DE498795C - Entladungsroehre mit einer Gluehkathode, einer kuehlbaren Anode und einer oder mehreren Steuerelektroden - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Entladungsröhren mit einer Glühkathode, einer kühlbaren Anode und einer oder mehreren kühlbaren Steuerelektroden. Insbesondere bezieht sie sich auf Entladungsröhren dieser Gattung (für größere Leistungen), wie sie z. B. in Sendestationen für drahtlose TeIegraphie oder Telephonic verwendet werden. Es ist möglich und bekannt, die Leistungsfähigkeit von Entladungsröhren dadurch um ein Vielfaches gegenüber derjenigen einer Entladungsröhre zu steigern, bei der die Anode nicht kühlbar ist, daß man sie mit einer kühlbaren Anode, ζ. Β. einer Anode, die einen Teil der Außenhülle der Röhre bildet, versieht. Die Grenze der Leistungsfähigkeit von derartigen Entladungsröhren wird nicht mehr durch die Erwärmung der Anode, sondern durch die der Steuerelektrode (das Git-

ao ter) bedingt, da die Gitterspannung im Betrieb einen so hohen positiven Wert annehmen kann, daß die vom Gitter aufgenommene Energie ein Glühendwerden und sogar Durchschmelzen des Gitterdrahtes zur Folge

as hat.

Um nun die Steuerelektrode in die Lage zu versetzen, solche erheblichen Energiemengen abzuleiten, ohne daß sie Nachteile davon erleidet, hat man bereits Mittel zur Kühlung der Steuerelektroden vorigeschlagen.

Man hat z. B. vorgeschlagen, die Steuerelektrode aus einem dünnen Metallrohr herzustellen und die Enden dieses Rohres durch die Wand der Entladungsröhre hindurohzuleiten, so daß zwecks Kühlung der Steuerelektrode ein Kühlmittel durch das Rohr geführt werden kann. Der konstruktive Aufbau einer solchen Entladungsröhre bietet viele Schwierigkeiten, besonders weil das Gewicht des mit einer Kühlflüssigkeit gefüllten Rohres sehr groß ist, so daß der Durchmesser des Rohres sehr gering gemacht werden muß, was jedoch die Wärmeableitung erschwert.

Die Erfindung bezweckt nun, bei einer Entladungsrohre mit gekühlter Steuerelektrode eine gute Wärmeableitung zu gewährleisten und einen einfachen konstruktiven Aufbau der Röhre zu ermöglichen.

Erfindungsgemäß wenden Entladungsröhren der beschriebenen Art derart ausgestaltet, daß ein oder mehrere einen Teil der Außenwand der Röhre büdendie, sich innerhalb der Anode befindende Metallgefäße ganz oder teilweise als Steuerelektrode dienen. Für die

*.' Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden:

Cornells BoI und Dr. Baltha\ar van der Pol in Eindhoven, Holland,

Kühlung dieser Elektroden können strömende Kühlmittel, wie z. B. Wasser, zur Anwendung gelangen, oder die Kühlung kann durch Ausstrahlung vermittelt werden. Die Entladungsröhre kann mit einer einen Teil der Außenwand der Röhre bildenden Anode versehen sein. Bei gleichachsiger und zylindrischer Anordnung der Anode und des ganz oder teilweise als Steuerelektrode dienenden ίο Metallgefäßes kann die Glühkathode aus einer Anzahl parallel zur Achse der. anderen Elektroden gespannter Drähte bestehen. Diese Ausführung ist an sich bekannt, jedoch nur in Verbindung mit einer im Röhrenininern; verlegten stabförmigen Hilfselektrode, welche also keinen Teil der Außenwand der Röhre bildet.

Das innerhalb der Anode angeordnete Metallgefäß kann dabei mit Längsrillen versehen sein, wobei ein Gitterdraht auf die zwischen den Rillen gelegenen Rippen gewickelt ist und die Glühkathode aus einer Anzahl sich in den Längsrillen zwischen dem Metallgefäß und dem Gitterdraht erstreckender Drähte besteht. Der Gitterdraht kann auch fortgelassen werden, so daß die Glühkathode zwischen der Steuerelektrode und der Anode liegt. Die Rillen in dem als Steuerelektrode dienenden Metallgefäß werden dann zweckmäßig derart ausgebildet und die Drähte der Glühkathode derart in bezug auf diese Rillen angeordnet, daß die Feldverteilung an der ,Oberfläche der Drähte praktisch gleichmäßig ist.

