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Verfahren und Vorrichtung zum schnellen Anheizen von indirekt geheizten Kathoden in Elektronenröhren
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum schnellen Anheizen von indirekt geheizten Kathoden in Elektronenröhren, vorzugsweise in Leistungsröhren, bei dem die Kathode nur während der Anheizzeit zusätzlich durch elektrische Energie erwärmt wird, die unmittelbar in der den wendelförmig ausgebildeten Heizer umgebenden geschlossenen Kathodenhülse in Wärme umgesetzt wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
In Geräten, die Elektronenröhren enthalten, hängt die Zeit zwischen dem Einschalten des Gerätes und seiner Betriebsbereitschaft normalerweise von der Anheizzeit der in ihm enthaltenen Elektronenröhren ab. Unter Anheizzeit ist hier die Zeit zwischen dem Anlegen einer Spannung an den Heizfaden der Röhre und dem Erreichen der normalen Kathodentemperatur zu verstehen. Diese Anheizzeit ist besonders in Leistungsröhren recht gross und macht sich z. B. bei Sendeeinrichtungen, die ausser der Endröhre nur Halbleiterbauelemente enthalten, störend bemerkbar, da dann die Zeit zwischen Einschalten und Betriebsbereitschaft nur von der relativ langen Anheizzeit der indirekt geheizten Endröhre abhängt.
Um diese Anheizzeit herabzusetzen, ist es natürlich denkbar, Röhren mit direkt geheizter Kathode zu verwenden, deren Anheizzeit wesentlich kürzer ist ; in vielen Fällen ist jedoch die Trennung des Heizkreises vom Kathodenkreis wünschenswert.
Man hat bereits die Anheizzeit von Röhren mit indirekt geheizten Kathoden dadurch herabgesetzt, dass man während des Anheizens die dem Heizfaden zugeführte Leistung über den Normalwert erhöht hat. Durch eine solche, wenn auch nur kurzzeitige Erhöhung der zugeführten Leistung wird der Heizfaden ausserordentlich stark beansprucht und dadurch die Lebensdauer herabgesetzt.
Weiter ist es aus der brit. Patentschrift Nr. 923, 183 bekannt, die zusätzliche Heizung während des Aufheizens der Kathode durch einen Elektronenemissionsstrom zwischen einem wendelförmigen Heizdraht und dem Kathodenkörper vorzunehmen. Der dazu benötigte Schaltungsaufwand ist aber ziemlich kompliziert.
Ferner ist es aus der deutschen Patentschrift Nr. 363 914 und der brit. Patentschrift Nr. 161, 115 bekannt, dass man Kathoden mittels Hochfrequenzströmen, die dem Heizfaden induktiv zugeführt werden, auf Betriebstemperatur aufheizen kann. Diese Hochfrequenzströme können aber zu erheblichen Störungen Anlass geben, weil sie während des Röhrenbetriebes dauernd eingeschaltet sind.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum schnellen Anheizen von indirekt geheizten Kathoden in Elektronenröhren zu schaffen, in dem die Vorteile der bekannten Verfahren vereinigt sind, das die Nachteile der genannten Verfahren aber nicht aufweist.
Zu diesem Zweck weist das erfindungsgemässe Verfahren das Merkmal auf, dass-wie an sich bekannt-die zusätzliche Erwärmung mittels Hochfrequenzstroms erfolgt, der durch Induktion in der Kathodenhülse in Wärme umgesetzt wird. Durch die über den Heizer in den Kathodenträger induzierte Hochfrequenzenergie wird dieser ausserordentlich schnell aufgeheizt und so eine Verkürzung der Anheizzeit bis auf lolo der normalen Anheizzeit erreicht.
Weil derHochfrequenzstrom abgeschaltet wird, sobald die Kathode zu emittieren anfängt, werden
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dadurch während des Betriebes der Röhre keine Hochfrequenzstörungen erzeugt.
Die Erwärmung kann noch verbessert werden, wenn innerhalb der Kathode ein die Kopplung zwischen dem Heizer und der Kathodenhülse erhöhender Ferritkörper angeordnet ist, der sich innerhalb des Röhrengefässes befindet. Der Ferritkörper kann in an sich bekannter Weise stabförmig ausgebildet sein und sich innerhalb des wend eiförmigen Heizers befinden.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die Figur zeigt einen Heizer 1, der innerhalb eines als geschlossener Ring ausgebildeten Trägers 2 mit aufgebrachter Emissionsschicht 3 angeordnet ist. Dem Heizer 1 wird die normale Heizleistung von einer geeigneten Quelle 4 zugeführt. Um die Anheizzeit dieser Kathode zu verkürzen, wird während eines kurzen Zeitraumes nach dem Einschalten der normalen Heizleistungsquelle 4 zusätzlich Hochfrequenzenergie über einen Transformator 5 in den Heizkreis eingespeist.
Diese Hochfrequenzenergie wird in einem kurzzeitig angeschalteten Generator 6 erzeugt.
Für die in den Heizkreis eingespeiste Hochfrequenzenergie sind der Heizer 1 und der Kathodenträger 2 als Primärwicklung und kurzgeschlossene Sekundärwicklung eines Transformators anzusehen.
Um das Übersetzungsverhältnis günstiger zu machen, ist der Heizer 1 vorzugsweise, wie auch in der Zeichnung dargestellt, wendelförmig ausgebildet. Durch die in den Träger 2 induzierte Hochfrequenzenergie wird dessen Temperatur und damit die Temperatur der Emissionsschicht 3 schnell erhöht.
Die Kopplung zwischen dem Heizer 1 und dem Träger 2 kann durch Anordnung eines Ferritkernes 7, z. B. wie dargestellt innerhalb der Heizerwendel 1, noch erhöht werden.
Der Generator 6 ist, um seinerseits sofort nach dem Einschalten aktiv zu sein, vorzugsweise mit Halbleiterbauelementen aufgebaut.
Die beträchtliche Verkürzung der Anheizzeit einer gemäss der Erfindung betriebenen und aufgebauten indirekt geheizten Kathode kann durch folgendes Zahlenbeispiel in grober Näherung erläutert werden :
Bei einer 1 kW-Senderöhre betrage der Energieinhalt der indirekt geheizten betriebswarmen Kathoden l kcal (Icm Material, etwa 10 g, 1000 C, spezifische Wärme 0, 01 kcal/kg T), 1 kcal R'J 4000 W sec.
Zur Deckung der Wärmeverluste bei Dauerbetrieb muss laufend eine Heizleistung von 100 W zugeführt werden.
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derungen des Heizerwiderstandes mit der Temperatur und durch Wärmeverluste während der Anheizzeit sind vernachlässigt worden.
Die Hochfrequenzenergie kann gegebenenfalls statt durch einen besonderen Generator 6 auch durch eine entsprechend umschaltbare, mit der schnell anzuheizenden Röhre, z. B. einer Senderöhre, verbundene Stufe, z. B. eine Steuer- oder Vorstufe, erzeugt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum schnellen Anheizen von indirekt geheizten Kathoden in Elektronenröhren, vorzugsweise in Leistungsröhren, bei dem die Kathode nur während der Anheizzeit zusätzlich durch elektrische Energie erwärmt wird, die unmittelbar in der den wendelförmig ausgebildeten Heizer umgeben-
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der Kathodenhülse in Wärme umgesetzt wird.