DE722679C

DE722679C - Electric discharge tubes with directly heated cathode

Info

Publication number: DE722679C
Application number: DEV32312D
Authority: DE
Original assignee: ELECTRICITAETS AG; Ver Gluehlampen & Elec AG
Current assignee: ELECTRICITAETS AG; Ver Gluehlampen & Elec AG
Priority date: 1934-11-22
Filing date: 1935-11-20
Publication date: 1942-07-16
Also published as: GB453549A; FR797987A; NL42966C

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Entladungsröhre, insbesondere Elektronenröhre, mit direkt beheizter Kathode, welche durch Verbesserung der bisher bekannten Federungen solcher Kathoden die Verbesserung der elektrischen und mechanischen Eigenschaften der Röhre anstrebt.The invention relates to an electric discharge tube, in particular electron tube, with directly heated cathode, which through Improvement of the previously known springs of such cathodes to improve the strives for electrical and mechanical properties of the tube.

Bei Entladungsröhren, deren Kathode direkt beheizt wird und in der Regel ausWith discharge tubes, the cathode of which is heated directly and usually off

id mit emittierender Schicht überzogenem Nickel- oder Wolframdraht gebildet ist, wird die Kathode, wie bekannt, deshalb gefedert, damit sie ihre mechanische Spannung und somit ihre relative Lage zu den anderen Elektroden auch gelegentlich der Ausdehnung durch Wärme beibehält. Einesteils hat also die Federung die Aufgabe, eine Berührung zwischen dem Kathodenfaden, auch in dessen warmem Zustand, und den übrigen Elektroden, z. B. mit dem die Kathode in geringem Abstand umgebenden Gitter, trotz der auf sie evtl. einwirkenden Kräfte, wie z. B. Schütteln, elektrostatische Anziehung usw., zu verhindern, andernteils soll sie die Kathode nicht zu sehr anspannen, weil sich dadurch u. a. die Gefahr der Mikrophonie erhöhen könnte. Die gute Federung ist besonders bei solchen Röhren wichtig, deren Kathode aus einem einzigen zickzackförmig,id is formed with a nickel or tungsten wire coated with an emissive layer the cathode, as is known, is therefore spring-loaded so that it has its mechanical tension and thus their relative position to the other electrodes also occasionally the extent retained by warmth. On the one hand, the suspension has the task of making contact between the cathode thread, even when it is warm, and the other electrodes, z. B. with the grid surrounding the cathode at a small distance, despite the forces that may act on it, such as. B. Shaking, electrostatic attraction, etc., to prevent, on the other hand it should be the cathode do not tense too much, because this will, among other things, increase the risk of microphones could. The good suspension is particularly important in such tubes, whose cathode consists of a single zigzag,

z. B. in V- oder W-Form, angeordneten Glühfaden oder aus mehreren miteinander im wesentlichen durch parallel angeordnete Glühfäden gebildeten Abschnitten besteht, die im wesentlichen, in einer Ebene angeordnet sind.z. B. in V- or W-shape, arranged filament or of several together in the consists essentially of parallel filaments formed by sections in the essential, are arranged in one plane.

Bei der derzeit am häufigsten gebrauchten Federanordnungen bestehen die Feder oder die Federn aus mehreren an ihrem einen Ende festgeklemmten Metalldrähten oder Metallbändern. Diese Anordnung wird in Fig. 1 der Zeichnung schematisch dargestellt. Der Kathodenfaden 3 ist innerhalb des in der kastenförmigen Anode 1 untergebrachten Gitters 2 angeordnet und an seinem oberen Biegungsstellen in die Haken S₆ der Feder S eingehängt. Diese Federn bestehen aus dünnem Metalldraht oder aus einer Metallplatte und sind mit ihren ebenfalls nach unten gebogenen Enden ζ_α an die oberen Enden der Halterdrähte 4 angeschweißt. Diese Anordnung ist weder aus Fabrikations- noch aus Betriebsrücksichten vollkommen befriedigend, weil sie im Verhältnis zur Kathodenebene unsymmetrisdhi ist und somit zur geometrisch ungenauen Montierung neigt und einer sehr sorgfältigen nachträglichen Justierung bedarf. Ferner erfolgt die Schweißung in der Nähe des gefährlichen Federquerschnittes, und auch die Sicherung der gleichen Kraftleistung der einzelnen Federn, d. h. die Sicherung derselben Spannung in den einzelnen Kathoden-In the most common spring assemblies currently in use, the spring or springs consist of a plurality of metal wires or metal bands clamped at one end. This arrangement is shown schematically in Fig. 1 of the drawing. The cathode thread 3 is arranged within the grid 2 accommodated in the box-shaped anode 1 and is _{suspended in the hooks S 6 of} the spring S at its upper bending points. These springs consist of thin metal wire or a metal plate and are welded to the upper ends of the holder wires 4 with their ends ζ _{α, which are also bent downwards.} This arrangement is not completely satisfactory for manufacturing or operational considerations, because it is asymmetrical in relation to the cathode plane and thus tends to be geometrically imprecise and requires very careful subsequent adjustment. Furthermore, the welding takes place in the vicinity of the dangerous spring cross-section, and also the securing of the same power output of the individual springs, ie the securing of the same voltage in the individual cathode

