DE645829C - Gluehkathodenroehre, bei der die Erhitzung der Kathode mit Hilfe einer aeusseren Waermequelle durch die Gefaesswand hindurch erfolgt - Google Patents

Description

Bei den zur Zeit gebräuchlichen Entladungsröhren werden die Glühkathoden elektrisch geheizt, und die Heizenergie wird über Drähte zugeführt, die in die Gefäßwand eingeschmolzen sind. Wegen des festen Einbaus und des Zwanges zu elektrischer Beheizung ist diese Anordnung in manchen Fällen unbequem, z. B. bei tragbaren Sende- und Empfangsgeräten wegen des hohen Gewichtes und der

ίο umständlichen Handhabung der Heizbatterien oder bei Netzgeräten wegen der Notwendigkeit, die Röhren an die verschiedenen Stromarten anzupassen.

Es sind nun Entladungsröhren· bekannt, bei denen die Kathode auf anderem Wege auf die ' zur Emission erforderliche Temperatur gebracht wird. Man hat z. B. die Kathode als Einstülpung in das Innere des Vakuumgefäßes' ausgebildet und iff das Innere der Einstülpung eine Benzinflamme oder auch einen auswechselbaren elektrischen¹ Brenner eingebracht (Abb. 1). Diese Versuche führten aber zu keinem Ergebnis, da die Verbindungsstelle zwischen der eingestülpten Kathode und der übrigen Gefäßwandung thermisch zu stark beansprucht ist und daher häufig zu Bruch geht.

Es sind ferner Entladungsgefäße bekannt, deren Gefäßwand aus Metall besteht und als Glühkathode dient. Die Glühkathode wird hierbei von außen z. B. mittels einer Benzinflamme beheizt. Neben den' Dichtungs-, Kühlungs- und Vakuumschwierigkeiten besitzt aber eine solche Röhre den Nachteil, daß die Anode und das Gitter konzentrisch angestrahlt werden und praktisch die gleiche Temperatur wie die Gefäßwand annehmen.

Ähnliche Schwierigkeiten sind auch bei Entladungsgefäßen vorhanden, bei denen ein Teil der. aus Glas bestehenden Gefäßwand als Kathode ausgebildet ist. Hier treten außerdem noch mechanische und Isolationsschwierigkeiten hinzu. Die Schwierigkeiten verschwinden keineswegs, wenn man eine derartige Röhre in den Brennpunkt eines Hohlspiegeis stellt und mittels Strahlung heizt, wie es ebenfalls bekannt ist.

Gemäß der Erfindung werden die Schwierigkeiten, eine Glühkathode mit Hilfe einer äußeren Wärmequelle durch die Gefäßwand hindurch zu heizen, dadurch behoben, daß ein im Innern der Röhre angeordneter metallischer, vorzugsweise aus Kupfer bestehender Stab vorgesehen wird, der mit seinem einen

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr. Felix Breyer in Berlin.

Ende in einer Ausbuchtung des Gefäßes, deren Wandung aus auch bei Glühtemperatur hitze- und vakuumbeständigem, z. B. keramischem Material besteht, gelagert ist und der auf seinem anderen frei in das Innere der Röhre hineinragenden Ende die emittierende Schicht trägt.

Die Abb. 2 und 3 zeigen Ausführungsformen der Erfindung. 1 ist die Gefäßwand, in deren verjüngten Teil 2 der Kathodenträgerstab 3 eingebettet ist, der z. B. aus Kupfer besteht. Der verjüngte Teil 2 reicht mit seinem Ende in eine Wärmequelle, z. B. eine Benzinflamme, hinein und überträgt die Wärme durch die Wand hindurch auf den Kathodenträgerstab, der sie bis zur emittierenden Schicht 4 fortleitet. Während so die Schicht 4 auf Emissionstemperatur gebracht wird, bleibt die Verbindungsstelle 5 zwischen dem Gehäuse und dem die Durchschmelzungen tragenden Fuß 6, der z. B. aus gewöhnlichem Glas bestehen kann, relativ kalt wegen des großen Wärmewiderstandes zwischen 2 und 5. Die übrigen Elektroden können in üblicher Weise ausgebildet und angeordnet sein und z. B. aus einem Steuergitter 7 und einer Anode 8 bestehen.

