DE545249C - Gluehkathodenroehre, deren Kathode waehrend der Roehrenbenutzung lediglich durch Elektronenbombardement zwischen mehreren Kathodenteilen, von denen wenigstens einer zum Inbetriebsetzen der Kathode bis zur Emissionstemperatur erhitzt wird, ohne Erhitzung eines Teiles von aussen her durch Joulesche Waerme geheizt wird - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Glühkathodenröhren, deren Kathode während der Röhrenbenutzung lediglich durch Elektronenbombardement zwischen mehreren Kathodenteilen, 5 ohne Erhitzung eines Teiles von außen her, durch Joulesche Wärme geheizt wird, von denen wenigstens einer zum Inbetriebsetzen der Kathode bis zur Emissionstemperatur erhitzt wird.

Gemäß der Erfindung erfolgt die die Erhitzung der emittierenden Teile der Kathode bewirkende Entladung zwischen zwei oder mehreren Röhrenteilen, die als elektronenemittierende Teile der Hauptentladung wirken.

Es sind Anordnungen bekannt, bei denen die die Erhitzung bewirkende Entladung zwischen an der Hauptentladung nicht teilnehmenden Röhrenteilen erfolgte. Durch die Er-

ao findung wird der Vorteil erreicht, daß die erhitzten Teile als stabile Körper, z. B. als Bleche, ausgebildet werden können, wodurch eine größere Lebensdauer gewährleistet ist.

Die Erfindung im folgenden an Hand der Zeichnungen erläutert; in diesen ist

Abb. ι ein schematischer Querschnitt einer elektrischen Vakuumröhre gemäß der Erfindung,

Abb. 2 ein Schaltungsschema geeigneter Speisekreise für die Röhre, -

Abb. 3 eine Ansicht einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Röhrenanordnung, und

Abb. 4 und 5 sind abgeänderte Anordnungen dazu.

Abb. 6 ist eine Einzelansicht.

Abb. 7 und 8 sind Darstellungen weiterer abgeänderter Röhrenanordnungen.

Abb. 9 bis 11 sind Schnitte von Einzelteilen, und

Abb. 12 schließlich ist die Darstellung noch einer weiteren Röhrenanordnung.

Soweit es möglich ist, sind gleiche Bezugszeichen für entsprechende Teile angewendet worden.

In Abb. i, welche eine Gleichrichterröhre veranschaulicht, ist 1 die geteilte Kathode, 2 die Anode. Diese Elektroden sind entweder in einer Hülle geeigneten Stoffes enthalten, oder die Anode 2 kann selbst einen Teil der Wandung der Hülle bilden. Die Kathode 1 besitzt zwei Teile 3 und 4, die einander benachbart und vorzugsweise so angeordnet sind, daß die Trennstelle oder der Spalt zwischen ihnen klein ist. Die Kathodenteile-3 und 4 werden durch Stangen 5 und 6 getragen. Bei der Arbeit* wird eine Wechselstrom-

spannung den Kathodenteilen 3 und 4 zugeführt, derart, daß ein wechselnder thermionischer Raumstrom quer über den Spalt zwischen den Teilen fließt. Auf diese Weise werden beide Kathodenteile durch die geschleuderten Elektronen und gleichfalls durch die Wärme, die vom Nachbarteil ausgestrahlt wird, beheizt.

Die Kathode 1 kann auf verschiedene Weise auf die erforderliche Temperatur gebracht werden, die durch die Zuführung elektromotorischer Wechselspannung aufrechterhalten wird. In Abb. 1 ist ein Hilfsglied, z. B. eine Drahtspule 7, vorgesehen, welche dadurch erhitzt wird, daß ein elektrischer Strom hindurchgeleitet wird, um ein Elektronenbombardement der Kathode 1 durch von der Hilfskathode 7, die negativ gegenüber der Hauptkathode gemacht ist, ausgeschleuderte Elektronen zu erzeugen. Auf diese Weise wird die Hauptkathode auf die Temperatur erhitzt, auf welcher sie sich selbst durch das Elektronenbombardement ihrer beiden Teile 3 und 4 erhält, wenn ihr eine elektromotorische Wechselspannung zugeführt wird. Wenn diese Temperatur erreicht und aufrechterhalten wird, so kann die Hilfskathode 7 außer Wirkung gesetzt werden, und eine zweckmäßige selbsttätige Anordnung für diesen Zweck ist in Abb. 2 dargestellt. Wenn es gewünscht wird, so kann der beheizende Raumstrom daran gehindert werden, auf die Anode überzugehen, indem man die Anordnung so trifft, daß die Kanten der Kathodenteile eine verminderte Aktivität für die Aussendung von Elektronen haben, wie das weiter unten unter Bezug auf die Abänderung beschrieben wird, in welcher ein Kathodenteil den anderen umschließt.

Gemäß Abb. 2 wird während der Arbeit des Ventils der Heizstrom der Stangen S und 6 durch den Transformator 8 zugeführt. Während der Anfangsbeheizung der Kathode 1 durch die Hilfskathode 7 wird diese mit Strom von einem Transformator 9 aus versehen und wird negativ gegenüber der Haupt-' kathode 1 oder einen ihrer Teile gemacht, beispielsweise mittels einer Batterie oder sonstigen Spannungsquelle 10. Der Heizstrom durchfließt die Arbeitsspule 11 eines Schalters 12, welcher so angeordnet ist, daß, sobald der Heizstrom für die Hauptkathode durch sie hindurchfließt, der Stromkreis für den Hilfskathodenfaden 7 unterbrochen wird. Um die Beheizung der Hauptkathode zu beschleunigen, ist die Anordnung so getroffen, daß in den Anfangsstufen eine erheblich höhere Spannung zu den Kathodenteilen geführt wird als während der normalen Arbeit. ffo Zu diesem Zweck ist die Sekundärwicklung des Transformators 8 mit zwei Abzweigungen 13 ausgerüstet, von denen eine geringere Spannung abgenommen werden kann als von den Klemmen 14 des Transformators. Der Schalter 12 ist mit Kontakten für die volle und für die mittlere Spannung ausgerüstet, die so liegen, daß während der Anfangsbeheizuhg den Kathodenteilen 3 und 4 volle Spannung durch die Drosselspulen 15 zugeführt wird, welche so ausgebildet sind, daß beim Fließen des wirklichen Heizstromes der darin induzierte reaktive Spannungsabfall gleich der Überspannung zwischen den Klemmen 14 .gegenüber der zwischen den Abzweigungen 13 ist. Bei Inbetriebnahme nimmt der Schalter 12 die dargestellte untere Stellung ein, in welcher die Hilfskathode 7 an den Transformator 9 und die Hauptkathode 1 an die volle Spannung aufweisenden Klemmen 14 des Transformators 8 angeschlossen ist. Wenn der Heizstrom seinen eingestellten Wert erreicht hat, so wird der Schalter 12 in seine obere Stellung umgelegt und trennt die Hilfskathode 7 vom Transformator g, während die Hauptkathodenteile 3 und 4 auf die mittlere Spannung aufweisenden Abzweigungen 13 des Transformators 8 umgeschaltet werden.

Nach der Ausbildung der Röhre, die in Abb. 3 dargestellt ist, besteht die Anode 2 aus einem Zylinder mit offenen Enden, während die Kathode 1 aus zwei Halbzylindern 3 und 4 von halbkreisförmigem Querschnitt besteht, die so angebracht sind, daß ihre ebenen Flächen einander benachbart sind; die Halbzylinder 3 und 4 sind an den Tragstangen 5 und 6 angebracht. Es ist ein schraubenförmig gewundenes Gitter 17 dargestellt, das in einer Stange 18 ruht. Das Gitter kann jedoch für Gleichrichtzwecke fehlen. Die Kathodenteile 3 und 4 können mit Wechselstrom gespeist werden, um die Arbeitstemperatur aufrechtzuerhalten, und sie können mittels einer Hilfskathode 7 in der an Hand der Abb. 1 beschriebenen Weise vorerhitzt werden.

Bei der Ausbildung der Röhre nach Abb. 4 ist die Anode 2 zylindrisch wie vorher, und die Kathode 1 weist drei Teile 19, 20 und 21 auf, die die dargestellte Form haben mögen. Diese Teile sitzen auf Stangen 22, die ihre Stützung in Isolierteilen 23 finden. Die ebe- _ίί0 nen Flächen der Teile sind vergleichsweise nahe aneinandergerückt. Es wird den Kathodenteilen 19 bis 21 Dreiphasenstrom, beispielsweise von der Sekundärwicklung 24 eines Transformators, zugeführt. In diesem Falle fließt der Heizstrom über alle Spalten zwischen den Kathodenteilen, die somit auf der Arbeitstemperatur gehalten werden. Die Kathode 1 ■ kann in der vorbeschriebenen Weise durch eine Hilfskathode vorerhitzt werden, oder das Gitter 25, das aus einer fortlaufenden schraubenförmigen Drahtspule be-

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stehen und das mit einem Anschlußleiter 26 an jedem Ende ausgestattet sein kann (vgl. Abb. 4), kann durch Hindurchleiten eines elekrischen Stromes erhitzt und als Hilfskathode verwendet werden. Statt dessen kann es auch als Hilfsteil verwendet werden, der die Kathode durch ausstrahlende Wärme beheizt.

Bei der Abänderung der Röhre nach Abb. 5 weist die Kathode zwei Schraubenwicklungen 27 und 28 auf, die so angebracht sind, daß die Umgänge der verschiedenen Spulen zvräscheneinanderliegen, d. h. die 'Windungsgänge der einen Spule greifen zwischen die der anderen Spule, ohne sich jedoch zu berühren, derart, daß ein Spalt oder Raum zwischen den einzelnen Kathodenteilen vorhanden ist. Es wird hier den Kathodenteilen 27 und 28 ein Wechselstrom zugeführt, um in der vorbeschriebenen Weise ihre Temperatur aufrechtzuerhalten. Um die Kathode anfänglich auf die Arbeitstemperatur zu bringen, kann ein Strom durch eine der Schraubenwicklungen, beispielsweise durch die Wicklung 28, geschickt werden, die mit dem Anschlußleiter 29 an beiden Enden versehen ist; die Wicklung 27 ist mit einem Leiter 30 an einem Ende ausgerüstet, während ihr anderes Ende bei 31 festgelegt ist. Bei der bevorzugten Ausführung werden die Schraubenwicklungen 27, 28 aus Draht rechteckigen Querschnittes gebildet, wie das durch Abb. 6 veranschaulicht ist.

Bei der Ausführungsform nach Abb. 7 besitzt die Kathode 1 der Röhre 2 koaxiale Zylinder 3 und 4. Im inneren Zylinder 4, vorzugsweise koaxial zu ihm, liegt ein Hilfsheizfaden 7 in Form einer Schrauben wicklung, die beispielsweise durch eine Stange 32 und eine im Innern der Schraubenwicklung liegende Stange 33 getragen wird. Beim Arbeiten wird der äußere Zylinder oder der Teil 3 der Kathode positiv gegenüber dem inneren Zylinderteil 4 gemacht, so daß ein thermionischer Raumstrom vom inneren zum äußeren Teil fließt. Statt dessen kann eine Wechselspannung an die Kathodenteile 3 und 4 angelegt werden, und bei manchen Ausführungsformen kann der zugeführte Wechselstrom eine unsymmetrische Wellenform aufweisen, so daß mehr Elektronen vom inneren Teil nach dem äußeren Teil fließen als vom äußeren Teil nach dem inneren Kathodenteil. Die unsymmetrische Wellenform kann dadurch erzielt werden, daß eine konstante elektromotorische Kraft der elektromotorischen Wechselspannung überlagert wird. Die Anfangsbeheizung der Kathode kann entweder durch Strahlung oder durch Elektronenbombardement von dem Hilfsfaden oder der Hilfskathode 7 aus erfolgen.

Bei der Anordnung der Röhre nach Abb. 7 ist es beabsichtigt, die Ionisierung bei der Entladung zwischen den Kathodenteilen 3 und 4 zu vermindern, und zu diesem Zweck ist der Raum zwischen den beiden Kathodenteilen 3 und 4 und zwischen dem äußeren Kathodenteil 3 und der Anode 2 klein gemacht. Es sind Schilde 34 und 35 vorgesehen, um die Entladung auf die Räume zwischen den Elektroden zu beschränken.

Bei der Anordnung nach Abb. 8 ist die dargestellte Röhre ein Gleichrichter, in welchem die Anode 2 und die beiden Teile 3 und 4 der Kathode 1 aus koaxialen Zylindern bestehen, zwischen denen sich enge Spalte befinden. Die Kathode wird auf die Arbeitstemperatur gebracht und wird auf dieser Temperatur gehalten, wie das an Hand der Abb. 7 beschrieben wurde. Die Entladungen zwischen den Elektroden in der Röhre werden dadurch auf den Zwischenelektrodenraum beschränkt, indem man die Aktivität für die Elektronenaussendung an den Kathodenkanten herabsetzt. Das wird im Fall des dargestellten Beispiels dadurch bewirkt, daß die Spaltlänge an den Rändern der beiden Kathodenteile vergrößert wird, wie bei 43 angedeutet. Wie vorher erläutert wurde, hat der breitere Spalt 43 das Ergebnis, daß die Ränder des Außenteils 3 der Kathode weniger stark erhitzt werden. Wenn es notwendig werden sollte, können die Kathodenränder dadurch gekühlt werden, daß man sie mit einer großen Ausstrahlungsfläche versieht.

Abb. 9 bis 11 veranschaulichen verschiedene Abänderungen der Anordnung nach Abb. 8, die dazu dienen, herbeizuführen, daß die Ränder der Kathode auf einer Temperatur bleiben, bei welcher keine Elektronen von diesen Teilen ausgeschickt werden. Bei der Abb. 9 ist der innere Teil in der bei 45 angedeuteten Weise über den äußeren Rand des äußeren Teiles 3 der Kathode hinaus verlängert, und zugleich ist sein Querschnitt in der dargestellten Weise vermindert. Insbesondere beginnt die Verminderung des Durchmessers des Innenteiles der Kathode bei einem Punkt innerhalb der Enden des Kathodenteiles 3, so daß den Enden des Außenteiles der Kathode xio verminderter Heizraumstrom zugeführt wird, und der Innenteil wird infolge seiner großen Ausstrahlungsoberfläche gekühlt. In Abb. 10 ist der innere Teil 4 der Kathode mit einer ringförmigen Nut oder Einschnürung 46 nahe n₅ seinen äußeren Enden versehen. Hierdurch werden infolge des vergrößerten Spaltes durch die Nut oder Einschnürung die Kanten beider Kathodenteile genügend kühl gestaltet, um die Ausstrahlung von Elektronen von ihnen zu verhindern. Bei der Anordnung nach Abb. 11 ist die Dicke der beiden Kathodenteile bei 47

verringert, so daß der Spalt zwischen ihren Enden wächst, wodurch wieder der Heizstrom zwischen den Teilen verhütet oder verringert wird. Es ist klar, daß durch das Vertnindem der Temperatur der Enden der Kathode in der beschriebenen Weise die Entladung zwischen den Kathodenteilen daran gehindert wird, in die Hauptentladung. überzugreifen, und im Falle, daß der Zwischenelektrodenraum zwischen den äußeren Kathodenteilen und der Anode klein gemacht ist, kann der Raumstrom, der im Ventil fließt, auf diesen Zwischenelektrodenraum, beschränkt werden.

Bei der abgeänderten Ausbildungsform nach Abb. 12 weist die Kathode drei ebene Blätter auf, nämlich zwei Blätter 48, und 49, die in paralleler Ebene benachbart liegen, und ein drittes Blatt 50 zwischen diesen Blättern 48 und 49 und parallel zu ihnen. Die Anode ist der Deutlichkeit halber ausgelassen. Bei der Arbeit werden die äußeren Blätter 48 und 49 positiv gegenüber dem inneren Blatt 50 gestaltet. Für die Anfangserhitzung der Kathode kann eine Hilfskathode 51 vorgesehen sein, die beispielsweise die Form einer oder mehrerer Haarnadeln oder V-förmigen Fäden aufweist, welche längs und in der Nähe einer oder mehrerer der Kanten der Platten 48, 49 und 50 angeordnet sind. Die Hauptkathodenplatten können auf diese Weise durch von der Hilfskathode 51 abgeschleuderte Elektronen erhitzt werden, wie das oben erläutert wurde.

Bei einer Abänderung der eben beschriebenen Anordnung kann die Kathode vier Blätter aufweisen, nämlich zwei äußere Blätter, die 35 auf einem Potential erhalten werden, das von dem verschieden ist, welches die beiden inne·* ren Blätter während der normalen Arbeit aufweisen, und die Hilfskathode, die für die Anfangsbeheizung der Kathode verwendet wird, 40 kann zwischen den beiden inneren Blättern liegen. Der Faden, der als Hilfskathode für die Anfangsbeheizung der Hauptkathodenteile verwendet wird, kann während der Arbeit der Röhre als Schild verwendet werden, 45 um die Entladung zwischen den Kathodenteilen auf den Zwischenelektrodenraum zu beschränken.

Claims (1)

1. Patentanspruch: 5«

   Glühkathodenröhre, deren Kathode während der Röhrenbenutzung lediglich durch Elektronenbombardement zwischen mehreren Kathodenteilen, von denen wenigstens einer zum Inbetriebsetzen der Kathode bis zur Emissionstemperatur erhitzt wird, ohne Erhitzung eines Teiles von außen her durch Joulesche Wärme geheizt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektronenbombardement zwischen wenigstens zwei als Elektronenquelle der Hauptentladung dienenden Teilen der Kathode stattfindet.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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