DE2304771C3 - Elektrische Entladungsröhre mit einer direkt heizbaren Kathode - Google Patents

Description

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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 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 5> Ende über eine Anzahl radial, aber an den Enden axial verlaufender, dünner Metallbänder mit einem innerhalb der Kathode liegenden Metalleiter (Zylinder) verbunden ist.

Die oben beschriebenen aus Metalldrähten aufgebauten Kathoden sind unter der Bezeichnung Maschenkathoden bekannt. Aus der US-PS 29 28 978 ist es bekannt, ein Ende einer derartigen Kathode über biegsame Bänder mit dem innerhalb der Kathode liegenden Itromführenden Leiter zu verbinden. Diese biegsame Verbindung verhindert, daß die Masehenkathede 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 Wärmeausdehung der Kathode in axialer Richtung ungehindert stattfinden können, was erfordert, daß die Verbindung zwischen der Kathode und dem genannten Leiter äußerst biegsam ist und 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 sehr stark, d. h. über einen sehr kleinen Abstand gekiümmL 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 werden jedoch viel höhere Anforderungen an die Biegsamkeit des Aufhängegebildes 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 Kreuzungspunkte, 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 laißer einer genügenden Biegsamkeit auch einen sehr geringen elektrischen Widerstand aufweist.

Aus der US-PS 35 60 791 ist ein Gebilde bekannt, bei dem die biegsame Verbindung zwischen der Kathode und dem zenlralhegenden 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 Teii einschließen werden, wodurch die Wärmeableitung dort in erheblichem Maße behindert wird.

Die Erfindung bezweckt, ein Gebilde der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei dem die Verbindung zwischen einem Ende der Maschenkathode und dem innerhalb der Kathode liegenden Leiter (Zylinder) 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 auftretenden thermischen Spannungen auf ein Mindestmaß beschränkt bleibt.

Bei einer zylindrischen Masehenkathode, die an einem Ende biegsam mit einem zentral innerhalb der Kathode liegenden Metalleiter, Zylinder, verbünden 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 parallelen Enden gemessen, gleich dem 0,2- bis 0,4fachen 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 fluchtend zu ihren Befestigungsflächen auf- und abbewegen, wobei kaum Kräfte in radialer Richtung auftreten, vorausgesetzt, daß der Krümmungsradius des durch die Bänder gebildeten Bogens in bezug auf die radialen 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 gestelle wird, ist von der benötigten Anzahl Bänder abhängig, die an den Umfang des zentral innerhalb der Kathode liegenden Stromleiters (Zylinders) enden können muß. Bei einer gegebenen Breite der Bänder liegt ihre Anzahl durch den noch eben zulässigen elektrischen Widerstand fest, der durch die parallelgeschalteten Bänder dargestellt wird. Eine Herabsetzung des elektrischen Widerstandes der Bänder wird erhalten, wenn die Bänder, von dem auf dem zentralen Zylinder befestigten schmalen Ende gleichmäßig 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 4 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 zeigt

F i g. 1 schaubildlich ein Ausführungsbeispiel einer Kathode nach der Erfindung,

Fig.2 einen Längsschnitt durch die Kathode nach Fig. l.und

F i g. 3 ein Band im gedehnten Zustand.

In F i g. 1 ist die schcnatisch dargestellte Maschenkathode 1 aus dreißig lingsgängig 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 auf und einem Durchmesser von 78,8 mm. An einem Ende ist die Kathode 1 auf dem Außenring einer kreisförmigen, rechtwinkligen Metallrinne 2 und am anderen Ende auf einem kreisförmigen Ring 3 festgeschweißt, der ein Ende des hohlen metallenen Stützzylinders 4 bildet Innerhalb des Hohlzylinders 4 und der Kathode 1 erstreckt sich koaxial der hohle Metallzylinder 5, der einen Teil des

ίο Glühstromkreises der Kathode bildet und der über ein schüsseiförmiges Ansatzstück 6 in einen Hohlzyiinder 7 kleineren Durchmessers übergeht Die im Zylinder 5 vorgesehenen Löcher 11 geben Zutritt zu einigen sich hinter ihnen befindenden, nichtverdampfenden Gasbindem. 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 Befestigungssteile aus erstrecken sich die Bänder 8 anfänglich in axialei Richtung, beschreiben dann einen annähernd halbkreisförmigen Bogen und endsa schließlich wieder in axialer Richtung zwischen dem MoIj jdänband 10 und dem Innenring der Kathodenrinne 2.

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.

F i g. 2 zeigt einen Längsschnitt durch das Kathodenaufhängegebilde nach F i g. 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 Zylinder 7 wird durch sechzehn derartiger zusammengesetzter Bänder gebildet Der Durchmesser des durch die Bänder gebildeten Bogens beträgt, zwischen den parallelen Endteilen desselben gemessen, 23 mm, während der Stützzylinder 7 einen Durchmesser von 22 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 F i g. 1 dargestellt ist Mittels der Zentrierstifte 16 und 1? ist die Schirmkappe 14 auf der Metallbuchse 15 befestigt. Bei 18 ist die Buchse 15 mit dem Zylinder 7 verschweißt Die Schirmkappe 14 weist Kathodenpotential auf und verhindert, daß gegebenenfalls von den Bändern 8 emittierte Elektronen, die zu einer unerwünschten Anodenverlustwärme beitragen, die Anode erreichen.

F i g. 3 zeigt ein Band 8 im ausgestreckten 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 Brei.e von 3,5 mm übergeht

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Elektrische Entladungsröhre, die eine zylindrische direkt heizbare Kathode enthält, die aus links- und rechtsgängig schraubenlinienförmig gewickelten, sich zu beiden Seiten derselben Zylinderfläche erstreckenden, am 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 (Zylinder) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Enden der genannten Bänder (8) über eine beschränkte Länge gleichsinnig in axialer Richtung verlaufen und der zwischen diesen Enden liegende Teil einen annähernd halbkreisförmigen Begjn bildet, dessen Durchmesser, zwischen den beiden parallelen Enden gemessen, gleich dem 0,2- bis 0.4fachen des Durchmessers der zylindrischen Kathode (1) ist

2. Elektrische Entladungsröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes einzelne Band (8) aus zwei sich völlig oder nahezu völlig überlappenden Bändern (12, 13) vorzugsweise gleicher Dicke besteht.

3 Elektrische Entladungsröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bänder (8) einen schm«»<en und einen breiten Teil aufweisen, die gleichmäßig ineinancfsr übe ^ehen und von denen der schmale Teil auf e^;nem Zylinder endet, dessen Durchmesser kleiner als der ies Inr.enringes der Kathodenrinne (2) ist, auf dem der breite Teil endet.