DE1009315B

DE1009315B - Process for the manufacture of indirectly heated cathodes for electrical discharge tubes

Info

Publication number: DE1009315B
Application number: DEN11800A
Authority: DE
Inventors: Johannes Christiaan Duran; Jozephus Franciscus Dams; Gerard Charles Antoine Moubis
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1955-02-09
Filing date: 1956-02-04
Publication date: 1957-05-29
Also published as: US2860275A; BE545031A; FR1140831A; GB785177A; NL100082C

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer indirekt geheizten Kathode für elek irische Entladungsröhren, bei denen der Raum zwischen dem Heizkörper und der Kathodenhülle mit gesintertem Isoliermaterial ausgefüllt ist.The invention relates to a method for producing an indirectly heated cathode for elek Irish discharge tubes, in which the space between the radiator and the cathode envelope with sintered insulating material is filled.

Häufig ist es erwünscht, daß der zwischen dem Heizkörper und der Hülle einer indirekt geheizten Kathode vorhandene Raum völlig mit Isoliermaterial ausgefüllt ist, das gesintert wird. Dies ist beispielsweise der Fall bei Kathoden, die eine hohe Betriebstemperatur aufweisen oder bei denen eine sehr gute elektrische Isolierung zwischen dem Glühkörper und der Kathodenhülle erwünscht ist. Außerdem ist es häufig erwünscht, gegenseitige Bewegungen des Glühkörpers und der Kathodenhülle mit Rücksicht auf mikrophonische Störungen infolge von Kapazitäts änderungein zwischen diesen Teilen zu vermeiden.Often it is desirable that the one between the radiator and the envelope is indirectly heated Cathode existing space is completely filled with insulating material that is sintered. This is for example the case with cathodes that have a high operating temperature or that have a very good operating temperature electrical insulation between the incandescent body and the cathode shell is desired. Besides, it is often desired, mutual movements of the incandescent body and the cathode envelope with consideration to avoid microphonic disturbances due to changes in capacitance between these parts.

Es hat sich jedoch herausgestellt, daß es sehr schwierig ist, zu verhindern, daß beim Füllen des Rauines und nach dem Sintern Hohlräume in der Isoliermasse oder zwischen dieser Masse und der Kathodenhülle entstehen. Das Sintern kann dazu erforderlich sein, um das Isoliermaterial zu entgasen und um zu verhüten, daß dieses Material aus der Kathodenhülle herausfällt.However, it has been found that it is very difficult to prevent the Rough and, after sintering, voids in the insulating compound or between this compound and the Cathode shell arise. Sintering can be necessary to degas the insulating material and to prevent this material from falling out of the cathode envelope.

Die Entstehung solcher Hohlräume ist unerwünscht, insbesondere mit Rücksicht auf die Wärmeleitung zwischen dem Heizkörper und der Kathodenhülle Durch solche Hohlräume wird die Wärmeleitung verringert. Weil sich die Hohlräume bei verschiedenen Kathoden an verschiedenen Stellen ergeben und somit eine starke Temperaturstreuung auftritt, liegt die Gefahr vor, daß der Glühkörper mancher Kathoden örtlich zu heiß und der Glühdraht infolgedessen spröde wird.The creation of such cavities is undesirable, especially with regard to heat conduction between the radiator and the cathode shell. Such cavities reduce the conduction of heat. Because the cavities arise in different cathodes in different places and thus If there is a strong temperature spread, there is a risk that the incandescent body of some cathodes will be localized too hot and the filament becomes brittle as a result.

Die erwähnten Nachteile können l>ei einem Verfahren zum Herstellen einer indirekt geheizten Kathode für elektrische Entladungsröhren, bei der der Raum zwischen dem Heizelement und der Kathodenhülle mit gesintertem Isoliermaterial ausgefüllt ist, nach der Erfindung dadurch völlig vermieden werden, daß das Isoliermaterial durch Sedimentation aus einer Suspension in den erwähnten Raum eingebracht wird.The disadvantages mentioned can l> in a method for producing an indirectly heated cathode for electric discharge tubes in which the space between the heating element and the cathode envelope is filled with sintered insulating material, thus completely avoided according to the invention, that the insulating material is introduced into the space mentioned by sedimentation from a suspension will.

Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß die feineren und gröberen Teilchen der Suspension sich teilweise voneinander trennen, insbesondere wenn die Fallhöhe, d. h. die Strecke, die die Teilchen zurücklegen müssen, groß genug bemessen wird. Die größeren Teilchen kommen im wesentlichen unten und die feineren im wesentlichen oben zu liegen.This has the advantage that the finer and coarser particles of the suspension are partially removed separate from each other, especially if the height of fall, i. H. the distance that the particles have to travel is sized large enough. The larger particles essentially come down and the finer in the essential to lie on top.

Wenn die Kathodenhülle auf einer Seite verschlos sen ist, kommen die meisten gröl>eren Teilchen somit beim geschlossenen Ende zu liegen, die meisten feine-If the cathode envelope is closed on one side, most of the larger particles come out lying at the closed end, most of the fine

indirekt geheizter Kathodenindirectly heated cathodes

für elektrische Entladungsröhrenfor electric discharge tubes

Anmelder:Applicant:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)NV Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Netherlands)

Vertreter: Dr. rer. mat. P. Roßbach, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7Representative: Dr. rer. mat. P. Roßbach, patent attorney,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7th

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 9. Februar 1955Claimed priority:
Netherlands 9 February 1955

Johannes Christiaan Duran, Jozephus Franciscus Dams und Gerard Charles Antoine Maria Moubis,Johannes Christiaan Duran, Jozephus Franciscus Dams and Gerard Charles Antoine Maria Moubis,

Eindhoven (Niederlande),
sind als Erfinder genannt wordenEindhoven (Netherlands),
have been named as inventors

ren Teilchen beim offenen Ende. Die groben Teilchen sintern wenig und schwinden somit nur wenig, wäh rend die feinen Teilchen nach dem Sintervorgang eine große mechanische Festigkeit erhalten und eine gute Abdichtung des offenen Endes bilden. Die großen Teilchen liefern eine poröse Masse, die einige Nachgiebigkeit aufweist, wodurch das Auftreten von Schwundlücken vermieden wird.ren particles at the open end. The coarse particles sinter little and therefore only shrink a little, wah rend the fine particles after the sintering process have high mechanical strength and good mechanical strength Form a seal at the open end. The large particles provide a porous mass that has some resilience has, whereby the occurrence of shrinkage gaps is avoided.

Eine Fallhöhe vom Zwei- bis Dreifachen der Länge des auszufüllenden Raumes hat sich als günstig erwiesen, insbesondere wenn die Sedimentation durch Zentrifugieren beschleunigt wird.A fall height of two to three times the length of the space to be filled has proven to be beneficial, especially if the sedimentation is accelerated by centrifugation.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand einer Zeichnung näher erläutert, in derThe invention is explained in more detail below with reference to a drawing in which

Fig. 1 einen Halter für die Kathodenhülle und die Suspension während der Sedimentation undFig. 1 shows a holder for the cathode shell and the suspension during sedimentation and

Fig. 2 eine Zentrifuge mit solchen Haltern darstellt, währendFig. 2 illustrates a centrifuge with such holders, while

Fig. 3 einen Schnitt durch eine Kathode nach der Sedimentation und dem Sintervorgang zeigt.3 shows a section through a cathode after sedimentation and the sintering process.

In Fig. 1 bezeichnet 1 den Emissionsteil, d. h. die eigentliche Kathode, im vorliegenden Fall eine Vorratskathode, 2 die Kathodenhülle, in der der Emissionsteil 1 befestigt ist, und 3 das Heizelement, das in der Kathodenhülle 2 angeordnet ist. Die Kathodenhülle 2 weist eine ringsum laufende Rille 4 auf. Das Gebilde aus der Kathode 1, der Hülle 2 und dem Heiz-In Fig. 1, 1 denotes the emission part; H. the actual cathode, in the present case a storage cathode, 2 the cathode envelope in which the emission part 1 is attached, and 3 the heating element, which is shown in FIG the cathode shell 2 is arranged. The cathode shell 2 has a groove 4 running all around. That Structure from the cathode 1, the shell 2 and the heating

709 546/358709 546/358

element 3 wird in einen Metallhalter 5 eingeschoben, bis die Rille 4 am Rand des Halters 5 anliegt. Der Halter 5 weist einen Hohlraum 9 auf, der einen kegelförmigen Teil besitzt, der an einen zweiten Hohlraum anschließt, in den die Kathodenhülle 2 einpaßt. Dann wird der Halter 5 zusammen mit dem Kathoden gebilde in der Öffnung7 eines zweiten Halters 6 angeordnet, der beispielsweise aus Kunststoff bestehen kann. Der Hohlraum 7 weist im Boden eine Vertiefung 8 auf, in die die Kathode 1 aufgenommen wird. Der Raum 9 wird jetzt mit der Suspension des in die Kathodenhülle einzubringenden Isoliermaterials gefüllt. Vorzugsweise findet gemahlenes und gereinigtes Al₂ O₃ Verwendung, und zwar wird 1 kg gemahlenes ALO.j in 1 1 Äthylalkohol suspendiert. Die Größe der Teilchen beträgt vorzugsweise 1 bis 15 Mikron. Die Höhe des Raumes 9 ist wenigstens gleich der Länge der Kathodenhülle 2. Die groben Teilchen der Suspension sinken zuerst zu Boden und gelangen somit im wesentlichen in den. unteren Teil beim geschlossenen Ende der Kathodenhülle, während die mittleren Abmessungen der Teilchen in Richtung von unten nach oben stets geringer werden. Nachdem sich der feste Stoff abgesetzt hat, wird die Flüssigkeit abgegossen oder verdampft und der Halter 5 aus dem Halter 6 herausgenommen und erhitzt, bis das Isoliermaterial zu sintern anfängt. Bei der fertigen Kathode, die in Fig. 3 dargestellt ist, besteht die Füllung der Kathodenhülle im wesentlichen aus groben Teilchen 12 (10 bis 15 Mikron), während der Prozentsatz der feineren Teilchen (angenähert 1 Mikron) gegen das offene Ende hin allmählich zunimmt.element 3 is pushed into a metal holder 5 until the groove 4 rests against the edge of the holder 5. The holder 5 has a cavity 9 which has a conical part which adjoins a second cavity into which the cathode shell 2 fits. Then the holder 5 is arranged together with the cathode structure in the opening 7 of a second holder 6, which can for example consist of plastic. The cavity 7 has a recess 8 in the bottom, in which the cathode 1 is received. The space 9 is now filled with the suspension of the insulating material to be introduced into the cathode envelope. Ground and purified Al ₂ O _{3 is} preferably used, namely 1 kg of ground ALO.j is suspended in 1 liter of ethyl alcohol. The size of the particles is preferably 1 to 15 microns. The height of the space 9 is at least equal to the length of the cathode shell 2. The coarse particles of the suspension first sink to the bottom and thus get essentially into the. lower part at the closed end of the cathode envelope, while the mean dimensions of the particles in the direction from bottom to top are always smaller. After the solid material has settled, the liquid is poured off or evaporated and the holder 5 is removed from the holder 6 and heated until the insulating material begins to sinter. In the finished cathode, shown in Figure 3, the cathode shell filling consists essentially of coarse particles 12 (10-15 microns) while the percentage of finer particles (approximately 1 micron) gradually increases towards the open end.

Die Sedimentation kann durch die Verwendung einer Zentrifuge, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, erheblich beschleunigt werden. Der Halter 6 kann dabei in einen Ring 11 eingehängt werden, der von Armen 10 einer Zentrifuge getragen wird. Bei einer Fallhöhe, die das Zwei- bis Dreifache der Länge der Kathode beträgt, ergibt sich praktisch vollständige Sedimentation nach angenähert 5 bis 10 Minuten bei 3000 Umdrehungen je Minute und einem Abstand der Kathoden von der Achse von angenähert 10 bis 15 cm, wobei der feste Stoff die Kathodenhülle bis zu der Höhe ausfüllt, die in Fig. 1 durch die gestrichelte Linie 14 angegeben ist.The sedimentation can be considerable by using a centrifuge as shown in FIG be accelerated. The holder 6 can be hooked into a ring 11 made of arms 10 is carried by a centrifuge. At a height of fall that is two to three times the length of the cathode is, there is practically complete sedimentation after approximately 5 to 10 minutes at 3000 revolutions per minute and a distance of the cathodes from the axis of approximately 10 to 15 cm, wherein the solid material fills the cathode envelope up to the height indicated in FIG. 1 by the dashed line 14 is specified.

Das Sintern des Al₂O₃ erfolgt durch Erhitzen, zunächst 2 Stunden auf 1000° C und dann während 15 Minuten auf 1600° C. Es stellt sich heraus, daß weder beim Füllen noch beim Sintern Hohlräume entstehen. Es ist notwendig, daß die Suspension Teilchen unterschiedlicher Abmessungen aufweist, so daß man vorzugsweise vom gemahlenem Isoliermaterial ausgehen muß.The Al ₂ O ₃ is sintered by heating, first to 1000 ° C. for 2 hours and then to 1600 ° C. for 15 minutes. It turns out that voids are not created either during filling or sintering. It is necessary that the suspension has particles of different dimensions, so that it is preferable to start from the ground insulating material.

Obgleich eine Kathode einer bestimmten Gestalt beschrieben worden ist, nämlich eine sogenannte Vorratskathode, kann die Erfindung auch bei rohrförmigen Kathoden Anwendung finden."Although a cathode of a certain shape has been described, namely a so-called supply cathode, the invention can also be applied to tubular cathodes. "

Claims

Patent claims:

1. Process for producing an indirectly heated cathode for electrical discharge tubes, in which the space between the heating element and the cathode shell with sintered insulating material is filled, characterized in that the insulating material by sedimentation from a suspension is introduced into the space mentioned.

2. The method according to claim 1, characterized in that the distance which the insulating particles have to cover in the suspension is so great that during the sedimentation the coarse and finer particles partially separate from each other.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the distance to be covered of the particles is at least twice the length of the space to be filled.

4. The method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the sedimentation by Centrifugation takes place.

1 sheet of drawings