DE585144C - Gluehkathodenanordnung fuer Vakuumroehren fuer hohe Spannungen - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
29. SEPTEMBER 1933

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21g GRUPPE 13

Patentiert im Deutschen Reiche vom 4.JuIi 1924 ab

Bei bekannten Vakuumröhren mit Glühkathode sind die Elektroden gleichachsig in? einander angeordnet. Beispielsweise befindet sich innerhalb einer hohlzylindrischen Anode die Glühkathode in Gestalt eines langgestreckten zylindrischen Gebildes. Trotz dieser gleichachsigen Anordnung der Elektroden sind bei den bekannten, damit versehenen Vakuumröhren, wenn diese mit

ίο hohen elektrischen Spannungen betrieben werden, die Glühkathoden der Deformation durch die Kräfte des auftretenden starken elektrischen Feldes ausgesetzt, wodurch die Belastbarkeit und die Lebensdauer der Vakuumröhre vermindert wird. Dieser Übelstand ist dadurch nicht beseitigt, daß, wie es ebenfalls "bekannt ist, der Glühdraht möglichst gedrängt und symmetrisch angeordnet und an praktisch starren Haltern be-

ao festigt wird. Infolge der gedrängten, etwa in Gestalt einer Schraubenlinie erfolgenden Ausbildung des Glühdrahtes kommt es leicht zu nachteiligen Raumladungswirkungen, und die starren Halter des Glühdrahtes liegen bei solchen bekannten Vakuumröhren im Wege der von dem Glühdraht ausgehenden Elektronen, deren Bahn sie ablenken. Durch diese beiden Wirkungen wird die Wirkungsweise der Vakuumröhre und ihre Haltbarkeit beeinträchtigt.

Ferner sind Vakuumröhren mit einer hohlen Anode und mit einer Glühkathode bekannt, die aus einem oder mehreren ihren Scheitel der Anode zukehrenden Drahtbogen besteht. Auch Vakuumröhren, deren Anode ein halber Hohlzylinder ist und deren Glühkathode aus mehreren halbkreisförmig gebogenen Drahtstücken besteht, deren Ebenen senkrecht zur Achse des Halbzylinders stehen, waren bekannt. Man hat auch schon eine aus mehreren stark gekrümmten Glühdrahtbogen bestehende Kathode in der kugelhaubenförmigen Anode einer Vakuumröhre angeordnet, wobei die Symmetrieachse der Glühdrahtbogen ungefähr je längs eines Radius der Kugelhaube verlief. Schließlich wurde der Anode auch schon die Form eines zylindrischen Topfes gegeben und in diesem Topf die Glühkathode untergebracht, die aus mehreren Drahtbogen bestand, deren Symmetrieachsen mit der des Topfes zusammenfielen. Die einzelnen Bogen waren dabei in zueinander geneigten Ebenen angeordnet und gingen durch einen gemeinsamen Scheitelpunkt, in dem sie auch miteinander verbunden waren, um sich gegenseitig stützen zu können.

Bei diesen bekannten Vakuumröhren sind die Glühdrahtbogen zunächst gegenüber den elektrostatischen Anziehungskräften mehr oder weniger unstabil und nehmen erst unter

*) Von dem Patentsweher sind als die Erfinder angegeben worden:

Alfred Ungelenk und Dr, Walter Hofmann in Rudolstadt, TMr.

dem Einfluß dieser Kräfte eine stabile Form an. Außerdem ist es bei diesen bekannten Elektrodenanordnungen schwierig, Glühdrähte größerer Länge in Vakuumröhren unterzubringen, wie es für den Betrieb mit hohen Elektronenstromstärken erwünscht ist, weil bei diesen Anordnungen die Anode so groß würde sein müssen, daß sie nicht mehr durch den Hals der Vakuumröhre in den Kolben ίο eingeführt werden kann; auch würden die beim Betriebe heißesten Teile der Glühdrahtbogen so nahe' aneinander gerückt werden müssen, daß die Raumladung und damit der Spannungsabfall wesentlich erhöht werden würde. Nachteilig ist es auch, daß bei diesen Anordnungen in der Regel die Glühdrahtstützen der Anode näher oder wenigstens nicht wesentlich weiter von ihr liegen als Teile der Glühdrähte, wodurch ebenfalls die Raumladung erhöht wird.

