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Verfahren zum Herstellen von Spanngittern für Elektronenröhren Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Spanngittern für Elektronenröhren
mit zwei Holmen, die an ihren Enden durch Querstreben verbunden sind, wobei, beginnend
mit der einen Querstrebe, der Gitterdraht in aufeinanderfolgenden Windungen mit
in Richtung zur anderen Querstrebe sich ändernder Spannung um die Holme gewickelt
wird.
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Ein derartiges bekanntes Spanngitter, wie es für bestimmte Röhrentypen
verwendet wird, besteht aus einem Rahmen mit zwei langgestreckten Holmen, um die
eine feine Drahtwendel gewickelt ist, wobei die Holme durch die Querstreben, die
in der Nähe der Holmenenden an diesen befestigt sind, im parallelen Abstand voneinander
gehalten werden. Um das Auftreten von sogenannten Mikrophonie-Störungen im Ausgangssignal
der betreffenden Röhre zu verhindern, d. h. um die Klingneigung der Röhre zu beseitigen,
sind dabei die einzelnen Drahtwindungen der Wendel unter einer bestimmten Spannung
aufgewickelt.
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Ein bei solchen Spanngittern auftretendes Problem liegt in der Schwierigkeit,
zu gewährleisten, daß die einzelnen Drahtwindungen einen gleichmäßigen Abstand von
der die Längsachse der beiden Holme enthaltenden Ebene haben. Es werden nämlich
wegen der Spannung, mit der die Drahtwindungen aufgewickelt werden, die Holme nach
innen durchgebogen. Und zwar erfolgt während des Aufwickelns der einzelnen Drahtwindungen
über die Holmenlänge eine zunehmende Einwärtsbiegung der Holme, so daß die Spannung
in den bereits aufgewickelten Windungen nachläßt. Dies hat wiederum zur Folge, daß
der Draht im Bereich zwischen den beiden Holmen nach seitwärts oder auswärts aufgebogen
oder ausgebaucht wird. Da das Ausmaß der zunehmenden Einwärtsbiegung der Holme sich
über die Länge des Gitterrahmens ändert, wird entsprechend auch das Ausmaß der Ausbauchung
der Drahtwindungen über die Länge des Gitterrahmens verändert. Dies bringt es mit
sich, daß in der fertigen Röhre die Elektrodenabstände unterschiedlich sind und
dadurch die elektrischen Eigenschaften der Röhre unter Umständen verfälscht werden.
Außerdem kann es zu Elektrodenschlüssen kommen.
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Zur Behebung dieser Schwierigkeit ist ein Verfahren bekannt, bei dem
während der gesamten Bewicklung des Spanngitterrahmens eine einheitliche Zugspannung
angewendet und die sich dabei ergebende Einbiegung der Holme dadurch kompensiert
wird, daß die Holme entsprechend vorgebogen werden. Dies geschieht durch beiderseitiges
Andrücken zweier konischer Halteteile gegen die entsprechenden äußeren Enden der
Gitterholme. Abgesehen davon, daß für das Vorbiegen der Holm ein zusätzlicher Arbeitsgang
erforderlich ist, kann durch das zweimalige Verbiegen der Holme, nämlich einmal
das Vorbiegen und dann das Durchbiegen während des eigentlichen Wickelvorgangs,
die Stabilität des Gitterrahmens unter Umständen leiden.
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Es ist auch bereits bekannt, die Spannung des Gitterdrahtes beim Aufwickeln
derart zu verändern, daß die in der Mitte der Holme befindlichen Drahtwindungen
mit größerer Vorspannung gewickelt werden als die außenliegenden Teile des Spanngitters.
Dies hat jedoch den Nachteil, daß dann, nämlich wenn man in der Holmenmitte mit
größerer Spannung wickelt, die Holme dort noch stärker eingebogen und dadurch die
bereits im Anfangsteil gewickelten Windungen wieder lose werden. Es läßt sich also
auf diese Weise eine einigermaßen gleiche Zugspannung über die gesamte Wickellänge
nicht erzielen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben,
bei dem mit Sicherheit erreicht
wird, daß die Zugspannung der einzelnen
Gitterdrahtwindungen über die gesamte Wickellänge annähernd gleichbleibt und dadurch
ein Ausbiegen und Lockerwerden der Drahtwindungen verhindert wird.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren
der eingangs genannten Art der Gitterdraht zunächst etwa den vierten Teil der Strecke
zwischen den beiden Querstreben mit von einem Minimum progressiv ansteigender Spannung
und anschließend über den restlichen Teil dieser Strecke mit wieder auf das Minimum
absinkender Spannung gewickelt.
