DE2304771A1 - Elektrische entladungsroehre mit einer direkt heizbaren kathode - Google Patents

Description

PIIN. 6 1 3fr.

GÜNTHER M. DAVID va/isvn.

Anmelder; N. V. PK/UPS⁵ GLOEILAMPtNFABRlEKEN 2304771

Akte: PHN- 6134
Anmeldung vom! 31. Jan. 1973

Elektrische Entladungsröhre mit einer direkt heizbaren Kathode,

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Entladungsröhre, die eine zylindrische direkt heizbare Kathode enthält, die aus links- und rechtsgängig schraubenlinienförmig gewickelten, sich zu beiden Seiten derselben Zylinderfläche erstreckenden, an wenigstens einem Teil der Kreuzpunkte miteinander versehe eissten Drähten aus thoriertem Wolfram oder einem anderen hochschmelzenden Metall aufgebaut ist und die an einem Ende starr mit einem koaxial mit der Kathode verlaufenden Stützzylinder und am anderen Ende über eine Anzahl radial, aber an den Enden axial verlaufender, dünner Metallbänder mit einem innerhalb der Kathode liegenden Metalleiter verbund en ist.

Die obenbeschriebenen aus Metalldrähten aufgebauten

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Kathoden sind unter derBezeichnung Maschenkathoden bekannt. Aus der USA-Patentschrift 2.928.978 ist es bekannt, ein Ende einer derartigen Kathode über biegsame Bänder mit dem innerhalb der Kathode liegenden stromführenden Leiter zu verbinden. Diese biegsame Verbindung bezweckt, zu verhindern, dass die · Maschenkathode durch thermische Spannungen verformt wird, die infolge der beim Ein- und Ausschalten des Glühstromes auftretenden Nacheilung der Längenänderung des Stützzylinders in bezug auf die der Kathode hervorgerufen werden. Zu diesem Zweck soll die Wärmeausdehnung der Kathode in axialer Richtung unbehindert stattfinden können, was erfordert, dass die Verbindung zwischen der Kathode und dem genannten Leiter äusserst biegsam ist und also aus möglichst dünnen Bändern aufgebaut sein muss. Andererseits sollen diese Bänder nicht zu dünn sein, weil sie von dem Glühstrom für die Kathode durchflossen werden und daher einen möglichst geringen elektrischen Widerstand aufweisen sollen.

Die Kathode gemäss der obenerwähnten Patentschrift weist eine Länge von etwa 6 cm und einen Durchmesser von etwa 5 cm auf. Die biegsamen Bänder, die diese Kathode mit dem innerhalb der Kathode liegenden Leiter verbinden, weisen einen S-förmig abgebogenen Teil auf. Wegen des geringen Abstandes zwischen dem Leiter und der Kathode sind die Bänder seh-r stark, d.h. über einen sehr kleinen Abstand , gekrümmt. Demzufolge ist die Biegsamkeit des Gebildes in axialer Richtung verhältnismässig gering, wenn dies auch für Kathoden mit den obengenannten Abmessungen kaum bedenklich sein wird. Bei Kathoden mit einer Länge von mehr als 200 mm

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werden jedoch viel höhere Anforderungen an die Biegsamkeit des AufhängegebiId es gestellt und das bekannte Gebilde lässt sich nicht mehr anwenden.

Eine Verformung der Kathode bei der Betriebstemperatur infolge des Eigengewichtes kann durch passende Wahl der Länge und der Dicke der Kathodendrähte, der Anzahl geschweisster Kreuzpunkte, des Durchmessers der Kathode und der Anzahl Kathodendrähte verhindert werden. Es ist ein schwieriges Problem, eine Verbindung zwischen der Kathode und dem innerhalb der Kathode liegenden Leiter herzustellen, die ausser einer genügenden Biegsamkeit auch einen sehr geringen elektrischen Widerstand aufweist.

Aus der USA-Patentschrift 3.560.791 ist ein Gebilde bekannt, bei dem die biegsame Verbindung zwischen der Kathode und dem zentral liegenden Leiter durch eine Kappe gebildet wird, die aus einer Anzahl aufeinander gestapelter und gegeneinander über einen bestimmten Winkel verdrehter dünner kreisförmiger Schüsseln aufgebaut ist, die mit je sich radial zu der Kathode erstreckenden und dort rechtwinklig abgebogenen Blattfedern versehen sind. Die Steifheit eines derartigen Gebildes ist aber doch noch zu gross, um es bei den vorliegenden Maschenkathoden mit einer Länge von mehr als 200 mm verwenden zu können. Ein weiterer Nachteil dieses Gebildes ist noch der, dass, in radialer Richtung zu der Mitte der Schüsseln gerechnet, die Blattfedern einander zu einem immer grösseren Teil einschliessen werden, wodurch die Wärmeableitung dort in erheblichem Masse behindert wird.