Frei von diesen Nachteilen ist die neue Glühkathode, die in einem Ausführungsbeispiel in der Abb. 1 in Seitenansicht, in der Abb. 2 in der Draufsicht schematisch dargestellt ist, während die Abb. 3 eine mit der in den Abb. 1 und 2 dargestellten Kathode versehene Vakuumventilröhre veranschaulicht. Der Glühdraht α besteht aus einer von (hier vier) verhältnismäßig kurzen, in passendem, schädliche Raumladungen vermeidendem Abstand voneinander angeordneten Drahtbogen, die annähernd wie Meridianlinien einer Umdrehungsfläche verlaufen, die durch Drehung einer der Form einer Kettenlinie sich annähernden Kurve um eine auf ihrer (der Kettenlinie) Symmetrieachse und auf der Richtung von der Kathode nach der Anode senkrecht stehende Achse entsieht. Sämtliche Stützen des Glühdrahtes, soweit sie nicht an sich schon, wie die Stützen d, außerhalb der Elektronenbahnen liegen, erreichen die von ihnen zu stützenden Stellen des Glühdrahtes ■ von dem Inneren der Rotationsfläche her (Stützen e).

Die Kettenlinie entsteht, wie bekannt, durch die Einwirkung der einander und zur Symmetrieachsenrichtung der Kettenlinie parallel gerichteten Schwerkräfte auf die Kette. Zerlegt man diese zur Achse parallelen Kräfte in ihre tangentialen und normalen Komponenten, so sind die Normalkomponenten in der Mitte, nahe der Achse der Kettenlinie, am größten und nehmen nach den beiden Enden der Kettenlinie hin ab, ähnlich wie die auf den kettenlinienförmigen Glühdrahtbogen innerhalb einer merklich zylindrischen Anode wirkenden Kräfte des elektrischen Feldes. Daher ist eine der Form einer Kettenlinie sich annähernde Kurve bzw. die Kettenlinie selbst, auf Grund der tatsächlich vorliegenden physikalischen Verhältnisse, die günstigste Form für die Glühdrahtbogenstücke, wenn die kettenlinienförmigen Glühdrahtbogenstücke gemäß der Erfindung so angeordnet sind, daß sie annähernd wie Meridianlinien einer Umdrehungsfläche in der oben geschilderten Weise verlaufen.

Auf diese Weise wird nicht nur eine wesentliche Verminderung der Raumladungen, sondern auch ein durch die Stützen ungehindertes gleichmäßiges, erleichtertes Übergehen der Elektronen zur Anode hin erzielt; vor allem aber ist durch die Gestalt und Anordnung der Glühdrahtteile der Glühdraht vor Deformation und daher die Verteilung des elektrischen Feldes vor Änderungen während des Betriebes geschützt und ein gleichmäßiges Arbeiten der Vakuumröhre gesichert, sei diese nun eine Ventilröhre, eine Röntgenröhre, Verstärkerröhre oder Röhre ähnlicher Art.

Während die genannte Form des Rotationskörpers für die Gestaltung des Glühfadens am vorteilhaftesten ist, genügt in manchen Fällen eine Annäherung an diese vorteilhafte Gestaltung, indem man die Teile des Glühfadens auf der Oberfläche eines Rotationskörpers, für dessen Wahl Gestalt und Anordnung der Anode maßgebend sind, verlaufen läßt.

Die Stützen des Glühdrahtes an den von der Anode am weitesten entfernten Stellen des Glühdrahtes angreifen zu lassen, ist an sich, nämlich bei solchen Glühkathodenanordnungen, bekannt, die zu ihrem Bestehen im Betrieb auf den Ausgleich der auftretenden elektrischen Kräfte angewiesen sind. Auch sind an sich Glühkathoden bekannt, die aus einem einzigen Glühdrahtstück bestehen, das als Meridianlinie auf einer Umdrehungsfläche verläuft, die durch Drehung einer der Form einer Kettenlinie sich nähernden Kurve um ihre (der Kurve) Symmetrieachse entsteht.

Die neue Glühkathode bedarf keines Kräfteausgleiches im elektrischen Felde. Sie behält in jedem in Frage kommenden elektrischen Felde die Lage ihrer Glühdrahtbogenstücke bei und läßt, eben infolge der Ausbildung und Anordnung ihrer Bogenstücke Und starren Stützen, Deformationen von Belang für die Glühdrahtbogenstücke überhaupt nicht zu.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Glühkathodenanordnung für Vakuumröhren für hohe Spannungen, bei denen die Kathode gleichachsig innerhalb der , Anode angeordnet ist und aus einzelnen, gegenüber den auftretenden elektrostatischen Kräften an beiden Enden durch be-

   sondere Halter abgestützten Glühdrahtbogen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Glühdrahtbogen annähernd wie Meridianlinien einer Umdrehungsfläche verlaufen, die durch Drehung einer der Form einer Kettenlinie sich annähernden Kurve um eine, auf ihrer Symmetrieachse und auf der Richtung von der Kathode nach der Anode senkrecht stehenden Achse entsteht.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen