AT146641B

AT146641B - Beim Betrieb erwärmtes Gerät, insbesondere Elektronenröhre, und Verfahren zur Bestimmung der zurückgelegten Lebensdauer.

Info

Publication number: AT146641B
Authority: AT
Original assignee: Telefunken Gmbh
Priority date: 1934-08-06
Filing date: 1935-07-26
Publication date: 1936-07-25

Description

Beim Betrieb erwärmtes Gerät, insbesondere Elektronenröhre, und Verfahren zur Bestimmung der zurückgelegten Lebensdauer.

Die Erfindung betrifft Einrichtungen an Geräten, welche sich während des Betriebes erwärmen, insbesondere an Entladungsröhren, welche zu erkennen gestatten, wie lange das betreffende Gerät bereits im Betrieb gewesen ist.

Ein Bedarf für derartige Einrichtungen liegt in vielen Fällen vor. Es sei daran erinnert, dass für gewisse mit Röhren bestückte Anlagen, wie z. B. Verstärkerämtern, Funkbaken usw., auf deren einwandfreie Funktion man sich verlassen muss, eine Auswechslung der Röhren nach einer bestimmten Betriebsdauer, z. B. nach 1000 Stunden, vorgeschrieben wird, u. zw. auch dann, wenn die Röhre noch nicht erschöpft ist. Um beurteilen zu können, wann diese Zeitgrenze erreicht ist, muss man über die Ein-und Ausschaltzeiten genau Buch führen. Dies bedeutet, wenn es überhaupt durchführbar ist, eine Belastung des Bedienungspersonals, die man gern vermeiden möchte. In andern Fällen, insbesondere dort, wo es sieh um unbemannte Anlagen handelt, die sich automatisch in Abhängigkeit von bestimmten äusseren Umständen, z.

B. von der Belichtung einer Photozelle bei unsichtigem Wetter u. dgl., einschalten oder von verschiedenen Benutzern zeitweilig eingeschaltet werden, ist eine solche Buchführung natürlich nicht möglich. Man nimmt die Auswechslung der Röhren in bestimmten Zeitabständen vor, ohne dass man dabei die Gewissheit hat, ob die vorgeschriebene Betriebsdauer auch nur annähernd wirklich erreicht wurde. Naturgemäss ist eine derartige Handhabung nicht wirtschaftlich. Für die eingangs erwähnte Einrichtung besteht auch Interesse, wenn auf Grund einer Röhrenbeanstandung ein Urteil darüber zu fällen ist, ob die Unbrauchbarkeit der Röhre eine Folge ihres natürlichen Verbrauches oder eines Fabrikationsfehlers ist.

Erfindungsgemäss wird mit dem zu kontrollierenden Gerät, z. B. der Röhre selbst, ein Indikator verbunden, der die Zahl der zurückgelegten Betriebsstunden abzulesen gestattet. Dieser Indikator soll so beschaffen sein, dass er durch die in der Röhre während des Betriebes entwickelte Wärme eine dauernde Veränderung erfährt. In vielen Fällen werden an die Genauigkeit dieser Anzeige keine besonders grossen Anforderungen gestellt. Die Anzeige kann nach verschiedenen Gesichtspunkten erfolgen, beispielsweise derart, dass eine solche erst nach einer bestimmten Betriebszeit überhaupt auftritt. Der Indikator muss in diesen Fällen eine Schwellwerteigenschaft aufweisen, wobei der Schwellwert erst nach einer bestimmten Betriebszeit oder Wärmeeinwirkungsdauer überschritten wird.

Man kann die Anzeige auch so vor sich gehen lassen, dass sie zum mindesten von einem bestimmten Zeitpunkt an ein unmittelbares Mass für die zurückgelegte Betriebsdauer bildet. Der Indikator wird also in diesem Falle den Integralwert aus der entwickelten Wärme und der Einwirkungsdauer angeben.

