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Elektrische Entladungsröhre Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische
Entladungsröhre mit einem Elektrodensystem, von dem eine oder mehrere Elektroden
mittels eines Leiters mit einem in den Röhrenboden eingeschmolzenen Kontaktstift
verbunden sind.
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In Entladungsröhren stößt man immer auf die Schwierigkeit, daß die
Elektroden, außer der Kathode, zu stark erhitzt werden können. Man hat daher bereits
auf verschiedene Weise versucht, diese Elektroden zu kühlen. Zu diesem Zweck werden
vielfach die Außenelektroden des Systems, z. B. die Anoden, geschwärzt, während
die inneren Elektroden des Systems mit die Wärme gut leitenden Halterungsstäben
versehen werden, wodurch die Wärme nach außerhalb des Systems angeordneten Kühlteilen
abgeführt wird. Obgleich hiermit vorzügliche Ergebnisse erzielbar sind, stößt man
auf die Schwierigkeit, daß die Kühlteile Raum beanspruchen, wodurch der Röhrenkolben
in vielen Fällen beträchtlich größer bemessen sein muß, als wenn keine Kühlteile
erforderlich wären. Außerdem wird die Konstruktion des Elektrodensystems verwickelt,
wenn mehrere innere Elektroden, wie z. B. Gitter, gekühlt werden müssen. Insbesondere
machen sich diese Nachteile bei sehr klein bemessenen Röhren geltend, da bei diesen
die Kühlteile im Verhältnis zu den übrigen Abmessungen der Röhre verhältnismäßig
groß sind. Außerdem führen Kühlteile zu einer Vergrößerung der Elektrodenkapazität,
was in vielen Fällen, namentlich bei kleinen Röhren und Hochfrequenzröhren, unzulässig
ist.
Nach der Erfindung. lassen sich die erwähnten Schwierigkeiten
auf sehr einfache Weise beseitigen, wenn in einer klein bemessenen elektrischen
Entladungsröhre mit einem Elektrodensystem, von dem eine oder mehrere Elektroden
durch Leiter mit in den Röhrenboden eingeschmolzenen Kontaktstiften verbunden sind,
wenigstens einer der Verbindungsleiter aus einem die Wärme gut leitenden Material
besteht und einen derartigen Querschnitt hat, daß der Quotient des Unterschiedes
der zulässigen Elektrodentemperatur und der Temperatur des Kontaktstiftes einerseits
und des Wärmewiderstandes des Verbindungsleiters andererseits etwa der der Elektrode
zugeführten Wärmeenergie entspricht. Entsprechend dem Ohmschen Gesetz für elektrische
Größen E =1 - R kann man für Wärmegrößen eine ähnliche Formel anwenden, bei der
E = Temperaturunterschied am Beginn und am Ende eines Wärmeleiters, R
- Wärmewiderstand dieses Leiters und 1 den längs des Leiters abgeführten
Wärmestrom darstellen. Aus dem oben Geschilderten geht also hervor, daß der Verbindungsleiter
nach der Erfindung derart bemessen und aus einem solchen Material hergestellt sein
muß, daß der Anforderung
entsprochen ist, wobei TB und TP die zulässige Temperatur der Elektrode bzw.
des Stiftes, R" = Wärmewiderstand des Verbindungsleiters und 1e die der Elektrode
zugeführte Wärmeenergie darstellen. Die Temperatur des Kontaktstiftes soll dabei
einen zulässigen Wert nicht überschreiten, was bei kleinen Röhren im allgemeinen
ohne weiteres zutrifft, da hei diesen die Wärmeableitung der Kontaktstifte verhältnismäßig
gut ist.
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Es hat sich gezeigt, daß der Wärmewiderstand der üblichen aus Nickel
bestehenden Verbindungsleiter mit einem Durchmesser von ö,2 mm vielfach etwa 24
000 Wärmewiderstandseinheiten beträgt, während der Wärmewiderstand eines
eingeschmolzenen Chromeisenkontaktstiftes mit einem Durchmesser von i,o mm und einer
Länge von etwa i,6 ein insgesamt meist etwa 25oo Wärmewiderstandseinheiten beträgt.
