DE1945507B2 - Metalldampferzeuger - Google Patents

Description

35

Die Erfindung betrifft einen Metalldampferzeuger mit einem eine metalldampffreisetzende Substanz enthaltenden, an den Enden geschlossenen Rohr, das eine öffnung zum Austritt des Metalldampfes aufweist.

Bekannt ist eine Gettervorrichtung, die aus einem rinnenförmig gebogenen Blech besteht, das durch Zusammenquetschen der Rinnenwände in kurze Abschnitte unterteilt ist und nach dieser Formung durch die große, offene Oberseite der Rinne mit dem Gettermaterial gefüllt wird (USA.-Patentschrift 2 782 907). Bei Gettervorrichtungen kommt es darauf an, das Gettermetall so schnell wie möglich, beispielsweise in einer Zeitspanne von etwa 30 Sekunden, möglichst vollständig zu verdampfen. Daher muß die Austrittsöffnung bei diesen Gettervorrichtungen möglichst groß sein. Demgegenüber betrifft die vorliegende Erfindung Metalldampferzeuger, wie man sie etwa zur Erzeugung von Alkali-Metalldämpfen in Elektronenröhren benutzt, um lichtempfindliche Oberflächen zu erzeugen, etwa bei Fernsehaufnahmeröhren, Bildverstärkerröhren und anderen Vakuumröhren. Bei diesen Metalldampferzeugern erfolgt die Metallverdampfung langsam in Zeitspannen von beispielsweise ¹A bis 2 Stunden, um zu erreichen, daß die lichtempfindliche Schicht einen sehr gleichmäßigen Belag aus verdampftem Metall erhält, der auf der ganzen Oberfläche gleiche Eigenschaften hat. Metalldampferzeuger dieser Art sind bekannt (italienische Patentschrift 784 903). Sie bestehen aus einem Rohr, das mit einer metalldampffreisetzenden Substanz gefüllt wird, woraufhin die Enden des Rohres durch Krimpfen verschlossen werden, nachdem man zuvor einen Teil der im Rohr enthaltenen Substanz entfernt hat Das Rohr weist einen schmalen Schlitz zum Austritt der Metalldämpfe auf, wobei der schmale Schlitz einerseits die erforderliche geringe Verdampfungsgeschwindigkeit ermöglicht, andererseits aber gewährleistet, daß keine losen Partikeln der zu verdampfenden Substanz austreten. Solche losen Partikeln verursachen nämlich Schwierigkeiten in der Vakuumröhre und können die lichtempfindliche Oberfläche beschädigen. Die Herstellung dieser bekannten Metalldampferzeuger ist aufwendig, und beim Krimpen der Enden des Rohres entstehen häufig lose Partikeln, die die beschriebenen Störungen verursachen können. Die hierdurch erforderlichen Kontrollen, ob lose Partikeln aus dem Metaildampferzeuger austreten können, sind personalkostenaufwendig und verursachen einen großen Ausschuß. Die Metalldampferzeugung erfolgt bei den bekannten Vorrichtungen durch Erhitzung, wozu das Rohr aus Metall mit hohem elektrischen Widerstand besteht und durch dieses Rohr ein Strom geleitet wird. Das Rohr muß auch bei den erforderlich hohen Temperaturen von etwa 700° C mechanisch fest bleiben, so daß sein Querschnitt verhältnismäßig groß sein muß, was wiederum zu einem geringen ohmschen Widerstand führt und die Anwendung hoher Stromstärken erforderlich macht. Zur sicheren Zuleitung dieser Ströme müssen die Zuleitungen einen großen Querschnitt haben, der aber wieder den Nachteil hat, daß durch die Zuleitungen Wärme abfließt und infolgedessen die Temperatur des Rohres zu dessen Enden hin niedriger ist als in der Mitte. Daher ist die Metalldampfaktivierung an den Enden des Rohres bei den bekannten Vorrichtungen schlechter.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Metalldampferzeuger zu schaffen, bei dem die aufgezeigten Nachteile der herkömmlichen Metalldampferzeuger vermieden sind und dessen Herstellungskosten und Herstellungsaufwand auch hinsichtlich des anfallenden Ausschusses geringer sind, wobei das Auftreten loser Partikeln vermieden wird und außerdem eine im wesentlichen gleichmäßige Verdampfungstemperatur über die gesamte Länge des Metalldampferzeugers erreicht wird, so daß die metalldampferzeugende Substanz vollständig zur Metalldampferzeugung ausgenützt wird.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt bei einem Metalldampferzeuger der eingangs beschriebenen Art gemäß der Erfindung durch wenigstens ein Endstück, dessen Querschnitt die gleiche Größe und geometrische Form wie der Querschnitt des Rohres hat, und durch wenigstens ein Befestigungselement, das das Ende des Endstückes gegen das Ende des Rohres hält, so daß die metalldampffreisetzende Substanz im Rohr gehalten wird.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Metalldampferzeuger wenigstens ein biegsames Element aufweist, das aus einem gebogenen Metallstreifen besteht, der an einem Ende des Endstückes befestigt ist, wobei das gegenüberliegende Ende des gleichen Endstückes mit dem die metalldampffreisetzende Substanz enthaltenden Rohr in Berührung steht.

Dabei können das Rohr, das Endstück und das Befestigungselement aus dem gleichen Metall mit hohem ohmschen Widerstand hergestellt sein.

Die Erfindung schafft also einen Metalldampferzeuger, bei dem das die schlitzförmige Öffnung auf-

weisende gefüllte Rohr »endlos« hergestellt werden kann, um erst danach auf die erforderliche Länge ab^ geschnitten zu werden. Hierdurch erreicht man eine gleichmäßigere Füllung des Rohres und schnellere Herstellung, und es ist nicht erforderlich, für die Je^ s weiligen Anwendungsfälle eine große Anzahl verschieden langer Einzelrohre vorrätig zu halten. Fer= ner kann man die Stromzuleitungen des Metalldampf* erzeugers mit einem höheren ohmschen Widerstand ausbilden, so daß hierdurch in den Zuleitungen wäh* rend der Verdampfung zusätzliche Wärme erzeugt wird, was zur Folge hat, das man den Temperatur·? gradienten über die Länge des Rohres praktisch kortstant ausbilden kann, weil die über die Zuleitungen abfließende Wärme durch die in den Zuleitungen zu^ sätzlich erzeugte Wärme ausgeglichen wird. Beim Ab= schneiden der jeweils erforderlichen Länge des gefüllten Rohres können keine losen Partikeln entstehen, weil die Endstücke nach der Montage fest gegen die Schnittfläche des Rohres anliegen und daher even* ao tuell gelockerte Partikeln festhalten. Zudem wird durch das die Anschlußstelle umhüllende Band der Austritt loser Partikeln aus dem Schlitz verhindert. Der bisher erforderliche hohe Kontrollaufwand zur Feststellung, ob lose Partikeln vorhanden sind, wird praktisch ganz vermieden, und es fällt praktisch kein Ausschuß an. Innere Spannungen etwa durch Abquetschen eines Rohres, wie sie bei den bekannten Metalldampferzeugern vorhanden waren, treten beira Metalldampferzeuger gemäß der Erfindung nicht auf. Daher besteht auch nicht die Gefahr, daß während der Erhitzung zur Metalldampferzeugung solche inneren Spannungen zur Aufweitung des Öffnungsschlitzes und folglich zum Austritt von Partikeln führen. Das aus einem gebogenen Metallstreifen bestehende biegsame Element nimmt einerseits Wärmedehnungen des Metalldampferzeugers bei der Erhitzung auf und ermöglicht die Erzeugung zusätzlicher Hitze in der Zuleitung im Sinne der oben beschriebenen Vermeidung eines Temperaturgefälies entlang dem Metalldampferzeuger.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 in einer perspektivischen Darstellung zum Teil im Schnitt ein Ausführungsbeispiel des Metalldampferzeugers und

F i g. 2 eine perspektivische Ansicht eines Endes einer anderen Ausführungsform des Metalldampferzeugers.