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Dadurch wird erreicht, daß die durch die zu-
nehmende Einbiegung
der Holme verursachte Spannungsverringerung in den bereits gewickelten Teilen durch
die fortschreitende Wickelspannungsveränderung kompensiert wird. Das heißt, es wird
praktisch jede Windung anfänglich mit einer Spannung gewickelt, die nach der durch
das Einbiegen der Seitenholme bedingten Verringerung gleich der Spannung in den
übrigen Windungen ist, so daß in der fertigen Wicklung überall annähernd gleiche
Zugspannung herrscht. Ferner wird, da die maximale Wickelspannung im ersten Viertel
der Wickellänge, wo also die Stabilität der Holme infolge der Nähe der verankernden
Querstreben noch sehr groß ist, auftritt und die Wickelspannung dann progressiv
nachläßt, auch die Durchbiegung der Holme selbst geringer.
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In Ausgestaltung der Erfindung kann man zum gleichzeitigen Herstellen
mehrerer Spanngitter durch fortlaufendes Bewickeln zweier durchgehender, an entsprechenden
Stellen durch Querstreben verbundener Holme und anschließendes Zerteilen in einzelne
bewickelte Spanngitterrahmen die zwischen den einzelnen Spanngitterrahmen befindlichen
Holmenabschnitte mit einer Spannung, die etwas kleiner ist als das Minimum der für
das Bewickeln der Gitterrahmenabschnitte verwendeten Spannung, und/oder mit einer
geringeren Windungszahl als die Gitterrahmenabschnitte bewickeln. Dadurch gestaltet
sich die gleichzeitige Herstellung mehrerer Spanngitter in einem Arbeitsgang besonders
einfach.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen im einzelnen
erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Spanngitterrahmen für das Bewickeln nach dem
erfindungsgemäßen Verfahren, F i g. 2 in übertriebener Darstellung die Auswirkung
des Bewickelns des Rahmens nach F i g. 1 gemäß dem Stand der Technik, F i g. 3 eine
Seitenansicht des Rahmens nach F i g. 2, in übertriebener Darstellung, und F i g.
4 in graphischer Darstellung ein Spannschema für das Bewickeln des Spanngitterrahmens
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.
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F i g. 1 zeigt einen Spanngitterrahmen, der sich zwecks Herstellung
einer Spanngitterelektrode mit einer Drahtwendel bewickeln läßt. Der Rahmen
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besteht aus zwei Holmen 12 sowie Querstreben 14, 16, die nahe den beiden
Enden der Holme 12 an diesen befestigt sind. An den beiden Enden des Rahmens 10
sind je zwei gegenüberliegende Querstreben angeordnet. Die über die beiden Querstreben
am Rahmenende hinausstehenden Enden der Holme sind als Schenkel 18 dargestellt.
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Beim Bewickeln des Rahmens 10 mit einer Drahtwendel wird der
Draht 20 (F i g. 2) zunächst an einem der Holme 12 dicht beim Querstrebenpaar
14,
beispielsweise unter Verwendung von Kitt od. dgl., befestigt und sodann
in aufeinanderfolgenden Windungen über die Länge des Rahmens zwischen den Querstrebenpaaren
14 und 16 aufgewickelt. Die Endwindung wird sodann an einem der Holme
dicht beim Querstrebenpaar 16 befestigt, und gewünschtenfalls können sämtliche Drahtwindungen
an den Holmen 12 mit Hilfe von Kitt od. dgl. befestigt werden. Die Vorrichtung
zum Aufwickeln des Drahtes auf den Rahmen quer über die Holme ist nicht gezeigt,
da derartige Vorrichtungen allgemein bekannt sind.
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Um eine übermäßige Vibration der seitlich oder quer verlaufenden Drahtwindungen
beim Betrieb der Gitterelektrode in der Röhre zu verhindern, wickelt man, wie bekannt,
vorzugsweise die einzelnen Drahtwindungen unter hoher Spannung auf. Die Wirkurig
einer derartigen Bewicklung unter hoher Spannung ist in F i g. 2 und 3 für den Fall
veranschaulicht, daß die einzelnen Drahtwindungen gemäß dem Stand der Technik mit
konstanter Spannung aufgewickelt werden. Um der besseren Anschaulich-; keit willen
sind die Einbiegung der Holme und die Ausbiegung der Drahtwindungen stark übertrieben
dargestellt.