Für die Verwirklichung des Erfindungsgedankens bieten sich verschiedene Möglichkeiten, von denen nachstehend eine Auswahl angeführt sei. Es ist z. B. bekannt, dass sich gewisse Farbstoffe organischer Art unter Einwirkung von Wärme zersetzen und dabei ihr Aussehen verändern. Der Grad der Zersetzung bildet dann ein Mass für die Wärmeeinwirkung. Da die in einer Röhre entwickelte Wärme als konstant und gegeben anzusehen ist. kann aus dem Aussehen des Indikators unmittelbar ein Schluss auf die Betriebsdauer gezogen werden.

Man kann nun einen Farbstoffträger etwa in Form eines mit dem Farbstoff getränkten oder bestrichenen Papierstreifens auf den Kolben d ? r Röhre aufkleben oder den Indikator in

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seinen Farbton ändert, kann auch gemäss der weiteren Erfindung zur Betriebsdaueranzeige die temperatur- abhängige Zerfallsgeschwindigkeit eines chemischen Stoffes ausgenutzt werden, der zwar selbst keine oder keine hinreichend deutliche Farbänderung erleidet, dessen Zerfall jedoch durch einen beigefügten besonderen Indikatorstoff sichtbar gemacht wird.

Besteht z. B. ein Salz aus einer leicht flüchtigen Säure und einer schwer flüchtigen Base, so wird mit der Zeit die Reaktion eines Gemisches, in dem dieses Salz enthalten ist, basisch werden, was durch einen beigefügten geeigneten pH-Indikator an dessen Farbumschlag zu sehen ist. In entsprechender
Weise kann durch ein Salz, das aus einer leicht flüchtigen Base und einer schwer flüchtigen Säure besteht, mit der Zeit eine saure Reaktion und ein entsprechend anderer Farbumschlag erzielt werden. Ein Beispiel für ein Salz der ersteren Art ist Bariumazetat, ein Beispiel für ein Salz der zweiten Art ist sekundäres Ammoniumphosphat. Als pH-Indikator können die für diesen Zweck allgemein bekannten Verbindungen Verwendung finden.

Es gibt ferner Stoffe, die bei ihrem thermischen Zerfall Chlor oder andere bleichende Reagenzien frei werden lassen, so dass ein beigefügter Farbstoff fortschreitend ausgebleicht wird ; ein Beispiel für einen derartigen Stoff ist Kalium-Chloro-Chromat.

Um sich dem zu kontrollierenden Organ und dessen Betriebstemperatur anpassen zu können, hat man die Wahl einerseits des zerfallenden Stoffes und anderseits des beigefügten sich verfärbenden Indikators frei. Ausserdem kann man die Reaktionsgeschwindigkeit weitgehend durch die Art und durch die Menge des Bindemittels beeinflussen, welches gleichsam als Scheidewand zwischen dem zerfallenden Stoff und dem Farbindikator eingebaut wird. So bewirkt z. B. arabischer Gummi eine geringe, Gelatine eine starke Erniedrigung der normalen Farbänderungsgeschwindigkeit. Insbesondere besteht die Möglichkeit, auf diesem Wege zu erreichen, dass für Röhren verschiedener Grösse und Leistung, welche eine verschieden hohe Temperatur annehmen, ein bestimmter Farbumschlag nach derselben Betriebsdauer eintritt.

Versuche haben ergeben, dass die Temperatur des Glaskolbens eines Entladungsgefässes nicht nur von der elektrischen Belastung desselben, sondern auch von den thermischen Eigenschaften des Gerätes, in dem die Röhre verwendet wird, abhängt. Dieser Umstand erschwert die Möglichkeit, aus dem Grad der Zustandsänderung des Indikators einen sicheren ScHuss auf die zurückgelegte Betriebsdauer der Röhre zu ziehen, da es unter Umständen notwendig ist, für jede Betriebsgerättype eine besondere Normal- skala festzustellen. Es müsste also bei der Untersuchung einer mit einem derartigen Farbindikator ver- sehenen Röhre stets auch angegeben werden, in welchem Gerät diese arbeiten soll.

