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Elektrische Entladeröhre, deren Außenwandung teilweise aus Metall
besteht. Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Entladeröhren mit zwei oder
mehr Elektroden. Sie kann auf Sendelampen, Verstärker oder Empfangslampen für drahtlose
Telegraphie und Telephonie mit hohem Vakuum oder mit Gasfüllung, Glühkathodengleichrichter
mit oder ohne Gasfüllung, Röntgenröhren, Ouecksilberdampfgleichrichter und ähnliche
Apparate angewendet werden.
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Man hat bereits verschiedentlich versucht, das Gefäß für solche Röhren
nicht aus Glas, sondern aus Metall herzustellen, bisher aber ohne Erfolg.
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Zur Erleichterung der Kühlung der Anode bei Sendelampen für größere
Leistungen hat man vorgeschlagen, die Außenwand der Lampe teilweise aus Metall herzustellen
und diesen Teil dann zu gleicher Zeit als Anode zu verwenden. Da man bei der luftdichten
Verbindung dieses metallischen Teiles mit dem Isoliermaterial, an dem die anderen
Elektroden befestigt waren, auf Schwierigkeiten stieß, hat man dabei die Röhre dauernd
mit einer Vakuumpumpeinrichtung verbunden zwecks Verbesserung des Vakuums, falls
dies nötig sein sollte. .
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Bei einer anderen Einrichtung dieser Art wurde vorgeschlagen, für
die luftdichte Verbindung der Metallwand mit der Glaswand einen Platinring zu verwenden.
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Auch bei Röntgenröhren ist es bekannt, einen Teil der Außenwand aus
Metall auszuführen. Dabei hat man zur Befestigung der Elektroden in diesem Metallgefäß
Porzellanhochspannungsisolatoren verwendet, wobei jedoch eindauerhaftes hohes Vakuum
nicht erreicht wurde, weshalb man auch hier bereits vorgeschlagen hat, die Metallwand
mit dem Glase durch einen Platinring zu verbinden.
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Bei den bisher vorgeschlagenen Einrichtungen ist also entweder ein
dauerhaftes hohes Vakuum nicht möglich oder man verwendet einen Platinring, der
aber viel zu kostspielig ist, um allgemein Verwendung zu finden. Gemäß der Erfindung
ist die mit zwei oder mehr Elektroden versehene Entladeröhre, deren Außenwandung
in bekannter Weise zum Teil aus Metall besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der
metallische Teil der Außenwandung, der gegebenenfalls selbst als Elektrode dienen
kann, entweder ganz aus Chromeisen besteht oder mittels eines Verbindungsteiles
aus Chromeisen luftdicht mit einem oder mehreren Glasverschlüssen verbunden ist,
wobei die Zusammensetzung des Chromeisens derart ist, daß seine Wärmeau.sdehnungszahl
wenig von der des Glases abweicht.
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Nach der Erfindung kann das Metallgefäß zweckmäßig gänzlich aus Chromeisen
von der erwähnten Zusammensetzung bestehen.
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In den Abbildungen sind einige Einrichtungen für Audions oder Sendelampen
für drahtlose Telegraphie und ähnliche Zwecke, an denen die Erfindung praktisch
durchgeführt werden kann, schematisch dargestellt. Die Erfindung ist jedoch keineswegs
auf diese besonderen Entladeröhrentypen. beschränkt, sondern kann überhaupt bei
jeder Art Entladeröhre praktisch durchgeführt werden.
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Abb. i und 2 zeigen zwei Querschnitte durch eine Dreielektrodenröhre,
bei der das Metallgefäß als Anode dient, und die sich besonders für kleinere Leistungen
eignet: Abb. 3 stellt gleichfalls eine Dreielektrodenröhre dar, bei der das Metallgefäß
als Anode dient; die Glühkathode und Hilfselektrode sind hier aber an zwei gläsernen
Verschlüssen befestigt, die das Metallgefäß an beiden Seiten verschließen.
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Abb. q. stellt eine Röhre dar, die als Sendelampe für sehr große Leistung
dienen kann. Auch hier dient das Metallgefäß als Anode, der gläserne Verschluß ist
jedoch zur besseren Isolierung erheblich größer als bei der Einrichtung gemäß Abb.
i und 2 ausgeführt.
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Bei den Einrichtungen nach den Abb. i und 2 ist i ein Metallgefäß,
Idas zugleicherZeit
als Anode dient, und 2 ein gläserner Verschluß,
der mit dem Rande des Metallgefäßes verschmolzen ist.
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Die beiden anderen Elektroden, nämlich ein Glühfaden 3 und eine Hilfselektrode
q., sind an dem Glasverschlüß 2 befestigt. Der Verschluß hat hier die Form eines
in der Technik der elektrischen Glühlampen und Entlade- _ röhren allgemein üblichen
Lampenfußes und ist in umgekehrtem Sinne, als üblich, mit dem Metallgefäß verschmolzen.
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Die Zuführungsdrähte 7 und 8 des Glühfadens 3 sind in das Glas des
Lampenfußes eingeschmolzen, ebenso wie ein Zuführungsdraht 6 für die Hilfselektrode
d.. Der Glühfaden 3 kann aus Wolfram oder anderem geeigneten Stoffe mit hohem Schmelzpunkt
bestehen. Die Hilfselektrode q. besteht aus einem in Form einer Spirale gewundenen
Drahte, z. B. aus Molybdän, der an einer metallenen Stütze 5 befestigt ist. Das
Gefäß i kann gemäß der Erfindung aus Metall und einem Verbindungsteile aus Chromeisen
für die luftdichte Verbindung mit dem Glase bestehen. Vorzugsweise besteht das Gefäß
jedoch gänzlich aus Chromeisen. Wenn das Chromeisen richtig zusaminengesetzt ist,
läßt es sich sehr gut in das Glas einschmelzen. Außerdem ist es nicht porös, wodurch
das Erreichen und Aufrechterhalten eines Vakuums von der Höhe, wie sie in den sogenannten
harten Audions üblich ist, im Innern,der Röhre möglich ist.
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Zwecks Erreichung des hohen Vakuums kann man in bekannter Weise verfahren,
indem man das Innere der Röhre mit Vakuumpumpen entlüftet und zu gleicher Zeit die
metallischen Teile im Innern der Röhre zur Entfernung aller darin enthaltenen Gase
auf eine hohe Temperatur erhitzt. Zwecks Erreichung der hohen Temperatur für Anode
und Hilfselektrode kann man in bekannter Weise ein Elektronenbombardement anwenden.
Auch kann man das Vakuum in bekannter Weise verbessern, indem man in die Röhre einen
passenden chemischen Stoff, z. B. Phosphorpentoxyd (P206), einführt.
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Die Zusammensetzung des Chromeisens muß derart - sein, daß seine Wärmeausdehnungszahl
wenig von der des Glases abweicht, in das es eingeschmolzen wird. Es ist gefunden
worden, daß der Unterschied zwischen der- Ausdehnungszahl des Glases und der des
Chromeisens größer sein kann, als bei Einführungsdrähten möglich ist. Mit Unterschieden
bis zu 2o Prozent können noch gute Ergebnisse erzielt werden. Daß solche Unterschiede
möglich sind, ist wahrscheinlich auf die Eigenschaft des Chromeisens zurückzuführen,
daß es vollkommen an dem Glas haftet oder, technisch ausgedrückt, am Glase klebt.
Beispielsweise sei erwähnt, daß ausgezeichnete Ergebnisse mit dem Einschmelzen von
Chromeisen, dessen Ausdehnungszahl etwa io Prozent von der des verwendeten Glases
abwich, erzielt worden sind.
