DE1025076B - Hochspannungsdiode, deren Kathode axial in einer becherfoermigen Anode liegt - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hochspannungsdi'ode, deren Kathode axial im einer becherförmigen Anode und in der Ebene zwischen den Schenkeln eines U-f örmigen Bauteils liegt, wobei ein Ende der Kathode an dem Querstück des U-förmigen Bauteils befestigt ist und die Schenkel des U-förmigen Bauteils sich entlang der gesamten Länge der Kathode erstrecken.

Bei manchen Arten von Elektronenröhren ist die Verwendung von indirekt geheizten Kathoden unzweckmäßig. Beispielsweise pflegt man bei bestimmten Gleichrichtern in Fernsehempfängern, welche eine Sperrspannung von 30000 Volt ertragen müssen, lediglich direkt geheizte Kathoden zu verwenden. Die verhältnismäßig hohe Spannung, welche zwischen der Kathode und der Anode auftritt, könnte nämlich dort die isolierenden Abstandshalterplatten, z. B. aus Glimmer, durchschlagen, die bei der Verwendung indirekt geheizter Kathoden üblicherweise benutzt werden.

Ein weiteres Problem liegt in der Vermeidung übergroßer Wärmeverluste, wenn man eine indirekt geheizte Kathode benutzt. Dieses Problem ist insbesondere in einem Fernsehempfänger von Bedeutung, da dort die Heizleistung ohnehin schon sehr hoch ist.

Ferner liegt ein Problem in den starken Anziehungskräften zwischen der Kathode und Anode, die bei sehr hohen Spannungen zwischen diesen beiden Elektroden auftreten. Diese Kräfte treten nicht nach allen Seiten der Kathode symmetrisch auf und können eine Verlagerung der Kathode herbeiführen, was die Gefahr von Kurzschlüssen in der Röhre mit sich bringt. Dieses Problem tritt sowohl bei indirekt geheizten als auch bei direkt geheizten Kathoden auf.

Andererseits besitzt eine indirekt geheizte Kathode für eine Hochspannungselektronenröhre auch Vorteile gegenüber einer direkt geheizten. Eine indirekt geheizte Kathode liefert nämlich einen höheren Emissionsstrom, und da eine indirekt geheizte Kathode nicht vibriert und sich nicht wie eine direkt geheizte ausdehnt, haftet der aktive Überzug besser als bei einer direkt geheizten Kathode.

Es sind bereits verschiedenartige Anordnungen für Kathoden für Hochspannungsgleichrichter bekannt, die die elektrostatischen Kräfte zwischen Anode und Heizfaden verringern sollen. So ist es beispielsweise bekannt, eine der Stromzuführungen als dickdrähtige Wendel mit großer Ganghöhe gegenüber dem Drahtdurchmesser aus nicht emittierendem Werkstoff auszubilden, welche die vorzugsweise als getrennt gewickelte Wendel ausgebildete Glühkathode umgibt.

Es ist weiterhin bekannt, die wendeiförmige Glühkathode diagonal zwischen zwei dicken Leiterstäben, die als Zuführungen und gleichzeitig als Abschirmungen dienen, anzuordnen.

Hochspannungsdiode,
deren Kathode axial in einer
becherförmigen Anode liegt

Anmelder:

Radio Corporation of America,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt,
München 23, Dunaiüstr. 6

Beanspruchte Priorität!
V. St. v. Amerika vom 16. Oktober 1953

Robert Donald Reichert, Irvington N. J. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

Schließlich ist es auch bekannt, die auf einem stabartigen Stützkörper angeordnete Glühkathode durch vier im Quadrat darum angeordnete, parallele Leiterstäbe abzuschirmen. Zwei der gegenüberliegenden Leiterstäbe sind dabei an ihren oberen Enden miteinander verbunden, so daß ein U-förmiger Bügel entsteht. Die Leiterstäbe dienen zum Teil gleichzeitig als Stromzuführungen, sämtliche fünf Stäbe sind an ihrem unteren Ende in den Ouetschfuß eingeschmolzen. Diese Anordnung gewährleistet zwar eine ausreichende Abschirmung gegenüber dem elektrostatischen Feld der Anode, andererseits findet jedoch durch die dicken Stäbe eine unverhältnismäßig große Wärmeableitung statt, so daß die Heizleistung dieser Röhre unwirtschaftlich hoch wird. Außerdem ist ihr Aufbau kompliziert und erfordert viele Einzelteile.

Durch die Erfindung sollen diese Nachteile vermieden werden. Insbesondere soll eine Kathodenanordnung für eine Hochspannungselektronenröhre, vorzugsweise Hochspannungsdiode, geschaffen werden, die einfach im Aufbau ist, eine gute Abschirmung der Kathode selbst gegen das Feld der Anode gewährleistet und dabei ein Minimum an Heizleistung benötigt, indem die Wärmeverluste durch Wärmeableitung über die Stromzuführungen möglichst gering gehalten werden. Dies wird erreicht, wenn erfindungsgemäß die Schenkel des U-förmigen Bauteils ungleich

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lang sind und das U-förmige Bauteil nur durch eine Einschmelzung des längeren Schenkels in den Röhrenkolben gehaltert ist.

Fig. 1 stellt die beschriebene Röhre in der Seitenansicht teilweise im Schnitt dar;

Fig. 2 ist eine vergrößerte Darstellung der Kathodenhalterung nach Fig. 1;

Fig. 3 ist ein Ouerschnittsbild längs der Schnittebene 3-3 in Fig. 2;

Fig. 4 ist eine Seitenansicht, und zwar ebenfalls teilweise im Schnitt einer anderen Ausführungsform der Kathodenhalterung, während

Fig. 5 eine ebenfalls teilweise im Schnitt gehaltene Darstellung einer weiteren Ausführungsform der beschriebenen Anordnung ist.

In Fig. 1 besitzt die Röhre einen Glaskolben 10, der am unteren Ende einen' einspringenden Fuß 11 aufweist. Am unteren Kolbenende ist ferner ein .Sockel 12 angebracht. Innerhalb des Kolbens befindet sich eine elementende 25 an der Stelle 29 in das V-förmig gebogene Ende des Bleches 27 eingeführt, und die Schweißelektroden werden beiderseits des V angelegt, so daß das Blechmaterial örtlich erweicht und um das Heizelementende 25 herumgepreßt wird. Das Heizfadenende 25 kommt somit nicht in unmittelbare Berührung mit den Schweißelektroden und wird daher nicht übermäßig erhitzt.

Zur Anschweißung des Kathodenröhrchens an das

ίο Blech 23 und zur Aufweitung des Kathodenröhrchens bei 28 ist es zweckmäßig, den emittierenden Überzug 30 nicht bis zum Ende des Kathodenröhrchens reichen zu lassen.

Um das Kathodenröhrchen 15 möglichst gut symmetrisch zwischen den Schenkeln 18 und 19 des U-förmigen Bauteils anzubringen, wird vorzugsweise das Blech 23 an derselben Seite am Teil 20 und am Kathodenröhrchen 15 befestigt. Der Durchmesser der Schenkel 18 und 19 ist etwa gleich dem Durchmesser

Anode 13, die am oberen Ende geschlossen ist und an 20 des Kathodenrölirchens 15, so daß die Kathode dann

einem rohrförmigen Einführungsleiter 14, welcher oben in den Kolben 10 eingeschmolzen ist, sitzt. Die Anode 13 ist unten offen, und innerhalb dieser Anode ist die indirekt geheizte Kathode mit ihrer Halterung vollständig zwischen den Schenkeln 18 und 19 liegt. Das Blech 27 läßt sich auch leicht so biegen, daß das untere aufgeweitete Ende 28 des Kathodenröhrchens zwischen diesen Schenkeln des U liegt.

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angebracht. Die Abschirmung 16 schützt den Glasfuß 25 Die Schenkel 18 und 19 der Kathodenhalterung Ekbbd liegen also dann beiderseits des Kathodenröhrchens 15

gegen Elektronenbombardement.

Die Kathodenhalterung besteht nach Fig. 1 und 2 aus einem U-förmigen Metallstab 17 mit den Schenkeln 18 und 19 und einem die Schenkel verbindenden Teil 20. Der Schenkel 18, der langer als der Schenkel 19 ist, ist in den Glasfuß 11 vakuumdicht eingeschmoizen und an einen der Steckerstifte 21 angeschlossen. Die Kathodenhalterung enthält ferner einen geraden Metallstab 22, der ebenfalls in den Glasfuß 11 eingeschmolzen und mit einem anderen Steckerstift 21 verbunden ist. Der U-förmige Teil des Stabes 17 liegt innerhalb des Anodenbechers 13, so daß das freie Ende des kürzeren Schenkels 19 annähernd in der Ebene der Becheröffnung liegt.

und bewirken eine gleichmäßige Abschirmung der Kathode gegenüber der Anode 13. Die Gleichmäßigkeit dieser Abschirmung ist wegen des gleichen Potentials der Schenkel 18 und 19 sehr leicht zu erreichen. Ferner wird ein unerwünschter Abfluß der Kathodenemission dadurch verhindert, daß die Kathode sich stets auf dem Potential der Schenkel 18 und 19 befindet.

Der beschriebene U-förmige Körper 17 leitet ferner ein Minimum von Wärme von der Kathode ab, da diese nur über das Blech 23, das einen verhältnismäßig kleinen Querschnitt besitzt, und außerdem nur noch über den dünnen Draht 25 gehaltert ist. Das Blech 23

Die Kathode 15 ist an beiden Enden gehaltert. Am 40 kann ferner aus einem Metall geringer Wärmeleitoberen Ende ist ein Anschlußband 23 mit dem Ka- fähigkeit, z. B. aus einer Eisen-Nickel-Kobalt-Legiethodenröhrchen 15 und mit dem Teil 20 der U-förmigen rung, gefertigt werden. Das Blech 23, das einen Halterung verschweißt. Am unteren Ende ist die größeren Querschnitt hat als das untere Ende 25 des Kathode über das mit Isolierüberzug versehene Heiz- Heizfadens liegt ferner am heißesten Teil des U-för-

d h 13

element 24 befestigt, welches in Form einer Wendel ausgeführt ist, die an der Innenseite des Kathodenröhrchens anliegt. An beiden Enden 25 und 26 der Wendel ist der isolierende Überzug entfernt. Das Ende 25 wird beispielsweise durch .Schweißen über ein Metallband 27 an dem geraden Stab 22 befestigt. Das andere Ende 26 ist mit dem Blech 23 verschweißt. Das untere Ende 28 des Kathodenröhrchens kann aufgeweitet werden, um eine Beschädigung des Isolierüberzuges der Wendel beim Einführen in das Kathodenmigen Stabes 17, der durch den Anodenbecher 13 gegen Wärmestrahlung geschützt ist. Die Halterung nach Fig. 1 und 2 ist ferner deshalb vorteilhaft, weil sie gleichzeitig zur Stromzuführung und Stromabführung zum Heizfaden und zum aktiven Kathodenbelag dient. In Fig. 4 ist der Heizfaden 31 aus ilosiertem Wolframdraht serpentinenartig geformt. Dabei Hegt der Heizfaden wieder, wie in Fig. 1 und 2, innerhalb des Kathodenröhrchens. Der Heizfaden 31 hat wieder zwei blanke Enden 32 und 33. die beide unten aus dem

röhrchen zu vermeiden sowie einen Kontakt des 55 Kathodenröhrchen herausragen,
blanken Endes des Heizelementes mit dem Kathoden- Die Halterung für diesen Heizfaden und für das röhrchen zu verhindern. Kathodenröhrchen ist ähnlich der Wicklung nach Das Band 27 besteht vorzugsweise aus Nickel und Fig. 1 und 2 mit Ausnahme der Tatsache, daß die besitzt eine ausreichende Steifigkeit, um das Kathoden- blanken Enden 32 und 33 an zwei getrennte Blechröhrchen zuverlässig zu haltern. Das Heizelement 60 streifen 34 und 35 angeschweißt sind, die ihrerseits

kann aus Wolframdraht von 0,5 mm Durchmesser bestehen. Beim Anschweißen des Heizelementes an das Blech 27 muß der Schweißstelle mit Rücksicht auf die hohe Wärmeableitung durch das verhältnismäßig dicke Nickelblech 27 eine erhebliche Wärmemenge zugeführt werden, und das untere Ende 25 des Heizelementes, das wegen seines kleinen Querschnittes schlecht wärmeleitend ist, darf dabei nicht verbrennen und abbrechen. Das Blech 27 ist am linken Ende V-förmig gebogen.

wieder an den Schenkeln 18 und 19 befestigt sind und aus einer Eisen-Nickel-Kobalt-Legierung bestehen können. Die Blechstreifen 34 und 35 sind wieder gemäß Fig. 3 V-förmig ausgebildet.

Die Ausführungsform nach Fig. 4 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 1 und 2 allerdings dadurch, daß die Befestigung der ganzen Kathode am Teil 20 des U eine zusätzliche Wärmeableitung bewirkt und daß am Ende des Kathodenröhrchens der aktive Belag

Beim Anschweißen des Heizelementes wird das Heiz- 70 etwas leichter abblättern und der Isolierüberzug des

Heizfadens etwas leichter brechen kann. Jedoch werden diese Nachteile durch den Vorteil mehr als aufgewogen, daß bei serpentinenartiger Faltung des Heizfadens sich eine größere Heizfadenlänge in dem Kathodenröhrchen unterbringen läßt.

In Fig. 5 ist die Anordnung ähnlich wie in Fig. 4, und es wird außerdem ein Blech 36 an beiden Schenkeln 18 und 19 des U und an dem Kathodenröhrchen 15 angeschweißt. Die Schweißverbindung mit dem Kathodenröhrchen soll vorzugsweise am engeren Ende des aufgeweiteten Teils 28 liegen, so daß die Kathode parallel zu den Sahenkeln 18 und 19 zu liegen kommt. Das Blech 36 bildet ferner eine Verstärkung der Befestigung des unteren Röhrenendes, so daß dieses nicht nur durch die Heizfadenenden gehaltert wird.

Die Benutzung eines Bleches 36 ist auch nicht nur bei einer Anordnung nach Fig. 4 vorteilhaft, sondern kann auch bei einer Anordnung nach Fig. 1 und 2 benutzt werden. In jedem Fall wird durch das Blech 36 die Befestigung noch verbessert, und es werden Vibrationen des freien Schenkels 19 verhindert. Die Anordnung nach Fig. 5 kann dann benutzt werden, wenn die Wärmeableitung der Kathode nicht so kritisch ist wie in Fig. 1, 2 und 4 und wenn man auf eine möglichst steife Kathodenhalterung Wert legt.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Hochspannungsdiode, deren Kathode axial in einer becherförmigen Anode und in der Ebene zwischen den Schenkeln eines U-förmigen Bauteils liegt, wobei ein Ende der Kathode an dem Ouerstück des U-förmigen Bauteils befestigt ist und die Schenkel des U-förmigen Bauteils sich entlang der gesamten Länge der Kathode erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel ungleich lang sind und daß das U-förmige Bauteil nur durch eine Einschmelzung des längeren Schenkels in den Röhrenkolben gehaltert ist.

2. Diode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verwendung einer indirekt geheizten Kathode das Kathodenröhrchen (15) einerseits mittels eines am Röhrchen befestigten Streifens (23) an dem Ouerteil des U-förmigen Bauteils befestigt ist, während das andere Ende des Röhrchens von einem herausragenden Heizfaden (25 in Fig. 2; 32, 33 in Fig. 4 und 5) abgestützt ist, das an einem kurzen zweiten Stab (22) befestigt ist, welcher in der Nähe des kürzeren Schenkels (19) endet.

3. Diode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des U-förmigen Bauteils und des kurzen Stabes annähernd gleich dem Durchmesser des Kathodenröhrchens ist.

4. Diode nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein freies Ende des Heizfadens (25) in einem V-förmigen Winkel (29) eines Metallstreifens (27) befestigt ist, welcher wiederum von dem kurzen Stab getragen wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 640 202;
USA.-Patentschrift Nr. 2 281 878.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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