Verschiedene andere neue Kennzeichen der Entladungsröhren nach der Erfindung werden sich aus der nachfolgenden Beschreibung ergeben.

In den Abbildungen sind einige Ausführungsformen von Dreielektrodenröhren zur Erzeugung elektrischer Schwingungen nach der Erfindung dargestellt.

Abb. ι ist ein senkrechter Schnitt einer' Dreielektrodensenderöhre nach der Erfindung, bei der das Gitter zwischen dem Glühfaden und der Anode angeordnet ist.

Abb. 2 ist ein waagerechter Schnitt in größerem Maß stäbe nach der Linie II-II in Abb. 1.

Abb. 3 ist ein waagerechter Schnitt nach der Linie IH-III in Abb. 1.

Abb. 4 ist ein waagerechter Schnitt einer abgeänderten Ausführungsform, bei der der Glühfaden zwischen dem Gitter und der Anode angeordnet ist.

Abb. 5 ist eine schaubildliche Ansicht der Vorrichtung zur Befestigung des Glühfadens auf der unteren Seite.

Die Senderöhre nach der Erfindung besitzt eine einen Teil der Außenhülle der Entladungsröhre bildende Metallanode 1. Der Rand des Gefäßes 1 ist luftdicht mit einem gläsernen Verschlußstück 2 verschmolzen. Das Gefäß 1 ist ferner mit Schraubengewinde versehen, damit die Anode in einem in der Abbildung nur teilweise dargestellten Kühlgefäß 3 angeordnet werden kann. Die Anode kann somit von außen durch irgendein geeignetes im Gefäß 3 befindlichen Kühlmittel, z. B. Wasser, gekühlt werden.

Mit dem Gefäß 2 sind nach innen ragende Glasröhren 4 und 5 sowie ein Mittelrohr 6 luftdicht verschmolzen. -Mit dem Ende des letzteren ist ein hohles zum Tragen des Gitterdrahtes dienendes Metallgefäß 7 verschmolzen. An der Einschmelzstelle 8 wird zur Erleichterung des Einschmelzvorganges die Wandstärke des Rohres 7 zweckmäßig etwas dünner gewählt. Ein gleiches gilt für die Einschmelizstelle 9 des Gefäßes 1. Die Gefäße 1 und 7 können aus irgendeinem geeigneten metallischen Stoff bestehen, der sich luftdicht mit Glas verschmelzen läßt und nicht porös ist. Ein Stoff, mittels dessen man in der Praxis vorzügliche Ergebnisse erhält, ist Chromeisen solcher Zusammensetzung, daß seine Ausdehnungszahl der des Glases entspricht.

Das Innere des Gefäßes 7 kann mit irgendeinem geeigneten Kühlmittel gekühlt werden. Dieses wird z. B. durch ein Zuleitungsrohr 12 und ein Ableitungsrohr 13, die mittels eines Stopfens 14, z. B. aus Gummi, am oberen Ende des Rohres 6 befestigt sind, zu- bzw. abgeleitet. Das Gefäß 7 ist mit einer Anzahl von Rippen 10 versehen, und auf diese Rippen ist der Gitterdraht 11 schraubenlinienförmig aufgewickelt (Abb. 3). Zur besseren Übersichtlichkeit ist in Fig. 1 der Gitterdraht nicht dargestellt. Zur Erleichterung der Befestigung des Gitterdrahtes können in die Rippen 10 Nuten eingeschnitten werden.

Zur luftdichten Einführung der Stromzu- ' leitungsdrähte für die Glühkathode sind Metallkappen 16 und 17 luftdicht mit den Enden der Rohre 4 und 5 verschmolzen. Diese Kappen bestehen aus einem Stoff, z.B. Platin, der sich luftdicht mit Glas verschmelzen läßt. Sehr gute Ergebnisse erhält man auch mit Chromeisen solcher Zusammensetzung, daß seine Ausdehnungszahl der des Glases entspricht.

Auf beiden Seiten der Kappen 16 und 17 sind Stäbe 18 und 19 bzw. 20 und 21 befestigt, 'die, falls die Kappen aus Chromeisen bestehen, zweckmäßig aus einem Stoff, z. B. Nickel, angefertigt sind, der sich leicht an Chromeisen verschweißen läßt. An den Stäben 18 und 20 sind ferner Zuleitungsdrähte 22 und 23 befestigt, die z. B. aus Kupfer angefertigt sind, während mit den Enden der Stäbe 19 und 21 Zuleitungs-

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drähte 24 und 25 verbunden sind, die zweckmäßig aus einem schwer schmelzbaren Stoff, z. B. Molybdän, bestehen.

