AT140050B

AT140050B - Indirekt heizbare Glühkathode für Entladungsröhren, z. B. Elektronenröhren.

Info

Publication number: AT140050B
Authority: AT
Inventors: Ludwig Ing Bencze
Original assignee: Ludwig Ing Bencze
Priority date: 1931-12-14
Filing date: 1931-12-14
Publication date: 1934-12-27

Description

EMI1.1

Die vorliegende Erfindung betrifft eine indirekt geheizte Glühkathode und bezweckt, eine Verringerung der Kathodenabmessungen und der Heizleistungsaufnahme sowie eine Erhöhung der Lebensdauer der Röhre zu ermöglichen. Insbesondere bietet die vorliegende Erfindung für eine Heizung mit mehr als 4 Volt Heizspannung vorzugsweise mit voller Netzspannung eine Reihe von Vorteilen gegenüber den bekannten Ausführungsformen.

Die üblichen indirekt geheizten Glühkathodenröhren dieser Art besitzen als Heizkörper einen spiralig gewundenen Metallfaden, der in Kanälen eines als Träger der Kathode ausgebildeten Isolierkörpers angeordnet ist. Wegen der grossen Länge des Heizkörpers ergeben sich relativ grosse Abmessungen der Kathode und-als weitere Folge davon-eine unnötig grosse Leistungsaufnahme des Heizkörpers.

Verwendet man jedoch zur Verringerung der Länge des Heizfadens ein Material aus grösserem spezifischem Widerstand, z. B. Kohle, so werden die Kathodenabmessungen nur unwesentlich kleiner, da wegen der bei Erwärmung des Heizfadens eintretenden Dehnung und Ausbiegung desselben und die hiedurch entstehende Kurzschlussgefahr ein gewisser Mindestabstand zwischen Faden und Kathode erforderlich ist. Um diesem Übelstande abzuhelfen, wurde bereits vorgeschlagen, die durch die Wärmedehnung des Fadens bedingte Kurzschlussgefahr zwischen Faden und Kathode durch Verkleidung des Fadens mit einer isolierenden Schichte zu beheben.

Eine wesentliche Verringerung der Kathodenabmessungen konnte jedoch hiedureh nicht erzielt werden. Überdies wird durch den Umstand, dass der Heizfaden die Kathode durch Strahlung erwärmen muss, eine bedeutende Erhöhung der Fadentemperatur, somit eine Herabsetzung der Lebensdauer der Röhre, unvermeidlich.

Der Erfindungsgegenstand kennzeichnet sich dadurch, dass der Heizkörper aus einer Stoffzusammensetzung besteht, deren spezifischer'Widerstand grösser als der der Kohle ist. Zweckmässig werden als Stoffe für den Heizkörper reine Halbleiter, Mischungen von Halbleitern oder hochschmelzenden Metallen mit feuerfesten Isolierstoffen, Kohle in porösem, körnigem oder ähnlichem Zustand oder Graphit verwendet. Den grössten spezifischen Widerstand von den verschiedenen Kohlenfadenarten hat die sogenannte unpräparierte Kohle, u. zw. 0'21. 1O- Ohm. Dieser spezifische Widerstand ist für die Zwecke der vorliegenden Erfindung noch zu gering, weil man noch immer zu dünne Fäden nehmen müsste.

Daraus ergibt sich, dass der erfindungsgemässe Heizkörper bei der Betriebstemperatur einen grösseren spezifischen Widerstand haben muss als Kohlenfäden, d. h. dass der Widerstand gleich oder grösser als 1'0. 10-2 Ohm sein soll.

Materialien, welche zur Herstellung der Heizkörper nach der oben beschriebenen Art und Weise geeignet sind, wären z. B. die folgenden : Kohle oder Graphit in körniger oder staubförmiger Form, innige Mischungen von hochschmelzenden Metallen, wie Wolfram, Molybdän, Platin, Chrom usw., oder von hochschmelzenden Halbleitern, wie Kohle, Graphit, verschiedene Karbide usw., mit feuerfesten, auch bei der Betriebstemperatur schlecht leitenden Stoffen, z. B. Schamotte, feuerfester Ton, Magnesiumoxyd, Aluminiumoxyd, Zirkonoxyd, Berilliumoxyd, Oxyde der seltenen Erden usw. Es können auch reine Halbleiter zur Herstellung der Heizkörper verwendet werden, wenn sie bereits den gewünschten hohen spezifischen Widerstand besitzen.

Solche sind verschiedene Karbide (Silieium, Titan-, Vanadinkarbide usw.), Silit, Siloxicon, Silundum, verschiedene Metalloxyde, Nitride usw. Da diese Stoffe einen viel grösseren spezifischen Widerstand als die Metalle und Kohle haben, ist es möglich, anstatt Metallspiralen oder Kohlenfäden verhältnismässig kurze und dicke Stäbchen als Heizkörper zu verwenden.

Bei richtiger Wahl der Materialien können diese Stäbchen so klein genommen werden, dass sich die Kathodenausmasse wesentlich beschränken lassen, wodurch direkt an das Netz schaltbare Röhren von geringem Heizstromverbrauch hergestellt werden können, auch die Heizenergie der Röhren kann immer dem Verwendungszweck angepasst werden. Es ist z. B. nicht nötig, eine Widerstandsverstärkerröhre, bei welcher die Anodenstromentnahme einige Zehntel Milliampere beträgt, mit der gleichen Energie zu heizen wie eine Endverstärkerröhre.

Ein gemäss, der Erfindung ausgebildetes Heizstäbchen kann beispielsweise einen Durchmesser von 0'4 mm und eine Länge von zweimal 16 l1m haben. Dieser aus zwei Teilen bestehende Heizkörper wird in zwei längslaufende Kanäle eines Isolierkörpers, z. B. aus Magnesiumoxyd, eingesetzt. An der einen Seite werden aie Teile miteinander elektrisch leitend verbunden. Der Isolierkörper hat eine Länge von 14 mm, eine Breite von 1'7 mm, eine Dicke von 0'9 mm. Der Querschnitt desselben ist rechteckig mit abgerundeten Kanten. Auf den Isolierkörper wird ein Nickelröhrchen mit der elektronenemittierenden Schicht aufgeschoben.

Die Oberfläche der Kathode beträgt also etwa 100 mm2, so dass zur Erreichung der erforderlichen Kathodentemperatur zirka 3'5 Watt nötig sind. Wenn die Röhre z. B. für eine Heizspannung von 110 Volt konstruiert ist, so beträgt der Heizstrom 32 Milliampere, der Widerstand des Heizkörpers muss also bei der Betriebstemperatur zirka 3400 Ohm betragen. Dies entspricht in kaltem Zustande einem Widerstand von zirka 5000 Ohm. Für verschiedene Netzspannungen brauchen die-

Dimensionen der Heizkörper nicht geändert zu werden, es genügt die Einstellung des Widerstandes durch Veränderung des Mischungsverhältnisses der Materialien, aus welchen der Heizkörper zusammengesetzt ist.

Eine andere Ausführungsart ist die, dass die zum Heizkörper nötigen Stoffe in Pulver-oder Griessform in Bohrungen des Isolierröhrchens eingepresst werden. Die Verwendung eines besonderen Isolier- röhrehens kann auch vermieden werden, wenn auf den fertigen Heizkörper der feuerfeste Isolierstoff in Pastenform aufgestrichen, getrocknet und schliesslich geglüht wird. Der Isolierstoff kann Magnesiumoxyd, Aluminiumoxyd usw. sein.

Eine gute Lösung ist auch die, wenn die Bohrungen des Isolierröhrehens mit Koks-, Graphitoder Metallpulver oder Griess nach der bei Kryptolöfen bekannten Art gefüllt werden. Diese Stoffe haben in diesem lockeren Zustand einen hohen Widerstand, welcher aber durch Zusammenpressen verringert werden kann. Dies kann in der Weise geschehen, dass das körnige oder pulverige Material durch Metallstopfen aus hochschmelzendem Metall mittels Federn zusammengepresst wird. Durch den Grad des Zusammenpressens kann der Widerstand in weiten Grenzen eingestellt werden.

Das Aufbringen der leitenden Schicht auf das Isolierröhrchen kann in Form eines Metallröhrehens, durch elektrolytische : Metallabscheidung oder aber durch Aufstreichen von Metall-oder Graphitpulver geschehen.

PATENT-ANSPRUCHE :
1. Indirekt geheizte GlÜhkathode mit einem Heizkörper, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizkörper aus einer Stoffzusammensetzung besteht, deren spezifischer Widerstand grösser als der der Kohle ist.

Claims

2. Indirekt geheizte Glühkathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizkörper aus einer Mischung von Leitern oder Halbleitern mit feuerfesten Isolierstoffen, z. B. Schamotte, Magnesiumoxyd, Tonerde, Zirkonoxyd, Berilliumoxyd u. dgl., gebildet ist.

3. Indirekt geheizte Glühkathode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizkörper in Bohrungen eines Isolierkörpers derart untergebracht ist, dass die einzelnen Heizkörperteile in Serie oder parallel geschaltet sind.

4. Indirekt geheizte Glühkathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizkörper aus feuerfesten Karbiden besteht, wie Silizium-, Titan-, Wolfram-, Vanadinkarbid usw.

5. Indirekt geheizte Glühkathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizkörper aus gewissen Siliziumkarbid enthaltenden Stoffen, wie Silit, Silundum, Syloxycon usw., besteht.

6. Indirekt geheizte Glühkathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizkörper aus Nitriden, z. B. Bornitrid, besteht.

7. Indirekt geheizte Glühkathode nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizkörper aus in Bohrungen eines Isolierkörpers gelagerten, lose aneinander anliegenden, in körnigem oder pulverigem Zustande befindliehen Stoffteilehen besteht.

8. Indirekt geheizte Glühkathode nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die pulverigen oder körnigen Halbleiter in den Bohrungen durch leitende Pfropfen, z. B. aus hoehschmelzendem Metall, eingeschlossen sind, welche in den Bohrungen zwecks Zusammenpressens des Halbleiterstoffes verstellt werden können.

9. Indirekt geheizte Glühkathode nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Pfropfen unter Federdruek stehen oder selbst federnd sind, um die Zusammenpressung durch Änderung des Federdruckes regeln zu können.

10. Indirekt geheizte Glühkathode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die die Heizkörper umgebende Isolierschicht aus einer feuerfesten, z. B. pastenartigen Isoliersubstanz, wie Magnesiumoxyd, Aluminiumoxyd, Schamotte usw., besteht, die auf dem Heizkörper aufgestrichen ist.

11. Indirekt geheizte Glühkathode nach den Ansprüchen 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierschicht mit einer leitenden Schicht, z. B. einem Röhrchen, einer elektrolytisch abgeschiedenen Metallschicht oder aufgestrichenem Metall-oder Graphitpulver, umgeben ist.