DE2304771A1 - Elektrische entladungsroehre mit einer direkt heizbaren kathode - Google Patents
Elektrische entladungsroehre mit einer direkt heizbaren kathodeInfo
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- H01J1/15—Cathodes heated directly by an electric current
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- Vessels, Lead-In Wires, Accessory Apparatuses For Cathode-Ray Tubes (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
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
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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■ 2 - ' PIIN.613ZU
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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- 3 - pun.613^.
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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- h - PHN.613^+.
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
US
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)
- - 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. 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. 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,309834/0817Leerseite
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