abschnitten, bereitet Schwierigkeiten. Aus all diesen Gründen weisen Röhren mit in dieser Weise gefederten Kathoden verhältnismäßig große elektrische Streuung auf, d.h. ihre elektrische Daten, z. B. die Steilheit usw., zeigen große Abweichungen und neigen häufig zur Mikrophonie, zum Federbruch usw. Bei solchen Röhren, wo die einzelnen Elektroden des Elektrodensystems an ihren oberen ίο Enden mit isolierenden Ouerhaltern verbunden waren, wurde bereits die Anwendung von Spiralfedern in Vorschlag gebracht. Diese hatten den Nachteil, daß sie ziemlich teuer waren, weil separate Halter und Federn '5 angewendet werden mußten. Außerdem erforderten sie eine umständliche Montage und verlängerten auch die Konstruktionslänge des Elektrodensystems.cutting off creates difficulties. For all these reasons, tubes with in in this way sprung cathodes have a relatively large electrical leakage, i. their electrical data, e.g. B. the steepness etc., show large deviations and often tend for microphones, for spring breakage, etc. In such tubes, where the individual electrodes of the electrode system connected at their upper ίο ends with insulating outer holders the use of coil springs has already been proposed. These had the disadvantage that they were pretty were expensive because separate holders and springs' 5 had to be used. Also required they involved cumbersome assembly and also increased the construction length of the electrode system.

Schließlich ist eine Kathodenfederung in Gestalt einer an ihren Enden abgestützten Feder bekannt, in der in der Mitte die Kathode angreift. Dabei sind die Enden der Feder an einem Trägerkörper festgenietet, und zum Halten der Kathode dient ein besonderes Zwischenstück.Finally, there is a cathode spring in the form of one supported at its ends Well known spring in which the cathode attacks in the middle. The ends of the Spring riveted to a support body, and a special one is used to hold the cathode Intermediate piece.

Demgegenüber hat die erfindungsgemäße Anordnung, die darin besteht, daß die Enden der quer zur Kathodenebene liegenden Feder umgebogen sind und in Bohrungen einer weitere Elektroden halternden Isolierscheibe mit Spiel eingreifen und die Feder in der Mitte eine Halböse, die durch einen Schlitz der Isolierscheibe hindurchgeführt ist, zur unmittelbaren Befestigung der Kathode aufweist, den Vorteil, daß ohne weiteres mehrmals zickzackförmig geführte Kathodendrähte gut.federnd gehaltert werden können, daß ferner die Federn in die Löcher der Glimmerscheibe nur eingelegt zu werden brauchen und daß die Federn schon mit ihren Halbösen in den entsprechenden Löchern der Glimmerscheibe ohne ein besonderes Zwischenstück geführt laufen, so daß die Kathodendrähte nicht aus der Kathodenebene ausweichen können.In contrast, the arrangement according to the invention, which consists in that the ends the spring lying transversely to the cathode plane are bent and in bores a more electrodes holding the insulating washer engage with play and the spring in the In the middle a half-eyelet, which is passed through a slot in the insulating washer, for immediate attachment of the cathode has the advantage that easily several times zigzag-shaped cathode wires can be held in a spring-loaded manner, that furthermore the springs only need to be inserted into the holes in the mica disc and that the springs are included their half-loops in the corresponding holes of the mica disc without a special one Intermediate piece run so that the cathode wires do not come out of the cathode plane can evade.

