DE1114257B

DE1114257B - Process for the production of stack tubes

Info

Publication number: DE1114257B
Application number: DEST14778A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Albert Lieb
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1959-02-13
Filing date: 1959-02-13
Publication date: 1961-09-28

Description

Verfahren zur Herstellung von Stapelröhren Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Stapelröhren.Method of Making Stack Tubes The invention relates to a method of manufacturing stack tubes.

Bisher erfolgt die Herstellung derartiger Röhren dadurch, daß scheibenförmige, elektrisch isolierende Distanzstücke, welche z. B. aus Keramik bestehen, zwischen scheibenförmig ausgebildeten Elektroden aufeinandergelegt, also aufeinandergestapelt werden. Die Elektrodenteile und Distanzstücke werden nach Umwandlung der Kathode vakuumdicht verschlossen, 7- B. verlötet.So far, the production of such tubes is done in that disc-shaped, electrically insulating spacers which, for. B. made of ceramic, placed on top of each other between disc-shaped electrodes, that is, stacked on top of each other. The electrode parts and spacers are closed vacuum-tight after the cathode has been converted, 7- B. soldered.

Bei den bekannten Verfahren tritt nun der Nachteil auf, daß die erforderliche Vakuumdichtigkeit nur mit größter Sorgfalt zu erreichen ist. Eine rationelle und sichere Mengenfertigung ist nÜt diesen Verfahren nicht möglich. Wird z. B. die vakuumdichte Verbindung zwischen den Elektroden und den Distanzringen durch Löten ausgeführt, so muß während des Lötvorganges auf die zu lötenden Teile ein gleichmäßiger Druck von z. B. 200 g/cm2 ausgeübt werden. Außerdem muß die Temperatur sehr genau eingehalten werden. Diese Forderungen sind im Vakuum -nur sehr schwierig zu erfüllen. Führt man andererseits den Vakuumverschluß durch Kaltverschweißung aus, so ergibt sich die Schwierigkeit, daß der für die Verschweißung erforderliche Druck zu einer Zerstörung der isolierenden Distanzstücke führt.The known method now has the disadvantage that the required Vacuum tightness can only be achieved with the greatest care. A rational and Safe volume production is not possible with this method. Is z. B. the vacuum density Connection between the electrodes and the spacer rings made by soldering, even pressure must be applied to the parts to be soldered during the soldering process from Z. B. 200 g / cm2 can be exercised. In addition, the temperature must be kept very precisely will. These requirements are very difficult to meet in a vacuum. Leads on the other hand, the vacuum seal by cold welding results the difficulty that the pressure required for welding leads to destruction the insulating spacers leads.

Die Herstellung vakuumdichter Gefäßabschlüsse durch das Verbinden zweier aufeinanderliegender Flansche durch Kaltpreßschweißen ist bekannt.The production of vacuum-tight vessel closures by connecting two superposed flanges by cold pressure welding is known.

Bekannt ist ferner ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Entladungsröhre mit einem Kolben aus metallischen und keramischen Ringen, dessen Evakuieren, Löten, Entgasen und Abschmelzen in ehrem ununterbrochenen Arbeitsgang in einem Vakuumden erfolgt und durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet ist-.A method for producing an electrical one is also known Discharge tube with a bulb made of metal and ceramic rings, whose Evacuation, soldering, degassing and melting in an uninterrupted process takes place in a vacuum and is characterized by the following process steps is-.

Aufbau der einzelnen Bauteile in der gleichen Stellung zueinander wie bei der fertigen Röhre und Befestigung des Aufbaus in einer Haltevorrichtuag, Evakuieren, Erhitzen des Aufbaues, um die Bauteile zu entgasen und die Kathode zu aktivieren, Kühlen des Aufbaues und Eintauchen zumindest eines Teiles desselben in geschmolzenes Lötmatelial, das eine Schmelztemperatur hat, die wesentlich niedriger ist als die vorangegangene Aufheiztemperatur des Aufbaues, um die einzeh= Bauteile aneinanderzulöten unddieHüfle abzudichten.Structure of the individual components in the same position to one another as with the finished tube and fastening of the structure in a holding device, Evacuation, heating of the structure in order to degas the components and to close the cathode activate, cool the structure and immerse at least part of it in molten solder material that has a melting temperature that is significantly lower is than the previous heating temperature of the structure, around the single = components solder together and seal the hull.

