DE9116845U1 - Electron tube with directly coolable anode - Google Patents
Electron tube with directly coolable anodeInfo
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Description
Siemens AktiengesellschaftSiemens AG
Elektronenröhre mit direkt kühlbarer Anode 5Electron tube with directly coolable anode 5
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Vakuumelektronik und befaßt sich mit der Ausgestaltung einer Elektronenröhre hoher Leistung, deren hutartig ausgebildete Anode direkt mittels Wasser kühlbar ist.The invention lies in the field of vacuum electronics and concerns the design of a high-performance electron tube whose hat-shaped anode can be cooled directly by means of water.
Bei Elektronenröhren hoher Leistung, insbesondere Senderöhren, ist es üblich, zur Abführung der Anodenverlustleistung die Anode zu kühlen. Hierzu ist die Anode hutartig als Außenanode ausgebildet, auf die ein Wasserkühltopf aufgesetzt werden kann. Ein bekannter Wasserkühltopf besteht aus einem Kühltopfaußen- Zylinder und einem koaxialen Kühltopf-Innenzylinder, wobei der Kühltopf-Außenzylinder und die Anode mit Hilfe von Abstandsstücken in radialem Abstand von dem Kühltopf-Innenzylinder gehalten werden. Die Anode besteht dabei aus einem massivem Kupfertopf (DE-B-26 42 848). - Für die Anode einer wassergekühlten Senderöhre wird fast ausschließlich hochreines, gasarmes Kupfer verwendet. Ein derartiges Material zeichnet sich durch gute elektrische Leitfähigkeit, hohe Wärmeleitfähigkeit, ausreichende mechanische Stabilität bei Temperaturen bis ca. 1000 °C, geringen Gasgehalt und leichte Verarbeitbarkeit aus. Jedoch kann seine mangelnde chemische Beständigkeit gegenüber Wasser und der kaum vermeidbare elektrolytische Abtrag beim Betrieb der Senderöhre zu Korrosionserscheinungen führen, die dann besonders störend wirken, wenn im gleichen Wasserkreislauf Teile aus unedlen Metallen wie beispielsweise Aluminium vorhanden sind.With high-performance electron tubes, especially transmitter tubes, it is usual to cool the anode to dissipate the anode power loss. For this purpose, the anode is designed like a hat as an external anode, onto which a water cooling pot can be placed. A well-known water cooling pot consists of a cooling pot outer cylinder and a coaxial cooling pot inner cylinder, with the cooling pot outer cylinder and the anode being kept at a radial distance from the cooling pot inner cylinder using spacers. The anode consists of a solid copper pot (DE-B-26 42 848). - High-purity, low-gas copper is used almost exclusively for the anode of a water-cooled transmitter tube. Such a material is characterized by good electrical conductivity, high thermal conductivity, sufficient mechanical stability at temperatures up to approx. 1000 °C, low gas content and easy processing. However, its lack of chemical resistance to water and the almost unavoidable electrolytic erosion during operation of the transmitter tube can lead to corrosion phenomena, which are particularly disruptive if parts made of base metals such as aluminum are present in the same water circuit.
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Ausgehend von einer Elektronenröhre mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Korrosionsbeständigkeit der Anode mit fertigungstechnisch leicht realisierbaren Maßnahmen zu verbessern.Starting from an electron tube with the features of the preamble of claim 1, the invention is based on the object of improving the corrosion resistance of the anode with measures that are easy to implement in terms of production technology.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß bei einer aus Kupfer bestehenden Anode deren äußere Oberfläche in allen mit dem Kühlwasser in Berührung kommenden Bereichen mit einer Korrosionsschutzschicht versehen ist, die aus einem im geschmolzenen Zustand aufgespritzten Metall besteht und eine Schichtdicke von wenigstens 20 pm aufweist.To achieve this object, the invention provides that in the case of an anode made of copper, the outer surface of the anode is provided in all areas that come into contact with the cooling water with an anti-corrosive layer that consists of a metal sprayed on in the molten state and has a layer thickness of at least 20 pm.
