des neuen Wasserstoffspeichers ist in den Figuren 1 bis 4 dargestellt. Dabei zeigt

Fig. 1

die Anordnung des Wasserstoffspeichers innerhalb eines Plasmaschalters, Fig. 2 eine Querschnittsdarstellung,

Fig. 3

einen vergrößerten Ausschnitt der Querschnittsdarstellung gemäß Fig. 2 und Fig. 4 eine Draufsicht auf das Heizelement.

[0010] Fig.1 zeigt in Anlehnung an die Darstellung aus den Fig. 1 und 2 der WO 89/00354 einen Hohlelektrodenschalter 10, in dessen oberen Bereich ein Wasserstoffspeicher 2 in einem Metallgehäuse 12 angeordnet ist. Das Metallgehäuse kann über Öffnungen 13 mit dem übrigen Innenraum des Plasmaschalters kommunizieren. Die beiden Anschlüsse 14 und 15 des Wasserstoffspeichers 2 sind durch die Gehäusewandung isoliert nach außen geführt. Dabei ist der Wasserstoffspeicher 2 an dem Anschluß 14 mechanisch fixiert.

[0011] Gemäß Fig. 2 ist ein bügelförmiges Halteelement 1 vorgesehen, an dem der scheibenförmig gestaltete Wasserstoffspeicher 2 befestigt ist. Der Wasserstoffspeicher besteht aus einem Aufnahmekörper 3, der einen flachen Ring bildet und als nach oben und unten offene Tasche ausgebildet ist. Gemäß der Darstellung in Fig. 3 dient hierzu eine ringförmige Schulter 4 an der inneren Umfangsfläche des Aufnahmekörpers 3. Auf dieser Schulter liegen von unten nach oben eine erste Metallscheibe 5, eine Isolierfolie 8, ein Heizelement 7, eine zweite Isolierfolie 9 und eine zweite Metallscheibe 6 auf. Die Metallscheibe 6 überdeckt zugleich die offene Tasche des Aufnahmekörpers und liegt demzufolge auch auf der ringförmigen Umrandung des Aufnahmekörpers auf und ist dort mit diesem punktförmig verschweißt. - Anstelle einer einzigen Metallscheibe 5 bzw. 6 können auch jeweils zwei oder mehr Metallfolien verwendet werden, um eine größere Austrittsoberfläche zu erzielen.

[0012] Die beiden Metallscheiben 5 und 6 bestehen aus Titan. Für die Isolierfolien 8 und 9 können beispielsweise Glimmerfolien oder dünne Keramikplatten verwendet werden. Für das Heizelement ist eine Folie 70 aus Molybdän vorgesehen. Diese Folie ist gemäß Fig. 4 als mäanderförmige Heizbahn gestaltet. Hierzu sind von zwei sich gegenüberliegenden Umfangsabschnitten her einander abwechselnde, zueinander parallele Einschnitte 71 vorgesehen, die beispielsweise durch Erodieren hergestellt sind. Beidseits der Einschnitte 71 ist jeweils eine Lasche 72 bzw. 74 gebildet. Die Lasche 72 ist durch einen Ausschnitt in der Isolierfolie 9 hindurch mit der oberen Metallscheibe 6 kontaktiert, beispielsweise mit Hilfe zweier Schweißpunkte 73. Die Lasche 74 ist auf halber Länge nach unten abgewinkelt, so daß sich eine Anschlußfahne 75 ergibt. Gemäß Fig. 1 ist diese Anschlußfahne durch Ausschnitte in der Isolierfolie 8 und der Metallscheibe 5 hindurch nach außen geführt und über einen Draht 76 mit dem zweiten Heizanschluß 15 verbunden.

[0013] Ein derart ausgebildeter Wasserstoffspeicher zeichnet sich durch einen hohen Wirkungsgrad aus, da das als flache Heizbahn ausgebildete Heizelement über die Isolierfolien flächig an den wasserstoffemittierenden Metallscheiben bzw. Metallfolien 5 und 6 aus Titan, Niob, Vanadium oder Tantal anliegt. Die Wasserstoffatome können frei und ungehindert an den Innenraum des Plasmaschalters abgegeben werden.

Ansprüche

1. Beheizbarer Wasserstoffspeicher für einen Plasmaschalter, bestehend aus einer ersten und einer zweiten Metallscheibe und aus einem zwischen den beiden Metallscheiben isoliert angeordneten Heizelement, wobei das Heizelement als vielfach gewundene Heizbahn ausgebildet und das eine Ende der Heizbahn mit der zweiten Metallscheibe kontaktiert ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Metallscheibe (5) und das Heizelement (7) übereinander gestapelt auf einer inneren ringförmigen Schulter (4) eines ringförmigen Aufnahmekörpers (3) aufliegen und dort mittels der zweiten Metallscheibe (6), welche die Öffnung des Aufnahmekörpers überdeckt und mit dem Aufnahmekörper verbunden ist, fixiert sind, wobei das andere Ende der Heizbahn durch einen Ausschnitt in der ersten Metallscheibe nach außen geführt ist.

2. Wasserstoffspeicher nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Heizbahn (7) von einer kreisförmigen Metallfolie (70) gebildet ist, die von zwei sich gegenüberliegenden Umfangsabschnitten her mit einander abwechselnden, zueinander parallelen Einschnitten (71) versehen ist,
und daß zwischen der Heizbahn (7) und den beiden Metallscheiben (5,6) jeweils eine Isolierfolie (8,9) oder eine dünne Isolierscheibe angeordnet ist.

3. Wasserstoffspeicher nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der durch die erste Metallscheibe (5) nach außen geführte Anschluß der Heizbahn (7) aus einem abgewinkelten Teil der Metallfolie (70) besteht.

Zeichnung