DE1169039B

DE1169039B - Indirectly heated cathode with an insulated heating wire wound around a spring tensioned wire

Info

Publication number: DE1169039B
Application number: DEA35474A
Authority: DE
Inventors: Frederic William Rodbar Farrow
Original assignee: Associated Electrical Industries Ltd
Current assignee: Associated Electrical Industries Ltd
Priority date: 1959-09-03
Filing date: 1960-09-02
Publication date: 1964-04-30

Description

Indirekt geheizte Kathode mit einem isolierten, um einen federnd gespannten Draht gewickelten Heizdraht Die Erfindung bezieht sich auf eine indirekt geheizte Kathode mit einer Kathodenhülse, in der um einen isolierten und federnd gespannten Draht ein isolierter Heizdraht gewickelt ist.Indirectly heated cathode with an insulated, around a spring loaded Wire-wound heating wire The invention relates to an indirectly heated Cathode with a cathode sleeve in which around an insulated and resiliently tensioned Wire an insulated heating wire is wound.

Es sind indirekt geheizte Kathoden für elektrische Entladungsgefäße mit einem Heizer bekannt, der für hohe Heizspannungen geeignet ist. Bei solchen Hochvoltkathoden kommt es darauf an, innerhalb eines Kathodenröhrehens einen verhältnismäßig langen Heizdraht auf kleinstem Raum unterzubringen. Zu diesem Zweck wird der Heizdraht als mehrfach gewendelter Schlauch ausgebildet, der dann in Form eines V oder M in das Kathodenröhrchen eingebracht werden kann. Die Heizdrahtwendel kann aber auch eng anliegend um ein geradliniges Stütz- oder Halteröhrchen gewickelt sein.They are indirectly heated cathodes for electrical discharge vessels known with a heater that is suitable for high heating voltages. In such It is important to have a relatively high voltage cathode within a cathode tube to accommodate long heating wire in the smallest of spaces. For this purpose the heating wire is used designed as a multi-coiled hose, which is then in the form of a V or M in the cathode tube can be inserted. The heating wire coil can also be wrapped tightly around a straight support or holding tube.

Der Nachteil dieser bekannten Anordnung liegt darin, daß sich infolge des wiederholten Aufheizens und Abschaltens und der damit verbundenen starken Temperaturänderungen von etlichen hundert Grad Celsius das Stützröhrchen verbiegt und somit nicht in der Symmetrieachse des umgebenden Kathodenröhrchens verbleibt. Der gewendelte Heizdrahl ist gewöhnlich aus einem anderen Material als das Stülz- oder Halteröhrchen aufgebaut, so daß sich wegen der unterschiedlichen Wärmedehnungskoeffizienten von selbst bei starken Temperaturänderungen Verschiebungen oder Verbiegungen ergeben.The disadvantage of this known arrangement is that as a result the repeated heating up and switching off and the associated strong temperature changes of several hundred degrees Celsius, the support tube bends and therefore not in the axis of symmetry of the surrounding cathode tube remains. The coiled heating beam is usually made of a different material than the sleeve or holder tube, so that because of the different coefficients of thermal expansion by itself strong temperature changes result in displacements or bending.

Ferner ist eine Heizwendel mit doppelt gew,-endeltem Faden für Glühkathoden bekannt, der auf einem Keramikstäbchen aufgewickelt ist. Auch bei dieser bekannten Anordnung treten die zuvor erläuterten Nachteile auf.Furthermore, there is a heating coil with a double-twisted filament for hot cathodes known, which is wound on a ceramic rod. Even with this well-known Arrangement occur the disadvantages explained above.

