Glühkathode in Elektronenröhren. Die Erfindung betrifft eine Glühkathode in Elektronenröhren, bei der bei geringer Rauminanspruchnahme der Kathode ein hoher Anodenstrom erzielt werden kann. Wird die Elektronenröhre ausserdem mit Hochspannung gespeist, so hat die neue Gliih- kathode den weitern Vorteil, dass sie gegen über quer zur Längserstreckung auf die Ka thode ausgeübten elektrostatischen Kräften sehr widerstandsfähig ist. Die Erfindung eignet sich insbesondere für Elektronenröh ren grosser Leistung, wie Senderöhren in der drahtlosen Nachrichtentechnik oder Röhren zur Steuerung elektrischer Maschinen usw.
Erfindungsgemäss besteht die Glüh- kathode aus mindestens einem bandförmigen Element, das derart angeordnet ist, dass es in Richtung der Br.cite des Bandes an nähernd senkrecht auf dem gegenüberliegen den Teil der Anodenfläche steht. Die Längs kanten des Elementes sind dabei mindestens annähernd parallel zur Anodenfläche. Die Erfindung ist im folgenden anhand der Ausführungsbeispiele in der Zeichnung erläutert. Die Kathode gemäss Abb. 1 der Zeichnung, die eine ebene Kathode zeigt, be steht aus nebeneinander verlaufenden und zur Anodenfläche 1 hochkant gestellten Blechstreifen 2.
Dadurch, dass die Blech streifen mit ihren Schmalseiten gegen die Anode gerichtet sind, werden bei genügend hohem Anodenpotential die gesamten emit tierten Elektronen aus dem Raum zwischen den Blechstreifen herausgeholt und damit die glühende Oberfläche voll ausgenutzt. Man kann daher eine höhere Elektronenemission erhalten, als wenn die Kathodenfläche aus einem vollen Blech bestehen würde.
Ein wei terer Vorteil der hochkant gestellten Katho denelemente besteht darin, dass diese nicht so grosse Stromstärken erfordern wie eine ge schlossene Zylinderfläche, da ihr Gesamt widerstand infolge grösserer Effektivlänge grösser ist. Ausserdem besitzen sie gegen Ver- Biegungen in Richtung zur Anodenfläche ein hohes Widerstandsmoment. Dies ist na mentlich bei Hochspannungsröhren infolge der dort auftretenden elektrostatischen Kräfte von grosser Bedeutung.
In den Abb. 2 bis 6 sind weitere Ausfüh rungsbeispiele der neuen Glühkathode dar gestellt. Bei der Anordnung nach Abb. 2 be steht die Glühkathode aus einzelnen neben einander liegenden und zueinander paralle len, ringförmigen Bleehstreifen 3, die von einer zylindrischen Anode 4 umgeben sind. Um die einzelnen Blechscheiben in dem Heizstrom hintereinander zu schalten, ist jede der Scheiben mit der benachbarten an einer Stelle 5 leitend verbunden, und die aufeinander folgenden Verbindungsstellen liegen auf gegenüberliegenden Stellen der Scheiben.
Eine derartige Glühkathode lässt sich fabrikationsmässig sehr zweekmässig aus einem Stanzstück herstellen, wie es in Abb. 3 der Zeichnung dargestellt ist. Das so er haltene -Stück wird an den Verbindungsstel len so gefaltet, dass es die Form nach Abb. 2 erhält.
Beim Auftreten grösserer elektrostatischer Kräfte und Massengewichte kann man die einzelnen Blechscheiben gemäss Abb. 4 mit einander verbinden. Je zwei Blechscheiben sind an zwei gegenüberliegenden Stellen durch Blechstreifen 6 miteinander verbun den, die Verbindungen 7 zur nächsten Blech- #seheibe sind dabei gegenüber den vorherigen um 90 versetzt.
Bei der Anordnung nach Abb. 2 und 3 fliesst der Heizstrom innerhalb des Blech ringes in zwei parallel geschalteten Teilen, bei der Annordnung nach Abb. 4 in vier zu einander parallel geschalteten Teilen. Bei einer weitern Ausführungsform besteht die Glühkathode aus in einer oder mehreren Schraubenlinien gewundenen Blechstreifen, wobei die Streifen wiederum gegenüber der Hantelfläche der Schraubenlinie beziehungs weise der Anodenfläche hochkant gestellt sind.
Um die hochkant gestellten Blechstreifen der Kathode gegen Verbiegungen noch mehr zu versteifen, kann man ihnen einen winkel- oder einen T-förmigen Querschnitt geben. Die Anordnung ist dann derart, dass der zur Anodenfläche parallele Teil des<B>T-</B> oder win kelförmigen Querschnittes auf derjenigen Seite der Kathode liegt, der der Anode ab gewendet ist.
Beispielsweise zeiht Abb. :i eine ringförmige Blechscheibe der Kathode gemäss Abb. 2, an deren Innenseite noch ein Blechring 8 befestigt ist, so dass sich ein T- förmiger Querschnitt ergibt. Abb. 6 zeigt dieselbe Anordnung, wenn der Kathoden streifen die Form einer Schraubenlinie be sitzt.
Die Abb. 7 und 8 zeigen zwei weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung, die insbesondere den Vorzug haben, da.ss bei Speisung der Elektronenröhre mit Hoch spannung die Glühkathode gegenüber elek trostatischen Kräften widerstandsfähig ist.
In Abb. 7 ist 11 die kreiszylindrische Anode einer Hochspannungentladungsröhre, 12 ist die bandförmige Glühkathode. Das längs der Achse des Anodenzylinders ver laufende Kathodenband befindet sich in der Mitte des Anodenzylinders, 13 ist ein Bügel, innerhalb dem das Kathodenband einge spannt ist und der gleichzeitig zur Stromzu führung dient, so dass die magnetischen Wirkungen des Glühkathodenstromes auf die Elektronenbahnen zum grossen Teil kompen siert werden.
Auch kann man den Anoden zylinder mit elliptischem Querschnitt aus bilden, dann ist das Kathodenband in der Zylinderachse anzuordnen, und zwar derart, dass es mit seiner Breitseite in Richtung der einen Ellipsenachse liegt.
Abb. 8 der Zeichnung zeigt- eine Anord nung, bei der die Anode als KreiszyIinder ausgebildet ist und mehrere Kathodenbänder 22 auf einem zur Anode- konzentrischen Kreis gleichförmig verteilt sind, und zwar derart, dass ihre Ebenen in Achsialebenen des Kreiszylinders liegen. In der Mitte be findet sich der Tragdraht 23 für die Katho denbänder. Die Kraftkomponenten, welche auf die Bänder wirken, fallen in. Richtung ihrer Ebene, so dass die Festigkeit der Ka thode gegen diese Kräfte sehr gross ist.
Die Abb. 9 und 10 zeigen zwei Ausfüh rungsbeispiele der Erfindung, bei denen eine gegenseitige Versteifung der Kathodenbän der durch über die Längserstreckung etwa gleichförmig verteilte Querverbindungen er zielt ist. In Abb. 9 sind 31 und 32 die bei den zueinander parallelen Bänder einer Glühkathode, deren in der Längserstreckung liegende Symmetrieachse mit der Achse einer nicht gezeichneten zylindrischen Anode zusammenfällt. Die beiden Bänder sind an den einander zugekehrten Blechkanten in re gelmässigen Abständen mit Löchern verse hen.
Durch je zwei einander gegenüberlie gende Löcher wird eine Drahtverbindung 33 geführt, welche, da sie an der innern Kante angreift, bei Kraftbeanspruchungen ein Ver- kanten der beiden Bänder verhindert. 34 ist, ähnlich wie ir Abb. 7 und 8, ein .Stromzu- führungsbügel, dessen Ebene zu der Ebene der beiden Bänder senkrecht liegt und der an seinem obern Ende einen Querarm 35 be sitzt, an dem die beiden Kathoden befestigt sind.
Will man anstatt eines aus zwei Armen bestehenden Tragbügels 34 eine mittlere Tragstütze gemäss der Abb. 8 verwenden, so ist diese Stütze für die Anbringung der Querverbindungen hinderlich, falls die An zahl der parallel geschalteten Bleche eine ge rade ist. Man verwendet dann zweckmässig eine ungerade Anzahl, so dass die Querver bindungen an der Mittelstütze vorbeigehen.
Abb. 10 zeigt im Grundriss drei zueinan der parallel geschaltete Kathodenbänder 36, zwischen denen eine 37 sich be findet. Die Querverbindungen 38 zwischen den einzelnen Bändern verlaufen hier an der ?Kittelstütze vorbei.
Die Abb. 11 und 12 zeigen Ausfüh rungsbeispiele der Erfindung, bei denen die Kathode aus einem Band besteht, wobei in der Ebene des. Bandes und zwischen der Ka thode und der Anode ein mit der Kathode gleiches Potential aufweisender,' fester, nicht glühender Körper angeordnet ist. Dadurch werden die auf die Glühkathode ausgeübten elektrostatischen Kräfte noch weiter vermin dert, da nämlich die Kapazität zwischen der Anode und der Kathode verkleinert wird. Die Hauptkapazität übernimmt nunmehr der zwischen Anode und Kathode liegende feste Körper. Infolgedessen ist die Belastung des weichen, glühenden Kathodenmaterials s"hr gering.
Abb. i l zeigt eine derartige Glühkathode in perspektivischer Ansicht, Abb.12 zeigt einen Schnitt dieser Glühkathode gemäss der .Linie A-B; Abb. 13 zeigt eine Variation des Schnittes der Abb. 12. In Abb. 11 liegt die bandförmige Glühkathode 41 mit ihrer Längserstreckung in der Achse einer nicht dargestellten zylindrischen Anode. Die Glühkathode ist an ihrem un tern Ende an einer Halterungsvorrichtung 42 befestigt, mit ihrem obern Ende an einem aus Rundstäben bestehenden Bügel 43.
Die Fläche des Kathodenbandes liegt, wie insbe sondere aus dem Querschnitt der Abb. 12 zu ersehen ist, in der Ebene des Bügels. Der Glühkathodenstrom fliesst in Parallelschal tung durch die beiden Schenkel des Bügels und hierauf durch die Glühkathode. Die beiden Schenkel des Bügels schir men die Glühkathode in derjenigen Ebene, in der auf sie die grössten Kräfte ausgeübt werden, bezüglich dieser Kräfte ab.
Die beiden Schenkel des Bügels besitzen so grossen Querschnitt und an der der Glühkathode abgewendeten Seite so grosse Oberflächen, dass sie durch den Heiz strom und die Strahlung vom glühenden Blech her verhältnismässig wenig erwärmt werden. Die beiden Schenkel des Bügels haben den in Abb. 12 dargestellten Quer- schnitt. Sie besitzen je einen Schlitz 44, in die die -freie Kante des glühenden Bleches hineinragt.
Es wird durch diese Ausfüh- rungform erreicht. dass keine scharfen Kan ten an der Kathode auftreten, se (ass auch bei einem durch irgendwelche Umstände herbeigeführten Auftreten sehr hoher .Span nungen trotzdem der \zulässige Wert der Feldstärke an der Kathode nirgends über schritten wird.
Bei der Anordnung nach Abb. 13 besit zen die Schenkel des Bügels vollen Quer schnitt, die Schlitze werden hier durch um den Bügel herumgelegte Bleche 45 gebildet.
Hot cathode in electron tubes. The invention relates to a hot cathode in electron tubes, in which a high anode current can be achieved with the cathode taking up little space. If the electron tube is also fed with high voltage, the new incandescent cathode has the further advantage that it is very resistant to electrostatic forces exerted on the cathode transversely to the longitudinal extension. The invention is particularly suitable for large-power electron tubes, such as transmission tubes in wireless communications technology or tubes for controlling electrical machines, etc.
According to the invention, the incandescent cathode consists of at least one strip-shaped element which is arranged such that it is approximately perpendicular to the opposite part of the anode surface in the direction of the width of the strip. The longitudinal edges of the element are at least approximately parallel to the anode surface. The invention is explained below with reference to the exemplary embodiments in the drawing. The cathode according to Fig. 1 of the drawing, which shows a flat cathode, is made up of sheet metal strips 2 that run next to one another and are placed on edge relative to the anode surface 1.
Because the narrow sides of the sheet metal strips are directed towards the anode, all of the electrons emitted are removed from the space between the sheet metal strips when the anode potential is high enough and the glowing surface is fully utilized. A higher electron emission can therefore be obtained than if the cathode surface consisted of a solid sheet.
Another advantage of the upright cathode elements is that they do not require such high currents as a closed cylinder surface, since their total resistance is greater due to the greater effective length. In addition, they have a high section modulus against bending in the direction of the anode surface. Namely, this is of great importance in the case of high-voltage tubes due to the electrostatic forces that occur there.
In Figs. 2 to 6 further Ausfüh approximately examples of the new hot cathode are presented. In the arrangement according to Fig. 2 be the hot cathode consists of individual adjacent and mutually paralle len, annular bleeh strips 3, which are surrounded by a cylindrical anode 4. In order to connect the individual sheet metal disks one behind the other in the heating current, each of the disks is conductively connected to the neighboring one at a point 5, and the successive connection points are on opposite points of the disks.
Such a hot cathode can be manufactured in two ways from a stamped piece, as shown in Fig. 3 of the drawing. The piece obtained in this way is folded at the connection points so that it is given the shape shown in Fig. 2.
If larger electrostatic forces and mass weights occur, the individual sheet metal disks can be connected to one another as shown in Fig. 4. Two sheet metal disks are connected to each other at two opposite points by sheet metal strips 6; the connections 7 to the next sheet metal disk are offset by 90 compared to the previous ones.
In the arrangement according to Fig. 2 and 3, the heating current flows within the sheet metal ring in two parts connected in parallel, in the arrangement according to Fig. 4 in four parts connected in parallel. In a further embodiment, the hot cathode consists of sheet metal strips wound in one or more helical lines, the strips in turn being placed on edge opposite the dumbbell surface of the helical line or the anode surface.
In order to stiffen the upright sheet metal strips of the cathode against bending, they can be given an angled or T-shaped cross-section. The arrangement is then such that the part of the <B> T </B> or angular cross-section parallel to the anode surface lies on that side of the cathode which faces away from the anode.
For example, Fig.: I shows an annular sheet-metal disk of the cathode according to Fig. 2, on the inside of which a sheet-metal ring 8 is also attached, so that a T-shaped cross-section results. Fig. 6 shows the same arrangement when the cathode strip is in the shape of a helix.
FIGS. 7 and 8 show two further exemplary embodiments of the invention, which have the particular advantage that when the electron tube is supplied with high voltage, the hot cathode is resistant to electrostatic forces.
In Fig. 7, 11 is the circular cylindrical anode of a high-voltage discharge tube, 12 is the ribbon-shaped hot cathode. The cathode band running along the axis of the anode cylinder is located in the middle of the anode cylinder, 13 is a bracket inside which the cathode band is clamped and which also serves to supply power, so that the magnetic effects of the hot cathode current on the electron paths to a large extent be compensated.
You can also form the anode cylinder with an elliptical cross section, then the cathode strip is to be arranged in the cylinder axis, in such a way that it lies with its broad side in the direction of the one axis of the ellipse.
Fig. 8 of the drawing shows an arrangement in which the anode is designed as a circular cylinder and several cathode strips 22 are uniformly distributed on a circle concentric to the anode, in such a way that their planes lie in the axial planes of the circular cylinder. In the middle there is the support wire 23 for the cathode bands. The force components that act on the ligaments fall in the direction of their plane, so that the strength of the cathode against these forces is very great.
Figs. 9 and 10 show two Ausfüh approximately examples of the invention, in which a mutual stiffening of the Kathodenbän of the approximately uniformly distributed cross connections he aims. In Fig. 9, 31 and 32 are those in the mutually parallel strips of a hot cathode, whose axis of symmetry lying in the longitudinal extension coincides with the axis of a cylindrical anode (not shown). The two bands are provided with holes at regular intervals on the sheet metal edges facing each other.
A wire connection 33 is passed through two opposing holes, which, since it engages the inner edge, prevents the two bands from tilting in the event of force. 34 is, similar to Fig. 7 and 8, a .Stromzu- supply bracket, the plane of which is perpendicular to the plane of the two bands and which sits at its upper end a transverse arm 35 to which the two cathodes are attached.
If you want to use a middle support bracket according to Fig. 8 instead of a bracket 34 consisting of two arms, this support is a hindrance for attaching the cross connections if the number of sheets connected in parallel is straight. It is then expedient to use an odd number, so that the cross connections pass the center support.
Fig. 10 shows in plan three cathode bands 36 connected in parallel, between which there is a 37 be. The cross connections 38 between the individual bands run here past the gown support.
Figs. 11 and 12 show Ausfüh approximately examples of the invention, in which the cathode consists of a band, with a 'solid, non-glowing body having the same potential as the cathode in the plane of the band and between the cathode and the anode is arranged. As a result, the electrostatic forces exerted on the hot cathode are further reduced, since the capacitance between the anode and the cathode is reduced. The main capacity is now taken over by the solid body lying between the anode and cathode. As a result, the stress on the soft, glowing cathode material is very low.
Fig. I l shows such a hot cathode in a perspective view, Fig.12 shows a section of this hot cathode along the line A-B; Fig. 13 shows a variation of the section of Fig. 12. In Fig. 11, the band-shaped hot cathode 41 lies with its longitudinal extension in the axis of a cylindrical anode, not shown. The hot cathode is attached at its un tern end to a holding device 42, with its upper end to a bracket 43 consisting of round bars.
The surface of the cathode band is, as can be seen in particular from the cross section of Fig. 12, in the plane of the bracket. The hot cathode current flows in parallel through the two legs of the bracket and then through the hot cathode. The two legs of the bracket shield the hot cathode in the plane in which the greatest forces are exerted on it with regard to these forces.
The two legs of the bracket have such a large cross-section and on the side facing away from the hot cathode such large surfaces that they are relatively little heated by the heating current and the radiation from the glowing sheet metal. The two legs of the bracket have the cross-section shown in Fig. 12. They each have a slot 44 into which the -free edge of the glowing sheet protrudes.
It is achieved through this embodiment. that no sharp edges appear on the cathode, and that even if very high voltages occur due to any circumstances, the permissible value of the field strength on the cathode is never exceeded.
In the arrangement according to Fig. 13, the legs of the bracket have full cross-section, the slots are formed here by sheets 45 placed around the bracket.