Die Glühkathode besteht aus drei parallel geschalteten Drähten 26, 27 und 28, z. B. aus Wolfram, die die Form eines langgezogenen U haben. Zur Stromzuleitung zu diesen Drähten dienen außer den vorher erwähnten Drähten 24 und 25 geeignet gebogene Drähte 29 und 30, die durch Schweißen, Löten oder auf andere geeignete Weise in Aussparungen in den Stäben 19 und 21 befestigt sind. Die parallelen Schenkel der Glühfäden liegen in den Rillen zwischen den Rippen 10 zwischen der Wand des Gefäßes 7 und dem Gitterdraht 11.

Am unteren Ende sind die drei Drähte zusammen mit Bügelchen 34 mittels kleiner Drahtspiralen 32 mit einem Ringe 33 ver-

ao bunden (Abb. 5). Die Bügelchen sind an eine Platte 35 befestigt, an der sich Stäbchen 36 und 37 befinden. Diese Stäbchen können sich in Ouarzröhrchen 38 und 39 auf und ab bewegen, die mit Hilfe eines Deckelchens 40 in dem Boden des Gefäßes 7 angebracht sind (Abb. 1).

Durch diese Bauart wird verhütet, daß die Glühfäden beim Erhitzen und Ausdehnen sich krummziehen und mit dem Gefäß 7 und dem Gitterdraht 11 in Berührung kommen.

Eine abgeänderte Ausführungsform ist in

Abb. 4 im Querschnitt dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist kein Gitterdraht auf den Rippen 10 des Gefäßes 7 angebracht; die Glühfäden 26, 27 und 28 liegen bier also zwischen dem selbst als Steuerorgan dienenden Gefäß 7 und der Anode 1. Im übrigen kann die Bauart der Entladungsröhre mit der in den Abbildungen 1, 2 und 3 dargestellten übereinstimmen. Bei der in Abb. 4 dargestellten Anordnung ist im allgemeinen der Verstärkungsfaktor niedrig, z. B. kleiner als 10.

Man könnte bei dieser Ausführungsform das als Gitter dienende Gefäß 7 auch einfach zylindrisch ohne Rippen ausführen, dies hätte aber eine ungleichmäßige Feldverteilung an der Oberfläche des Glühfadens zur Folge, was Schwierigkeiten mit sich bringen kann.

Aus diesem Grunde können die Rippen 10 auch wie in Abb. 4 dargestellt angebracht werden. Die Rippen 10 schließen dabei ungefähr halbizylindrische Nuten ein, in deren Achsen die Glühfaden gespannt werden, wodurch die Feldverteilung an der Oberfläche des Glühfadens gleichmäßiger wird.

Ist bei einer Anordnung nach Abb. 4 der Verstärkungsfaktor niedrig, so hat man den Vorteil, daß man, ohne die Anodenspannung abnorm hoch zu steigern, die Gitterspannung so negativ wählen kann, daß sie auch beim Schwingen im Betrieb nicht positiv oder jedenfalls nur in zu vernachlässigendem Maße positiv wird, so daß somit auch das Gitter praktisch keine Energie aufnimmt.

Es kann jedoch auch bei einer solchen Bauart mit niedrigem Verstärkungsfairtor erwünscht sein, das Gitter zu kühlen, und zwar weil bei Entladungsröhren für sehr große Leistungen, besonders bei einer Anordnung, wie sie in Abb. 4 dargestellt ist, das Gitter auch durch Wärmestrahlung der Glühkathode sehr heiß werden kann, und ferner ist es von Wichtigkeit, die vom Gitter aufgenommene Energie ableiten zu können, wenn unversehens die Gitterspannung positive Werte in bezug auf den Glühfaden erreicht.