Bei einer derart ausgebildeten Senderöhre sind also die mit dem Kühlwasser in Berührung kommenden Teile der Anode mit einem korrosionsfesten Material beschichtet, das mittels dem sogenannten "thermischen Spritzen" aufgebracht ist. Derartige Auftragsverfahren sind an sich bekannt und beispielsweise den Patentschriften der Klasse C 23 C 4 der internationalen Patentklassifikation zu entnehmen. Insbesondere kommen das sogenannte Plasmaspritzen, welches im Niederdruckbereich von 20 bis 100 mbar oder bei Atmosphärendruck angewendet wird, und das Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen, welches bei Atmosphärendruck angewendet wird, in Betracht. Mit diesen Verfahren lassen sich Schichtdicken bis oberhalb 500 pm aufbringen. Vorzugsweise werden Dicken im Bereich von 30 bis 300 pm eingesetzt, da die Wärmeleitfähigkeit der Anode durch derartige Schichtdicken noch nicht wesentlich beeinträchtigt, aber andererseits die Dichtigkeit und eine ausreichende Handhabungssicherheit gewährleistet werden. Die Anwendung dieser Beschichtungsverfahren ist auch deshalb besonders vorteilhaft, weil sie auch bei Anoden von bereits eingeführtenIn a transmitter tube designed in this way, the parts of the anode that come into contact with the cooling water are coated with a corrosion-resistant material that is applied using what is known as "thermal spraying". Such application processes are known per se and can be found, for example, in the patent specifications of class C 23 C 4 of the international patent classification. In particular, so-called plasma spraying, which is used in the low-pressure range of 20 to 100 mbar or at atmospheric pressure, and high-velocity flame spraying, which is used at atmospheric pressure, come into consideration. With these processes, layer thicknesses of up to 500 pm can be applied. Thicknesses in the range of 30 to 300 pm are preferably used, since the thermal conductivity of the anode is not significantly impaired by such layer thicknesses, but on the other hand the tightness and sufficient handling safety are guaranteed. The use of these coating processes is also particularly advantageous because they can also be used on anodes of already introduced
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Senderöhrentypen eingesetzt werden können, ohne dabei wesentliche, die Funktion der Senderöhre ändernde Modifi kationen zu erfordern.Different types of transmitter tubes can be used without requiring significant modifications that would change the function of the transmitter tube.
Für die aufgespritzte Metallschicht kommen grundsätzlich alle Metalle in Betracht, welche ausreichend beständig gegen den Angriff des Kühlwassers sind, gute elektrische und thermische Leitfähigkeit aufweisen und in ihrem thermischen Ausdehnungskoeffizienten von dem des Kupfers nicht wesentlieh abweichen. Insbesondere sind Edelstahle auf der Basis Chrom-Nickel sowie Kobalt- oder Nickelhartlegierungen und M-Chrom-Aluminium-Ytrium-Legierungen mit M = Kobalt, Nickel oder Kobalt und Nickel geeignet.In principle, all metals that are sufficiently resistant to the attack of cooling water, have good electrical and thermal conductivity and whose thermal expansion coefficient does not differ significantly from that of copper can be considered for the sprayed metal layer. In particular, stainless steels based on chromium-nickel as well as cobalt or nickel hard alloys and M-chromium-aluminium-ytrium alloys with M = cobalt, nickel or cobalt and nickel are suitable.
Die gemäß der Erfindung vorgesehene Schutzschicht der Anode kann entweder vor dem Zusammenbau der Elektronenröhre oder nach deren Fertigstellung aufgebracht werden. Im ersten Fall wird die Beschichtung im weiteren Verlauf der Herstellung der Elektronenröhre relativ hohen Temperaturen von etwa 900 "C im Vakuum bzw. unter Schutzgas oder Temperaturen bis ca. 500 "C an Luft jeweils für einige Stunden unterworfen. Im zweiten Fall unterliegt sie nur den beim Betrieb der Senderöhre im Kühlkreis auftretenden Beanspruchungen; unter diesen Umständen könnte eine weniger temperaturbeständige Schutzschicht eingesetzt werden.The protective layer of the anode provided according to the invention can be applied either before the electron tube is assembled or after it has been completed. In the first case, the coating is subjected to relatively high temperatures of around 900 °C in a vacuum or under protective gas or temperatures of up to around 500 °C in air for several hours each time during the further course of the manufacture of the electron tube. In the second case, it is only subjected to the stresses that occur in the cooling circuit during operation of the transmitter tube; under these circumstances, a less temperature-resistant protective layer could be used.
Gegebenenfalls kann es zweckmäßig sein, der Korrosionsschutzschicht eine Zwischenschicht zu unterlegen, beispielsweise um die Haftfestigkeit der Schutzschicht zu verbessern.It may be appropriate to add an intermediate layer under the corrosion protection layer, for example to improve the adhesive strength of the protective layer.
Als Material für diese Zwischenschicht kommt insbesondere Nickel in Betracht, wobei diese Zwischenschicht ebenso wie die eigentliche Schutzschicht durch thermisches Spritzen aber auch auf galvanischem oder chemischem Wege aufgebracht sein kann.Nickel is particularly suitable as a material for this intermediate layer, whereby this intermediate layer, like the actual protective layer, can be applied by thermal spraying but also by galvanic or chemical means.
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Bei einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Senderöhre kann das Kühlgefäß im Gegensatz zur Anode aus massivem korrosionsbeständigem Material bestehen, da das KühlgefäG nicht die in der Senderöhre entstehende Verlustleitung ableiten muß. Man kann aber zur Herstellung des Kühlgefäßes auch korrosionsanfälliges Material verwenden und die mit dem Kühlwasser in Berührung kommenden Flächen ebenfalls thermisch beschichten.In a transmitter tube designed according to the invention, the cooling vessel, in contrast to the anode, can be made of solid corrosion-resistant material, since the cooling vessel does not have to dissipate the loss in the transmitter tube. However, corrosion-prone material can also be used to manufacture the cooling vessel and the surfaces that come into contact with the cooling water can also be thermally coated.
Ein Ausführungsbeispiel der neuen Senderöhre ist in der Figur dargestellt.An embodiment of the new transmitting tube is shown in the figure.
Die Figur zeigt eine im Schnitt schematisch dargestellte Triode mit der Kathode 1, dem Steuergitter 2 und der AnodeThe figure shows a schematic cross-section of a triode with the cathode 1, the control grid 2 and the anode
3. Auf die äußere Oberfläche der Anode 3 ist die Schutzschicht 4 durch thermisches Spritzen aufgebracht. Die hutartig ausgebildete Anode ist im übrigen von dem ebenfalls hutartig ausgebildeten Kühlgefäß 5 umgeben, das im wesentlichen aus einem Kühltopfaußenzylinder 6 und einem Kühltopfinnenzylinder 7 und den beiden Wasseranschlußstutzen und 9 besteht.3. The protective layer 4 is applied to the outer surface of the anode 3 by thermal spraying. The hat-shaped anode is also surrounded by the cooling vessel 5, which is also hat-shaped and essentially consists of a cooling pot outer cylinder 6 and a cooling pot inner cylinder 7 and the two water connection pieces 1 and 9.
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Claims (5)
dadurch gekennzeichnet, daß die Anode (3) aus Kupfer besteht und daß ihre äußere Oberfläche in allen mit Kühlwasser in Berührung kommenden Bereichen mit einer Korrosionsschutzschicht (4) versehen ist, die aus einem im geschmolzenen Zustand aufgespritzten Metall besteht und eine Schichtdicke von wenigstens 20 pm aufweist.1. High-performance electron tube with a hat-shaped anode that can be directly cooled by water, the hat-shaped anode forming part of the housing of the electron tube and being surrounded at a distance by a cooling vessel that is also hat-shaped,
characterized in that the anode (3) consists of copper and that its outer surface is provided in all areas coming into contact with cooling water with an anti-corrosion layer (4) which consists of a metal sprayed on in the molten state and has a layer thickness of at least 20 pm.
dadurch gekennzeichnet, daß das aufgespritzte Metall zur Gruppe folgender Legierungen gehört: Chrom-Nickel-Edelstahl, Kobalt- oder Nickel-Hartlegierung, M-Chrom-Aluminium-Ytrium-Legierungen mit M = Kobalt, Nickel oder Kobalt und Nickel.2. Electron tube according to claim 1,
characterized in that the sprayed metal belongs to the group of the following alloys: chromium-nickel stainless steel, cobalt or nickel hard alloy, M-chromium-aluminium-ytrium alloys with M = cobalt, nickel or cobalt and nickel.
dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht aus Nickel besteht.4. Electron tube according to claim 3,
characterized in that the intermediate layer consists of nickel.
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