DE1614566C - Indirekt geheizte Vorratskathode, insbesondere MK Kathode - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine indirekt geheizte Vorratskathode, insbesondere MK-Kathode, für elektrische Entladungsgefäße mit einer großflächig emittierenden stirnseitigen porösen Emissionsstoftträgerscheibe, die im Betrieb einen emissionsfördernde Substanz abgebenden Vorrat abdeckt, und einem aus einer zylindrischen Heizwcndcl bestehenden Heizelement sowie einem äußeren, als Strahlungsschutzmantel dienenden Trag-Folienzylinder. Durchwegs wird bei einem: derartigen Kathodenaufbau das Heizelement mit einem Isolierüberzug versehen und häufig auch noch zusätzlich mit einer entsprechenden Kittmassc in den betreffenden Kathodenkörper eingekittet, so daß eine mehr oder weniger-feste Verbindung mit einem relativ guten Wärmeübergang, z. B. zum Vorratsbehälter und der porösen Emissionsstoffträgerscheibe, hergestellt ist. In dieser Form werden heute derartige Kathoden weitgehend in Wanderfeldröhren und Scheibenröhren verwendet*. Sie funktionieren zur vollen Zufriedenheit, solange der Heizer in üblicher Weise mit Wechselstrom beaufschlagt wird und keine zusätzliche Gleichspannung zwischen Heizer und Kathode, also auch nicht zwischen Heizer und dem metallischen Kathodenmantcl, angelegt wird. Jedoch im Augenblick, in dem der Heizer mit Gleichspannung betrieben wird und damit zumindest ein Heizerende gegenüber dem Kathodenkörpcr eine Gleichspannung aufweist, treten im Betrieb elcktrolytischc Zersetzungscrschcinungcn in der zur Einkittung des Heizers verwendeten Einkittmasse aus z. B. Aluminiumoxyd auf, so daß ein Leckstrom zwischen Heizer und Kathodenmantel auftritt, der zu mehreren nachteiligen Auswirkungen und schließlich zu einem vollkommenen Kurzschluß zwischen Heizer und Kathode führen kann. Das Eintreten einer Elektrolyse innerhalb des Isolationsniatcrials hängt nämlich von der Temperatur nicht direkt, sondern exponential ab, so daß sich eine notwendige Kathodcntemperaturerliöhung von 20° C schon bereits sehr nachteilig derart- auswirken kann, daß ζ. B. die Isolation über eine garantierte lange Lebensdauer nicht mehr mit Sicherheit beherrscht wird.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, durch entsprechende konstruklive Änderungen die Verwendung der an sich für Wechselstrom geeigneten Heizeinrichtung auch für Gleichstrom zu ermöglichen, ohne daß erhebliche Nachteile, z. 15. hinsichtlich der Wärmeökonomie, durch den Gleichstrombetrieb in Kauf genommen werden müssen. Außerdem soll der Aufbau der Kathode so gestaltet werden, daß vor dem Einbringen der Vorratssubstanz bzw. deren Behälter die ein/einen Bauteile, z. B. der Heizer, auf ihre Funklionsfähigkeit noch prüfbar sind.

Erreicht wird dies bei einer im ersten Absatz beschriebenen indirekt geheizten Vorratskathode, insbesondere MK-Kalhode, nach der Erfindung dadurch, daß die ohne Isolierüberzug ausgebildete Hei/.wendel selbsttragend (freitragend) zwischen zwei koaxialen (konzentrischen) dickwandigen Zylindermänteln elwa gleicher Länge aus gut wärmeleitendem Metall, wie /.. B. Molybdän, angeordnet ist. und von denen der innere Zylindermantel als der eigentliche pilzförmige Kalliodenträger ί\[:ι\ Vorratsbehälter enthält und an seinem einen Ende einen breiten Flansch mil einer ringförmigen Befestigungsslclli; für die poröse Hmissionsstolflrägcrscheibe aufweist, während der andere Zylindermantel an diesem Flansch gegenüber der Befestigungsstelle der Emissionsstoffträgerscheibe z. B. durch Löten befestigt ist. Durch diese Maßnahme wird nicht nur der Vorratsbehälter und der darüber befindliche mittlere Teil der porösen Emissionsstoffträgerscheibe, sondern vor allem auch in gleichem Maße der Randteil (Randzone) der porösen Emissionsstofl'trägerscheibc durch die dort endenden dicken Wände als Wärmeleitelemcnte erwärmt. Dadurch, daß der Heizer keine Isolierschicht aufweist, können aus dieser vor allem keine störenden Gasreste austreten und gegebenenfalls noch die Temperatur des Heizers niedriger gehalten bzw. der Heizer auch für eine höhere Kathodentemperatur vorgesehen werden.

