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Indirekt geheizte Kathode.
Die Erfindung betrifft eine Äquipotentialkathode für elektrische Entladungsröhren, die als
Gleichrichter verwendet werden.
Es sind indirekt geheizte Kathoden für Gleichrichter bekannt, die aus einem Mittelteil mit davon ausgehenden Fahnen bestehen. Bei den bekannten Ausführungsformen sind die Fahnen nahezu radial angeordnet und dann abgebogen. Bei der Anordnung nach der Erfindung wird es jedoch ermöglicht, eine grosse Anzahl von Fahnen anzuordnen, ohne dass irgendeine von diesen die Elektronen- emission abschirmt ; auf diese Art wird ein Höchstausrnass an Elektronen emittierender Oberfläche mit der kleinstmöglichen Abschirmung eines Teiles der Oberfläche durch einen andern Teil, der ver- hindern würde, dass die emittierten Elektronen an die Aussenseite der Vorrichtung gelangen und zur Anode fliessen, erreicht.
Die Erfindung bezweckt die Erhöhung des thermischen Wirkungsgrades und der Lebensdauer der Kathoden für elektrische Entladungsröhren, ferner ein gutes Anhaften des aktiven Materials an dem dafür bestimmten Träger der Kathode. Ein weiterer Zweck der Erfindung ist die Erzielung einer praktisch gleichförmigen Verteilung der Elektronen von der Kathode zur Anode.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung besteht die Kathode in ihrem Aufbau aus einem zylindrischen Kern aus Isoliermaterial, einem auf dem Kern liegenden und mit Isoliermaterial über- zogenen Heizdraht und einem Kathodenkörper mit einer Anzahl von Fahnen unter gleichen Winkeln zu entsprechenden, gegen die Kathode gezogenen Radien, wobei diese Fahnen mit thermionisch aktivem
Material, wie Erdalkalioxyden, überzogen sind.
Die Kathode kann aus metallischen Lamellen, jede mit einer zentralen Öffnung und einer Anzahl von ausstrahlenden Armen bestehen. Die inneren Teile bilden eine zylindrische Fläche, in die das
Heizelement eingeschlossen ist, und die Arme bilden die Rippen oder Fahnen.
Die Lamellen können mit zusammenstossenden Kanten angeordnet sein oder es können die
Kanten an den Armen von benachbarten Lamellen unter einem Winkel versetzt sein, so dass die Arme verwundene oder schräggestellte Rippen oder Fahnen bilden.
Um ein gutes Anhaften des thermionischen Materials zu erreichen, können die Fahnen mit
Rinnen oder Warzen versehen oder anderswie mechanisch aufgerauht sein, sie können Maschengitter auf ihrer Oberfläche tragen oder es können grob gekörnte Lagen von Metall auf ihrer Oberfläche befestigt sein.
Die Kathode ist in einer wärmeabschliessenden Hülle praktisch eingeschlossen, die aus einem zylindrischen Teil mit seitlichen Öffnungen für den Austritt der Elektronen und doppelwandigen
Endteilen besteht. Um eine Reflexion der Hitze zur Kathode zu erhalten und gleichzeitig das elektrische
Feld zur Kathode durchdringen zu lassen und auch eine gleichmässige Verteilung des Raumladestromes zu sichern, ist der zylindrische Teil des Schirmes mit einer Anzahl von Ablenker oder Fahnen ver- sehen, die teilweise die Öffnungen überdecken und in derselben Lage angeordnet sind, z. B. parallel zu den entsprechenden Fahnen der Kathode.
Die Kathode und die Schirmanordnung können innerhalb einer becherförmigen, mit dem Schirm gleichachsigen Anode angeordnet werden.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung erläutert. Fig. 1 ist eine schaubildliche Darstellung einer elektrischen Entladungsröhre als Beispiel für eine Ausführungsform der Erfindung, in der Teile
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des Glasballons und der Anode zwecks deutlicherer Darstellung des inneren Aufbaues weggebrochen sind.
Fig. 2 zeigt im Schaubild eine Einzelheit der Kathoden-und Sehirmanordnung der Fig. 1, wobei Teile des Schirmes weggebrochen sind, um die Einzelheiten besser erkennen zu lassen. Fig. 3 ist ein Kreuzriss nach 8-3 der Fig. 2. Fig. 4 ist ein Kreuzriss nach 4-4 der Fig. 3. Fig. 5 ist eine Einzelheit der die Lamellen bildenden Kathode. Fig. 6 und 7 sind Grundriss und Aufriss einer andern Form der Heizkathode gemäss der Erfindung. Fig. 8 und 9 sind Teilansichten von andern Lamellenformen.
Die Entladungsröhre der Fig. 1 besteht aus einem umgebenden Gefäss mit zylindrischen End-
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Fusszehen, die in dreiarmige Quetschstelle 13 bzw. 14 auslaufen.
Der Fuss 13 trägt eine Kathoden- und Schirmanordnung mittels eines Drahtes oder Stabes 15, der in der Mitte der Quetschstelle eingesetzt ist, und einer Anzahl von Stäben oder Drähten 16, die in einem Arm der Quetschstelle sitzen. Die Kathode besteht aus einem röhrenförmigen Kern 17 aus geeignetem keramischem oder isolierendem Material, der von einem schraubenförmigen Heizdraht 18 umgeben ist. Der Heizdraht kann von einer isolierenden Schicht 19 bedeckt sein. Auf dem Überzug 19 befindet sich ein Metallkörper, z.
B. aus Nickel, mit einem mittleren röhrenförmigen Teil 20 und einer Anzahl von Fahnen 21, die in gleichem Abstand und vorzugsweise unter gleichem Winkel zu dem ent- sprechenden Radius stehen, nach Art eines Wasserrades oder praktisch tangential zum mittleren röhrenförmigen Teil 20. Der Metallkörper kann aus einem einzigen Stück gewalzt sein oder der mittlere röhrenförmige Teil 20 und die Fahnen 21 können gesondert hergestellt und die Fahnen 21 dann etwa durch Schweissen an dem mittleren Teil und im wesentlichen tangential zu ihm befestigt werden. Der Kathodenkörper kann auch aus Lamellen, wie nachstehend an Hand der Fig. 5-9 beschrieben, aufgebaut werden. Metallische Endstüeke oder-scheiben 23 sind in geeigneter Weise, etwa durch Schweissen, an dem röhrenförmigen Teil 20 befestigt und halten den Kern 17 und den Heizdraht 18 in ihrer Lage.
Der Metallkörper 20, 21 dient als Kathode der Röhre und die Fahnen 21 können mit einem thermionisch aktiven Material, wie Erdalkalioxyden, überzogen sein. Um ein gutes Haften des therionisch aktiven Materials an den Fahnen zu gewährleisten, können an letzteren vor dem Aufbringen des thermionisch aktiven Materials Drahtgeflecht oder Siebbleche 22 angebracht werden. Abweichend davon können die Siebbleche 22 weggelassen und die Oberflächen der Fahnen 21 aufgerauht oder aufgetrieben werden, um ein gutes Haften des thermionisehen aktiven Materials zu sichern.
Die Kathode 20, 21 ist praktisch zur Gänze eingeschlossen von einem Schirm, bestehend aus einem zylindrischen, mit der Kathode konzentrischen Teil 24 und doppelwandigen Endteilen, jeder bestehend aus einer flachen Scheibe oder Platte 25 und einer mit Flansch versehenen tellerförmigen Platte. Der Schirm kann aus Nickel od. dgl. sein und dient dazu, die Temperatur der Kathode aufrechtzuerhalten, wodurch ein hoher thermischer Wirkungsgrad erzielt wird. Der zylindrische Teil 24 ist mit einer Anzahl von gleichweit voneinander abstehenden Öffnungen 27 versehen, durch die die von der Kathode austretenden Elektronen durchtreten können.
Um eine gleichmässige Verteilung der Elektronen zu erhalten, ist der zylindrische Teil 24 des Schirmes mit Rippen oder Fahnen 28 nach
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praktisch parallel zu der entsprechenden von den Fahnen 21, angeordnet.
Der Kathoden-und Sehirmaufbau kann in einem Stück von einer Anzahl Drähte oder Stäbe 29 getragen werden, die etwa durch Schweissen an der Kathode 20, 21 und an den Stäben oder Drähten 16 befestigt sind. An jedem der Drähte oder Stäbe 16 ist ein Leiter 30 befestigt und die Leiter sind verdrillt, wie Fig. 1 zeigt, und bilden eine Einführungsverbindung zur Kathode.
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die Kathode im Abstand von der unteren Scheibe oder Platte 25-und eine metallische Muffe 32, gegen die sich die untere tellerförmige Platte 26 absttitzt.
Das eine Ende 1.'3 des Heizdrahtes 18 ist an dem unteren Endstück 23 befestigt. Das andere Ende 34 des Heizdrahtes erstreckt sich durch die zentrale Bohrung im Isolierkörper 17 und ist an dem Draht oder Stab 16, an den der Einführungsleiter 35 angeschlossen ist, befestigt. Das Ende 34 des Heizdrahtes ist von dem Schirm durch einen Isolierkörper 36, der zwischen unterer Scheibe 25 und Platte 26 liegt, isoliert. Der Stromkreis für den Heizdraht umfasst dann den Leiter.'36, die Stäbe oder Drähte 15 und 34, den Heizdraht 18, das untere Endstück 23, den Schirm 24, 25, 26, die Drähte 29, die Stäbe oder Drähte 16 und die Leiter 30.
Die Raumladestromverbindung zur Kathode erfolgt durch den Leiter 30, den Stab oder Draht 16 und 29, der zur Kathode selbst führt. Dies hindert den Raumladestrom, durch die Heizwicklung zu fliessen.