Schließlich ist eine Elektronenröhre mit indirekter Heizung bekannt, bei der im Innern eines Kathodenröhrchens ein schraubenförmig gewickelter und mit Isoliermaterial bedeckter Heizfaden derart angeordnet ist, daß er das Kathodenröhrchen an keiner Stelle be- rührt. Im Innern des schraubenförmig gewickelten Heizfadens ist ein mit Isoliermaterial bedeckter Wolframdraht eingeführt, der an den beiden äußeren Enden der Kathode in gesonderten Halteorganen festgemacht ist. Vorzugsweise ist der Heizer auf zwei oder mehreren Teilen gebildet, denn ein einziger zickzackartig geführter Spanndraht, nämlich der zuvor ge- nannte Wolframdraht zugeordnet ist. Dieser kann seitlich über einen oder mehrere querliegende Stiele hinweglaufen und am anderen Ende der Kathode mit weiteren Stielen verlötet sein. Ferner wird er von der Elastizität der Halte- und Zentrierorgane stark gespannt gehalten, so daß keine Gefahr besteht, daß sich der Heizdraht verschiebt oder versetzt. Der Spanndraht kann auch auf andere Weise im Innern des schraubenförmigen Heizdrahtes angeordnet sein. Auf einer isolierenden Schicht,'dir, den Spanndraht bedeckt, kann z. B. der Heizdraht aufgewickelt sein. Der Vorteil dieser bekannten Anordnung gegenüber den zuvor behandelten bekannten Geräten liegt darin, daß bei den starken . Tem. peraturänderungen der Spanndraht ständig seine Lage innerhalb des Kathodenröhrchens unverändert beibehält und gleichzeitig auch den Heizer entsprechend abstützt.Finally, an electron tube with indirect heating is known, a helically wound and covered with insulating filament is arranged at the inside of a cathode tube, that it occurs because the cathode tube at any point loading. Inside the helically wound filament, a tungsten wire covered with insulating material is inserted, which is fastened to the two outer ends of the cathode in separate holding members. The heater is preferably formed on two or more parts, since a single zigzag-shaped tension wire, namely the aforementioned tungsten wire, is assigned. This can run laterally over one or more transverse stems and be soldered to other stems at the other end of the cathode. Furthermore, it is held under great tension by the elasticity of the holding and centering elements, so that there is no risk of the heating wire shifting or shifting. The tension wire can also be arranged in another way in the interior of the helical heating wire. On an insulating layer that covers the tension wire, e.g. B. be wound up the heating wire. The advantage of this known arrangement over the previously discussed known devices is that the strong . Tem. temperature changes the tension wire constantly maintains its position within the cathode tube unchanged and at the same time supports the heater accordingly.

Ziel der Erfindung ist, den Spanndraht für weitere Funktionen innerhalb der Kathode auszunutzen.The aim of the invention is to use the tension wire for other functions within to take advantage of the cathode.

Bei der indirekt geheizten Kathode der eingangs bezeichneten Art bildet der federnd gespannte Draht gemäß der Erfindung durch leitende Verbindung mit dem Heizdraht einen Teil des Heizkreises, und der Heizdraht ist, wie an sich bekannt, als Wendel schraubenförmig und eng anliegend um den ausgespannten Draht gewickelt.In the case of the indirectly heated cathode of the type specified at the outset, forms the resiliently tensioned wire according to the invention by conductive connection with the Heating wire is part of the heating circuit, and the heating wire is, as is known per se, As a helix, helically and tightly wound around the stretched wire.

Der gespannte Draht kann haarnadelförinig ausgebildet, an seinen Enden gehaltert und in der Haarnadelkrümmung durch die Feder gespannt sein.The tensioned wire can be shaped like a hairpin at its ends be held and tensioned in the hairpin curvature by the spring.

Die Kathode nach der Erfindung hat den Vorteil, daß außer vom wendelförmigen Heizdraht auch vom Spanndraht Wärme erzeugt wird, durch welche die Aufheizung der Kathode unterstützt, also beschleunigt wird.,Die Spannung im Heizdraht läßt sich mit Hilfe einer Feder aufrechterhalten, die an ihm befestigt und in einer isolierenden Stützscheibe der Anordnung verankert ist. Bequemerweise werden Feder und Heizdraht am einen Ende des Spanndrahtes gegenüber den äußeren Anschlußklemmen befestigt. In einer Ausführungsart der Erfindung besitzt der Spanndraht eine Nickelhülse an diesem Ende, um das Anschweißen der Feder und des 1-leizdrahtes an ihm zu erleichtern.The cathode according to the invention has the advantage that in addition to the helical Heating wire also generates heat from the tension wire, through which the heating of the Cathode supports, so is accelerated., The voltage in the heating wire can be maintained with the help of a spring attached to it and in an insulating Support disk of the arrangement is anchored. Conveniently be feather and Heating wire attached to one end of the tension wire opposite the outer terminals. In one embodiment of the invention, the tension wire has a nickel sleeve this end to make it easier to weld the spring and the 1-leizdraht to it.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird im folgenden auf d ' ie Zeichnung Bezug genommen, in der eine Kathode gemäß der Erfindung dargestellt ist.For a better understanding of the invention, reference will now be made to d 'ie drawing, in which a cathode of the invention is illustrated in accordance with.