Diese Unsicherheit wird gemäss der weiteren Erfindung dadurch behoben, dass der Brenndauer- indikator im Inneren des Tellerrohres der Röhre angebracht wird.

Durch Versuchsreihen wurde ermittelt, dass die Betriebstemperatur im Inneren des Tellerrohres, u. zw. insbesondere in der Nähe des Quetschfusses, verhältnismässig unabhängig von der Röhrentype, der Belastung der Röhre und der Aussentemperatur ist. Wenn man also den Indikator an dieser Stelle anbringt, gewinnt man mehrere Vorteile : Es ist jetzt nicht nur überflüssig, anzugeben, in welchem besonderen Betriebsgerät die Röhre arbeitete, sondern es genügt ausserdem, eine einzige Type von einem
Brenndauerindikator zu entwickeln, der bei allen oder wenigstens dem grössten Teil der für gleichartige
Zwecke bestimmten Röhrentype Verwendung finden kann.

So ist es beispielsweise möglich, in allen für
Rundfunkzwecke entwickelten Röhren einen einzigen Indikator zu verwenden, ganz unabhängig davon, ob es sich um eine verhältnismässig schwach belastete Hochfrequenzverstärkerröhre oder eine Lautsprecherendröhre handelt. Es liegt auf der Hand, dass diese Möglichkeit eine erhebliche Vereinfachung bei der Röhrenherstellung bedeutet und ausserdem die Sicherheit eines Urteils über die zurückgelegte Brenndauer erheblich festigt.

In Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt. Es bedeutet 1 den Glaskolben einer Röhre, der mit einem Tellerrohr 22 verschmolzen ist. Das Tellerrohr ist oben mit einer Quetschung 23 versehen, in welche die Haltestreben und Elektrodenzuführungen des Elektrodensystems 2 eingeschmolzen sind.

Die Röhre ist in einem Sockel 25 eingekittet, der mit Anschlusssteckern 26 ausgestattet ist. In das Tellerrohr 22 ist ein Zellonstreifen 27 eingelegt, der sich vermöge seiner Elastizität an die Wand des Tellerrohres anlegt und dort fest haftet. Vorzugsweise wird der Streifen so tief in das Tellerrohr eingeschoben, dass er an der Quetschung selbst anliegt. Der Zellonstreifen 27 ist oberflächlich mit einem Überzug versehen, dessen Aussehen sich unter dem Einfluss der von der Röhre entwickelten Wärme ändert. Es wird beispielsweise ein Stoff verwendet, dessen Farbe sich im Laufe der Betriebszeit ändert und etwa allmählich von Grün in Weiss übergeht, z. B. Malachitgrün oder Methylgrün. Durch Vergleich der jeweiligen Farbe des Zellonstreifens mit einer durch Versuche ermittelten Normalskala ist man jederzeit in der Lage, anzugeben, wie lange die Röhre gebrannt hat.

Wenn man am Boden des Sockels eine Öffnung 28 ausspart, was häufig bereits aus herstellungstechnischen Gründen geschieht, so kann man durch diese den Zellonstreifen betrachten oder gegebenenfalls auch herausnehmen, ohne dass irgendwelche Eingriffe an der Röhre notwendig sind. Falls die Röhre mehrere Tellerrohre oder Quetsehfüsse besitzt, wird man den Indikatorstoff zweckmässig in jenes Tellerrohr einführen, welches der Kathode zunächst liegt oder diese trägt.

Als Ausführungsbeispiele wurden Entladungsröhren gewählt. Es ist jedoch klar, dass sich der
Erfindungsgedanke auch bei andern, betriebsmässig erwärmten Geräten mit Vorteil anwenden lässt. Es sei in diesem Zusammenhang auf alle Elektrowärmegeräte (Plätteisen, Heizkörper usw. ), ferner auf
Motoren, Dampfapparate, Leuchtkörper usw. hingewiesen.

PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Beim Betrieb erwärmtes Gerät, insbesondere Entladungsröhre, gekennzeichnet durch einen damit verbundenen Indikator von integrierendem Charakter, der durch die in dem Gerät entwickelte
Wärme eine bleibende Änderung erfährt.

