Elektronenröhre Die vorliegende Erfindung betrifft eine Elektro nenröhre, insbesondere eine Hochleistungselektronen- röhre.
Bei den meisten Hoc'hleistungselaktronenröhren bildet die Anode einen Teil des luftleeren Röhrenkol bens. Die anderen Elektroden werden in. sowohl be züglich ihrer Montage als ihrer elektrischen An schlüsse zweckmässigerwelse an koaxialen hülsenför- migen Metallgliedern befestigt, von denen das jeweils innere Metallglied über das Ende des benachbarten umgebenden Metallgliedes hervorragt und an einem Metallteil des Röhrenkolbens befestigt ist.
Diese me tallenen Kolbenteile sind voneinander durch aus Glas oder Keramik hergestellte Kolbenteile getrennt, die verschiedene Durchmesser besitzen und zylinderför mig oder, falls sie aus Glas bestehen, auch bauchig geformt sein können.
Die elektrischen Anschlüsse werden bei Röhren dieser Art meist mittels Ringen hergestellt, welche federnde fingerartige Fortsätze aufweisen, die die ent sprechenden Metallteile des Kolbens fassen. Diese Kolbenteile können massive Metallzylinder oder ge drückte Blechteile sein. Auf jeden Fall muss der mit dem Glas- oder Keramikteil luftdicht zu verbindende Metallteil aus einer der besonderen Legierungen her gestellt sein, deren Ausdehnungseigenschaften jenen des verwendeten Glases bzw. keramischen Materials entsprechen.
Es treten bei diesen Vorkehrungen be züglich der Zuführung der starken Hochfrequenz- und Gleichströme oder der niederfrequenten Heiz- ströme über den Kolben nach den Elektroden ver schiedene Schwierigkeiten auf. Gleichzeitig kann es auch nötig sein, dass diese Anschlüsse auch einen Teil der Kühlung der betreffenden Elektroden und der Metall-Glas-Verbindung des Kolbens übernehmen müssen.
Aus diesem Grunde wäre es vorteilhaft, wenn für die elektrischen Verbindungen mit den äusseren Stromkreisen verhältnismässig massive Kupfer-Ho'hl- zylinderringe verwendet würden. Diese Massnahme bringt aber infolge der verschiedenen Ausdehnung der Kupferringe und der mit den Glas- oder Keramik teilen verbundenen Legierungsteile verschiedene Schwierigkeiten mit sich, die übrigens auch in Ver bindung mit den inneren Elektroden-Montageringen auftreten können.
Es zeigt sich somit, dass eine Ge fahr des Defektwerdens nicht nur für die Metall- Glas- bzw. Metall-Keramik-Verbindungen, sondern auch für die Metall-Metall-Verbindungen besteht.
Mit vorliegender Erfindung wird die Schaffung einer Hochleistungselektronenröhre bezweckt, bei der einerseits die genannten Schwierigkeiten wegfallen und anderseits ein robuster Aufbau und eine leichte und daher billige Herstellung möglich ist.
Die erfindungsgemässe Elektronenröhre ist da durch gekennzeichnet, dass der Röhrenkolben min destens zwei zylindrische, aus Glas oder Keramik bestehende Teile von verschiedenem Durchmesser aufweist, die durch eine verjüngte, Metallhülse, die mit beiden Teilen hermetisch verbunden ist, mitei- ander verbunden sind, und ferner durch ein inneres und ein äusseres Elektrodenanschfusslied,
von denen jedes eine kreisrunde Randpartie aufweist, die mit der entsprechenden verjüngten innern bzw. äussern Oberfläche der Metallhülse in Eingriff steht und an ihr befestigt ist.
Auf diese Weise bilden die inneren und äusseren Elektrodenanschlussteile eine nachgiebige Verbin dung, um die das Metall der Hülse und die benach barten gläsernen Teile schwenken können und damit die von der Ausdehnung herrührenden Spannungen beseitigen. Gleichzeitig können die Elektroden anschlussglieder hinreichend massiv ausgeführt wer den, um eine gute elektrische und thermische Leit fähigkeit zu gewährleisten.
Ferner können beträcht liche Toleranzen in den entsprechenden Dimensionen des äusseren Ringes, der Metallhülse und -der inneren Hülse zugelassen werden, da die axiale Lage der ringförmigen Kontaktsteile der Elektrodenanschluss- glieder auf der Metallhülse nicht sehr kritisch ist.
Eine Mehrelektroden-Entladungsröhre und ihr Elektrodentragsystem kann beispielsweise in der Weise ausgebildet werden, dass eine Anzahl solcher Metallhülsen, die unter sich durch Glas- oder Ke ramikteile verbunden sind, verwendet werden, die an einem Ende in einer ähnlichen Metallhülse enden, die an der Anode befestigt ist, und am anderen Ende in einem Glasrohrtef, der eine Metallschutzkappe aufweist, die am äusseren Absch,
l'ussring befestigt ist.
Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel der Er findung anhand der beiliegenden Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt die Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Kolben und die Elektrodenmontageglieder einer Elektronen röhre und die Fia. 2 eine Variante zum Ausführungsbeispiel nach Fig. 1.
Die Röhre nach Fig. 1 ist eine für industrielle Hochfrequenzheizung bestimmte Triode mit einer Anodenverlustleistung von 20 Kilowatt. Die Anode 1 ist üblicherweise mit einem nicht gezeigten Kühlrip- penradiator für Gebläsakühlung versehen und umgibt ein Gitter und eine Kathode, deren Lage durch die strichpunktierten Linien 2 und 3 angedeutet ist.
Die Kathode 3 besteht aus einer Anzahl zwischen den Heizdrahtringen 4 und 5 verlaufenden Heizdrähten. Der Ring 4 ist mit einem zentralen Heizstromleiter in Form eines Metallrohres 6 verbunden, und zwar über einen einen Teil des Leiters 6 bildenden Flunsch 7 und eine Anzahl Streifen 8,
die vom Flansch radial nach dem Ring 4 verlaufen und eine durch die thermische Ausdehnung bedingte axiale Verschiebung zwischen den Heizdrähten und dem Heizstromleiter 6 ermöb liehen. Der radialen Ausdehnung dieser Aufhängung wird durch eine in den Streifen 8 vorgesehene U-för- mige Schleife 9 Rechnung getragen.
Diese Art einer Heizdraht-Kathode ist in dem schweizerischen Patent Nr. 352411 ausführlich beschrieben. Ein ringförmiges becherartiges Glied 10, das auf der Innenseite des Ringes 4 gegen die Streifen 8 drückt, bildet eine zu- sätzliche Abstützung. Am anderen Ende. der Ka thode befindet sich der Ring 5, der an einem wei teren ringförmigen, becherartigen Glied 11 befestigt ist.
Die Kathode sitzt auf einem Paar koaxialen Me- tallhülsen 12 und 13, von denen die Hülse 13 ein ringförmiges Glied 14 trägt, das auf der Innenseite des Gliedes 11 an dessen Ende befestigt ist.
Die Drähte des Steuergitters verlaufen zwischen zwei Ringen 15 und 16 und bilden ein selbsttragen- des Gitternetz, das, wie dies durch die strichpunk tierte Linie 17 angedeutet ist, über das Ende der Kathode hinweggeführt ist, um die Anoden-Kathoden- Kapazität zu vermindern. Der Gitterring 16 ist an einer dünnwandigen Hülse 18 befestigt, die, wie dies bei 19 gezeigt ist, an einer dickwandigen Kupferhülse 20 angenietet ist, wobei die Hülsen 18 und 20 die Hülsen 12 und 13 koaxial umgeben.
Die Anode 1 besteht aus einem relativ dickwan digen Kupferzylinder, der am unteren Ende durch eine Kupferscheibe 21 abgeschlossen ist und einen dünnwandigen Abschnitt 22 an seinem anderen Ende aufweist. Am oberen Ende= des dicken Anodenteils ist ein Anschlussring 23 befestigt, während auf der Aussenseite des dünnwandfigen Anodenteils eine Me tallhülse 24 angebracht ist, die aus einem Material besteht,
welches sich für eine innige Verbindung die ser Hülse mit Glas oder einem keramischen Material eignet. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel sind -die hermetischen Verbindungen zwischen d'em Metall und der Isolierhülse 26 als Verschmelzungen @darge- stellt, bei denen dier Isolierteil das Metall beidseitig überlappt, wie dies für Glas besonders geeignet ist.
Bei keramischem Material wird eine solche überlap- pung nicht verwendet, da sich in diesem Falle eine der bekannten Verbindungsarten, bei denen eine Hart lötung des Metalles an den keramischen Stoff ange wendet werden kann, besser eignet.
Vorgängig dem Hartlöten oder Schweissen wird die Metallhülse 24 mittels einer Abstufung 25 im Anodenteil 22 auf der Anode gehalten. Die Hülse 24 ist nach oben hin ausgeweitet und an der -den gröss ten Durchmesser aufweisenden Stelle mit dem Glas teil 26 innig verbunden, der den dickwandigen Teil 20 der Gittertraghülse umgibt.
Am anderen Ende ist der Glasteil 26 mit einer anderen Metallhülse 27 ver- schmofzen, deren Durchmesser nach oben hin ab nimmt und deren oberes Ende mit einem weiteren Glasteil 28 verschmolzen ist.
Im gezeigten Beispiel besteht die Hülse 27 aus den Teilen 29 und 30, welche Aufteilung den Zusammenbau der Röhre aus zwei Einheiten ermöglicht, von denen die im Teil 29 endigende Einheit die Anode und den Glasteil 26 und die im Teil 30 endigende Einheit die übrigen Elektroden und deren Verbindungsglieder aufweist. Die beiden Röhrenteile können dann zusammenge fügt und durch Herstellen einer innigen Verbindung zwischen den Teilen 29 und 30 vakuumdicht miteinan der verbunden werden.
Die Hülse 27 könnte aber auch aus nur einem Stück gefertigt sein, in welchem Falle der Zusammenbau der beiden Röhrenteile durch das Verschmelzen des Glasteiles 26 mit den Metallhülsen 24 und 27 zu erfolgen hätte.
Der relativ scharf verlaufende kreisrunde Rand des oberen Endes der Gittermontagehülse 20 steht in gutem Eingriff mit dem Hülsenteil 30 und ist mit diesem durch Hartlötung verbunden. Auf der Aussen seite dieses Teiles und ungefähr in gleicher Höhe mit der soeben genannten Verbindungsstelle ist die innere Kante eines Kupferringes 31 mit diesem Hülsenteil durch Hartlötung verbunden. Wie oben erwähnt wor den ist, bilden die Elektrodenverbindungen mit der Hülse eine nachgiebige Verbindung,
um welche der übrige Teil der Hülse und die mit ihr verschmolzenen Glas- oder Keramikteile schwenken können. Gleich zeitig kann aber ein verhältnismässig massiver Aussen ring und, wie im vorliegenden Beisspiel, auch eine massive innere Hülse verwendet werden, welche die Verlustwärme des Gitters abzuleiten vermögen und aus Metallen bestehen, deren Ausdehnungskoeffizienten erheblich von der für die Verschmelzungsstellen vor gesehenen Legierung verschieden ist, ohne dass dabei die Gefahr irgendeines Defektes an den genannten Verschmelzungsstellen besteht.
Ausserdem ist ersicht lich, dass erhebliche Toleranzen in den Dimensionen der zusammenwirkenden Teile zulässig sind und die Metallhülse als einfacher gedrückter Blechteil aus geführt werden kann.
Am oberen Ende des Glasteiles 28 ist eine wei tere Metallhülse 32 angeschmolzen. In gleicher Weise, wie unmittelbar vorangehend beschrieben, sind das Rohr 13, das mit der Kathode verbunden ist, und ein äusserer Anschlussring 33 mit der inneren bzw. der äusseren Oberfläche der Metallhülso durch Harfötung verbunden.
Die Metallhülse 32 ist ferner mit einem weiteren Glasteil 34 verschmolzen, der eine weitere aus einer Legierung bestehende Hülse 35 trägt, die in gleicher Weise wie die Hülse 27 und 32 innen mit dem den Kathodenheizstromleiter 6 tragenden Rohr und aussen mit einem zylindrischen Ring 36 durch Hartlötung verbunden ist.
Der Kolben ist oben durch einen Entlüftungs- stutzen 37, der mit der Metallhülsa 35 verschmolzen ist, abgeschlossen, wobei de.r Stutzen 37 durch eine am Ring 36 befestigte Schutzkappe 38 geschützt ist.
Wie aus der Fig. 1 zu entnehmen ist, nehmen die inneren und äusseren Elektrodenanschlussglieder auf den Metallhülsen nicht die gleiche relative Stellung ein. Dies ist bei der vorliegenden Röhre auch nicht nötig, da, wie bereits erwähnt worden ist, beträcht liche Toleranzen zulässig sind, so dass bei dieser Kon struktion sogar Glieder verwendet werden können, die für andere Röhrenarten entwickelt worden sind.
Bei der Röhre nach Fig. 1 sind die Anode 1 und der Anodenschlüssring 23 so ausgebildet, dass sie mit einem Wärmeabstrahler verwendet werden können, der als separate Vorrichtung hergestellt und auf die fer tige Röhre aufgesetzt wird. Bei der Variante nach Fig. 2 besitzt die Anode 39 einen gleichen Anoden körper wie die Anode 1. An Stelle des Ringes 23 ist jedoch ein Flansch 40 vorgesehen. Als Kühlrippen dienen konische Scheiben 41, von denen nur eine ge zeigt ist und die auf der Anode aufgezogen sind.
Electron Tube The present invention relates to an electron tube, in particular a high-performance electron tube.
In most high-performance lactron tubes, the anode forms part of the evacuated tube bulb. The other electrodes are attached to coaxial sleeve-shaped metal members, both with regard to their assembly and their electrical connections, from which the respective inner metal member protrudes over the end of the adjacent surrounding metal member and is fastened to a metal part of the tubular piston.
These metal piston parts are separated from each other by piston parts made of glass or ceramic, which have different diameters and zylinderför mig or, if they are made of glass, can also be bulbous.
The electrical connections are usually made in tubes of this type by means of rings, which have resilient finger-like extensions that hold the metal parts of the piston ent speaking. These piston parts can be solid metal cylinders or pressed sheet metal parts. In any case, the metal part to be connected airtight to the glass or ceramic part must be made from one of the special alloys whose expansion properties correspond to those of the glass or ceramic material used.
With these precautions, various difficulties arise with regard to the supply of the strong high-frequency and direct currents or the low-frequency heating currents via the piston to the electrodes. At the same time, it may also be necessary that these connections also have to take over part of the cooling of the relevant electrodes and the metal-glass connection of the piston.
For this reason, it would be advantageous if relatively massive copper hollow cylinder rings were used for the electrical connections to the external circuits. However, this measure brings with it various difficulties due to the different expansion of the copper rings and the alloy parts connected to the glass or ceramic parts, which incidentally can also occur in connection with the inner electrode mounting rings.
It can thus be seen that there is a risk of becoming defective not only for the metal-glass or metal-ceramic connections, but also for the metal-metal connections.
The present invention aims to create a high-performance electron tube in which, on the one hand, the difficulties mentioned are eliminated and, on the other hand, a robust structure and easy and therefore inexpensive manufacture is possible.
The electron tube according to the invention is characterized in that the tube piston has at least two cylindrical parts made of glass or ceramic of different diameters, which are connected to one another by a tapered metal sleeve which is hermetically connected to both parts, and furthermore through an inner and an outer electrode connection,
each of which has a circular edge portion which engages and is attached to the corresponding tapered inner or outer surface of the metal sleeve.
In this way, the inner and outer electrode connection parts form a flexible connection around which the metal of the sleeve and the neighboring glass parts can pivot and thus eliminate the stresses caused by the expansion. At the same time, the electrode connection members can be made sufficiently solid to ensure good electrical and thermal conductivity.
Furthermore, considerable tolerances can be permitted in the corresponding dimensions of the outer ring, the metal sleeve and the inner sleeve, since the axial position of the ring-shaped contact parts of the electrode connection members on the metal sleeve is not very critical.
A multi-electrode discharge tube and its electrode support system can be designed, for example, in such a way that a number of such metal sleeves, which are interconnected by glass or ceramic parts, are used, which end at one end in a similar metal sleeve that is attached to the anode is attached, and at the other end in a Glasrohrtef, which has a metal protective cap, which on the outer part,
l'ussring is attached.
An embodiment of the invention is described in more detail with reference to the accompanying drawings. In the drawing, FIG. 1 shows a longitudinal section through the piston and the electrode mounting members of an electron tube and FIG. 2 shows a variant of the exemplary embodiment according to FIG. 1.
The tube according to FIG. 1 is a triode intended for industrial high-frequency heating with an anode power loss of 20 kilowatts. The anode 1 is usually provided with a cooling rib radiator (not shown) for fan cooling and surrounds a grid and a cathode, the position of which is indicated by the dash-dotted lines 2 and 3.
The cathode 3 consists of a number of heating wires running between the heating wire rings 4 and 5. The ring 4 is connected to a central heating current conductor in the form of a metal tube 6 via a flange 7 forming part of the conductor 6 and a number of strips 8,
which run from the flange radially to the ring 4 and caused an axial displacement between the heating wires and the heating current conductor 6 due to the thermal expansion made possible. The radial extension of this suspension is taken into account by a U-shaped loop 9 provided in the strip 8.
This type of heating wire cathode is described in detail in Swiss Patent No. 352411. An annular, cup-like member 10, which presses against the strips 8 on the inside of the ring 4, forms an additional support. On the other end. the Ka method is the ring 5, which is attached to a white direct annular, cup-like member 11.
The cathode sits on a pair of coaxial metal sleeves 12 and 13, of which the sleeve 13 carries an annular member 14 which is fastened on the inside of the member 11 at the end thereof.
The wires of the control grid run between two rings 15 and 16 and form a self-supporting grid which, as indicated by the dashed line 17, is guided over the end of the cathode in order to reduce the anode-cathode capacitance. The grid ring 16 is attached to a thin-walled sleeve 18 which, as shown at 19, is riveted to a thick-walled copper sleeve 20, the sleeves 18 and 20 surrounding the sleeves 12 and 13 coaxially.
The anode 1 consists of a relatively dickwan ended copper cylinder which is closed at the lower end by a copper washer 21 and has a thin-walled portion 22 at its other end. At the upper end = of the thick anode part, a connection ring 23 is attached, while a metal sleeve 24 is attached to the outside of the thin-walled anode part, which consists of a material
which is suitable for an intimate connection this water sleeve with glass or a ceramic material. In the exemplary embodiment described, the hermetic connections between the metal and the insulating sleeve 26 are shown as fusions @ in which the insulating part overlaps the metal on both sides, as is particularly suitable for glass.
Such an overlap is not used in the case of ceramic material, since in this case one of the known types of connection, in which hard soldering of the metal to the ceramic material can be used, is more suitable.
Before the brazing or welding, the metal sleeve 24 is held on the anode by means of a step 25 in the anode part 22. The sleeve 24 is expanded upwards and at the point having the largest diameter with the glass part 26 intimately connected, which surrounds the thick-walled part 20 of the lattice support sleeve.
At the other end, the glass part 26 is fused with another metal sleeve 27, the diameter of which decreases towards the top and the upper end of which is fused with a further glass part 28.
In the example shown, the sleeve 27 consists of parts 29 and 30, which division enables the assembly of the tube from two units, of which the unit ending in part 29 is the anode and the glass part 26 and the unit ending in part 30 is the remaining electrodes and has their connecting links. The two tube parts can then be added together and connected by making an intimate connection between the parts 29 and 30 vacuum-tight miteinan.
The sleeve 27 could, however, also be made from just one piece, in which case the assembly of the two tube parts would have to take place by fusing the glass part 26 with the metal sleeves 24 and 27.
The relatively sharp circular edge of the upper end of the grid mounting sleeve 20 is in good engagement with the sleeve part 30 and is connected to this by brazing. On the outside of this part and approximately at the same height as the connection point just mentioned, the inner edge of a copper ring 31 is connected to this sleeve part by brazing. As mentioned above, the electrode connections form a flexible connection with the sleeve,
around which the remaining part of the sleeve and the glass or ceramic parts fused to it can pivot. At the same time, however, a relatively massive outer ring and, as in the present example, also a massive inner sleeve can be used, which are able to dissipate the heat loss from the grid and consist of metals whose expansion coefficient is significantly different from the alloy provided for the fusion points, without the risk of any defect at the mentioned fusion points.
In addition, it can be seen that considerable tolerances in the dimensions of the interacting parts are permissible and the metal sleeve can be designed as a simple pressed sheet metal part.
At the upper end of the glass part 28 a white direct metal sleeve 32 is melted. In the same way, as described immediately above, the tube 13, which is connected to the cathode, and an outer connecting ring 33 are connected to the inner and the outer surface of the metal sleeve by means of harp soldering.
The metal sleeve 32 is also fused with a further glass part 34, which carries a further sleeve 35 made of an alloy, which in the same way as the sleeve 27 and 32 is internally connected to the tube carrying the cathode heating current conductor 6 and externally with a cylindrical ring 36 by brazing connected is.
The piston is closed off at the top by a venting connection 37 which is fused with the metal sleeve 35, the connection 37 being protected by a protective cap 38 attached to the ring 36.
As can be seen from FIG. 1, the inner and outer electrode connection members do not assume the same relative position on the metal sleeves. This is also not necessary in the case of the present tube, since, as has already been mentioned, considerable tolerances are permissible, so that in this construction even members can be used that have been developed for other types of tubes.
In the tube of Fig. 1, the anode 1 and the anode key ring 23 are designed so that they can be used with a heat radiator which is manufactured as a separate device and placed on the fer term tube. In the variant according to FIG. 2, the anode 39 has the same anode body as the anode 1. Instead of the ring 23, however, a flange 40 is provided. Conical disks 41 serve as cooling fins, only one of which is shown and which are drawn onto the anode.