Wie aus der Zeichnung hervorgeht, enthält die Kathodenanordnung 1 ein Kathodenröhrehen 2, dessen Überzug bei Erhitzung Elektronen emittiert. Die Wärme wird mittels einer besonderen Heizanordnung zugeführt, die axial innerhalb der Hülse unter einem Abstand von ihr verläuft. Diese Heizanordnung enthält einen mittleren Draht 3, über dessen größeren Abschnitt seiner Länge ein Überzug 4 aufgebracht ist. Der Überzug 4 kann aus Aluminiumoxyd bestehen und mittels Elektrophorese aufgebracht sein. Der Draht 3 ist an seinem Ende 5 an einer elektrischen Zuführung 6 der Röhre und mit seinem anderen Ende 7 an einer freitragenden Feder 8 befestigt, die wiederum an der Stelle 9 in einer Glimmerstützscheibe 10 verankert ist, die den Kathodenaufbau hält. Die Feder 8 ist so gebogen, daß der Draht 3 eine Spannung besitzt, und obwohl sie als freitragende Feder dargestellt ist, können auch andere Federformen, z. B. eine Schraubenfeder, in gleicher Weise verwendet werden. Eine weitere Glimmerstützscheibe 11 ist in üblicher Weise am anderen Ende des Kathodenaufbaues vorgesehen. Ein schraubenförmig gewundener Heizdraht 12 verläuft rund um den isolierenden Überzug 4 und ist an seinem einen Ende an eine elektrische Zuleitung 14 der Röhre und an seinem anderen Ende 15 an das Ende 7 des Spanndrahtes 3 angeschlossen.As can be seen from the drawing, the cathode assembly 1 includes a cathode tube 2, the coating of which emits electrons when heated. The heat is supplied by means of a special heating arrangement which runs axially within the sleeve at a distance therefrom. This heating arrangement includes a central wire 3, over the greater portion of its length a coating 4 is applied. The coating 4 can consist of aluminum oxide and be applied by means of electrophoresis. The wire 3 is attached at its end 5 to an electrical lead 6 of the tube and at its other end 7 to a cantilever spring 8 , which in turn is anchored at the point 9 in a mica support disc 10 which holds the cathode structure. The spring 8 is bent so that the wire 3 has tension, and although it is shown as a cantilever spring, other spring shapes, e.g. B. a coil spring can be used in the same way. Another mica support disk 11 is provided in the usual manner at the other end of the cathode structure. A helically wound heating wire 12 runs around the insulating cover 4 and is connected at one end to an electrical lead 14 of the tube and at its other end 15 to the end 7 of the tension wire 3 .

Der Heizdraht 12 besitzt vorzugsweise die Form einer gewundenen Spule und kann mit einer Isolierungsschicht, z. B. Aluminiumoxyd, welches sich auch auf dem Draht 3 befindet, versehen werden. Ein Verfahren zur Herstellung der gewundenen Spule besteht darin, daß ein Heizdraht schraubenförtnig auf einem Drahtdorn gewickelt wird, der z. B. aus Molybdän bestehen kann, und die schraubenförinige Wicklung, die immer noch ihren Dom enthält, danach als Wendel auf den isolierenden Überzug 4 gewickelt wird. Andererseits kann die schraubenförmige Wicklung auf einen entfernbaren Dom gewickelt werden, der später durch einen verkleinerten Draht ersetzt wird. In jedem Fall wird der ursprüngliche Drahtdorn, der zum Wickeln der ersten Schraube benutzt wird, herausgelöst, wenn sich die Heizwendel in ihrer endgültigen Stellung befindet. Falls erforderlich, wird eine Isolation z. B. durch Elektrophorese danach aufgetragen.The heating wire 12 is preferably in the form of a wound coil and can be covered with an insulating layer, e.g. B. aluminum oxide, which is also on the wire 3 , are provided. A method for producing the wound coil is that a heating wire is helically wound on a wire mandrel which, for. B. may consist of molybdenum, and the helical winding, which still contains its dome, is then wound onto the insulating coating 4 as a helix. On the other hand, the helical winding can be wound on a removable mandrel, which is later replaced by a scaled-down wire. In any case, the original wire mandrel that is used to wind the first screw is released when the heating coil is in its final position. If necessary, an isolation z. B. applied by electrophoresis thereafter.

Die anfängliche Heizzeit der Kathodenanordnung hängt teilweise von der Wärmekapazität des isolierenden Überzugs des Spanndrahtes 3 ab. Falls demnach die Dicke des Überzuges verringert wird, wird auch die Heizzeit herabgesetzt, was entsprechend auch für umgekehrte Verhältnisse gilt. Falls der Heizdraht 12 mit einer Isolation überzogen ist, wird dies die Kathodenaufheizzeit verlängern, was in manchen Fällen wünschenswert ist. Ein isolierender Überzug auf dem Heizdraht setzt dessen Elektronenemission herab.The initial heating time of the cathode assembly depends in part on the heat capacity of the insulating coating of the tension wire 3 . If, accordingly, the thickness of the coating is reduced, the heating time is also reduced, which also applies correspondingly to the opposite situation. If the heating wire 12 is covered with insulation, this will increase the cathode heating time, which is desirable in some cases. An insulating coating on the heating wire reduces its electron emission.

Der Kathodenheizstrom fließt, wenn eine Spannung an die Anschlüsse 6 und 14 angelegt wird. Der Heizstrom fließt demnach vom Anschluß 6 durch den ge-# spannten Draht 3 an ein Ende des Heizdrahtes und von dort durch den Heizdraht 12 zu der anderen Klemme 14. Die Aufheizdauer der Kathode wird dadurch herabgesetzt ', daß der gespannte Draht vom Heizstrom durchflossen und dadurch aufgeheizt wird.The cathode heating current flows when a voltage is applied to terminals 6 and 14. The heating current therefore flows from terminal 6 through the tensioned wire 3 to one end of the heating wire and from there through the heating wire 12 to the other terminal 14. The heating time of the cathode is reduced by the fact that the tensioned wire flows through the heating current and is thereby heated up.

Indem der Heizdraht und sein Stützdraht 3 gespannt gehalten werden. wird ihre Ausrichtung relativ zum Röhrchen 2 bei Temperaturänderungen aufrechterhalten, und dadurch kann der Heizdraht immer den gleichen Abstand zum Röhrchen 2 behalten, ohne daß dazwischenliegende isolierende Abstandshalter eingebaut werden müssen, die den Wärmestrom dämmen. Der Fortfall solcher Abstandshalter gestattet eine gekürzte Kathodenaufheizzeit und führt zu einem größtmöglichen Isolationswert zwischen dem Heizdraht und der Kathode, namentlich wenn die Isolierung aus einem Vakuum besteht.By keeping the heating wire and its support wire 3 taut. their alignment relative to the tube 2 is maintained in the event of temperature changes, and thereby the heating wire can always maintain the same distance from the tube 2 without the need to install intervening insulating spacers to dampen the flow of heat. The elimination of such spacers allows a shortened cathode heating time and leads to the greatest possible insulation value between the heating wire and the cathode, especially when the insulation consists of a vacuum.

Um das Anschweißen der Feder 8 und des Heizdrahtes 12 an das Ende 7 des Spanndrahtes 3 zu erleichtern, wird ein dünnes Nickelröhrchen 16 über den Draht 3 geschoben und an ihm, an der Feder 8 und dem Heizdraht 12 befestigt.In order to facilitate the welding of the spring 8 and the heating wire 12 to the end 7 of the tension wire 3 , a thin nickel tube 16 is pushed over the wire 3 and attached to it, to the spring 8 and the heating wire 12.

Das Kathodenröhrchen 2 besitzt an der Stelle 15 eine Stromzuführung. Wie zuvor erwähnt, kann der Draht 3 auch haarnadelförrnig ausgebildet sein und durch eine Feder gespannt werden, wenn z. B. die freitragende Feder 8 in der Krümmung der Haarnadel sitzt. Jeder Schenkel der Haarnadel trägt dann einen Abschnitt des Heizdrahtes. Der Heizstrom geht ebenfalls durch den haarnadelförmig ausgebildeten Glühdraht dieser Ausführungsart.The cathode tube 2 has a power supply at point 15. As mentioned above, the wire 3 can also be designed hairpin-shaped and tensioned by a spring, if z. B. the cantilever spring 8 sits in the curvature of the hairpin. Each leg of the hairpin then carries a section of the heating wire. The heating current also goes through the hairpin-shaped filament of this embodiment.

Wenn eine schraubenförmige Feder an Stelle der freitragenden Feder 8 tritt, muß die Verankerungsanordnung abgeändert werden. Bequemerweise kann dann eine zusätzliche Glimmerscheibe oberhalb des Kathodenröhrchens als eine Platte angeordnet werden, die in ihrer Mitte eine öffnung besitzt, durch die der gespannte Draht 3 hindurchläuft. Danach würde der Draht durch die Mitte der Feder laufen und an ihrem Ende befestigt werden.If a helical spring replaces the cantilever spring 8 , the anchoring arrangement must be modified. An additional mica disk can then conveniently be arranged above the cathode tube as a plate which has an opening in its center through which the tensioned wire 3 runs. After that, the wire would run through the center of the spring and be attached to its end.

Claims

Claims: 1. Indirectly heated cathode with a cathode sleeve in which an insulated heating wire is wound around an insulated and resiliently tensioned wire, characterized in that the resiliently tensioned wire (3) is part of a conductive connection with the heating wire (12) of the heating circuit and the heating wire, as is known per se, is wound helically and tightly around the tensioned wire (3) as a helix (12).

2. Cathode according to claim 1, characterized in that the tensioned wire (3) is hairpin-shaped, held at both ends and is tensioned in the hairpin curvature by the spring (8) . Considered publications: German Patent No. 1063 718; German patent application S 22742 VIII c 7 21 g (published on July 17, 1952); German Auslegeschrift F 4433 VIII c / 21 g (published on October 27, 1955); French patent specification No. 1066 786.