Um min eine Stapelröhre in Massenfertigung zuverlässig herzustellen, ist bei einem Verfahren zum Herstellen einer Stapelröhre, deren Wand aus sich abwechselnden und vakuumdicht miteinander durch Löten oder Kaltverschweißen verbundenen keramischen Ringen und ringförmigen metallischen Elektrodenzuführungen besteht, gemäß der Erfindung eine Elektrodenzuführung in zwei ringförmige Scheiben aufgeteilt, und vor dem Herstellen des Endve-rschlusses werden die übrigen Teile der Röhre vakuumdicht zusammengefügt, derart, daß zwei Hälften entstehen, die je eine Scheibe der geteilten Elektrodenzuführung tragen, und zum endgültigen Verschluß der ]Röhre werden die beiden Scheibenhälften aufeinandergesetzt und in einem Durchrnesserbereich miteinander verbunden, der größer als der Durchmesser der Röhrenwand ist.To reliably prepare min a stacking tube in mass production, in a method of manufacturing a pile tube, the wall of alternating and vacuum tight manner by soldering or cold welding associated ceramic rings and annular metal electrode leads is divided in accordance with the invention, an electrode feed in two annular discs, and before the end connection is made, the remaining parts of the tube are joined together in a vacuum-tight manner in such a way that two halves are created, each bearing a disk of the divided electrode lead, and for the final closure of the tube, the two disk halves are placed on top of each other and in a diameter area with each other connected, which is larger than the diameter of the tube wall.

Dies kann z. B- dadurch geschehen, daß die äußeren Teile der geteilten Elektrodenzuführungen durch Druck miteinander kalt verschweißt werden. In diesem Falle erfahren die Keramikzwischenringe keine Druckbeanspruchung.This can e.g. B- done by the fact that the outer parts of the divided Electrode leads are cold-welded to one another by pressure. In this The ceramic spacer rings do not experience any compressive stress.

Der vakuumdichte Verschluß der beiden Aufbauteile kann jedoch auch durch Löten erfolgen. Der Vorteil gegenüber den bekannten Verfahren besteht darin, daß lediglich zwei Metallteile zu verlöten -sind, was viel einfacher und sicherer durchzuführen ist als eine Lötung zwischen Metall und Keranlü#:. Außerdem kann die Dichtffäche wesentlichgrößer ausgebildet werden. Auch kannman die Fläche in -viel weiterem Abstand vom Innenraum der Röhren anbringen-Die Gefahr, daß das Lot in den Innenraum.abdampft oder entlang der Keiamikflächr- fließt und zu Isolationsfehlem oder Kathodenschädigungen führt, ist stark herabgesetzt. Die -vakuumdic-hte -Endlötung kann mit einem niedriger schmelzenden Lot, als es für die Lötstellen der Elektrodenteile verwendet wird, durchgeführt werden. Damit wird die Möglichkeit einer Lösung der Lötverbindungen der Elektrodenteile bei der Herstellung des Endverschlusses vermieden. Zur Herstellung des vakuumdichten Endverschlusses kann der gesamte Aufbau z. B. in einem Vakuumofen auf die erforderliche Löttemperatur gebracht werden. Es können aber auch im evakuierten Zustand im wesentlichen nur die der Lötfuge benachbarten Teile erhitzt werden. Dies kann z. B. durch hochfrequente Erwärmung oder durch einen Lichtbogen erfolgen.The vacuum-tight closure of the two structural parts can, however, also done by soldering. The advantage over the known methods is that that only two metal parts have to be soldered, which is much easier and safer is to be carried out as a soldering between metal and Keranlü # :. In addition, the Sealing surface are made much larger. The area can also be varied in many ways further distance from the interior of the tubes - the risk of the solder getting into the Interior steamed off or flowing along the ceramic surface and leading to insulation defects or cathode damage is greatly reduced. The vacuum-tight end soldering can use a lower melting solder than it for the solder joints the electrode parts are used. This becomes the possibility a solution of the soldered connections of the electrode parts during the manufacture of the end closure avoided. The entire structure can be used to produce the vacuum-tight end closure z. B. be brought to the required soldering temperature in a vacuum furnace. It but can essentially only be adjacent to the solder joint in the evacuated state Parts are heated. This can e.g. B. by high-frequency heating or by a Arc take place.

Außerdem wird vorgesehen, die Elektrodenzuführung so auszuführen, daß damit eine wirksame hochfrequente Abschirmung der übrigen Elektroden der Entladungsröhre erzielt wird.In addition, it is provided that the electrode feed is designed in such a way that that an effective high-frequency shielding of the other electrodes of the discharge tube is achieved.

Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen die Fig. 1 bis 7. In den Fig. 1 und 2 sind die beiden Auf- bauteile einer Entladungsröhre vor der Herstellung des Endverschlusses im Querschnitt dargestellt. In Fig. 1 ist der Elektrodenanschlußring 1 mit dem Keramikdistanzring 2 und der Anode 3 der Röhre vakuumdicht verbunden. Zur Erhöhung der mechanischen Stabilität des Aufbaues befindet sich über der Anode 3 außerdem noch eine Metallplatte 4. Diese kann in beliebiger Weise mit der Anode verbunden, z. B. verlötet und verschweißt sein. An der Elektrodenzuführung 1 ist das Gitter 5 der Röhre befestigt. Die vakuumdichte Verlötung der Teile 3 und 1 mit dem Keramikring 2 erfolgt in bevorzugter Weise in einem Durchlaufofen mit Gasatmosphäre. Die andere Zuführungselektrode la ist ' wie die Fig. 2 zeigt, mit dem Keramikring 2 a, dem Kathodenzaführungsring 6, dem Keramikring 2 b, dem Heizerzuführungsring 10, dem Keramikring 2 c und der Elektrodenzuführungsplatte für den Heizer 9 vakuumdicht verlötet. Auch hier wird in bevorzugter Weise vorgesehen, die Lötungen in einem Durchlaufofen mit Gasatmosphäre durchzuführen. An der Kathodenzuführungselektrode 6 ist die Kathode 11 befestigt. Die auf der Kathode 11 befindliche Emissionsschicht 12 wird zweckmäßigerweise nach dem Lötvorgang, beispielsweise in bekannter Weise durch Aufsprühen mit Hilfe einer geeigneten Halte- und Abdeckvorrichtung vorgenommen. Der Heizer 8 ist mit den Heizerzuführungselektroden 10 und mit der Elektrodenplatte. 9 elektrisch verbunden.Embodiments of the invention Figs. 1 to 7 show in FIGS. 1 and 2, the two components of a discharge tube up prior to manufacture of the end closure shown in cross section. In Fig. 1 , the electrode connection ring 1 is connected to the ceramic spacer ring 2 and the anode 3 of the tube in a vacuum-tight manner. To increase the mechanical stability of the structure, there is also a metal plate 4 above the anode 3. This can be connected to the anode in any way, e.g. B. be soldered and welded. The grid 5 of the tube is attached to the electrode feed 1. The vacuum-tight soldering of the parts 3 and 1 to the ceramic ring 2 is preferably carried out in a continuous furnace with a gas atmosphere. The other feed electrode la is ' as FIG. 2 shows, soldered vacuum-tight to the ceramic ring 2 a, the cathode lead ring 6, the ceramic ring 2 b, the heater supply ring 10, the ceramic ring 2 c and the electrode supply plate for the heater 9. Here, too, provision is preferably made for the soldering to be carried out in a continuous furnace with a gas atmosphere. The cathode 11 is attached to the cathode supply electrode 6. The emission layer 12 located on the cathode 11 is expediently made after the soldering process, for example in a known manner by spraying with the aid of a suitable holding and covering device. The heater 8 is with the heater lead electrodes 10 and with the electrode plate. 9 electrically connected.

In Fig. 3 ist eine Vorrichtung beschrieben, mit der die in den Fig. 1 und 2 beschriebenen Röhrenbauteile gepumpt und durch Kaltverschweißung vakuumdicht verschlossen werden können. Für die gleichen Teile gelten die gleichen Bezugszeichen wie in den Fig. 1 und 2. In einem vakuumdichten Gehäuse 13 befindet sich eine Auflagevorrichtung 14 auf der die Zuführungselektroden 1 und la gelagert und zentriert werden. Für die Lagerung und Zentrierung sind die mit 15 bezeichneten treppenartigen Aussparungen vorgesehen. Das Gefäß kann über den Pumpstutzen 16 mit einer üblichen Pumpvorrichtung evakuiert werden. Bei Evakuierung des Gefäßes 13 wird infolge des zwischen den Zuführungselektroden 1 und la vorhandenen Spaltes auch die Röhre evakuiert. Für die Entgasung der Elektrodenteile ist eine Hochfrequenzerwärmung durch die Spule 17 vorgesehen. über die Kontaktfedern 18 und 19 kann eine elektrische Spannung an den Heizer gelegt-und damit die Umwandlung der Emissionskarbonate in die Oxyde in der üblichen Weise vorgenommen werden. Nach der Umwandlung und Entgasung der Elektroden werden zuerst die Zylinder 20 und 21 gegen die Elektroden 1 und la gedrückt. Durch Zusammendrücken der Zylinder 22 und 23 werden die Elektrodenzuführungen 1 und la kaltverschweißt. Unter Kaltverschweißung soll unabhängig von der Temperatur ein Vorgang bezeichnet werden, bei dem die beiden zu verbindenden Teile durch die Anwendung von ruck ineinanderfließen. Zum Beispiel kann die Verbindungsstelle beim Schweißvorgang durch Hochfrequenz, wie es schon beim Pumpvorgang zwangläufig erfolgt, auf einge hundert Grad Celsius erwärmt sein. Die auf den Elektrodenzuführungen drückenden Zylinder 20 und 21 übernehmen die Funktion eines Niederhalters und vermeiden eine etwaige beim Schweißvorgang auftretende Deformierung der Elektroden der Entladungsröhre. Die Betätigung der Ringe 20 und 21 bzw. 22 und 23 kann in bereits bekannter Weise durch hydraulische, in Fig. 3 nicht angegebene Vorrichtungen vorgenommen werden. In dem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, diese Hydraulik außerhalb des Vakuumgefäßes anzubringen. Die schematisch angedeuteten Dichtungen zwischen Vakuumgefäß und den einzelnen Ringen 20 und 23 sind mit 25 bezeichnet. Diese Dichtungen können beispielsweise Gummidichtungen oder federnde Metallschläuche, welche sowohl mit dem Ring als auch mit dem Vakuumgefäß verlötet sind, sein. Die Ausübung des Druckes auf die Ringe kann auch über zylindrische Stäbe, sogenannte Stempelzüge, welche durch das Vakuumgefäß 13 geführt werden, erfolgen. Diese Ausführung hat den Vorteil, daß die Vakuumabdichtung einfacher durchzuführen ist.In FIG. 3 , a device is described with which the tube components described in FIGS. 1 and 2 can be pumped and closed vacuum-tight by cold welding. The same reference numerals apply to the same parts as in FIGS. 1 and 2. In a vacuum-tight housing 13 there is a support device 14 on which the supply electrodes 1 and 1 a are supported and centered. The step-like recesses designated by 15 are provided for storage and centering. The vessel can be evacuated via the pump nozzle 16 with a conventional pump device. When the vessel 13 is evacuated, the tube is also evacuated as a result of the gap between the supply electrodes 1 and 1 a. High-frequency heating by the coil 17 is provided for degassing the electrode parts. An electrical voltage can be applied to the heater via the contact springs 18 and 19 , and the emission carbonates can thus be converted into the oxides in the usual manner. After the electrodes have been converted and degassed, the cylinders 20 and 21 are first pressed against the electrodes 1 and 1 a. By pressing the cylinders 22 and 23 together , the electrode leads 1 and 1 a are cold-welded. Cold welding refers to a process, regardless of temperature, in which the two parts to be connected flow into one another through the use of jerk. For example, during the welding process, the connection point can be heated to several hundred degrees Celsius by high frequency, as is inevitable during the pumping process. The cylinders 20 and 21 pressing on the electrode leads assume the function of a hold-down device and avoid any deformation of the electrodes of the discharge tube that may occur during the welding process. The actuation of the rings 20 and 21 or 22 and 23 can be carried out in a known manner by hydraulic devices not shown in FIG. 3. In the exemplary embodiment, it is provided that this hydraulic system is attached outside the vacuum vessel. The schematically indicated seals between the vacuum vessel and the individual rings 20 and 23 are denoted by 25. These seals can, for example, be rubber seals or resilient metal hoses which are soldered to both the ring and the vacuum vessel. The pressure can also be exerted on the rings by means of cylindrical rods, so-called punch pulls, which are guided through the vacuum vessel 13. This embodiment has the advantage that the vacuum seal can be carried out more easily.

In den Fig. 4, 5, 6, 7 wird ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem die vakuumdichte Verbindung der Elektrodenzuführungen durch Löten hergestellt wird. Die Fig. 4 und 5 zeigen einen Querschnitt durch die Zuführungselektroden 1 und la vor dem Lötvorgang. Mit den Zuführungselektroden 1 und la sind in gleicher Weise wie ün Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 die Bauteile 2 a, 6, 2 b, 2 e, 8, 9, 10 bzw. 2, 3, 4 und 5 vakuumdicht verbunden. In den Fig. 4 bis 6 sind diese Bauteile mit Ausnahme der unmittelbar benachbarten Isolierringe 2 und 2 a zur Vereinfachung weggelassen. Die Zuführungselektrode la weist am äußeren Ende einen Ansatz auf. Der Durchmesser der Zuführungselektrode 1 ist kleiner als der Innendurchmesser des Ansatzes der Elektrode la. Zur Herstellung der vakuumdichten Verbindung der Zuführungselektroden 1 und la werden die beiden Teile aufeinandergelegt und in dem dadurch entstehenden Spalt 26 a (Fig. 6) ein Lötring eingelegt. Um zu verhindern, daß die Teile sich vor dem Lötvorgang wieder lösen, wird der Lötring an einigen Stellen verforrat.4, 5, 6, 7 show an embodiment in which the vacuum-tight connection of the electrode leads is made by soldering. 4 and 5 show a cross section through the supply electrodes 1 and 1 a before the soldering process. The components 2 a, 6, 2 b, 2 e, 8, 9, 10 or 2, 3, 4 and 5 are connected in a vacuum-tight manner to the supply electrodes 1 and 1 a in the same way as in the exemplary embodiment in FIGS. 1 and 2. In FIGS. 4 to 6 , these components are omitted for the sake of simplicity, with the exception of the immediately adjacent insulating rings 2 and 2 a. The feed electrode la has a shoulder at the outer end. The diameter of the feed electrode 1 is smaller than the inner diameter of the attachment of the electrode 1 a. To produce the vacuum-tight connection of the supply electrodes 1 and 1 a , the two parts are placed on top of one another and a soldering ring is inserted into the gap 26 a (FIG. 6) thus created. To prevent the parts from loosening again before the soldering process, the soldering ring is deformed in some places.

Fig. 6 zeigt das Beispiel für eine Vorrichtung, mit der sich eine derartige Verformung des. Ringes durchführen läßt. Die Elektrodenzuführungsringe 1 und la werden mit den Vorrichtungen 27 und 28 gehalten und zentriert. Außerdem wird noch vorgesehen, durch Druck auf den oberen Teil der Zuführungselektrode 1 oder ihr damit verbundenen Elektrodenteile die Elektroden 1 und la zusammenzupressen. Ein in Fig. 7 in der Draufsicht dargestellter Ring 29 mit den nasenförmigen Ansätzen 30 wird gegen den Lötring gedrückt. Damit wird der Lötring an den den Ansätzen gegenüberliegenden Stellen plattgedrückt und der ganze Zwischenraum zwischen den Zuführungselektroden 1 und la mit Lötmaterial ausgefüllt. Die mit Lötringen versehenen Röhrensysteme werden nachfolgend in einen Vakuumofen eingebracht und nacheinander das Röhrengefäß evakuiert, die Elektroden entgast, die Kathode umgewandelt und dann durch entsprechende Erhöhung der Temperatur die Zuführungselektroden 1 und la vakuumdicht verlötet. Um -zu verhindern, daß beim Lötvorgang Lötmaterial in den Innenraum des Entladungsgefäßes gelangt und damit störende Isolationsfehler oder Vergiftungen der Kathode auftreten, kann mindestens in einer Zuführungselektrode 1 oder la eine Nut 31 angebracht sein. Diese Nut verzögert das Fließen des Lots in den Innenraum des Entladungsgefäßes. 6 shows the example of a device with which such a deformation of the ring can be carried out. The electrode feed rings 1 and 1 a are held and centered with the devices 27 and 28. In addition, it is also provided that the electrodes 1 and 1 a are pressed together by pressure on the upper part of the feed electrode 1 or the electrode parts connected to it. A ring 29, shown in plan view in FIG. 7, with the nose- shaped projections 30 is pressed against the soldering ring. In this way, the soldering ring is pressed flat at the points opposite the projections and the entire space between the supply electrodes 1 and 1 a is filled with soldering material. The tube systems provided with soldering rings are then placed in a vacuum furnace and, one after the other, the tube vessel is evacuated, the electrodes are degassed, the cathode is converted and then the supply electrodes 1 and 1a are soldered vacuum-tight by increasing the temperature accordingly. In order to prevent solder material from getting into the interior of the discharge vessel during the soldering process and thus causing disruptive insulation defects or poisoning of the cathode, a groove 31 can be provided in at least one supply electrode 1 or 1 a. This groove delays the flow of the solder into the interior of the discharge vessel.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. A method for producing a stack tube, the wall of which consists of alternating ceramic rings and ring-shaped metal electrode leads, which are connected to one another in a vacuum-tight manner by soldering or cold welding, characterized in that one electrode lead is divided into two ring-shaped disks (1, la) and that Before producing the end closure, the remaining parts of the tube are joined together in a vacuum-tight manner (Fig. 1 and 2), in such a way that two halves are created, each carrying a disk of the divided electrode supply, and that for the final closure of the tube, the two disk halves are placed on top of one another and in one Diameter range are connected to each other, which is larger than the diameter of the tube wall.

2. The method according to claim 1, characterized in that the supply of the electrode adjacent to the cathode is divided into two disks. 3. The method according spoke 1 or 2, characterized in that the soldering of the two disks (1, 1 a) takes place with a solder whose melting point is lower than the melting points of the solders which are used in the other soldering of the tube. 4. The method according spoke 1 or 2, characterized in that when cold welding at least the parts adjacent to the junction z. B. be heated by thermal radiation, high frequency and the like. 5. The method according spoke 4, characterized in that during the printing process of cold welding the two disks by suitable devices, such as. B. hold-down devices are held in place. 6. The method according to claim 4, characterized in that the heating takes place during the pumping process. 7. The method according to claim 1, characterized in that the two discs (1, la) are designed so that they can be plugged together. 8. The method according to claim 7, characterized in that a gap (26 a) is present between the two discs. 9. The method according to claim 8, characterized in that in the gap solder material, for. B. in the form of a solder ring is placed. 10. The method according to claim 9, characterized in that the solder material, for. B. a solder ring, deformed at individual points, the gap filled with solder material and thus the two parts are connected to each other until the soldering process is carried out. Considered publications: German Auslegeschriften No. 1029 945 1 034 782, 1 042 127.