Claims

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Indikator annähernd proportional der entwickelten Wärme und der Einwirkungsdauer anspricht.

3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Indikator Schwellwertseigenschaften besitzt und erst nach einer bestimmten Einwirkungsdauer der Wärme eine sichtbare Änderung erfährt.

4. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Indikator aus einem Farbstoff besteht, der sich unter Wärmeeinwirkung zersetzt und sein Aussehen ändert.

5. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einem infolge der Wärmeeinwirkung seinen Zustand ändernden, selber keine oder keine hinreichend leicht erkennbare Zustandsänderung (z. B. Farbänderung) erleidenden chemischen Stoff ein besonderer Indikatorstoff beigefügt ist, welcher durch die Zustandsänderung des thermisch beeinflussbaren Körpers seinerseits eine erkennbare Zu- stands (Farb) änderung erleidet.

6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Farbumschlag auf dem Sauer-oder Basischwerden eines Gemisches beruht, in dem ein Salz mit verschieden schwer flüchtigen Ionen enthalten ist.

7. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Farbumschlag durch Wirkung von Zerfallsprodukten (z. B. Chlor) verursacht wird, die aus dem thermisch beeinflussbaren Stoff durch thermische Zersetzung entstehen und die einen beigefügten Farbstoff in seinem Farbton ändern.

8. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionsgeschwindigkeit durch Art und Menge des verwendeten Bindemittels (z. B. Gelatine oder Gummiarabikum) der Art des zu kontrollierenden Organs und dessen Betriebstemperatur angepasst wird.

9. Entladungsröhre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit einem geeigneten Farbstoff getränkter oder bestrichener Träger, z. B. ein Papierstreifen, auf den Glaskolben aufgeklebt ist.

10. Entladungsröhre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lösung eines geeigneten Farbstoffes in einem auf dem Röhrenkolben haftenden Bindemittel auf dem Rohrenkolben aufgetragen ist.

11. Entladungsröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein unter dem Einfluss der von der Röhre entwickelten Wärme sein Aussehen ändernder Indikator innerhalb des Tellerrohres und insbesondere in der Nähe der Quetschung angebracht ist.

12. Entladungsröhre nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Indikatorstoff auf einem Streifen aufgetragen und mit diesem in das Innere des Tellerrohres eingebracht wird.

13. Entladungsröhre nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Streifen aus Zellon besteht.

14. Entladungsröhre nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger des Indikatorstoffes so ausgebildet ist, dass er sich federnd gegen die Wand des Tellerrohres oder gegen die Quetschung anlegt.

15. Entladungsröhre nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Sockel der Entladungsröhre mit einer Öffnung versehen ist, durch welche der Zustand des Indikatorstreifens beobachtet und dieser eventuell aus dem Tellerrohr entfernt werden kann.

16. Entladungsröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Indikator aus einem quasiplastischen Stoff von pech-oder wachsartiger Konsistenz besteht, der unter der Wärmeeinwirkung erweicht und nach kälteren und tiefer liegenden Stellen des Kolbens abläuft.

17. Entladungsröhre mit Aussenmetallisierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das in flüssigem Zustand aufzutragende Metall oder die Metallaufschwemmung einen Farbstoffzusatz, der unter Wärmeeinwirkung sein Aussehen ändert, enthält.

18. Entladungsröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Indikator aus einer Substanz besteht, die im Innern des Vakuumgefässes und im thermischen Kontakt mit dem Elektrodensystem oder einzelnen Elektroden angeordnet ist und unter Einwirkung der im Elektrodensystem entwickelten Wärme zerstäubt und sich an der Röhrenwand oder einem dazu bestimmten Auffangkörper niederschlägt.

19. Verfahren zur Bestimmung der zurückgelegten Betriebsdauer einer nach Anspruch 18 ausgebildeten Röhre, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederschlag durchleuchtet und die durchgelassene Lichtmenge photometrisch gemessen wird.