In F i g. 1 ist ein Metalldampferzeuger 10 dargestellt, der aus einem Rohr 11, Endstücken 12 und 13 sowie Befestigungselementen 14 und 15 besteht. Das Rohr 11 ist aus einem einteiligen Metallbereich mit hohem ohmschen Widerstand geformt und kann irgendeine regelmäßige oder unregelmäßige Querschnittsform haben und beispielsweise rund oder sechseckig sein. Gemäß der dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist das Rohr 11 im Querschnitt trapezförmig und weist eine Bodenwand 16, zwei schräg nach außen verlaufende Seitenwände 17 und 18 und jeweils mit diesen Seitenwänden verbundene Deckelwände 19 und 20 auf. Die Deckel wände 19 und 20 enden unter Bildung einer Öffnung 21 in geringem Abstand voneinander. Die Bodenwand 16 und die Wände 17, 18, 19 und 20 umschließen gemeinsam eine Kammer, die mit einer metalldampffreisetzenden Substanz 22 gefüllt ist, bei der es sich beispielsweise um ein Gemisch aus einem partikelförmigen Alkali*· metallchromat und einem stöchiometrischen Über-' schuß eines partikelförmigen Reduktionsmittels han^ delt, etwa um ein Gewichtsteil Cs₈CrO₄ und zwei Ge= wichtsteile Si. Andere Beispiele'für diese Substanz sind eine Legierung aus Barium und Aluii oder ein Gemisch aus einer reduzierbaren Quecksübejver= bindung mit einem Reduktionsmittel für diese. Das Rohr 11 weist wenigstens ein ebenes Ende auf, das vorzugsweise rechtwinklig zur Achse des Rohres 11 liegt

Die Endstücke 12 und 13 sind gleich ausgebildet, so daß nur eines dieser Endstücke ausführlich zu beschreiben ist. Das Endstück 12 besteht aus dem eigentlichen Endstück 23 und einem Trag= oder Lagerteil 24. Das eigentliche Endstück 23 hat die gleiche geometrische Queirschnittsform und -größe wie das Rohr 11 und weist eine Unterseite, zwei nach außen geneigte Seiten 26, 27 sowie eine Oberseite 28 und ein ebenes Ende 29 auf, das in einer rechtwinklig zur Achse des Endstückes 12 verlaufenden Ebene liegt.

Die Befestigungselemente 14 und 15 sind wiederum einander gleich und bestehen aus einem Band oder Streifen mit einer Oberseite 30 und zwei nach unten ragenden Seiten 31 und 32, an die sich jeweils Laschen 33,34 anschließen. Die Gesamtlänge der Streifen 14, IS ist vorzugsweise etwas kleiner als der Umfang des Rohres 11.

Zur Herstellung des Metalldampferzeugers 10 wird von einem gefüllten Rohr größerer Länge in einer rechtwinklig zur Achse des Rohres verlaufenden Ebene z. B. mit einer mit hoher Geschwindigkeit umlaufenden Schneidscheibe ein Rohr 11 der gewünschten Länge abgeschnitten. Gemäß der Darstellung in F i g. 1 wird das Endstück 12 in axialer Richtung auf das Rohr 11 hin bewegt, bis das Ende 29 das ebene Ende des Rohres 11 berührt. Das Befestigungselement 14 wird dann mit seiner Oberseite 30 auf die Oberseite 28 des eigentlichen Endstückes 23 sowie einen Teil der Deckelwände 19 und 20 des Rohres 11 gelegt. Nun werden die Seiten 31 und 32 des Befestigungselementes 14 nach innen gebogen, bis sie die Wände 17 und 18 des Rohres 11 und die Seiten 26 und 27 des Endstückes 12 berühren. Die Zungen 33 und 34 werden dann umgebogen, bis sie nahezu aneinanderstoßen und parallel zu den Unterseiten 16 und 25 des, Rohres 11 und des Endstückes 23 liegen, so daß das Befestigungselement 14 das Ende des Rohres 11 gegen das Ende 29 des Endstückes 12 hält. Das Befestigungselement 14 wird irgendwie, beispielsweise durch Punktschweißung, befestigt. Nach dem so erfolgten Zusammenbau sehen das Endstück 12 und das Befestigungselement 14 so wie das Endstück 13 und das Befestigungselement 15 in F i g. 1 aus.

