DE2821687A1

DE2821687A1 - Leistungsroehre mit magnetischer strahlfuehrung

Info

Publication number: DE2821687A1
Application number: DE19782821687
Authority: DE
Inventors: Brian Leslie Dore; Graham Harold George Phipps; Harold Taylor
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1977-05-19
Filing date: 1978-05-18
Publication date: 1978-11-30
Also published as: JPS5620659B2; JPS549571A; US4197481A; GB1534495A; FR2391553A1; FR2391553B1

Description

Patentanwalt ** 7 8 71687

Dipl.-Phys. Leo Thul

Stuttgart

G.'H.G.Phipps-B. L.Dore-H.Taylor 5-2-1

INTERNATIONAL STANDARD ELECTRIC CORPORATION, NEW YORK

Leistungsröhre mit magnetischer Strahlführung

Die Erfindung bezieht sich auf Leistungsröhren mit magnetischer Strahlführung oder Fokussierung.

In der DE-OS 24 32 489 ist zum ersten Mal eine Leistungsröhre beschrieben, in der die Steuer- oder Sperrelektrode als ein wesentliches Bauteil ausgeführt ist, welches in sich eine Kathode trägt, welche durch zwischenliegende isolierende Abstandsstücke gehalten wird. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung dieses Grundkonzept in eine Röhre von wesentlich höherer Leistungsfähigkeit einzuführen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe für eine Leistungsröhre mit magnetischer Strahlführung, bestehend aus einer Hohlanode, einer langgestreckten Kathodenanordnung und einem Steuerelektodenteil, welche sich beide axial innerhalb der Anode erstrecken, elektrischen Isolatoren, welche so angeordnet sind, daß die Kathode innerhalb und relativ

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Dr.J /Mr -/-

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zum Steuerelektrodenteil gehalten wird, dadurch gelöst, daß das Steuerelektrodenteil in gutem Wärmeleitkontakt mit einer ersten Kühlvorrichtung am einen Ende der Röhre und die Anode in gutem Wärmeleitkontakt mit einer zweiten Kühlanordnung ist.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die erste Kühlvorrichtung so ausgelegt, daß sie mehr als 100 Watt Wärmeenergie des Steuerelektrodenteils ableiten kann.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind in Zusammenhang mit der Beschreibung der beigefügten Zeichnungen sowie in den Patentansprüchen dargestellt. Es zeigen:

Fig.l in einem Teilschnitt eine magnetisch fokussierte Triodenröhre übereinstimmend mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;;

Fig.2 einen Schnitt entlang der Linie A-A von Fig.l in Richtung der Pfeile, und

Fig.3 und 4 schematisch Einzelheiten der Konstruktion der Anode und des Kühlmantels.

Bezugnehmend auf die Zeichnungen enthält die Röhre eine Hohlanode 1 aus Kupfer. Die Einlaß- und Auslaßröhrchen 3 und 4 für die Kühlflüssigkeit, welche Wasser sein kann, sind, wie gezeigt, mit dem Mantel 2 verhunden.

Axial innerhalb der Anode 1 erstreckt sich ein metallisches Steuerelektrodenteil 5 aus Kupfer, welche fünf axiale Spalten

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besitzt, deren Oberflächen normal zur Zeichnungsebene Elektrodenoberflachen darstellen. Das Steuerelektrodenteil 5 ist mit einer Kühlvorrichtung 7 versehen, welche Luftkühlrippen 8 besitzt, die im beschriebenen Ausführungsbeispiel von kreisrunder Form sind.

Das Steuerelektrodenteil 5 wird von der Kühlvorrichtung durch zwei schwere Metallbeine 9 und 10 getragen, welche am einen Ende mit der Kühlvorrichtung 7 durch geschraubte und verlötete Verbindungen 11 befestigt sind, und am anderen Ende durch ähnliche Verbindungen (nicht gezeigt) befestigt sind. Die Beine 9 und 10 sorgen für gute elektrische und thermische Leitfähigkeit.

Innerhalb jedes Spaltes 6 ist eine langgestreckte Kathode untergebracht, welche aus einer Metallröhre 13 besteht, auf der sich eine elektronenemittierende Schicht 14 befindet, und die ein inneres Heizerelement besitzt (nicht gezeigt), dessen Endzuleitungen 15 und 16 mit den entsprechenden Stromschienen 17 verbunden sind (nur eine ist in der Zeichnung sichtbar; aber eine identische zweite liegt direkt hinter der einen gezeigten). Diese Stromschienen werden durch Metallfahnen 18 und 19 an keramischen Stützstäben 20 und 21 befestigt, welche ihrerseits mit der Kühlvorrichtung 7 verbunden sind.

Stabförmige Verbindungsleitungen 22 verbinden jede der Stromschienen mit einer entsprechenden außerhalb befindlichen Anschlußklemme 23 (eine andere identische Anschlußklemme befindet sich hinter der einen gezeichneten, zur Verbindung mit der anderen Anschlußklemme, welche auch nicht gezeichnet ist).

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9 R 9 1 R R 7

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Jede Kathode ist innerhalb des Steuerelektrodenteils durch zwei keramische isolierende Durchführungen 24 und 25 angeordnet. Diese Durchführungen werden in Bohrungen 26 und 27 an entgegengesetzten Enden des Steuerelektrodenteils geführt. Jede der Bohrungen 26 und 27 hat Aussparungen 26a und 27a, welche einen Plansch an der keramischen Durchführung aufnehmen, um dadurch die Kathode symmetrisch im Steuerelektrodenspalt 6 zu positionieren.

über den isolierenden Durchführungen sind Abschlußplatten 28 und 29 angeordnet, um die Durchführungen zu befestigen.

Wie man sieht, hat jede der Durchführungen eine sich leicht verjüngende äußere Oberfläche, so daß der einzige Kontaktpunkt der Durchführung mit dem Steuerelektrodenteil' durch die Abschlußplatten 28 und 29 und durch die inneren Kanten der Plansche hergestellt wird, welche in den Aussparungen 26a und 27a sitzen. Die gewährleistet, daß der Abstand der Kathode zum Steuergitter so groß wie möglich ist.

Die Kathoden 12 können sich axial frei im Steuerelektrodenteil bewegen. Sie werden nur vom Heizer und den Kathodenheizeranschlußklemmen 15 und 16 der Stromschiene 17 gehalten. Dadurch können sich die Kathoden axial ohne Begrenzung zusammenziehen und ausdehnen.

Wie man sieht hat jede der Kathoden eine thermische Sperre zwischen den Enden der emittierenden Bedeckung 14 und den dazugehörenden isolierenden Durchführungen. In der bevorzugten Ausführungsform wird diese Sperre durch Ringe von Löchern 30 und 31 gebildet. Die Löcher nehmen an diesen Stellen etwa die Hälfte des Metalls der Röhre 13 weg. Es wäre auch

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möglich, andere Wege zu finden, um den Abfluß der Wärme aus der emittierenden Gegend der Kathode zu verhindern, aber die gezeigten Löcher werden bevorzugt, weil sie in wirksamer Weise den Wärmestrom behindern, während sie gleichzeitig die Starrheit und Stärke der Röhre in dieser Position gewährleisten.

Das Steuerelektrodenteil und die Kathodenanordnung zusammen mit der Kühlvorrichtung bilden eine komplette Einheit, die mit der Anode 1 durch die zylindrische Keramik-Kupfer-Dichtung 32 und die Keramik-Metall-Verschmelzungen 33 und 3^ verbunden ist.

Bezugnehmend auf Fig.2 werden Einzelheiten des Her^tellungsprozesses von Anode und Kühlmantel beschrieben. Die Anode wird aus einem Kupferzylinder geformt, der gequetscht wird, um die flachen Seiten la und Ib zu bilden. Dieses Rohr wird dann einem Präsverfahren unterworfen, um längslaufende Nuten 35s in die äußeren Oberflächen einzuarbeiten. In der gezeigten Ausführungsform sind es insgesamt 15 Nuten, von denen jede etwa 1, 2 mm tief und 3 mm breit ist. Der äußere Mantel 2 wird ähnlieh durch Quetschen eines kreisrunden Rohres von ursprünglich größerem Durchmesser als dem der Anode auf dieselbe allgemeine Form hin hergestellt. Die zwei Rohre haben dieselbe Länge und werden ineinander gestellt, so daß halbmondförmige Kühlkammern 36 und 37 entstehen, die über die Nuten 35 miteinander in Verbindung stehen, die durch den Kühlmantel 2 abgeschlossen, Kühlkanäle bilden, welche mit den Kammern 36 und 37 verbunden sind. Die Anoden und Kühlmantelgerätegruppe wird durch Festlöten von Ober- und Unterteil 38 und 39 fertiggestellt.

Diese Konstruktionsmethode gewährleistet eine relativ einfache und billige Anoden-Kühlmantel-Anordnung. Die Ein- und

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Auslaßröhren 3 und 4 werden in den Löchern 3a und 4a im Kühlmantel auf beliebige Art und Weise befestigt.