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Dies verhindert jedoch nicht, daß man im allgemeinen bestrebt sein
wird, die Ausdehnungszahlen beider Stoffe möglichst gleichzumachen. Abhängig von
der benutzten Glassorte können gute Ergebnisse mit Legierungen erzielt werden, deren
Chromgehalt io bis 5o Prozent beträgt. In einem besonderen Falle (beim Einschmelzen
in das sogenannte Röntgenglas) hat eine Legierung, die etwa 17 bis 2o Prozent Chrom
enthielt, vollkommen genügt.
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Auch sei noch erwähnt, daß kleine Mengen von Verunreinigungen im Chromeisen
vorkommen können, ohne daß dadurch die Brauchbarkeit des Materials vermindert wird.
Diese Verunreinigungen können jedoch einigen Einfluß auf die Ausdehnungszahl haben,
so daß dann die Zusammensetzung der Legierung etwas abgeändert werden muß. Die Verunreinigungen
können schon im Grundstoff anwesend sein (z. B. Kohle in Eisen) oder können beim
Verschmelzen in die Legierung gebracht werden (z. B. Mangan oder Silizium).
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Es ist jedoch erwünscht, daß der Prozentsatz der Verunreinigungen
stets .gering bleibt. Es ist im allgemeinen nicht notwendig, das Material vorher
zu entgasen. Jedoch kann es erwünscht sein, zur Erleichterung der später stattfindenden
Entgasung in :der Röhre das Chromeisen schon vorher im Vakuum zu schmelzen.
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Die Wand des Metallgefäßes braucht an der Stelle der Einschmelzung
nicht sehr dünn zu sein. Sogar bei einer Wanddicke von i bis 2 mm läßt Chromeisen
von der richtigen Zusammensetzung sich sehr gut einschmelzen, ohne daß Sprünge im
Glase eintreten, so daß auch in dieser Hinsicht Chromeisen dem allgemein üblichen
Platin vorzuziehen ist.
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Da die der Anode zugeführte Wärme leicht abgeführt werden kann, kann
das Audion in besonders gedrängter Form ausgeführt werden und ist-,bedeutend weniger
zerbrechlich, als wenn die Außenwand gänzlich aus Glas hergestellt ist.
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Die in Abb. i und 2 dargestellte Röhre kann auch mit einer Gasfüllung
versehen sein, z. B. mit einem Edelgas, wie Argon, unter niedrigem Druck (unter
o,i mm Quecksilberdruck).
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Die in Abb.3 dargestellte Röhre eignet sich für größere Leistungen.
Bei dieser Bauart hat die Anode io die Form eines beiderseits offenen Metallzylinders.
Mit den beiden
Enden des Zylinders sind gläserne Verschlüsse i
i und 12 verschmolzen. Der Glühfaden 13 ist an dem Verschluß 12 befestigt, die Hilfselektrode
18 an dem Verschluß i i. Die Zuführungsdrähte 14 und 15 für den Glühfaden sind in
den Lampenfuß eingeschmolzen, der einen Teil des Verschlusses 12 bildet, während
der Zuführungsdraht i9 und die Hilfselektrode in den Lampenfuß eingeschmolzen sind,
der einen Teil des Verschlusses i i bildet. Bei .dieser Bauart ergibt sich der Vorteil,
daß die Zuführungsdrähte für den Glühfaden und die Hilfselektrode besser voneinander
isoliert sind, als wenn sie zusammen in einen Lampenfuß eingeschmolzen sind. Zumal
bei Sendelampen für größere Leistungen, bei denen die Spannung,zwischen Glühfaden
und Hilfselektrode einen erheblichen Wert erreichen kann, läßt sich beim Einschmelzen
in einen Lampenfuß manchmal schwer eine gute Isolierung erzielen, da elektrolytische
Leitung durch das Glas eintritt, und in solchen Fällen kann eine Einrichtung gemäß
Abb.3 vorteilhaft sein. Der Glühfaden 13 hat die Form eines langgedehnten V, das
an der Spitze ;durch eine Stütze 16 getragen wird, die auf dem Verschluß 12 befestigt
ist.
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Die Hilfselektrode 18 besteht aus Metallgewebe und ist auf der einen
Seite durch den Zuführungsdraht i9 und den Stützfaden 2o an dem Verschluß i i, auf
der anderen Seite mittels einiger Federn 21 und 22 an dem Verschluß 12 befestigt.
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Zuführungsdrähte für die Anode brauchen bei Röhren,.bei denen das
Metallgefäß selbst als Anode dient, nicht einsgeschmolzen zu werden, da man auf
irgendeine passende Weise von außen mit dieser Elektrode einen elektrisch leitenden
Kontakt herstellen kann.
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Die Vorteile der Erfindung sind auch hier: i. daß es möglich ist,
ein dauerhaftes hohes Vakuum in der Röhre zu erhalten, 2. daß die Anode leicht gekühlt
werden kann, zu welchem Zweck die Anode nötigenfalls von einem mit einer geeigneten
Kühlflüssigkeit gefüllten Kühlgefäß umgeben werden kann, so daß auch für größere
Leistungen die Sendelampe in sehr gedrängter Formausgeführt werden kann., Schließlich
ergibt sich, wie bei allen Bauarten gemäß der Erfindung, der Vorteil einer geringeren
Zerbrechlichkeit als bei Entladeröhren mit gänzlich gläserner Außenwand.
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Auch die in Abb.4 dargestellte Dreielektrodenröhre kann als Sendelampe
für größere Leistung angewendet werden. Der gläserne Verschluß 26 hat hier eine
langgedehnte Gestalt, wodurch eine gute Isolierung zwischen den Zuführungsdrähten
29 und 3o und dem Glühfaden 31 einerseits, dem Zuführungsdraht 36 und der Hilfselektrode
32 andererseits gesichert ist. Der Glühfaden ist auf bekannte Weise mittels einer
Feder an der Hilfselektrode aufgehängt, während die Hilfselektrode selbst durch
elastische Stützen 33 mit der Glasröhre 28 verbunden ist. Die Drahtwicklungen 34
und 35 halten die Stützen 33 an der Glasröhre fest.
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Auch bei dieser Bauart dient das Metallgefäß 25 selbst als Anode.
Gemäß der Erfindung ist das Gefäß entweder gänzlich aus Chromeisen oder aus einem
anderen Metall, welches mit einem Verbindungsteil aus Chromeisen, z. B. Odem Chromeisenring
27, zur luftdichten Verbindung des metallischen Stoffes mit dem Glase versehen ist,
hergestellt. Der Ring 27 ist auf der einen Seite in das Glas eingeschmolzen und
auf der anderen Seite luftdicht mit dem Metallgefäß verbunden, z. B. durch elektrisches
Schweißen oder auf andere passende Weise.
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Für -das Metallgefäß 'kommen Metalle oder Legierungen in Frage, die
nicht porös sind und sich außerdem gut mit Chromeisen schweißen lassen. Solche Stoffe
sind z. B. gute Eisen- und Stahlsorten, Nickel usw. Für die Zusammensetzung des
Chromeisens gilt dasselbe, wie oben bereits bemerkt.
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Die in Abb. ¢ dargestellte Bauart bietet wieder die gleichen Vorteile,
wie bereits erwähnt. Auch hier wird auf irgendeine geeignete Weise der elektrisch
leitende Kontakt mit der Anode von außen hergestellt, und die Anode kann in irgendein
Kühlmittel gestellt werden.
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Bemerkt sei noch, daß, obwohl in den erörterten Beispielen die Elektroden
von dem Glasverschluß, an dem sie befestigt sind, getragen werden, dies nicht unbedingt
der Fall zu sein braucht.