Da aber, namentlich bei kleinen Röhren, der Röhrenboden im Verhältnis zum Durchmesser
eine große Stärke hat, weil zur Erzielung einer luftdichten Einschmelzung die eingeschmolzene
Länge der Stifte ein bestimmtes Minimum nicht unterschreiten darf; wird in diesem
Fall die von den Stiften auf das Glas übertragene Wärme in beträchtlichem Maße unmittelbar
zum Chassis abgeführt werden können, soweit durch die Strahlung des Glases nicht
bereits ein Teil der Wärme abgeleitet wird. Der eigentliche Wärmewiderstand solcher
eingeschmolzener Chromeisenstifte, der im vorliegenden Fall wichtig ist, beträgt
also etwa die Hälfte, d. h. 1250 Wärmewiderstandseinheiten für den in der
Röhre vorstehenden Stiftteil. Es zeigt sich also, daß im allgemeinen der
Widerstand für die Wärmeleitung zwischen Elektrode und Stift im wesentlichen im
Verbindungsleiter konzentriert ist. Die Abmessungen und das Material der Verbindungsleiter
werden im allgemeinen mit Rücksicht auf die Biegsamkeit, das Schweißen und die elektrische
Leitfähigkeit gewählt; eine schlechte Wärmeleitung galt als gÜnstig. Daher wurde
allgemein ein Nickelband verwendet.
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Gemäß der Erfindung wird ein solcher Verbindungsleiter aus einem Kupfer-
oder Silberkern hergestellt, auf dem eine Schicht eines Metalls der Eisengruppe
angeordnet ist, um das Schweißen zu erleichtern. Dabei soll dieser Leiter aber einen
hinreichend großen Querschnitt haben, um der vorerwähnten Anforderung entsprechen
zu können. In der Praxis zeigt es sich, daß bei Verwendung der vorerwähnten Werkstoffe
ein Durchmesser von 0,5 mm bereits hinreichend ist, um den Wärmewiderstand des Verbindungsleiters
bis auf 25oo Wärmewiderstandseinheiten herabzusetzen; in vielen Fällen können die
gleichen Abmessungen wie bei den bekannten Nickelverbindungsleitern beibehalten
werden. Dieses Mittel kann vereinzelt oder in Verbindung mit Kühlteilen Anwendung
finden. Im letztgenannten Fall können diese Kühlteile kleiner sein. Außerdem bestehen
keine Bedenken dagegen, mehrere Elektroden auf die erfindungsgemäß vorgeschlagene
Art und Weise zu kühlen; in bezug auf die Montage erfährt man keine Schwierigkeiten,
da hierbei keine abweichenden Handlungen verrichtet zu werden brauchen. Namentlich
bei kleinen Röhren ist die Erfindung sehr wirksam, da die insgesamt abzuführende
Wärmemenge bei diesen im allgemeinen gering ist und die Abmessungen der Kontaktstifte
und die Stärke des Röhrenbodens verhältnismäßig groß sind. Außer durch das Glas
des Röhrenbodens kann die Wärme aus den Stiften auch über die Kontaktteile in der
Fassung zum Chassis abgeführt werden; ein großer Teil wird durch Strahlung des Glases
des Röhrenbodens abgeführt. Bisher wurde es im allgemeinen als vorteilhaft betrachtet,
wenn die Wärmeabfuhr von dem System zu den Stiften möglichst gering war, um Oxydation
der Stifte und infolgedessen einen schlechten Kontakt mit den Kontaktfedern der
Fassung zu verhüten. Namentlich bei kleinen Senderöhren mit eingeschmolzenen Kontaktstiften
stieß man häufig auf diese Schwierigkeit, so daß bereits Konstruktionen vorgeschlagen
worden sind, um die Wärmeabfuhr zu den Kontaktstiften soviel wie möglich herabzusetzen.
Hierbei war das Kühlproblem der Gitter aber von viel geringerer Bedeutung, da die
Gitter in Senderröhren viel höhere Betriebstemperaturen haben dürfen; denn eine
Unterdrückung von Sekundäremission ist bei diesen nicht so wichtig. Infolge der
größeren Kolbenbemessung ist dabei außerdem das Anordnen von Kühlrippen nicht schwierig,
zumal diese verhältnismäßig kleiner sein können, als wenn die Gitter stark gekühlt
werden müssen, denn die Strahlung infolge der hohen Temperaturen ist viel stärker
als bei niedrigerer Temperatur. Die Wärmeableitung von den Stiften zum Chassis ist
hingegen verhältnismäßig gering, so daß die Sifte dann eine iu, hohe Temperatur
erreichen können.
Es hat sich gezeigt, daß durch Verwendung eines
Verbindungsleiters gemäß der Erfindung, der übrigens entsprechend dem üblichen,
aus Nickel bestehenden Verbindungsleiter bemessen war, bei einer allgemein üblichen
Triode-Hexode-Röhre bereits eine Temperaturverringerung des Steuergitters der Triode
von 35o bis auf 200° C erzielt wurde, was zur Verhütung von Gitteremission hinreichend
ist. Es zeigte sich dabei, daß in einem bestimmten Fall die Temperatur des als Kühlteil
wirkenden Kontaktstiftes etwa 8o° C betrug, jedoch von der Wärmeabfuhr von dem Stift
zum Chassis abhängig ist.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, die ein
Ausführungsbeispiel einer Röhre nach der Erfindung darstellt.
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In dem Kolben i der Röhre ist ein Elektroden-System 2, im vorliegenden
Fall ein Pentodensystem mit einer Anode, drei Gittern und einer Kathode 3, untergebracht.
Die Gitter besitzen Halterungsstäbe 5, 6 und 7 aus die Wärme gut leitendem Material,
z. B. Kupfer, das mit einer Eisenschicht überzogen ist, um das Schweißen zu erleichtern.
Im oberen Teil der Röhre ist im kleinen Raum zwischen Kolben und System der Fangstoff
14 angeordnet. Die Kühlung der Anode kann durch Schwärzung der Außenoberfläche erfolgen
und teilweise auch dadurch, daß die Anode am durchlaufenden Halterungspol 13 befestigt
ist, der außerdem das System trägt. Die Gitterhalterungen 5, 6 und 7 des Steuergitters,
des Schirmgitters bzw. des Fanggitters sind mittels aus die Wärme gut leitendem
Material hergestellter Leiter 8, 9 und io mit den entsprechenden Kontaktstiften
12 verbunden, die in den Röhrenboden i i eingeschmolzen sind. Durch das Glas des
Röhrenbodens und die Kontaktteile in der Fassung wird die Wärme dem Chassis übertragen.
Es hat sich erwiesen, daß ein Temperaturfall des Steuergitters von 35o bis auf 200°
C bei Verwendung eines Verbindungsleiters nach der Erfindung erzielbar ist, wobei
die Temperatur des als Kühlteil dienenden Kontaktstiftes etwa 8o° C nicht überstieg,
was noch keine Schwierigkeiten bereitet. Eine noch stärkere Kühlung der Elektrode
wäre dadurch erzielbar, daß dem Verbindungsteil ein größerer Querschnitt gegeben
wird, sofern die Wärmeableitung des Kontaktstiftes selbst zulänglich ist. Gegebenenfalls
können zwei oder mehrere Verbindungsleiter parallel angeordnet sein, statt eines
einzigen mit doppeltem Querschnitt, was mit Rücksicht auf die Biegsamkeit häufig
zweckmäßig ist.