Um einen möglichst starken Temperaturabfall längs dieses Weges zu erreichen, wird zweckmäßig das Gehäuse aus einem Material schlechter Wärmeleitung, z.B. aus einer keramischen Masse, hergestellt. Es sind keramische Massen bekannt, welche bei Emissionstemperaturen noch hochvakuumdicht sind und welche sich andererseits mit gewöhnlichem Glas spannungsfrei verschmelzen lassen. Oder man macht das Gehäuse aus einer schlecht wärmeleitenden Metallegierung, wobei man die gegenüber keramischen Massen höhere Leitfähigkeit durch eine besonders dünne Wandstärke wieder herabsetzen kann. Weiterhin kann eine unzulässige Erwärmung der Einschmelzfläche durch Schwärzung der äußeren Gehäuseoberfläche oder durch Anbringung von Kühlflügeln verhindert werden. Es können also keine die Haltbarkeit der Verbindungsstelle gefährdenden Wärmespannungen auftreten.

Schließlich kann man die Verbindungsstelle 5 indirekt auch dadurch kühlen, daß man die Erhitzungstemperatur erniedrigt. Zwischen der Erhitzungsstelle und dem Ort der Emission muß bekanntlich ein Temperaturgefälle bestehen, da sonst kein Wärmetransport stattfindet, andererseits aber dauernd Wärme abgestrahlt wird. Diese abgestrahlte Wärme stellt eine Leistung dar, und ähnlich wie man bei einem entsprechenden elektrischen Fall bei gleicher Leistung den Strom auf Kosten der Spannung erhöhen kann, läßt sich auch hier die je Zeiteinheit transportierte Wärmemenge erhöhen, so daß sich bei gleichem Leistungsbedarf eine Verminderung des Temperaturgefälles ergibt. Man braucht nämlich nur die Leitfähigkeit des Zuführungs-.'weg.es zu erhöhen. Abb. 4 zeigt eine solche Lösung. Der Wärmeleiter verdickt sich zur Wärmequelle hin, beispielsweise konisch. Der längs dieses Leiters zum Transport der bestimmten, von der Kathode verbrauchten Wärmemengen notwendige Temperaturabfall ist offenbar geringer als bei einem durchgehend gleich dicken Leiter. Aus den gleichen Gründen empfiehlt sich, wie schon oben erwähnt, besonders Kupfer für den Wärmeleiter. Scheinbar tritt durch die Vergrößerung der strahlenden Oberfläche ein zusätzlicher Energieverlust und dadurch wieder eine Erhöhung des Temperaturgefälles ein. In Wirklichkeit nimmt aber doch die Leitfähigkeit quadratisch mit dem Radius, die Oberfläche nur linear zu. Es tritt also eine Temperaturerniedrigung auf. Da die abgestrahlte Wärmemenge proportional der vierten Potenz der Temperatur ist und nur linear von der Oberfläche abhängt, ist zu erwarten, daß die insgesamt abgestrahlte Verlustwärme kleiner wird durch die in Abb. 4 dargestellte Leiterform. Das würde eine weitere Herabsetzung des Temperaturgefälles bedeuten, so daß insgesamt die Erhitzungstemperatür nur unwesentlich höher als die zur Emission notwendige Temperatur zu sein braucht. Außerdem wird man zweckmäßig Mittel vorsehen, die die schädliche Wärmestrahlung längs des Zuführungsweges herabsetzen, also z. B. Oberflächenpolierung oder Strahlungsschutzschirme 9.

Die Ökonomie der Benzinheizung läßt sich dadurch erhöhen, daß man sämtliche Röhren eines drahtlosen Gerätes mit einer einzigen Flamme erhitzt. Selbstverständlich kann eine nach diesem Prinzip hergestellte Entladungsröhre auch mit auswechselbarem, elektrischem Heizkörper betrieben werden, der in Form einer Heizwicklung über den Teil 2 geschoben wird. Die Erfindung ist natürlich auch nicht auf die dargestellten Dreielektrodenröhren beschränkt, vielmehr können noch weitere Elektroden vorhanden sein mit anderem Aufbau.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Glühkathodenröhre, bei der die Erhitzung der Kathode mit Hilfe einer äußeren Wärmequelle durch die Gefäßwand hindurch erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß ein im Innern der Röhre angeordneter metallischer, vorzugsweise aus Kupfer bestehender Stab vorgesehen ist, der mit seinem einen Ende in einer Ausbuchtung iao des Gefäßes, deren Wandung aus auch bei Glühtemperatur hitze- und vakuumbestän-

   digem, z. B. keramischem Material besteht, gelagert ist und der auf seinem anderen frei in das Innere der Röhre hineinragenden Ende die emittierende Schicht trägt. *·...
2. 2. Glühkathodenröhre nach Anspruch ΐ*;· dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Metallstabes von der Kathodenschicht zur Erhitzungsstelle hin zu nimmt und vorzugsweise sein Mittelstück to konisch geformt ist.
3. 3. Einrichtung mit Glühkathodenröhren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere solcher Glühkathodenröhren so zueinander angeordnet sind, * daß sie nur mit einer einzigen Wärmequelle, z. B. einer- Benzinflamme, geheizt werden können.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen