DE1143589B - Verfahren zur Herstellung eines Heizers fuer Kathoden von elektrischen Entladungsroehren - Google Patents

Description

INTERNAT. KL. H 01 j

DEUTSCHES

PATENTAMT

E18699 Vmc/21g

ANMELDETAG: 28. DEZEMBER 1959

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABEDER
AUSLEGESCHRIFT: 14. F E B RU AR 1963

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Heizers für Kathoden von elektrischen Entladungsröhren, der mit einer Isolierschicht versehen wird.

Die Kathoden vieler Gasentladungsröhren, wie beispielsweise von Wasserstoff-Thyratrons, werden indirekt beheizt und enthalten unabhängig wirkende Heizer, die die Kathode auf Arbeitstemperatur bringen. Der Heizer besteht üblicherweise aus einer Wolframdrahtspule, die in oder unmittelbar an der Kathode angebracht ist. Von diesem Heizer wird Wärme zur eigentlichen Kathode hin abgestrahlt oder geleitet. Im allgemeinen ist das Überziehen des Heizers mit einem isolierenden Überzug erforderlich, um einen elektrischen Kontakt zwischen benachbarten Windungen oder, in den Fällen, da der Heizer sich mit der Kathode in Berührung befindet, einen elektrischen Kontakt mit ihr zu verhindern. Das Verfahren, durch das der Isolierüberzug auf den Heizer aufgetragen wird, schließt Spritzen, Streichen oder das sonstige Auftragen einer Suspension aus feuerfesten Oxydteilchen in einem geeigneten Trägermedium auf den Heizer ein. Üblicherweise wird dieser Überzug zum Zwecke seines Zusammensinterns mit dem Metall des Heizers und zwecks Erzielung eines zähen und haftenden Überzuges bis auf eine hohe Temperatur erwärmt (etwa 1700⁰C für Aluminiumoxyd). Während des Brennvorganges bei einer so hohen Temperatur erfährt Wolfram jedoch gewisse metallurgische Veränderungen in bezug auf seine Kristallstruktur, die es äußerst spröde und brüchig machen. In dieser Weise hergestellte Heizer halten zuweilen stärkeren Stoß- und Schwingungsbedingungen nicht stand. Ferner müssen solche Heizer wegen ihrer kleinen Wärmeabstrahl- oder -leitfläche bei verhältnismäßig hoher Temperatur betrieben werden, damit sie die ihnen zugeordneten Kathoden auf den erforderlichen Arbeitstemperaturen halten.

Es sind bereits scheibenförmige, indirekt geheizte Kathoden für elektrische Entladungsröhren bekannt, bei denen der Heizer aus einem rohrförmigen Körper besteht, in dem ein oder mehrere Leiter angeordnet sind und bei dem der verbleibende Raum zwischen dem Leiter und dem Rohr mit Isoliermaterial ausgefüllt wird. Die rohrförmigen Körper wurden durch Zusammenpressen abgeflacht und in Zickzackform oder spiralförmig nebeneinander angeordnet. Bei der Erhitzung dieser bekannten Heizer treten unterschiedliche Wärmeausdehnungen des Leiters, des ihn umgebenden Isoliermaterials und des Rohres infolge unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten dieser Teile auf. Infolgedessen leiden die Formbeständigkeit und die mechanische Festigkeit der bekannten Verfahren zur Herstellung

eines Heizers für Kathoden von elektrischen

Entladungsröhren

Anmelder:

Edgerton, Germeshausen and Grier, Inc., Boston, Mass. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. R. MüUer-Börner, Berlin-Dahlem, Podbielskiallee 68,

und Dipl.-Ing. H.-H. Wey, München 22,

Patentanwälte

Daniel F. Riley, So. Braintree, Mass.,

und Seymour Goldberg, Lexington, Mass. (V. St. A.), sind als Erfinder genannt worden

Heizer im Betrieb, so daß mit ihnen ausgerüstete Entladungsröhren gegen stärkere mechanische, insbesondere Stoßbeanspruchungen empfindlich sind.

Durch die Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Heizers für Kathoden von elektrischen Entladungsröhren, der mit einer Isolierschicht versehen wird, angegeben, durch dessen Anwendung ein Heizer entsteht, der die Nachteile der vorerwähnten bekannten Heizer nicht aufweist, sondern eine im wesentlichen über den ganzen Querschnitt des Heizers gleichmäßige Wärmeausdehnung zeigt. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß damit in fertigungstechnisch sehr einfacher Weise Heizer von unterschiedlichster Gestalt hergestellt werden können.

Erfindungsgemäß wird das Verfahren in der Weise durchgeführt, daß der Heizer aus einem Blech ausgeschnitten oder ausgestanzt wird.

Um den Widerstand des Heizers genau festzulegen, kann das erfindungsgemäße Verfahren in der Weise durchgeführt werden, daß der Heizer in Säure auf einen bestimmten Widerstandswert geätzt wird.