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Da die Holme 12 durch die Querstrebenpaare 14 und 16 nur an
ihren Enden auseinandergehalteii werden, erfolgt, wenn die einzelnen Drahtwindungen
unter Spannung aufgewickelt werden, eine Einwärtsbiegung der Holme 12. Wenn die
ersten paar Windungen auf den Rahmen 10 aufgewickelt sind, wie in F i g.
2 in ausgezogenen Linien dargestellt, ist das Außmaß der Einwärtsbiegung der Holme
12 ver= hältnismäßig gering, da diese Windungen dicht bei den beiden Querstreben
14 aufgewickelt werden. Ferner ändert sich, wie in F i g. 3 in ausgezogener Linie
dargestellt, die maximale Höhe der einzelnen Windungen über einer durch die Längsachsen
der beiden Holme verlaufenden Ebene von Windung zu Windung nur sehr gering. Nachstehend
sollen in Übereinstimmung mit dem Sprachgebrauch der Röhrentechniker in den USA.
die maximale Höhe der einzelnen Windungen als MOD (minor outside diameter = Mindestaußendurchmesser)
der Windung und die Hüllkurve, die durch eine die höchsten Punkte sämtlicher Windungen
verbindende Linie gebildet wird, als MOD-Hüllkurve 21 bezeichnet werden (s. F i
g. 3).
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Beim Aufwickeln weiterer Windungen auf den Rahmen in größeren Abständen
von den Querstreben 14 erhöht sich das Ausmaß der Einwärtsbiegung der Holme
12, wie in F i g. 2 und 3 durch gestrichelte Linien dargestellt. Da durch
die erhöhte Einwärtsbiegung der Abstand zwischen den Holmen über die gesamte Länge
des Rahmens zwischen den Querstrebenpaaren 14 und 16 einschließlich
der Rahmenteile, die bereits bewickelt sind, zunehmend geringer wird, verringert
sich auch die Spannung der auf diese Teile bereits aufgewickelten Drahtwindungen.
Wie in F i g. 3 gezeigt, können durch die Verringerung der Spannung die bereits
aufgewickelten Windungen 20 (dargestellt in ausgezogenen Linien) sich in die gestrichelt
angedeuteten Lagen nach außen biegen.
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Bei einem fertigen Spanngitter, bei dem der Draht mit konstanter Spannung
aufgewickelt ist, hat die MOD-Hüllkurve in der ersten Hälfte des Rahmens
eine
Ausbauchung. Das Vorhandensein dieser Ausbauchung erklärt sich dadurch, daß infolge
der Anwesenheit der Querstreben 14 am linken Ende des Rahmens die Holme beim Aufwickeln
der ersten Drahtwindungen bis zu ungefähr ein Viertel oder ein Drittel der Strecke
zwischen den Ouerstrebenpaaren 14 und 16 nur verhältnismäßig wenig nach einwärts
gebogen werden. Danach, bis zu ungefähr der Hälfte der Strecke zwischen den Querstrebenpaaren
14 und 16, nimmt die Einwärtsbiegung der Holme 12 mit jeder zusätzlich aufgewickelten
Drahtwindung stark zu. Diese zunehmende Einwärtsbiegung der Holme nach dem Aufwickeln
der ersten Windungen hat eine zunehmende Spannungsverringerung in diesen Windungen
und eine zunehmende Auswärtsbiegung dieser Windungen zur Folge. Nach ungefähr der
Hälfte der Bewicklungslänge bewirken die dann weiter aufgewickelten Windungen nur
eine verhältnismäßig geringe zusätzliche Einwärtsbiegung der Holme, so daß die MOD-Hüllkurve
von der Hälfte der Rahmenlänge bis zum Querstrebenpaar 16 eine verhältnismäßig konstante
Höhe hat. Die Größe der Ausbauchung der MOD-Hüllkurve hängt von den jeweils verwendeten
Materialien sowie von den Abmessungen des Gitterrahmens ab. Bei einer bekannten
Gitterausführung wird die MOD-Hüllkurve an der Ausbauchung um 0,08 mm größer als
die MOD-Hüllkurve der zweiten Hälfte des bewickelten Rahmens.
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Man kann mathematisch zeigen, daß je nach den Abmessungen des Gitterrahmens
und je nach der Größe und dem Material der Holme 12 und des Wendeldrahtes
20 theoretisch optimale Wickelspannungsschemata die allgemeine in F i g.