In durchgeführten Versuchen haben wir festgestellt, daß das Steuerelektrodenteil mehr als 100 Watt Wärmeenergie erzeugen kann, und in der beschriebenen Ausführungsform kann es über 300 Watt erzeugen. Wenn wir die Kühlstruktur 8 so auslegen, um ca. 300 Watt abzuleiten, können wir die Steuerelektrode auf etwa 300° C halten und die Kühlstruktur 8 zusammen mit den zugehörigen Metallkeramikverschmelzungen bei 33 kann auf etwa 150° C gehalten werden.

In der beschriebenen Ausführung hahen die starren Metallbeine 9 und 10, welche das Steuerelektrodentexl mit der Kühlvorrichtung 8 verbinden, einen Gesamtquerschnit^vt von ungefähr 250 mm².

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Leerseite

Claims

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Patentansprüche

Leistungsröhre mit magnetischer Strahlführung, bestehend aus einer Hohlanode, einer langgestreckten Kathodenanordnung und einem Steuerelektrodenteil, welche sich beide axial innerhalb der Anode erstrecken, elektrischen Isolatoren, die so angeordnet sind, daß sie die Kathode innerhalb und relativ zum Steuerelektrodenteil halten, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Steuerelektrodenteil in gutem Wärmeleitkontakt mit einer ersten Kühlvorrichtung (7) am einen Ende der Röhre befindet, und daß sich die Anode in gutem Wärmeleitkontakt mit einer zweiten Kühlvorrichtung befindet.
2. Leistungsröhre mit magnetischer Strahlführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kühlvorrichtung so ausgelegt ist, daß sie mehr als 100 Watt Wärmeenergie des Steuerelektrodenteils ableiten kann.
3. Leistungsröhre mit magnetischer Strahlführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kühlvorrichtung aus einer Mehrzahl von Luftkühlrippen (8) besteht.
4. Leistungsröhre mit magnetischer Strahlführung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerelektrodenteil durch starre Beine (9, 10) mit der Kühlvorrichtung verbunden ist.
5. Leistungsröhre mit magnetischer Strahlführung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

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die erste Kühlvorrichtung externe, von dieser Kühlvorrichtung elektrisch isolierte, Kathodenanschlußklemmen (23) trägt.
6. Leistungsröhre mit magnetischer Strahlführung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathoden der Kathodenanordnung aus Stützrohren (13) bestehen, welche mit einem elektronenemittierenden Material (14) über ein mittleres Stück ihrer Länge versehen sind, daß sie einen elektrischen Heizer enthalten, und daß die Stützrohre mit Mitteln versehen sind, die den Wärmefluß von dem elektronenemittierenden Teil zu den Enden der Rohre behindern.
7- Leistungsröhre mit magnetischer Strahlführung nach Anspruch 6,dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr metallisch ist und mit einer Anzahl Löcher (30, 31) versehen ist.
8. Leistungsröhre mit magnetischer Strahlführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode ebene Seiten hat, welche die wirksame Anodenoberfläche der Röhre bilden, und daß das Steuerelektrodentexl aus einer metallischen, ebenen Platte besteht, mit einer Mehrzahl durchgehender Spalten (6), welche nebeneinander angeordnet sind und die sich parallel zur Hohlanode erstrecken und, daß das Steuerelektrodentexl eine Mehrzahl von Kathoden enthält, welche innerhalb jeder der entsprechenden Spalte angebracht sind.
9. Leistungsröhre mit magnetischer Strahlführung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode

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aus einem ursprünglich kreisrunden Metallrohr gefertigt ist, das nach geeigneter Verformung flache Seiten aufweist,
10. Leistungsröhre mit magnetischer Strahlführung nach Anspruch 9j dadurch gekennzeichnet, daß die Anode (1) von einem Kühlmantel (2) umgeben ist, welcher aus einem ursprünglich kreisrunden Metallrohr von größerem Durchmesser als dem Metallrohr der Anode, so gefertigt ist, daß es flache Seiten aufweist, die den flachen Seiten der Anode entsprechen und an diesen so anliegen, daß sich Kühlkammern (36, 37) an jedem Ende der Anode zwischen Anode und Kühlmantel befinden, die durch Kanäle, welche sich zwischen den anliegenden Seiten von Anode und Kühlmantel befinden, verbunden sind, so daß ein Plüssigkeitsdurchgang zwischen den Kühlkammern ermöglicht ist.
11. Leistungsröhre mit magnetischer Strahlführung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkanäle durch Nuten (35) gebildet sind, die in den flachen Oberflächen entweder der Anode oder des Kühlmantels angebracht sind.

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