Die Ätzung kann dabei vorzugsweise in der Weise bewirkt werden, daß für das Ätzbad eine 20 % Salpetersäure und 40 % Schwefelsäure enthaltende Lösung verwendet wird.

Der Heizer kann schließlich in zweckmäßiger Weise derart behandelt werden, daß sein Isolierüberzug durch Aufstäuben von geschmolzenem Isoliermaterial,

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insbesondere Aluminiumoxyd, auf den vorzugsweise Auftreten auf die Molybdänfläche noch in geschmolze-

aus Molybdän bestehenden Heizer hergestellt wird. nem Zustand befinden. Bei Anwendung des letzter-

Die Erfindung wird in der nachfolgenden detaillierten wähnten Verfahrens fällt das Brennen bei hoher Tem-Beschreibung an Hand der mehrere Ausführungs- peratur fort, so daß der Heizer seine geschmeidige, nicht formen de§ in der erfindungsgemäßen Weise herge- 5 brüchige, nicht rekristallisierte Beschaffenheit beibestellten Heizers darstellenden Zeichnung näher er- hält, wodurch weitgehend der Zusammenbau und die

läutert. Es zeigt Punktschweißverbindung des Heizers mit der Kathode

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine zur Veranschau- begünstigt und die allgemeine Widerstandsfähigkeit

lichung konstruktiver Einzelheiten teilweise im Schnitt des Heizers verbessert wird.

dargestellte bevorzugte Ausführungsform eines nach io Ein besonderer Vorteil dieser Bauart liegt darin, daß

der Erfindung hergestellten Heizers, sie eine maximale Wärmeabstrahl- und -leitfläche

Fig. 2 eine vergrößerte perspektivische Teilansicht bietet und damit entsprechend die Betriebstemperatur

nach der Linie 2^2 in Fig. 1 bei Betrachtung in Rieh- des Heizers verringert wird, die zum Erzielen der jeweils

tung der Pfeile, benötigten Kathodentemperatur notwendig ist, was

Fig. 3, 4 und 5 Draufsichten auf abgeänderte Aus- 15 sich in einer längeren Lebensdauer des Heizers und ge-

führungsformen des nach dem erfindungsgemäßen Ver- ringerer Störanfälligkeit äußert. Ein weiterer Vorteil

fahren hergestellten Heizers und liegt in der flachen, ebenen, kreisförmig konturierten

Fig. 6 eine auseinandergezogene perspektivische An- Form des Heizers 1, 3. Diese Form gestattet die Versieht einer Kathode und einer Heizvorrichtung der in wendung einer zylindrischen Heizkammer mit minima-Fig. 1 veranschaulichten Bauart, die Einzelheiten der ao lern Volumen. Wie insbesondere in Fig. 6 veranschau-Bauweise und des Zusammenbaues aufzeigt. licht, kann die im wesentlichen ebene Heizvorrichtung 1,

Gemäß Fig. 1 und 2 besteht der Kathodenheizer 3 in eine flache Schale 7 eingesetzt werden, wobei der aus einem vorzugsweise zickzackförmigen Streifen 1 Anschluß 10 mit einem Punkt 6 an der Innenseite der aus einem geeigneten, im wesentlichen ebenen Mate- Schale 7 verschweißt oder sonstwie elektrisch verbunrial gewünschter Dicke, wie beispielsweise Molybdän- as den wird und der andere Anschluß 8 durch eine in der blech. Die aufeinanderfolgenden Abschnitte oder Schale 7 vorhandene Öffnung 11 hindurchragt. Der Schenkel 15, 16, 17, 18, 19, 20 des Streifens liegen im Anschluß 8 kann mit einem Anschluß einer Wechselwesentlichen in einer Ebene und erstrecken sich in ent- stromquelle und die Schale 7 mit dem anderen oder gegengesetzten Richtungen, wobei sie vorzugsweise vorzugsweise Erdanschluß verbunden werden. Der etwa parallel zueinander verlaufen. Die aufeinander- 30 Kathodenaufbau, der eine Kathodenplatte 12 enthält, folgenden Abschnitte können beispielsweise zur Bildung auf deren entgegengesetzten Seiten als voneinander geeiner im wesentlichen kreisförmigen oder ovalen Um- trennte konzentrische Zylinder dargestellte, elektronenfangskontur eine unterschiedliche Länge haben. Der emittierende Kathodenbleche 14 einerseits und ein Abstand zwischen den aufeinanderfolgenden Abschnit- Zwischenring 13 andererseits aufgelötet sind, wird dann ten ist jedoch vorzugsweise, wie bei 4 gezeigt, im 35 in die Schale 7 so eingepaßt, daß der Zwischenring 13 wesentlichen gleichmäßig. Der Streifen kann beispiels- und die Kathodenplatte 12 keinen Kontakt mit dem weise aus einem flachen Blechmaterial gebildet sein, Heizer 1, 3 haben. Die Kathodenplatte 12 und der indem man die Zwischenräume 4 durch Ausschneiden, Zwischenring 13 können dann durch Punktschweißen Ausstanzen oder sonstwie erzeugt. Auf die gesamte an der Schale 7 befestigt werden, so daß ein widerfrei liegende Oberfläche aller wie in Fig. 1 mehr im 40 standsfähiger Aufbau entsteht, der für Anwendungen einzelnen gezeigten Seiten des Streifens wird ein Isolier- geeignet ist, bei denen starke Stoß- und Schwingungsüberzug 3 aus geeignetem Material, wie beispielsweise beanspruchungen auftreten.