3 graphisch dargestellte Form haben. Je nach den Eigenschaften des speziell hergestellten
Gitters sind das Verhältnis der maximalen zur minimalen Wickelspannung sowie die
Lage der Windungen mit der maximalen Wickelspannung in bezug auf die Querstreben
verschieden.
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Im Diagramm nach F i g. 4 sind entlang der Ordinate die Wickelspannung
in Gramm (G) und entlang der Abszisse der Abstand (D) zwischen den Querstrebenpaaren
14 und 16 eines Gitterrahmens nach F i g. 1 aufgetragen. Ausgehend
vom Ordinatenursprungspunkt, verlangt das Schema eine Spannung von 6 g (Minimalspannung)
für die erste Windung unmittelbar rechts des Querstrebenpaares 14. Danach und bis
ungefähr ein Viertel des Abstandes zwischen Querstrebenpaaren 14 und 16 steigt die
Spannung auf einen Maximalwert von 15 g an. Von diesem Maximum aus sinkt die Wickelspannung
bis auf den Minimalwert von 6 g für die letzten Windungen beim Querstrebenpaar 16
ab. Die durch das Programm nach F i g. 4 geforderte Maximalspannung von 15 g ist
geringer als der durch das mathematisch abgeleitete Programm oder Schema geforderte
Spannungswert. Diese verringerte Spannung wird verwendet, um einen Bruch des Drahtes
zu vermeiden.
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Die für eine nach dem Schema gemäß F i g. 4 hergestellte Gitterelektrode
verwendeten Materialien und Abmessungen sind wie folgt: Der Gitterrahmen ist aus
Molybdänholmen 12 mit einem Durchmesser von 1 mm und einer Länge von 24,1 mm gefertigt.
Die Holme werden durch vier Molybdänquerstreben 14, 16 mit einer Breite von 0,76
mm und einer Dicke von 0,18 mm in einem Abstand von 5,3 mm, von Mitte zu Mitte,
gehalten. Die Querstreben sind an die Holme angeschweißt, und der Abstand zwischen
den Querstrebenpaaren beträgt 16,1 mm. Der aus Wolframdraht mit einer Windungszahl
von 119 Windungen pro Zentimeter wird über eine Länge von 16,1 mm zwischen den Querstrebenpaaren
gewickelt. Die MOD-Hüllkurve hat eine Höhe von 1,05 mm.
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In manchen Fällen wird das Bewickeln der Gitterrahmen in der Weise
durchgeführt, daß man eine durchlaufende Drahtwendel der Länge nach auf mehrere
in eine Reihe angeordnete Rahmen aufwickelt. Um dabei ein Auswärtsbiegen der Holmteile
zwischen den einzelnen Querstrebenpaaren infolge der Einwärtsbiegung der Holmschenkelteile
18 zu verhindern (die Verbindungen zwischen den Querstreben und den Holmen sind
im allgemeinen nicht starr und stabil genug, um ein derartiges Verdrehen oder Verbiegen
zu verhindern), werden diese Hohmschenkelteile mit verminderter Spannung bewickelt.
Ein Einwärtsbiegen dieser Schenkelteile kann auch dadurch verhindert werden, daß
man die Schenkelteile mit stark verminderter Windungszahl pro Längeneinheit bewickelt
oder daß man eine verminderte Windungszahl pro Längeneinheit mit einer entsprechend
verringerten Wickelspannung im Bereich dieser Schenkelteile kombiniert.
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Es ist klar, daß je nach den verwendeten Werkstoffen und den Abmessungen
des jeweils hergestellten Gitters verschiedene Bewicklungsprogramme oder -schemata
für das Aufwickeln bestimmter Windungen der Gesamtwicklung mit erhöhten Spannungen
zwecks Kompensation der Spannungsverringerung in diesen Windungen infolge des Verbiegens
der Holme gegeben sind. Außerdem gibt es viele andere Variable, die unter Umständen
die Wahl des jeweils anzuwendenden Wickelspannungsschemas beeinflussen. So werden
z. B. die Verbiegungseigenschaften der Holme und damit die Wahl des Wickelspannungsschemas
durch die Stärke und Festigkeit der Querstreben und ihre Widerstandsfähigkeit gegen
Verbiegen sowie durch die Starrheit und Stabilität der Verbindungen zwischen den
Querstreben und den Holmen beeinflußt.