Wird die Feder nicht aus einer Metallplatte, sondern aus Draht verfertigt, was oft vorteilhaft ist, so muß dafür Sorge getragen werden, daß sie nicht zur Seite kippt. Dies kann dadurch bewerkstelligt werden, daß man ihre gebogenen Enden flach preßt oder dieselben zu Ösen umbiegt.If the spring is not made from a metal plate, but from wire, which is often the case is advantageous, care must be taken that it does not tip sideways. this can be done by flattening their bent ends or the same bent into eyelets.

Als Material für die Feder kommt, wie bekannt, Molybdän, Nickel, Wolfram oder hitzebeständiger Spezialstahl in Frage. Die Zeichnung zeigt in
Fig. 2 die Seitenansicht des Elektrodensystems der Röhre mit in unbelastetem Zustande befindlichen Federn,As is known, the material used for the spring is molybdenum, nickel, tungsten or heat-resistant special steel. The drawing shows in
2 shows the side view of the electrode system of the tube with the springs in the unloaded state,

Fig. 3 dieselbe Seitenansicht mit belasteten Federn,3 the same side view with loaded springs,

Fig. 4 eine der Fig. 2 entsprechende Vorderansicht, FIG. 4 shows a front view corresponding to FIG. 2,

Fig. 5 die den Fig. 3 und 4 entsprechenden Draufsichten,5 shows the top views corresponding to FIGS. 3 and 4,

Fig. 6 die Draufsicht der den Isolierquerhalter bildenden Glimmerscheibe,6 shows the top view of the mica disk forming the insulating cross holder,

Fig. 7 die perspektivische Darstellung einer Plattenfeder,7 shows the perspective illustration of a plate spring,

Fig. 8 die perspektivische Darstellung einer Drahtfeder mit flach gepreßtem Ende,8 shows the perspective illustration of a wire spring with the end pressed flat,

Fig. 9 die perspektivische Darstellung einer Drahtfeder mit zurückgebogenem Ende.9 shows the perspective illustration of a wire spring with the end bent back.

Die in den Zeichnungen beispielsweise dargestellte Röhre besitzt drei Gitter und eine zickzackförmig ausgespannte, in einer Ebene liegende und aus sechs Abschnitten bestehende, direkt beheizte Kathode. Am oberen Ende des Elektrodensystems befindet sich die in Fig. 6 allein dargestellte, als isolierender Distanzhalter dienende Glimmerscheibe 10. Da die Kathode aus sechs Abschnitten besteht, besitzt das Elektrodensystem drei obere Federn, die miteinander gleichgeformt, bemessen und ausgeführt sind und in den Fig. 2 bis 5 und 7 mit A bezeichnet sind. Die abgebogenen Enden A₁ und A₂ dieser Feder (Fig. 7), welche bei belasteter Feder im großen und ganzen parallel mit der Kathodenebene angeordnet sind, liegen in den entsprechenden Öffnungen 11 bzw. 12 der Glimmerscheibe 10, die in ihrer Mitte ausgebildeten Haken A₃ (Fig. 7) greifen in die Öffnung 13 der Glimmerscheibe ein. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß die Schenkel der Feder bei unbelasteter oder stark geheizter Kathode miteinander einen stumpfen Winkel bilden, bei belasteter oder kalter Kathode (Fig. 3) kann dieser Winkel auch größer, evtl. i8o° sein, d. h. daß beide Schenkel der Feder in eine Gerade fallen können. Die Röhre an sich, d. h. ihr mit anderer Federung versehenes, bereits bekanntes Elektrodensystem, welches nicht zum Wesen der Erfindung gehört und demnach beliebig sein kann, wird hier nicht ausführlicher beschrieben. Es sei nur bemerkt, daß die Kathode K z. B. aus vier Abschnitten bestehen kann, wobei dann nur zwei Federn benötigt werden. Falls es wünschenswert erscheint, können die Hakenteile der Federn auch mit Isoliermaterial überzogen oder in diese aus Isoliermaterial bestehende Zwischenstücke in Hakenform eingehängt werden, in welche wiederum der Kathodenfaden eingehängt wird. Es kann i»5 z. B. zweckmäßig sein, wenn nur der Haken oder auch die ganze Feder an ihrer Oberfläche oxydiert evtl. aufgerauht wird, weil sie so durch Wärmeleitung von der Kathode weniger Wärme aufnimmt, dagegen mehr Wärme ausstrahlt, so daß ihre Betriebstemperatur niedriger und die Heizenergie der Ka-The tube shown for example in the drawings has three grids and a zigzag stretched out, lying in one plane and consisting of six sections, directly heated cathode. At the upper end of the electrode system is the mica washer 10, shown alone in FIG. 6, serving as an insulating spacer. 2 to 5 and 7 are denoted by A. The bent ends A ₁ and A _{2 of} this spring (Fig. 7), which are arranged by and large parallel to the cathode plane when the spring is loaded, lie in the corresponding openings 11 and 12 of the mica disk 10, the hooks formed in their center A ₃ (Fig. 7) engage in the opening 13 of the mica disk. From Fig. 2 it can be seen that the legs of the spring form an obtuse angle with each other when the cathode is unloaded or strongly heated; when the cathode is loaded or cold (Fig. 3) this angle can also be larger, possibly 180 °, ie both legs the spring can fall in a straight line. The tube itself, ie its already known electrode system which is provided with a different suspension and which does not belong to the essence of the invention and can therefore be of any type, is not described in greater detail here. It should only be noted that the cathode K z. B. can consist of four sections, in which case only two springs are required. If it appears desirable, the hook parts of the springs can also be covered with insulating material or hook-shaped intermediate pieces made of insulating material can be hooked into these, in which the cathode thread is hooked in turn. It can i »5 z. B. be useful if only the hook or the whole spring is oxidized on its surface possibly roughened, because it absorbs less heat by conduction from the cathode, but emits more heat, so that its operating temperature is lower and the heating energy of the Ka -

thode geringer wird. Diese Federung kann auch bei aus einem einzigen Faden bestehenden Kathoden angewendet werden. In diesem Falle wird .die Feder zweckmäßig auch als Heizstromzuleitung verwendet.method becomes lower. This suspension can also consist of a single thread Cathodes are applied. In this case .the spring is also useful as Heating current lead used.

Die in Fig. 8 ersichtliche Feder B ist aus einem Draht mit rundem Querschnitt verfertigt, doch sind ihre Enden B₁ und B₂ flach gepreßt, damit sie sich in die Öffnungen Ii The spring B shown in FIG. 8 is made of a wire with a round cross-section, but its ends B ₁ and B _{2 are} pressed flat so that they can be inserted into the openings Ii

ίο und 12 der Glimmerscheibe einfügen und hierdurch ein Kippen der Feder parallel zur Scheibenebene und ihrer Längsachse verhindern. Der Haken B₃ von kreisförmigem Querschnitt leitet aus dem Kathodenfaden weniger Wärme ab als die flache Feder, und die Wärmeabgabe kann in diesem Falle vermittels der auf den Haken aufgetragenen Isolierschicht nicht noch weiter verringert werden. Man verhindert das Kippen und erzielt zugleich eine gute Wärmeleitung bei der Feder C in Fig. 9 durch haarnadelartig gebogene Ösen an den Enden der Drahtfeder. In Fig. 6 sind die Öffnungen 11 und 12 der Glimmerplatte 10 länglich, damit bei der Formänderung der Feder sich ihre zur Scheibe relativen Längenänderungen durch die in den Öffnungen erfolgende Verschiebung der Federenden ausgleichen können. Es ist sehr vorteilhaft, die Federlängen und die zwischen den Öffnungen 11 und 12 befindliche Entfernung so zu bemessen, daß die Federn in ihrer größten Spannung, wenn ihre Schenkel an der Scheibe 10 aufliegen (Fig. 3), ihre auf die Schenkel nahezu senkrechten Enden an jene Wände der Öffnungen 11 und 12 aufzuliegen kommen, welche parallel mit der Kathodenebene und von dieser entfernter liegen. Bei solcher Anordnung und Dimensionierung können die eventuellen Ungenauigkeiten dadurch, daß die Anordnung zur Kathodenebene symmetrisch ist, vermittels der Elastizität des hakenartigen Federteiles A₃ selbst oder mit Hilfe der Elastizität der abgebogenen Enden A_x und A₂. ausgeglichen werden und sichert die Anordnung ohne eine nachträgliche Justierung beim Montieren, daß die Kathodenebene in die Symmetrieebene des Gitters fällt. Die Bedingung für diesen Umstand wie auch für die GleichWertigkeit der Federkräfte ist das genaue Zacken der Scheibe 10 allein wie auch daß die einzelnen Federn in ihrer Form und ihren Dimensionen genau und zur Kathodenebene symmetrisch untereinander vollkommen gleich sind, was durch die modernen Fabrikationsverfahren ohne Sclnvierigkeiten erzielt werden kann. Ein bedeutender Vorteil ist ferner, daß bei Kathoden aus mehreren Gliedern sich die einzelnen Federn auf ein und dasselbe Isolierprgan stützen, wodurch sich eine getrennte Isolierung erübrigt und ihre relative genaue Lage gesichert wird. Infolge dieser Vorteile ist die erfindungsgemäße Röhre besser und billiger als die bisherigen und bedeutet sowohl in technischer als auch in wirtschaftlicher Hinsicht einen Fortschritt. Es soll jedoch bemerkt werden, daß z. B. aus vier Gliedern bestehende Kathoden auch mit einer einzigen Feder gut gespannt werden können, falls in deren Haken die Mitte eines zweiarmigen Hebels eingehängt ist und auf den beiden, voneinander isolierten Hebelenden die beiden Wendepunkte des Kathodenfadens aufliegen, wobei dieser zwischengeschaltete Hebel die gleichmäßige Spannung der einzelnen Glieder sichert. Diese Anordnung ist auch dann vorteilhaft, wenn man die Feder vor der Wärmewirkung der Kathode besonders gut schützen will, z. B. im Falle von WoIframkathioden, welche mit keiner emittierenden Schicht überzogen sind und sehr hohe Betriebstemperaturen besitzen.Insert ίο and 12 of the mica disk and thereby prevent the spring from tilting parallel to the disk plane and its longitudinal axis. The hook B ₃ of circular cross-section dissipates less heat from the cathode thread than the flat spring, and in this case the heat emission cannot be further reduced by means of the insulating layer applied to the hook. Tilting is prevented and, at the same time, good heat conduction is achieved in the case of spring C in FIG. 9 by eyelets bent in the manner of hairpins at the ends of the wire spring. In FIG. 6, the openings 11 and 12 of the mica plate 10 are elongated so that when the spring changes shape, its changes in length relative to the disk can be compensated for by the displacement of the spring ends in the openings. It is very advantageous to dimension the spring lengths and the distance between the openings 11 and 12 so that the springs in their greatest tension when their legs rest on the disk 10 (FIG. 3), their ends almost perpendicular to the legs come to rest on those walls of the openings 11 and 12, which are parallel to the cathode plane and further away from it. With such an arrangement and dimensioning, the possible inaccuracies due to the fact that the arrangement is symmetrical to the cathode plane, by means of the elasticity of the hook-like spring part A ₃ itself or with the help of the elasticity of the bent ends A _x and A ₂ . are compensated and ensures the arrangement without a subsequent adjustment during assembly that the cathode plane falls into the plane of symmetry of the grid. The condition for this circumstance as well as for the equality of the spring forces is the exact serration of the disc 10 as well as that the individual springs are exactly the same in their shape and dimensions and symmetrically to the cathode plane, which is achieved without difficulty by modern manufacturing processes can be. A further significant advantage is that in the case of cathodes made up of several members, the individual springs are supported on one and the same insulating element, as a result of which separate insulation is unnecessary and their relatively precise position is ensured. As a result of these advantages, the tube according to the invention is better and cheaper than the previous ones and represents an advance both technically and economically. It should be noted, however, that e.g. B. consisting of four members cathodes can also be tensioned well with a single spring, if the middle of a two-armed lever is hooked into the hook and the two turning points of the cathode thread rest on the two isolated lever ends, with this intermediate lever providing uniform tension of the individual links. This arrangement is also advantageous if you want to protect the spring particularly well from the thermal effects of the cathode, e.g. B. in the case of WoIframkathioden, which are not covered with an emitting layer and have very high operating temperatures.

Claims

Claim:

Cathode springs for electric discharge tubes in the form of one on theirs Spring supported at the ends on which the cathode engages in the middle, characterized in that that the ends of the spring lying transversely to the cathode plane are bent are and engage in bores of another electrode holding insulating washer with play and the spring in the In the middle a half-eyelet, which is passed through a slot in the insulating washer, for direct attachment of the Has cathode.

1 sheet of drawings