Die Erfindung bezweckt, ein Gebilde der eingangs

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beschriebenen Art zu schaffen, bei dem die Verbindung zwischen einem Ende der Maschenkathode und dem innerhalb der Kathode liegenden Leiter einen niedrigen elektrischen Widerstand aufweist, während trotzdem die Biegsamkeit in axialer Richtung derart gross ist, dass eine Verformung der Kathode infolge der beim Ein- und Ausschalten des Glühstromes auftreteirfen liiermischen Spannungen auf ein Mindestmass beschränkt bleibt.

Bei einer zylindrischen Maschenkathode, die an einem Ende biegsam mit einem zentral innerhalb der Kathode liegenden Metalleiter verbunden ist, welche Verbindung durch eine Anzahl radial, jedoch an den Enden axial verlaufender dünner Metallbänder gleicher Dicke gebildet wird, verlaufen nach der Erfindung die beiden Enden der genannten Bänder über eine beschränkte Länge gleichsinnig in axialer Richtung und bildet der zwischen diesen Enden liegende Teil einen annähernd halbkreisförmigen Bogen, dessen Durchmesser, zwischen den beiden

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parallelen Enden gemessen, gleich dein 0,2 bis 0,4-fachen des Durchmessers der Kathode ist.

Das Gebilde nach der Erfindung weist besonders günstige Eigenschaften auf. Die Form, zu der die Bänder abgebogen sind, erteilt dem Gebilde eine grosse Biegsamkeit in axialer Richtung. Ein weiterer Vorteil des.Gebildes nach der Erfindung im Vergleich zu denen gemäss der vorerwähnten Patentschriften ist der, dass sich bei einer Längenänderung der Kathode die Bänder fluchtrecht zu ihren Befestigungsflächen auf- und abwickeln, bei welcher Bewegung kaum Kräfte in radialer Richtung auftreten, vorausgesetzt, dass der Krümmungsradius des durch die Bänder gebildeten Bogens in bezug auf die radialen

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Abmessungen der Kathode möglichst gross gewählt wird. In diesem Falle ist nämlich das in den Bändern auftretende Biegemoment möglichst gering. Die obere Grenze, die, bei einem gegebenen Kathodendurchmesser, an diesen Krümmungsradius gestellt wird, ist von der benötigten Anzahl Bänder abhängig, die an den Umfang des zentral innerhalb der Kathode liegenden Glühstromleiters enden können muss. Bei einer gegebenen Breite der Bänder liegt die Mindestzahl durch den noch eben zulässigen elektrischen Widerstand fest, der durch die parallelgeschalteten Bänder dargestellt' wird. Eine Herabsetzung des elektrischen Widerstandes der Bänder, ohne dass die genannten günstigen Eigenschaften des Gebildes verloren gehen, wird erhalten, wenn die Bänder, von dem schmalen, auf dem Zylinder mit dem kleinsten Durchmesser befestigten Ende her gerechnet, gleichmassig in einen Teil mit grösserer Breite übergehen.

Da die Steifheit der Bänder der dritten Potenz der Dicke der Bänder proportional ist, ist es besonders günstig, jedes einzelne Band aus zwei Bändern vorzugsweise gleicher Dicke zusammenzusetzen« Die Biegsamkeit wird dann um etwa einen Faktor k verbessert, während sich der elektrische Widerstand der Bänder nicht ändert. Ein Aufbau jedes einzelnen Bandes aus mehr als zwei Bändern hat den Nachteil, dass die Wärmeableitung der sich beidseitig einschliessenden Bänder zu stark behindert werden würde.

Die Erfindung wird nachstehend beispielsweise an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen»

Fiff. 1 schaubildlich ein Ausführungsbeispiel eines Kathodenaufhängegebildes nach der Erfindung,

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Fig. 2 einen Längsschnitt durch das Kathodenaufhängegebilde nach Fig. 1, und

Fig. 3 ein Band im gedehnten Zustand, In Fig. 1 ist die schematisch dargestellte Maschenkathode 1 aus dreissig linksgängig und dreissig rechtsgängig schraubenlinienförmig gewickelten, an den Kreuzpunkten miteinander verschweissten Drähten aus thoriertem Wolfram aufgebaut. Die Kathodendrähte weisen eine Dicke von 0,45 mm auf und bilden eine Kathode mit einer Länge von 257 mm und einem Durchmesser von 78#8 mm. An einem Ende ist die Kathode 1 auf dem Aussenring einer kreisförmigen, rechtwinkligen Metallrinne und am anderen Ende auf einem kreisförmigen Ring 3 festgeschweisst, welcher Ring ein Ende des hohlen metallenen Stützzylinders k bildet. Innerhalb des Hohlzylinders h und der Kathode 1 erstreckt sich koaxial der hohle Metallzylinder 5t der einen Teil des Glühstromkreises der Kathode bildet und der über ein schüsseiförmiges Ansatzstück 6 in einen Hohlzylinder 7 kleineren Durchmessers übergeht. Die im Zylinder vorgesehenen Löcher 11 geben Zutritt zu einigen sich hinter ihnen befindenden, nichtverdampfenden Gasbindern. Auf dem freien Ende des Zylinders 7 sind die dünnen Molybdänbänder 8 befestigt und zwischen der Zylinderwand und dem ebenfalls aus Molybdän bestehenden Band 9 festgeklemmt. Von dieser Befestigungsstelle aus erstrecken sich die Bänder 8 anfänglich in axialer Richtung, beschreiben dann einen annähernd halbkreisförmigen Bogen und enden schliesslich wieder in axialer Richtung zwischen dem Molybdänband 10 und dem Innenring der Kathodenrinne 2.

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Zur Verbesserung der Biegsamkeit des Gebildes besteht jedes einzelne Band aus zwei Bändern, die sich völlig überlappen und je eine Dicke von 0,1 mm aufweisen.

Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch das Kathodenaufhängegebilde nach Fig. 1. Die Bänder 8 bestehen aus je zwei Bändern 12 und 13» die je eine Dicke, von 0,1 mm aufweisen. Die Verbindung zwischen der Kathode 1 und dem Leiter 7 wird durch sechzehn derartiger zusammengesetzter Bänder gebildet. Der Durchmesser des durch die Bänder gebildeten Bogens beträgt, zwischen den parallelen Endteilen desselben gemessen, 23 nun, während der Stützzylinder 7 einen Durchmesser von -" mm und die Kathode 1 einen Durchmesser von 78,8 mm aufweist.

Das Gebilde nach der Erfindung besteht weiter aus einer Schirmkappe 14, die der Deutlichkeit halber nicht in Fig. 1 dargestellt ist. Mittels der Zentrierstifte 16 und 17 ist die Schirmkappe i4 auf der Metallbuchse 15 befestigt. Bei 18 ist die Buchse 15 mit dem Zylinder 7 verschweisst. Die Schirmkappe weist Kathodenpotential auf und verhindert, dass gegebenenfalls von den Bändern 8 emittierte Elektronen, die zu einer unerwünschten Anodenverlustwärme beitragen, die Anode erreichen.

Fig. 3 zeigt ein Band 8 im gedehnten Zustand. Das Band weist bei 21 einen sich über eine Länge von 12 mm verjüngenden Teil auf, der bei 22 in einen Teil mit einer Länge von 28 mm und einer Breite von 6 mm und bei 23 in einen Teil mit einer Länge von 8 mm und einer Breite von 3,5 mm übergeht.

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Claims (3)

1. - 3 - PHN.61 3k.

   PATENTANSPRÜCHE:

   ι
   1,J Elektrische Entladungsröhre, die eine zylindrische direkt heizbare Kathode enthält, die aus links- und rechtsgängig schraubenlinienförmig gewickelten, sich zu beiden Seiten derselben Zylinderfläche erstreckenden, an mindestens einem Teil der Kreuzpunkte miteinander verschweissten Drähten aus thoriertem Wolfram oder einem anderen hochschmelzenden Metall aufgebaut ist und die an einem Ende starr mit einem koaxial mit der Kathode verlaufenden Stützzylinder und am anderen Ende über eine Anzahl radial, aber an den Enden axial verlaufender, dünner Metallbänder mit einem innerhalb der Kathode liegenden Metalleiter verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Enden der genannten Bänder über eine beschränkte Länge gleichsinnig in axialer Richtung verlaufen und der zwischen diesen Enden liegende Teil einen annähernd halbkreisförmigen Bogen bildet, dessen Durchmesser, zwischen den beiden parallelen Enden gemessen, gleich dem 0,2- bis 0,4-fachen des Durchmessers der zylindrischen Kathode ist.
2. 2. Elektrische Entladungsröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes einzelne Band aus zwei sich völlig oder nahezu völlig überlappenden Bändern vorzugsweise gleicher Dicke besteht,
3. 3. Elektrische Entladungsröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bänder einen schmalen und einen breiten Teil aufweisen, die gleichmässig ineinander übergehen und von denen der schmale Teil auf einem Zylinder endet, dessen Durchmesser kleiner als der des Zylinders ist, auf dem der breite Teil endet,

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