DE1813991B2 - DIRECTLY HEATED CATHODE FOR ELECTRON TUBES - Google Patents
DIRECTLY HEATED CATHODE FOR ELECTRON TUBESInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine direkt geheizte Kathode für Elektronenröhren, bestehend aus einem Isolierstoff-Trägerbauteil mit einer zentralen Ausnehmung, über die ein bandförmiges, eine Schicht aus Elektronen emittierendem Material aufweisendes Heizelement gespannt ist, das dabei auf zwei an die Ausnehmung angrenzenden Heizelementabstützungen aufliegt und dessen über die Abstützungen kragende Enden an im Trägerbauteil verankerten elastischen Elementen befestigt sind.The invention relates to a directly heated cathode for electron tubes, consisting of a Insulating carrier component with a central recess, over which a strip-shaped, one layer Electron-emitting material having heating element is stretched, which is on two to the Recess adjacent heating element supports and its overhanging over the supports Ends are attached to anchored in the support member elastic elements.
Eine bekannte Kathode dieser Art (JA-GM SHo 40-6662) bringt, da die das Heizelement über die zentrale Ausnehmung spannenden elastischen Blättchen lediglich mit stabförmigen Enden in Bohrungen der Heizelementauflagen gehalten sind, den Nachteil mit sich, daß schon bei einem geringen Vorspannungsunterschied zwischen diesen elastischen Blättchen eine auf das Heizelement wirkende und dieses gegebenenfalls verschiebende Drehkraft in Richtung auf das Blättchen mit der stärkeren Vorspannung entstehen kann. Die Anordnung und Halterung des Heizelementes ist auch sehr empfindlich gegen mechanische Stöße, und sie eignet sich schlecht für die Herstellung in großen Stückzahlen wegen der Schwierigkeit, die verhältnismäßig kurzen elastischen Blättchen unter Einhaltung möglichst gleicher Vorspannkräfte mit ihren stabförmigen Enden in die Bohrungen der Heizelementabstützung einzusetzen.A well-known cathode of this type (JA-GM SHo 40-6662) brings the heating element over the central recess exciting elastic leaflets only with rod-shaped ends in the holes Heating element supports are held, with the disadvantage that even with a small difference in bias between these elastic leaflets one acting on the heating element and this possibly shifting torque in the direction of the leaflet with the stronger bias. the Arrangement and mounting of the heating element is also very sensitive to mechanical impacts, and they poorly suited for large-scale manufacture because of the difficulty, the relative short elastic leaflets while maintaining the same pretensioning forces with their rod-shaped ones Insert the ends into the holes in the heating element support.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben geschilderten Schwierigkeiten unter Schaffung einer für die Herstellung in großen Stückzahlen geeigneten Konstruktion sowohl des Trägerbauteils als auch der elastischen Elemente und ihrer Verankerungen zu vermeiden. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß von den Enden des Heizelementes abstehende elastische Metallbänder mit ihren freien Enden an je einem Metallbügel befestigt sind, der auf senkrecht zu dem Heizelement verlaufenden Auflageflächen am Trägerbauteil aufliegt und mit diesem lot- oder klebverbunden ist. Die senkrecht zum Heizelement verlaufenden Seitenflächen des Metallbügels können dabei in im Trägerbauteil angeordnete Schlitze einschiebbar sein, und die Heizelementabstützungen in der Ebene der Oberseite des Trägerbauteils verlaufende Auflageflä-The invention is based on the object of the above difficulties while creating a for the production in large numbers of suitable construction of both the carrier component and the avoid elastic elements and their anchorages. This object is achieved in that of the ends of the heating element protruding elastic metal strips with their free ends on each one Metal brackets are attached to the support surfaces on the support component that run perpendicular to the heating element rests on and is soldered or adhesively connected to this. The ones running perpendicular to the heating element Side surfaces of the metal bracket can be inserted into slots arranged in the support component, and the heating element supports in the plane of the upper side of the carrier component running support surfaces
'5 chen aufweisen. Ferner können die Heizelementabstützungen auch aus auf zweiseitig im Trägerbauteil
gehaltenen auswechselbaren Achsstangen lagernden Zylinderelementen bestehen.
Die so ausgebildeten Metallbänder und Metallbügel'Have 5 surfaces. Furthermore, the heating element supports can also consist of exchangeable axle rods supported on two sides in the support component.
The metal bands and metal brackets formed in this way
2C lassen sich zusammen mit dem Heizelement mit dem sie eine Art Portal bilden, in einfacher Weise von oben her auf den Trägerbauteil aufstecken, wobei das Heizelement auf den Heizelementauflagen liegend von den Metallbändern über diese gespannt wird, wobei sich die Metallbügel gegen die senkrechten Auflageflächen des Trägerbauteils abstützen. Die Lage des so gebildeten Portals wird durch die im Trägerbauteil vorgesehenen Schlitze für die Seitenflächen des Metallbügels bestimmt. 2C , together with the heating element with which they form a kind of portal, can be simply plugged onto the carrier component from above, the heating element lying on the heating element supports being stretched over them by the metal bands, the metal brackets being against the vertical support surfaces of the Support the carrier component. The position of the portal formed in this way is determined by the slots provided in the support component for the side surfaces of the metal bracket.
Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. In der Zeichnung zeigtThe invention is explained in more detail with reference to the exemplary embodiments shown in the drawing. In the drawing shows
Fig. 1 die Kathode in perspektivischer Darstellung von der Seite gesehen,1 shows the cathode in a perspective view from the side,
Fig. 2 die Draufsicht auf Fig. 1,FIG. 2 shows the top view of FIG. 1,
Fig. 3 die Seitenansicht von Fig. 1, teilweise geschnitten der Linie Y- Y' von F i g. 2,3 shows the side view of FIG. 1, partially in section along the line Y-Y ' of FIG. 2,
Fig.4 eine andere Ausbildungsform der Kathode ebenfalls in perspektivischer Darstellung,4 shows another embodiment of the cathode, also in a perspective view,
F i g. 5 die Draufsicht auf F i g. 4 undF i g. 5 shows the top view of FIG. 4 and
F i g. 6 die Seitenansicht von F i g. 4 teilweise geschnitten nach der Linie Y- V'in F i g. 5.F i g. 6 shows the side view of FIG. 4 partially cut along the line Y- V'in FIG. 5.
Die Kathode nach den F i g. 1 bis 3 besteht aus dem Trägerbauteil 1, der aus keramischem Werkstoff hergestellt ist. Der Trägerbauteil besteht aus zwei parallelen Balken 2, jeweils versehen mit einer über ihre gesamte Länge verlaufenden Einkerbung 3, wobei die Außenwand der Balken an beiden Enden abgerundet ist. Die Innenseite des unteren Teils jedes der Enden der Balken 2 weist nach innen ragende Ansätze 4 auf. Von oben gesehen umgrenzen diese Ansätze eine sich nach außen trichterartig erweiternde öffnung 5. An die einander gegenüberliegenden Seiten der Balken 2 schließen sich quer zu diesen verlaufende Heizelement-The cathode according to FIGS. 1 to 3 consists of the carrier component 1, which is made of ceramic material is made. The support component consists of two parallel beams 2, each provided with one over their entire length extending notch 3, wherein the outer wall of the beams is rounded at both ends. The inside of the lower part of each of the ends of the beams 2 has inwardly projecting lugs 4. from Seen above, these approaches delimit an opening 5 that widens outwards in a funnel-like manner opposite sides of the bars 2 close transverse to these running heating element
s? abstützungen 6 an, deren Oberseite mit der Oberseite der Balken 2 in einer Ebene liegt. Wie sich aus F i g. 3 ergibt, verlaufen die Seitenwände dieser Abstützungen von der Oberseite symmetrisch leicht gekrümmt nach unten, und der untere Teil der nach außen weisenden s? supports 6, the top of which is in one plane with the top of the beam 2. As can be seen from FIG. 3 results, the side walls of these supports run from the top symmetrically slightly curved downwards, and the lower part of the outwardly facing
(l° Seitenwand verläuft senkrecht. Die Innenseiten der Balken 2 und die der Heizelementabstützungen 6 bilden zusammen eine rechtwinklige Ausnehmung 7 mit einer Tiefe von bspw. 0,5 mm, bei einer angenommeinen Gesamtlänge der Balken 2 von 9 mm. In der Mitte der (1 ° side wall runs vertically. The insides of the bars 2 and those of the heating element supports 6 together form a right-angled recess 7 with a depth of, for example, 0.5 mm, with an assumed total length of the bars 2 of 9 mm
''" Ausnehmung 7 ist die zentrale durchgehende Ausnehmung
8 vorgesehen, die hier einen Durchmesser von 1,8 mm aufweist.
Eine nach außen gerichtete Abstufung 9 des"" Recess 7, the central continuous recess 8 is provided, which here has a diameter of 1.8 mm.
An outward gradation 9 des
senkrecht verlaufenden Teils der Seitenwand der Hfiizelementabstützungen 6 umgrenzt zusammen mit der gegenüberliegenden Wand der boiden Ansätze 4 und den Innenwänden der Balken 2 «inen Schlitz 10. Der Trägerbauteil 1 ist, wie sich aus der beschriebenen Bauform ergibt, in einfacher Weise durch Pressen herstellbar.perpendicular part of the side wall of the Hfiizelementabstützungen 6 delimited together with the opposite wall of the solid extensions 4 and the inner walls of the beams 2 "in a slot 10. The Carrier component 1 is, as can be seen from the design described, in a simple manner by pressing manufacturable.
In den Schlitz 10 ist ein T-förmiger Metallbügel 11 eingesetzt, der aus einem Werkstoff besteht, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient gleich oder kleiner als der des Werkstoffs des Trägerbauteils ist, bspw. aus einer Legierung von Eisen- Nickel oder Eisen-Kobalt-Nickel. Der Metallbügel kann eine Stärke von bspw. 0,25 mm haben und der T-Balken eine Abmessung von 1,7 χ 1,5 mm, während der T-Steg 0,6 χ 4,0 mm groß ist. Der T-Balken-Teil des Bügels 11 ragt nach oben über die Abstufung 9 der Wand der Heizelementabstützung 6 heraus und ist mit deren Fläche kleb- oder lötverbunden. Bei Anwendung einer Klebverbindung sollte ein poröser Werkstoff für den Trägerbauteil verwendet werden, und das Klebemittel frei von Kohlenstoff oder Blei sein, bspw. ein bleifreies Glaspulver, wie Lötglas mit geringen Mengen von Bentonit. Wenn nach dem Aufbringen dieses Klebemittels der Trägerbauteil 1 und der Metallbügel 11 zehn Minuten bei einer Temperatur von 11000C in einer Edelgasatmosphäre, wie Stickstoff oder Argon, erhitzt werden, ist der Metallbügel 11 fest mit dem Trägerbauteil 1 verbunden. Bei Punkt 13 ist auf dem T-Steg des Metallbügels 11 ein elastisches Metallband 12 aufgeschweißt. Das nach oben weisende Ende 14 dieses Bandes, das von der Schweißstelle 13 nach außen gespreizt ist, ist nach außen abgewinkelt und dient als Halterung für das Heizelement 15. Der über der zentralen Ausnehmung 8 befindliche Mittelteil des Heizelement2s 15 ist mit einer Schicht 16 aus Elektronen emittierendem Material überzogen.A T-shaped metal bracket 11 is inserted into the slot 10 and consists of a material whose coefficient of thermal expansion is equal to or less than that of the material of the support component, for example an alloy of iron-nickel or iron-cobalt-nickel. The metal bracket can have a thickness of, for example, 0.25 mm and the T-bar a dimension of 1.7 χ 1.5 mm, while the T-bar is 0.6 4.0 mm in size. The T-bar part of the bracket 11 protrudes upwards over the step 9 of the wall of the heating element support 6 and is bonded or soldered to its surface. When using an adhesive connection, a porous material should be used for the carrier component and the adhesive should be free of carbon or lead, for example a lead-free glass powder, such as soldering glass with small amounts of bentonite. If, after this adhesive has been applied, the carrier component 1 and the metal bracket 11 are heated for ten minutes at a temperature of 1100 ° C. in a noble gas atmosphere such as nitrogen or argon, the metal bracket 11 is firmly connected to the carrier component 1. At point 13, an elastic metal band 12 is welded onto the T-bar of the metal bracket 11. The upwardly facing end 14 of this band, which is spread outward from the weld 13, is angled outward and serves as a holder for the heating element 15. The middle part of the heating element 2s 15 located above the central recess 8 is covered with a layer 16 of electrons coated with emissive material.
Das bandförmige Heizelement 15 wird über die Heizelementabstützungen 6 auf den Trägerbauteil 1 gespannt. Die über die Abstützungen 6 hinausragenden Enden des Heizelementes sind nach unten gebogen, während der zwischen den Abstützungen verlaufende Teil parallel zur Ebene der Oberseite des Trägerbauteils 1 verläuft. Die Unterseite jedes der nach unten gebogenen Enden 15a des Heizelementes 15 und die obere Seite der Abwinkelungen 14 des elastischen Metallbandes 12 sind durch Punktschweißung miteinander verbunden. Die Punktschweißung wird vorgenommen, während das elastische Metallband 12 von außen gegen den Metallbügel 12 gepreßt wird. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Schicht 16 auf dein Heizelement 15 mittig über der zentralen Ausnehmung 8 gehalten wird. Das Heizelement besteht aus einer Metallegierung, bspw. aus einer Nickel-Wolfram- oder Nickel-Molybdän-Eisen-Legierung, die auch bei hohen Temperaturen ihre Zugfestigkeit behält.The band-shaped heating element 15 is attached to the carrier component 1 via the heating element supports 6 tense. The ends of the heating element protruding beyond the supports 6 are bent downwards, while the part running between the supports is parallel to the plane of the upper side of the carrier component 1 runs. The bottom of each of the downwardly bent ends 15a of the heating element 15 and the upper side of the bends 14 of the elastic metal band 12 are spot welded to one another tied together. The spot welding is done while the elastic metal band 12 from the outside is pressed against the metal bracket 12. In this way it is achieved that the layer 16 on the heating element 15 is held centrally over the central recess 8. The heating element is made of a metal alloy, e.g. made of a nickel-tungsten or nickel-molybdenum-iron alloy, which retains its tensile strength even at high temperatures.
Die auf der Oberseite der beiden Balken 2 desThe on top of the two beams 2 of the
Trägerbauteils 1 angeordneten Einkerbungen 3 dienen zusammen mit den Heizelementabstützungen 6 dazu, einen Teil des Niederschlages der Materialverdampfung aufzunehmen, die von der Elektronen emittierenden Schicht 16 ausgeht.Support component 1 arranged notches 3 serve together with the heating element supports 6 to Part of the precipitate of the material evaporation to absorb from the electron-emitting Layer 16 runs out.
Die erwähnte, durch die Ansätze 4 des Trägerbauteils 1 gebildete, trichterförmige öffnung zwischen den beiden Balken 2 des Trägerbauteils 1 erlaubt die Durchführung der beschriebenen Punktschweißung der Enden 15a des bandförmigen Heizelementes 15 mit den Abwinkelungen 14 der elastischen Metallbänder 12. Wie aus den Fig.2 und 3 zu ersehen ist, können alle Teile leicht symmetrisch zueinander in Bezug zu den eingezeichneten Achsen X-X', Y- Y' und Z-Z' so befestigt werden, daß die maßhaltige Anordnung des Heizelementes 15 gewährleistet ist. Darüber hinaus gewährleistet die beschriebene Befestigung an den Metallbügeln 11, ihrerseits an dem Trägerbauteil 1 unter Zwischenschaltung der elastischen Metallbänder 12 befestigt, die verschiebungsfreie Befestigung des Heizelementes 15.The above-mentioned funnel-shaped opening formed by the shoulders 4 of the carrier component 1 between the two bars 2 of the carrier component 1 allows the described spot welding of the ends 15a of the strip-shaped heating element 15 with the bends 14 of the elastic metal strips 12 to be carried out and 3 can be seen, all parts can easily be attached symmetrically to one another in relation to the drawn axes X-X ', Y-Y' and ZZ ' so that the dimensionally accurate arrangement of the heating element 15 is ensured. In addition, the described fastening to the metal brackets 11, which in turn is fastened to the carrier component 1 with the interposition of the elastic metal bands 12, ensures the displacement-free fastening of the heating element 15.
Die Kathode wird in bekannter Weise in das erste zylindrische Gitter einer Kathodenstrahlröhre eingesetzt und unter Verwendung eines Zwischenstückes mit der inneren Zylinderwand des Gitters verbunden.The cathode is inserted into the first cylindrical grid of a cathode ray tube in a known manner and connected to the inner cylinder wall of the grille using an adapter.
Bei der Ausbildungsform nach den Fig.4 bis 6 sind die gleichen Bauteile mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet, wie die entsprechenden Bauteile der Ausbildung nach den Fig. 1 bis 3. In den quer zu den Einkerbungen 3 verlaufenden Einkerbungen 17 befinden sich Achsstangen 18 aus leitendem Werkstoff, auf denen Zylinderelemente 19 lagern, die hier die Aufgabe der Heizelementabstützung 6 des vorhergehend beschriebenen Ausführungsbeispiels übernehmen. Bei dieser Ausbildungsform liegt die Oberseite des die zentrale Ausnehmung 8 umgebenden, zwischen den Einkerbungen 17 liegenden Abschnitts 20 des Trägerbauteils in einer Ebene mit der Oberseite der Balken 2, wobei die Einkerbungen 17 so angeordnet sind, daß das Zylinderelement 19 diesen zentralen Abschnitt 20 nicht berührt.In the embodiment according to FIGS. 4 to 6 are the same components are denoted by the same reference numerals as the corresponding components of FIG Training according to FIGS. 1 to 3. In the transverse to the Notches 3 extending notches 17 are axle rods 18 made of conductive material on which Store cylinder elements 19, which here have the task of heating element support 6 of the previously described Take over the embodiment. In this form of training, the top of the central one The section 20 of the carrier component surrounding the recess 8 and lying between the notches 17 in FIG a plane with the top of the beams 2, the notches 17 being arranged so that the cylinder element 19 does not affect this central section 20.
Bei dieser Ausbildungsform kann der Abstand zwischen dem bandförmigen Heizelement 15 und der Oberseite des Trägerbauelementes 1 dadurch eingestellt werden, daß Achsstangen 18 von unterschiedlichem Durchmesser in das Zylinderelement 19 eingesetzt werden. Ferner werden Deformationen des Heizelementes, die durch Ausdehnung oder Zusammenziehen während des Betriebes oder nach dem Abschalten eintreten, durch die Wirkung des drehbar gelagerten Zylinderelementes 19 aufgefangen und so wird das Heizelement 15 vor Schaden geschützt, die sonst bei einer Berührung mit der Oberseite des Trägerbauelementes 1 auftreten könnten. Darüber hinaus verhindert dieses Auffangen, daß sich die Punktschweißverbindung der Abwinkelung 14 des elastischen Metallbandes 12 mit dem Ende 15a des Heizelementes 15 locken.In this embodiment, the distance between the band-shaped heating element 15 and the Top of the carrier component 1 can be adjusted in that axle rods 18 of different Diameter are used in the cylinder element 19. Furthermore, deformations of the heating element, caused by expansion or contraction during operation or after switching off enter, caught by the action of the rotatably mounted cylinder element 19 and so the Heating element 15 protected from damage that would otherwise occur upon contact with the top of the carrier component 1 could occur. In addition, this catch prevents the spot weld joint from breaking of the bend 14 of the elastic metal band 12 with the end 15a of the heating element 15.
Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings
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Legal Events
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Owner name: KABUSHIKI KAISHA TOSHIBA, KAWASAKI, KANAGAWA, JP |