Verfahren zum Betrieb von Glühkathodenröhren mit Dampffüllung. Bei lälühkathodenröhren mit Dampffüllung, insbesondere bei solchen mit indirekter Hei zung, ist eine verhältnismässig lange Zeit erforderlich, um die Kathode nach Einschal ten ihres Heizstromes auf die Betriebstem peratur zu bringen.
Gemäss der vorliegenden Erfindung soll nun bei der Inbetriebnahme die Glühkathode mit höherer Leistung geheizt werden, als zur Aufrechterhaltung ihrer Temperatur im nor malen Betrieb erforderlich ist, und bei Er reichung der Normaltemperatur oder auch nach einer bestimmten Zeit vom Beginn der Heizung an gerechnet, soll auf die normale Heizleistung übergegangen werden. Hiermit wird der Vorteil erreicht, dass sich die An- heizdauer erheblich abkürzen lässt. Es besteht ausserdem noch der Vorteil, dass der zum Betriebe notwendige Dampfdruck schneller erreicht wird.
Zur Ausübung dieses Verfahrens können eine grosse Anzahl verschiedener Einrichtungen dienen. Mehrere Ausführungsbeispiele werden im folgenden beschrieben, einige davon sind in der Zeichnung schematisch dargestellt.
In Abb. 1, die eine Ausführungsform zeigt, bei der die Heizung mit Gleich- oder Wechsel strom geschehen kann, bedeutet 10 die Reiz wicklung der Glühkathode oder die Glüh kathode selbst, 11 einen Widerstand und 12 die Heizstromquelle. Mit letzterer liegt ein Schalter 13 in Reihe und parallel zu der Serienschaltung des Heizdrahtes 10 und des Widerstandes 11 ist die Wicklung 14 eines Zeitrelais angeordnet. Das letztere besitzt einen Ruhekontakt 14" welcher einen Teil des Widerstandes 11 überbrückt. Soll die Glühkathode" geheizt werden, so wird der Schalter 13 eingelegt und hierdurch einer seits der Heizstromkreis, anderseits der Strom kreis für das Zeitrelais 14 geschlossen.
Der Kontakt 14" bleibt zunächst geschlossen, so dass der rechte Teil des Widerstandes 11 vom Heizstrom nicht durchflossen wird. Die dem Heizdraht 10 zugeführte Leistung ist also ausschliesslich durch die Spannung der Batterie 12 und den linken Teil des Wider standes 11 bestimmt. Diese Leistung liegt über der normalen Heizleistung der Glüh kathode, so dass deren Temperatur schneller ansteigt, als wenn nur mit der zur Aufrecht erhaltung der Normaltemperatur erforderlichen Leistung geheizt werden würde. Das Zeit relais 14, welches durch Schliessung des Schal ters 13 gleichfalls erregt wurde, öffnet nach einer bestimmten Zeit seinen Ruhekontakt 14" so dass auch der rechte Teil des Wider standes 11 in den Heizstromkreis eingeschaltet und demzufolge die Heizleistung auf den Normalbetrag erniedrigt wird.
In Abbildung 2 ist eine für Wechselstrom heizung bestimmte Ausführungsform darge stellt. 10 ist wieder der Heizdraht, 15 ein Transformator, dessen Primärwicklung 16 eine Anzapfung 17 besitzt. Die Wicklung eines Zeitrelais ist wieder mit 14 bezeichnet, ein Hauptschalter mit 13. Wenn die be treffende Röhre in Betrieb genommen werden soll, wird der Schalter 13 geschlossen, der Kontakt des Zeitrelais bleibt jedoch vor läufig in der dargestellten Lage, so dass der Primärwicklung 16 an derAnzapfung 17 Strom zugeführt wird.
Die an dem Heizdraht lie gende Spannung und demzufolge auch die Heizleistung ist von dem Verhältnis der Windungszahlen des obern Teils der Primär wicklung 16 und der Sekundärwicklung des Transformators 15 abhängig. Nach einer be stimmten Zeit spricht das Relais 14 an und schaltet auf die .Klemme 18 des Transfor mators 15 um, so dass nunmehr bei unver änderter sekundärer Windungszahl eine ver grösserte primäre Windungszahl vorhanden ist und sich die Heizleistung demgemäss ver kleinert.
Eine der in Abb. 2 dargestellten Einrich tungen ähnliche kann auch dadurch geschaffen werden, dass die Sekundärwicklung des Trans formators 15 mit einer Anzapfung versehen wird, die Primärwicklung dagegen nicht um schaltbar ist. Während der Anheizzeit ist dann. die ganze Sekundärwicklung an den Heizfaden zu legen, nach Ablauf der Anheiz- zeit wird das eine Ende des Heizfadens von dem Endpunkt der Wicklung auf die Wick- lungsanzapfung umgeschaltet.
An Stelle des Zeitrelais kann auch ein in Abhängigkeit von einer Temperatur an sprechendes Relais verwendet werden. Die Umschaltung von der erhöhten Heizleistung auf die normale erfolgt dann nicht, wie an hand der Abb. 1 und 2 beschrieben, nach Ablauf einer gewissen Zeit, sondern in Ab hängigkeit von dem Temperaturanstieg. Es sind auch hier mehrere Ausfübrungen möglich. Es kann zum Beispiel ein thermisches Modell benützt werden, welches dieselbe thermische Zeitkonstante besitzt wie die zu heizende Glühkathode und welches von einem Strom geheizt wird, der gleichzeitig mit der Ein schaltung der Glühkathode eingeschaltet wird.
Das thermische Modell erwärmt sich voraus setzungsgemäss in Übereinstimmung oder pro portional mit der Glühkathode und erreicht eine bestimmte Temperatur daher zur selben Zeit wie die letztere. In diesem Zeitpunkt wird durch das Relais in der gleichen Weise, wie es bei der Einrichtung nach Abb. 1 und 2 durch das Zeitrelais geschieht, auf normale Heizleistung umgeschaltet.
Die Umschaltung von erhöhter auf normale Heizleistung kann auch in unmittelbarer Ab hängigkeit von der Temperatur der Glüh- kathode selbst vorgenommen werden. Das Umschalte- Relais ist zu diesem Zweck von dem Strom einer Photozelle, welche die Glübkathoderitemperatur misst, oder von einem Ther moelement, gegebenenfalls unter Zwischen- schaltuDg einer Verstärkerröhre, zu steuern.
Bei indirekt geheizten Kathoden lässt sich die Anheizdauer auch dadurch vermindern, dass während des Anheizens die Heizwick- lung in einer andern Schaltung betrieben wird, wie während des normalen Betriebes. Zwei derartige Ausführungsformen sind in Abb. 3 und 4 veranschaulicht. In Abb. 3 be deutet 19 die Heizwicklung, 20 einen Metall körper, auf welchem die Emissionsschicht 21 aufgetragen ist. Während des normalen Be triebes liegt die Heizspannung an den Zu führungen 22 und 23. Es wird dabei der gesamte Heizkörper 19 vom Heizstrom durch- flossen.
Während der Anheizdauer dagegen liegt die Heizspannung an den Zuführungen 23 und 24, so dass nur der obere Teil des Heizkörpers 19 eingeschaltet ist und die Heizleistung demgemäss grösser ist als im normalen Betriebe. In Abb. 4 ist der die Emissionsschicht 21 tragende Körper wieder mit 20 bezeichnet und es sind zwei Heiz wicklungen 19' und 19" vorhanden. Während des Anheizens sind die untern Enden dieser beiden Wicklungen miteinander verbunden und liegen an dem einen Pol der Heizstrom quelle. Während des normalen Betriebes ist nur die eine der beiden Heizwicklungen, beispielsweise 19', eingeschaltet.
Der andere Pol der Heizatromquelle ist sowohl während des Anheizens, als während des normalen Betriebes mit dem Metallkörper 20 verbun den. Durch verschiedene Bemessung der Wider stände der Wicklungen 19' und 19" lässt sich jedes gewünschte Mass der Leistungs steigerung während der Anheizperiode ein stellen.
Process for operating hot cathode tubes with steam filling. In the case of Lälühkathodenröhren with steam filling, especially those with indirect Hei tion, a relatively long time is required to bring the cathode after switching on its heating current to the operating temperature.
According to the present invention, the hot cathode is now to be heated with higher power when starting up than is necessary to maintain its temperature in normal operation, and when it reaches normal temperature or after a certain time from the start of heating, should be on the normal heating output can be overridden. This has the advantage that the heating time can be shortened considerably. There is also the advantage that the steam pressure required for operation is reached more quickly.
A large number of different devices can be used to carry out this process. Several exemplary embodiments are described below, some of which are shown schematically in the drawing.
In Fig. 1, which shows an embodiment in which the heating can be done with direct or alternating current, 10 means the stimulus winding of the hot cathode or the hot cathode itself, 11 a resistor and 12 the heating current source. With the latter, a switch 13 is in series and parallel to the series connection of the heating wire 10 and the resistor 11, the winding 14 of a timing relay is arranged. The latter has a break contact 14 ″ which bridges part of the resistor 11. If the hot cathode ″ is to be heated, the switch 13 is inserted and this closes the heating circuit on the one hand and the circuit for the time relay 14 on the other.
The contact 14 ″ initially remains closed, so that the heating current does not flow through the right part of the resistor 11. The power supplied to the heating wire 10 is therefore determined exclusively by the voltage of the battery 12 and the left part of the resistor 11. This power is present above the normal heating power of the glow cathode, so that its temperature rises faster than if only with the power required to maintain the normal temperature would be heated. The time relay 14, which was also energized by closing the switch 13, opens after a certain time its normally closed contact 14 "so that the right part of the opposing stand 11 is switched on in the heating circuit and consequently the heating power is reduced to the normal amount.
In Figure 2, a specific embodiment for AC heating is Darge. 10 is again the heating wire, 15 a transformer, the primary winding 16 of which has a tap 17. The winding of a timing relay is again denoted by 14, a main switch by 13. When the tube in question is to be put into operation, the switch 13 is closed, but the contact of the timing relay remains temporarily in the position shown, so that the primary winding 16 at the tap 17 power is supplied.
The voltage on the heating wire and consequently also the heating power is dependent on the ratio of the number of turns of the upper part of the primary winding 16 and the secondary winding of the transformer 15. After a certain time, the relay 14 responds and switches to the .Klemme 18 of the transformer 15, so that now, with the secondary number of turns unchanged, an increased primary number of turns is present and the heating power is accordingly reduced.
A device similar to that shown in Fig. 2 can also be created in that the secondary winding of the transformer 15 is provided with a tap while the primary winding cannot be switched. Then during the heating-up time. to place the entire secondary winding on the filament, after the heating-up time has elapsed, one end of the filament is switched from the end point of the winding to the winding tap.
Instead of the timing relay, a relay that speaks depending on a temperature can also be used. The switch from the increased heating power to the normal then does not take place, as described with reference to Figs. 1 and 2, after a certain time, but as a function of the temperature rise. Several versions are also possible here. For example, a thermal model can be used which has the same thermal time constant as the hot cathode to be heated and which is heated by a current that is switched on at the same time as the hot cathode is switched on.
The thermal model heats up according to the law in accordance with or proportionally with the hot cathode and therefore reaches a certain temperature at the same time as the latter. At this point in time, the relay switches over to normal heating output in the same way as the time relay in the device according to Fig. 1 and 2.
The switchover from increased to normal heating output can also be made directly dependent on the temperature of the incandescent cathode itself. For this purpose, the switchover relay is to be controlled by the current of a photocell, which measures the glow cathode temperature, or by a thermocouple, possibly with the interconnection of an amplifier tube.
In the case of indirectly heated cathodes, the heating time can also be reduced by operating the heating winding in a different circuit than during normal operation. Two such embodiments are illustrated in FIGS. 3 and 4. In Fig. 3 be 19 indicates the heating coil, 20 a metal body on which the emission layer 21 is applied. During normal operation, the heating voltage is applied to the leads 22 and 23. The heating current flows through the entire heating element 19.
During the heating-up period, on the other hand, the heating voltage is applied to the leads 23 and 24, so that only the upper part of the heating element 19 is switched on and the heating power is accordingly greater than in normal operation. In Fig. 4, the body carrying the emission layer 21 is again denoted by 20 and there are two heating windings 19 'and 19 "present. During heating, the lower ends of these two windings are connected to one another and are at one pole of the heating current source. During normal operation, only one of the two heating coils, for example 19 ', is switched on.
The other pole of the Heizatromquelle is verbun both during heating, as during normal operation with the metal body 20 the. By measuring the resistances of the windings 19 'and 19 "differently, any desired amount of power increase during the heating period can be set.