Fline besonders große Schockfestigkeit wird bei einer vorteilhaften Weiterbildung dadurch erreicht, daß ζ. B. die obere Schleife der zylindrischen Heizwendel an einem unmittelbar unterhalb des Flansches zwischen den beiden dickwandigen Wärmeleitelementen angeordneten Klemmring befestigt wird. Gchaltcrl wird der Kathodenaufbau von einem koaxialen, außen am Flansch des pilzförmigen Kathodenträgers befestigten, insbesondere Folienzylinder, der an seinem anderen unteren Ende eine nach innen ragende topfförmige Grundplatte aufweist, an der isoliert die beiden Hcizerzuleitungsstift'e sowie mehrere kreisförmige, etwa den Querschnitt des Trage-Folienzylinders ausfüllende Strahhmgsschutzbleche zentral befestigt sind. Dabei sind mit Vorteil die sehr massiven Heizerzuleitungs-' stifte durch sowohl in der Grundplatte als auch in einer dazu parallelen Abschirmscheibe eingelassene Buchsen aus Aluminiumoxyd gehaltert.

Zur Verbesserung der Wärmeökonomie ist der Tragc-Folienzylindcrmantel in seinem unteren Bereich unterhalb der Heizwendel mit in Umfangsrichtung senkrecht zur Achse verlaufenden schmalen Schlitzen als Wärmebremsc verschen.

Der eigentliche Vorratsbehälter aus einem dünnwandigen, an seinem unteren Ende mit einer nach innen topfförmig gebogenen Scheibe verschlossen, kann nachträglich nach sonst fertigem Kathodenaufbau derart in den Kathodenträger eingeschoben werden, daß er mit seinem oberen gezinkten Rand (Ende) die poröse Emissionsstolfträgerscheibe zentral abstützt, während er an seinem unteren Ende, z. B. mit dem verjüngten Teil des Kathodenträgers, verlötet und verschweißt wird.

Durch diese Maßnahme in Verbindung mit dem Kathodenaufbau selber ist es mit besonderem Vorteil möglich, beim Zusammenbau den Vorratsbehälter als letzte Position einzusetzen, nachdem vorher die übrigen Teile noch auf ihre Funktionsfähigkeit, sozusagen im letzten Augenblick, geprüft werden können bzw. die poröse Scheibe noch mit einer besonderen Schicht hinterlegt werden kann.

Nähere Einzelheiten der Erfindung sollen an Hand des in der Zeichnung rein schematisch im Schnitt dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert werden. Teile, die nicht unbedingt zum Verständnis der Erfindung beitragen, sind darin fortgelassen oder iinbezeichnet geblieben.

Die Kathode selber besteht im wesentlichen aus zwei Bauteilen, nämlich aus einem eigentlichen Emissionsspender und dem betreffenden Heizelement. Der Emissionsspender wiederum besteht im wesentlichen aus einer porösen EmissionsslolTträger-