Aluminiumoxyd, aufgetragen. Die freien Enden oder Der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren her-

Anschlüsse 8 und 10 des leitenden Streifens können gestellte Heizer läßt sich auch in anderen als den vor-

durch Verschweißen oder sonstige Verfahren beispiels- 45 stehend erwähnten Entladungsröhren anwenden, z. B.

weise mit einer nicht dargestellten Wechselstromquelle auch in Gasdioden oder -thyratrons anderer Bauart,

verbunden werden. Auch können andere Heizerformen als die besondere

Der Widerstand des Heizers kann durch geeignete nach Fig. 1, 2 und 6 verwendet werden. Beispielsweise

Wahl der Dicke des Molybdän- oder sonstigen Strei- ist es nicht wesentlich, daß der Heizer eine kreisrunde

fens 1 sowie der Anzahl und der Breite der die ausge- 50 Umfangsform hat, wie sie in Zusammenhang mit den

schnittenen Zwischenräume 4 umgrenzenden elek- Ausführungsformen nach Fig. 1, 4, 5 und 6 behandelt

irisch leitenden Streifenabschnitte 15 bis 20 annähernd wurde, obwohl, wie vorstehend erwähnt, eine solche

bestimmt werden. Form beim Bau der Heizkammer Vorteile bringt. Sie

Nötigenfalls kann der Widerstand genauer bestimmt kann beispielsweise eine andere Umfangsform, z. B. werden, indem man den Heizerstreifen, um ihn allmäh- 55 eine Rechteckform (s. Fig. 3), haben mit im wesentlich aufzulösen, in eine beispielsweise 20 % Salpeter- liehen gleich langen Schenkeln oder Abschnitten. Als säure, 40% Schwefelsäure und 40% destilliertes weiteres Beispiel kann die Heizvorrichtung in Spiral-Wasser enthaltende Säurelösung eintaucht, ihn peri- form (3'; Fig. 4) mit einem einzigen langen, spiralodisch mit destilliertem Wasser säubert und seinen förmigen Zwischenraum 4' gestaltet werden. Die An-Widerstand so lange prüft, bis der geeignete Wider- 60 Schlüsse 8' und 10' sind dann jeweils in der Mitte bzw. standswert erreicht ist. Dann kann der Isolierüberzug 3 am Umfang des Heizers angeordnet,
mit Hilfe des vorstehend beschriebenen Sinter- und Es können auch zwei spiralförmige Heizer 3' der in Brennverfahrens aufgetragen werden. Fig. 4 dargestellten Bauart, wie in Fig. 5 gezeigt, an

Für robustere Bauarten wird der Molybdän- oder ihren Mitten 5 zur Bildung von miteinander verfioch-

sonstige Streifen vorzugsweise auf Raumtemperatur 65 tenen, sich in entgegengesetzten Richtungen parallel

gehalten und zerstäubtes geschmolzenes Isoliermaterial, zueinander erstreckenden, ausgeschnittenen, spiral-

wie beispielsweise Tonerde, in der Weise auf den Strei- förmigen, leitfähigen Streifen zusammengeschweißt

fen gesprüht, daß die Isoliermaterialteilchen sich beim werden. Das gleiche Ergebnis kann durch Ausstanzen

einer Doppelspirale 3'-3' aus einer Blechplatte 1 erzielt werden.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Herstellung eines Heizers für Kathoden von elektrischen Entladungsröhren, der mit einer Isolierschicht versehen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizer (1) aus einem Blech ausgeschnitten oder ausgestanzt wird.

2. Verfahren zur Herstellung eines Heizers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizer (1) in Säure auf einen bestimmten Widerstandswert geätzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für das Ätzbad eine 20% Salpetersäure und 40 % Schwefelsäure enthaltende Lösung verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierüberzug (3) des Heizers (1) durch Aufstäuben von geschmolzenem Isoliermaterial, insbesondere Aluminiumoxyd, auf den vorzugsweise aus Molybdän bestehenden Heizer hergestellt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 904 922;
schweizerische Patentschrift Nr. 262 907;
französische Patentschrift Nr. 978 463;
USA.-Patentschriften Nr. 2 421 039, 2 445 993.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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