In F i g. 2 sind gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie in F i g. 1 versehen. F i g. 2 zeigt eine Ausführungsform des Metalldampferzeugers, bei der ein biegsames Element 40 zum Ausgleich von Wärmedehnungen vorgesehen ist. Das biegsame Element 40 besteht vorzugsweise aus einem Material mit hohem ohmschen Widerstand und ist ein S-förmig gebogener Metallstreifen, dessen Breite L im wesentlichen gleich der Breite des eigentlichen Endstückes 23 an der Oberseite 28 ist. Die Länge des Metallstreifens ist wesentlich größer als dessen Breite L. Der S-fÖrmig gebogene Metallstreifen ist am Ende

seines einen Bogens 41 am eigentlichen Endstück 23 befestigt, während der andere Bogen 42 des Metallstreifens an einem Träger befestigt sein kann, der dem Trag- oder Lagerteil 24 in F i g. 1 gleicht.

Bei den beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispielen bestehen das Rohr 11, die Befestigungselemente 14 und 15, die Endstücke 12 und 13 und der Metallstreifen alle aus einer Legierung mit hohem ohmschen Widerstand, die 80 °/o Nickel und 20 °/o Chrom enthält.

Der Metalldampferzeuger 10 wird zur Benutzung z. B. in einer Vakuumröhre montiert, uud seine Endstücke werden an eine Stromquelle angeschlossen. Die Vakuumröhre wird dann evakuiert, woraufhin man einen Strom durch die Endstücke, die Metallstreifen, die Befestigungselemente und das Rohr 11 fließen läßt. Infolge ihres hohen ohmschen Widerstandes erhitzen sich die Wände des Rohres, wodurch wiederum die Substanz 22 im Rohr 11 erhitzt wird. Wenn es sich bei der Substanz 22 um ein Gemisch aus Cs₂CrO₄ und Silizium handelt, reagiert das Silizium mit dem Cäsiumchromat, wenn die Temperatur der Substanz 22 etwa 1000° Kelvin erreicht, woraufhin Cäsiumdampf freigesetzt wird, der aus der Substanz 22 durch die öffnung 21 austritt.

Infolge der Erhitzung des Rohres 11 wird dieses langer; da die Metallstreifen jedoch biegsam sind, bleibt der Abstand zwischen den Punkten, an denen die Metallstreifen die Lager berühren, konstant, so

ίο daß keine Schwierigkeiten durch Wärmedehnungen im Rohr entstehen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform haben die biegsamen Elemente 40 jeweils einen solchen ohmschen Gesamtwiderstand, daß, wenn der Strom durch sie und das Rohr 11 hindurchfließt, die Temperatur der Elemente 40 im wesentlichen gleich der Temperatur des Rohres 11 ist, so daß unerwünschte Wärmegefälle im Rohr vermieden werden. Den ohmschen Gesamtwiderstand der Elemente 40 kann man durch entsprechende Wahl

ao des Werkstoffes und Querschnittes steuern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Metalldampferzeuger mit einem eine metalldampffreisetzende Substanz enthaltenden, an den Enden geschlossenen Rohr, das eine öffnung zum Austritt des Metalldampf es aufweist, gekennzeichnet durch wenigstens ein Endstück (12, 23), dessen Querschnitt die gleiche Größe und geometrische Form wie der Querschnitt des Rohres hat, und durch wenigstens ein Befestigungselement (14,15), das das Ende (29) des Endstückes gegen das Ende des Rohres (11) hält, so daß die metalldampffreisetzende Substanz im Rohr gehalten wird,

2. Metalidampferzeuger nach Anspruch 1, da^ durch gekennzeichnet, daß er wenigstens ein biegsames Element (40) aufweist, das aus einem gebogenen Metallstreifen besteht, der an einem Ende des Endstückes (23) befestigt ist, wobei das gegenüberliegende Ende (29) des gleichen Endstückes mit dem die metalldampffreisetzende Substanz (22) enthaltenden Rohr (11) in Berührung steht.

3. Metalldampferzeuger nach Anspruch 1 as oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (11), das Endstück (12, 13, 23) und das Befestigungselement (14,15) aus dem gleichen Metall mit hohem ohmschen Widerstand hergestellt sind.

30