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scheibe 1, insbesondere aus Wolfram, die an dem Flansch 2 des eigentlichen pilzförmigen Kathodenkörpers oder -trägers 3 mittels einer ringförmigen Befestigungszone 4 befestigt ist. .Konzentrisch zu dem ' pilzförmigen Kathodenträger 3 ist ei.n weiterer dickwandiger Zylinder 5 aus gut wärmeleitendem Metall, z. B. Molybdän, derart angeordnet, daß er am Flansch 2 gegenüber der ringförmigen Befestigungszone 4 der Emissionsstoff trägerscheibe 1, z.B. durch Molybdänkarbid, angelötet ist. Zwischen den beiden dickwandigen Zylindermänteln 3 und 5 ist das Heizelement als frei tragende zylindrische Heizwendel 6 derart angeordnet, daß die beiden dickwandigen Zylindermäntel als sogenannte Wärmeleitelemente dienen. Von der Heizwendel sind die beiden Enden in zwei sehr dicke Heizeranschlußstifte 7, z. B. mittels Lichtbogenschweißung, eingeschweißt. Die Heizeranschlußstifte 7 selber werden durch zwei Aluminiumoxydbuchsen 8 isoliert in einer Grundplatte 10 durch jeweils eine über das Stiftende geschobene Metallhülse 9 befestigt. Zentral an der Grundplatte K) sind zu dieser parallel derart voneinander distanzierte Strahlungsschutzbleche 11, 12 und 13 angeordnet, daß das der Grundplatte unmittelbar benachbarte Abschirmblech 11 für die Isolierbuchsen 8 noch als Führung dient. Gehaltert werden die Strahlungsschutzbleche durch einen zentralen Stift 1.4 ovalen Querschnitts und entsprechende Distanzstücke 16. Gehaltert wird der Kathodenaufbau durch einen Trage-Folienzylinder 17, der mit seinem einen. Ende am äußeren Flansch 2 befestigt und an seinem unteren Ende mit der topfförmigen Grundplatte 10 verschweißt oder verlötet ist, wodurch die Verbindung zwischen Emissionsspender und Heizelement hergestellt ist. In dem pilzförmigen Kathodenträger 3 ist in Form eines dünnwandigen Zylinders 18 der Vorratsbehälter derart eingesetzt, daß sein oberer gezinkter Rand 19 die poröse Emissionsstoffträgcrs.cheibe 1 zentral unterstützt, während sein unteres, mit einer topfförmigen Platte 20.verschlossenes Ende an dem verjüngten Teil 21 des Pilzträgers 3 verlötet oder verschweißt ist. Durch diese Aufbauform kann z. B. im Hinblick auf die Luftempfindlichkeit der Vorratssubstanz der Vorratsbehälter erst im letzten Augen- blick beim Zusammenbau eingefügt werden, wodurch die Möglichkeit für eine Funktionsüberprüfung der übrigen Bauteile gegeben ist. Für Kathoden mit besonders großer Schockfestigkeit ist außerdem noch ein Klemmring 22 vorgesehen, an dem die obere Schleife der Heizwendel befestigt ist. Dieser Klemmring ist unmittelbar unter dem Flansch des Kathodenträgers zwischen den beiden dickwandigen Zylindermänteln eingeklemmt und lediglich durch eine Madenschraube 23 gegen ein Verschieben gesichert.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. indirekt geheizte Vorratskathode, insbesondere MK-Kalhode, für elektrische Enlladungsgefäße mit einer großflächig emittierenden stirn- ßo scitigen porösen Emissionsstofftiägerscheibe, die im Betrieb einen emissionsfördernde Substanz abgebenden Vorrat abdeckt, und einer zylindrischen Heizwendel als Heizelement und einem als Strahlungsschutzmantel dienenden Tragc-Folienzylinder, dadurch gekennzeichnet, daß die ohne Isolierüberzug ausgebildete Heizwendel selbsttragend (freitragend) zwischen zwei koaxialen (konzentrischen) dickwandigen Zylindermänteln etwa gleicher Länge aus gut wärmeleitendem Metall, wie z. B. Molybdän, angeordnet ist und von denen der Innenzylindermaiitel als der eigentliche pilzförmigc Träger den Vorratsbehälter enthält und an seinem einen Ende einen breiten Flansch mit einer ringförmigen Bel'cstigungsstelle für die poröse Emissionsstoffträgerscheibe aufweist, während der andere Zylindermantel an diesem Flansch gegenüber der Befestigungsstelle der Emissionssloffträgerscheibc durch Lötung befestigt ist.

2. Indirekt geheizte Vorratskathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hcizwendel mit ihrer oberen Schleife an einem unmittelbar unterhalb des Flansches angebrachten Klemmring befestigt ist.

3. Indirekt geheizte Vorratskathode nach Anspruch L und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kathodenaufbau von einem äußeren koaxialen am Flansch des pilzförmigen Kathodenträgers befestigten, insbesondere Folienzylinder, gehaltert wird, der an seinem anderen unteren Ende eine nach innen ragende, eingesetzte lopfförmige Grundplatte aufweist, an der isoliert die beiden Heizeranschlußstiftc sowie mehrere kreisförmige, etwa den Querschnitt des Trage-Folienzylinders ausfüllende Strahlungsschutzbleche zentral befestigt sind.

4. Indirekt geheizte Vorratskathode nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die massiven Heizeranschlußstifte durch sowohl in der Grundplatte als auch in einem dazu parallelen Abschirmblech eingelassene Isolierbuchsen aus z. B. Aluminiumoxyd gehaltert sind.

5. Indirekt geheizte Vorratskathode nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Trage-Folienzylindcr in seinem unteren Bereich unterhalb der Heizwendel in Umfangsrichtung senkrecht zur Achse verlaufende schmale Schlitze als Wärmebremse aufweist.

6. Indirekt geheizte Vorratskathode nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsbehälter aus einem nachträglich einschiebbaren dünnwandigen, an seinem unteren Ende mit einem nach innen gebogenen Boden verschlossenen Blechzylinder besteht, der mit seinem gezinkten Rand (Ende) die poröse Emissionsstoff trägerscheibc abstützt und an seinem unteren Ende mit dem verjüngten Teil ties Kathodentriigers verschweißt oder verlötet ist.

, Hierzu 1 Blatt Zeichnungen