Kathode und Schirm können innerhalb und konzentrisch in einer umgekehrten becherförmigen Kathode angeordnet sein, an der ein becherförmiger Schirm 38, der den Quetschfuss 14 zentrisch
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und wird getragen von einer Anzahl von Stäben oder Drähten 40, die im Quetsehfuss 14 sitzen, und trägt einen Zapfen 41, der mit einem mit Schirm 38 und Anode 37 verbundenen Ring 42 verscliraubt ist. Verdrillte Einführungsleiter 43 sind mit den Stäben oder Drähten 40 verbunden, wie Fig. 1 zeigt.
Das Gefäss kann eine Menge Quecksilber 44, das während des Betriebes der Röhre verdampft und eine leitende Dampfschicht zwischen Kathode und Anode bildet, enthalten. Um übermässige
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Erhitzung des Quecksilbers zu verhindern und auch um die Quetschstelle 13 vor der Hitze der Kathode zu schützen, ist eine Wärmeabschirmung 45, die eine Scheibe aus Nickel od. dgl. sein kann, vorgesehen. Die Wärmeabschirmung 45 ist aus einem Stück mit einem Fortsatz 46, der an dem Stab oder Draht 1. 5 befestigt und auch mit reichlich bemessenen Öffnungen 47 für den Durchtritt der Stäbe oder Drähte 16 versehen ist. Es versteht sich, dass andere Dämpfe oder Gase bei geeigneten Drucken in der Röhre ebenfalls verwendet werden können.
Die Kathode kann aus einem Stapel von Lamellen aufgebaut werden. Die Lamellen können durch Stanzen oder Lochen hergestellt werden. Jede Lamelle kann, wie Fig. 5 zeigt, einen gelochten Mittelteil 10 und eine Anzahl vom Mittelteil ausstrahlender Arme 11 besitzen.
Die einzelnen Lamellen können miteinander durch eine Anzahl von Zapfen oder Nieten, die durch Öffnungen 18 der Lamellen treten, zusammengehalten werden, zur Bildung eines Metallkörpers mit einem Mittelteil, Fig. 4 und einer Anzahl von Fahnen 21, die von dem Mittelteil ausstrahlen.
Abweichend davon können die Lamellen durch eine metallene, durch die Öffnung im Mittelteil 20 reichende und gegen die Endlamellen umgepresste Öse zusammengehalten werden. In diesem Falle ist die mittlere Öffnung vorzugsweise elliptisch und die Öse von entsprechender Form, um eine gegenseitige Verschiebung der Lamellen zu verhindern.
Diese Bauart gewährleistet einen geringen Widerstand für den Wärmefluss vom Heizdraht zu den Kanten der Flügel und von da zum thermionisch aktiven Material. Jede Lamelle wirkt, vom Gesichtspunkte des Wärmeflusses aus betrachtet, so, dass das gesamte thermioniseh aktive Material praktisch gleichmässig erhitzt und eine praktisch gleiche Emission von allen Teilen der Fahnen oder Rippen erreicht wird. Überdies ergeben die einzelnen Lamellen Unregelmässigkeiten in der Oberfläche der Fahnen, so dass ein thermionisch aktives Material leicht an diesen Oberflächen haftet.
Die einzelnen Lamellen müssen nicht mit zusammenfallender Peripherie angeordnet sein, sondern können um einen Winkel gegeneinander versetzt sein, wie Fig. 6 und 7 zeigen, um schiefe, gewundene oder schräggestellte Fahnen zu bilden. Wie aus Fig. 6 und 7 hervorgeht, sind als Folge der Winkelversetzung der Lamellen die Oberflächen der Fahnen oder Rippen 21 uneben und unregelmässig, so dass ein gutes Haften des thermionisch aktiven Materials an den Fahnen oder Rippen gesichert ist.
Bei andern in den Fig. 8 und 9 dargestellten Ausführungsformen können die Lamellen mit unregelmässiger Kante oder Umriss ausgebildet sein, wodurch Einzahnungen und Vorsprünge in der Längsoberfläche der Fahnen oder Rippen entstehen und ein gutes Haften des thermionisch aktiven Materials an den Fahnen oder Rippen sicher erreicht wird. Wie in Fig. 8 dargestellt, können die Umrisse der einzelnen Lamellen praktisch zusammenfallen, so dass die Oberflächen der Rippen oder Fahnen im Endeffekt in der Längsrichtung gerieft erscheinen.
Wie Fig. 9 zeigt, können die Kanten benachbarter Lamellen nicht zusammenfallen, so dass die Oberflächen der Fahnen rauh oder im Endeffekt mit Vertiefungen versehen sein können.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Indirekt geheizte Kathode für Elektronenröhren, deren Kathode in der Mitte der sie umgebenden Anode angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kathode aus einem Mittelteil besteht, welcher eine Anzahl nach aussen liegender, tangential an diesem Mittelteil anliegender Fahnen hat, und dadurch, dass dieser Mittelteil von einem Wärmeschirm umgeben ist, der eine Öffnung für den Austritt der Elektronen unmittelbar bei jeder Fahne besitzt und ferner Ablenkrippen an der Aussenseite des Wärmeschildes aufweist, die im wesentlichen parallel zu jeder Fahne verlaufen.