Es ist zu bemerken, daß unter dem Verstärkungsfaktor g der partielle Differentialquotient der Anodenspannung nach der Git- terspannung bei konstantem Anodenstrom verstanden -wird:

Eine Entladungsröhre nach der Erfindung, bei der die Anordnung derart ist, daß der Verstärkungsfaktor klein, z. B. kleiner als io, ist, kann in den üblichen Schaltungen Anwendung finden. Schaltet man in den Anodenkreis einen Schwingungskreis und koppelt man die Selbstinduktion dieses Kreises mit einer in den Gitterkreis geschalteten Selbstinduktion, so wird man mit Rücksicht auf den kleinen Wert von g· darauf zu achten haben, daß die Selbstinduktion L in den Anodenkreis, die gegenseitige Induktion M des Anoden- und Gitterkreises, der in dem Schwingungskreis mit der Selbstinduktion in Reihe geschaltete Widerstand R, die Kapazität C in dem Schwingungskreis und der Widerstand r der Senderöhre einen solchen

Wert haben, daß

j^<S, da dies die

unerläßliche Bedingung für das Schwingen ■ist. Bei dieser Schaltung ist es von Wichtigkeit, daß das Gitter ein hinreichend großes negatives Potential erhält, da zwischen der Gitterspannung und der Anodenspannung ein Phasenunterschied von i8o° besteht und somit zu der höchsten Gitterspannung gerade die niedrigste Anodenspannung gehört, wodurch selbstverständlich das Auftreten von Gitterströmen befördert wird. Wählt man g klein genug, so wird jedoch bei üblicher Anodenspannung immer eine Gitterspannung gefunden werden können, die einen so großen negativen Wert aufweist, daß beim Schwingen Gitterströme nicht oder nur in ganz geringer Größe auftreten.

Wählt man eine Schaltung ohne Rückkopplung und prägt man dem Gitter

eine erzwungene Schwingung auf, so wird durch die Wahl eines kleinen Verstärkungsfaktors die Energie in dem Anodenkreis zwar kleiner werden, aber man wird dies durch Vergrößerung der Amplitude der aufgezwungenen Schwingung abgleichen können, da mit ihr die Anodenenergie gleichfalls zunimmt. Hiermit ist nahezu kein Energieverlust verbunden, da die dem Gitter aufgeprägte Schwingung infolge des Nichtauftretens von Gitterströmen keine Energie verbraucht.

Claims (6)

1. Patentansprüche:
2. i. Entladungsröhre mit einer Glühkathode, einer kühlbaren Anode, die zweckmäßig einen Teil der Außenwand bilden kann, und einer oder mehreren Steuerelektroden, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Anode ein einen Teil der Außenwand der Röhre 'bildendes Metallgefäß angebracht ist, das ganz oder teilweise als Steuerelektrode dient. ^ 2. Entladungsröhre nach Anspruch ^r, dadurch gekennzeichnet, daß das innerhalb der "Anode angeordnete, einem Teil der Außenwand bildende Metallgefäß mit Längsrillen versehen ist, und daß ein Gitterdraht auf die zwischen den Rillen gelegenen Rippen gewickelt ist und die Glühkathode aus einer Anzahl sich in den Längsrillen zwischen dem Metallgefäß und dem Gitterdraht erstreckender Drähte besteht.
3. 3. Entladungsröhre mit gleichachsiger und zylindrischer Anordnung der Anode und des ganz oder teilweise als Steuerelektrode dienenden Metallgefäßes nach Anspruch^, dadurch gekennzeichnet, daß die Glühkathode in an sich bekannter Weise'aus einer Anzahl parallel zur Achse der anderen Elektroden angeordneter Drähte besteht. ^
4. 4. Entladungsröhre nach Anspruch^ dadurch gekennzeichnet, daß das als Steuerelektrode dienende Metallgefäß mit Längsrillen versehen ist · und die Glühkathode aus einer Anzahl in diesen Rillen angeordneter Drähte besteht, und daß die Rillen und Drähte vorzugsweise derart ausgebildet und angeordnet sind, daß die Feldverteilung an der Oberfläche der Drähte praktisch gleichmäßig ist. ή
5. 5· Entladungsröhre nach Anspruch pr mit zylindrischer und gleiohachsiger An-Ordnung der Elektroden, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Anode ein Glasgefäß luftdicht verschmolzen ist, das mit zwei nach innen ragenden Röhren zur luftdichten Einführung der Stromzuleitungsdrähte für die Glühkathode und mit einem mittleren Rohr versehen ist, mit dessen Ende das zweite Metallgefäß luftdicht verschmolzen ist. 9

   α
6. 6. Entladungsröhre nach Anspruch^ /f oder jfr, dadurch gekennzeichnet, daß die sich zwischen der Anode und der Steuerelektrode erstreckenden Glühfaden an einem Ende mit einem Ring verbunden sind, der mit einer Anzahl von Bügel- ^o chen versehen ist, die derart isoliert mit dem Boden des Metallgefäßes verbunden sind, daß sie sich nur geradlinig in der Richtung der Glühfäden bewegen können.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen