Wendelförmige Verzögerungsleitung für Wanderfeldröhren und Verfahren zu ihrer Herstellung

Abstract

 Bei den bekannten Wanderfeldröhren ist die wendelförmige Verzögerungsleitung mit Hilfe von dielektrischen Haltestäben in einer Vakuumhülle gehalten. Die Herstellung solcher Verzögerungsleitungen ist aufwendig und die Wärmeleitung von der Wendel zur Vakuumhülle relativ schlecht. Diese Nachteile werden erfindungsgemäß dadurch behoben, daß die wendelförmige Verzögerungsleitung (1) in einem thermisch gespritzten Keramikkörper (3) eingebettet ist, auf welchem eine metallische Vakuumhülle (2) aufgeschrumpft ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine wendelförmige Verzögerungsleitung für Wanderfeldröhren, die innerhalb einer metallischen Vakuumhülle der Röhre untergebracht und gegen diese elektrisch isoliert ist, sowie Verfahren zu ihrer Herstellung.

[0002] Bei den bekannten Wanderfeldröhren (z.B. DE-PS 19 37 704) ist die wendelförmige Verzögerungsleitung mit Hilfe einer Anzahl parallel zueinander längs Mantellinien der Leitung angeordneten dielektrischen Haltestäben innerhalb der Vakuumhülle untergebracht, wobei man im Interesse einer guten Wärmeableitung von der Wendel zur Vakuumhülle der Röhre häufig die die Wendel umgebenden dielektrischen Haltestäbe direkt an der Vakuumhülle der Röhre anliegen läßt. Dabei ergibt sich jedoch infolge der Fertigungstoleranzen der Wendel, der Haltestäbe und der Vakuumhülle die Schwierigkeit einer erschütterungsunempfindlichen festen Halterung der Wendelanordnung. Diese Schwierigkeiten werden bei der in der DE-PS 19 37 704 beschriebenen Wanderfeldröhre dadurch gelöst, daß in der Vakuumhülle hinter wenigstens einem der Haltestäbe eine in axialer Richtung durchgehende Ausnehmung vorgesehen ist, in der eine Feder eingesetzt ist, die sich gegen die der Wendel abgelegene Rückseite des betreffenden Haltestabes abstützt. Ferner sind zwischen der Feder und dem Haltestab langgestreckte Metallteile derart angeordnet, daß über sie ein direkter thermischer Kontakt zwischen dem Haltestab und der Vakuumhülle der Röhre besteht. Diese bekannte Halterung für die wendelförmige Verzögerungsleitung ist nicht nur sehr aufwendig, sondern die Wärmeableitung von der Wendel zur Vakuumhülle der Röhre ist auch schlecht.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine wendelförmige Verzögerungsleitung zu schaffen, die einfacher aufgebaut und auch einfacher in der Herstellung ist. Ferner soll ein einfaches Herstellungsverfahren angegeben werden. Die Verzögerungsleitung gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzex hnet, daß eine aus Metalldraht oder Metallband bestehende Wendel in einem hohlzylindrischen Keramikkörper eingebettet ist, welcher von einer metallischen Vakuumhülle umgeben ist.

[0004] Ein einfaches Verfahren zur Herstellung einer solchen wendelförmigen Verzögerungsleitung besteht darin, daß der hohlzylindrische Keramikkörper durch Umspritzen, Ein- oder Umgießen mit Keramikmasse der auf einem entfernbaren Dorn oder Kern angebrachten Wendel gebildet wird. Zum Umspritzen wird die Wendel auf einem drehbaren Innendorn aufgebracht, wobei durch Drehen des Innendorns und relativer Bewegung zwischen Spritzdüse und Innendorn in Achsrichtung die Keramikmasse auf die Wendel schichtweise zu einem Keramikkörper gespritzt wird. Damit auf dem Innendorn keine Schicht aufwachsen kann, wird unter einem bestimmten Winkel gespritzt, der vom Drahtdurchmesser und der Steigung der Wendel abhängt.

[0005] Vorzugsweise besteht jedoch der Innendorn aus einem nicht benetzenden Kunststoff oder der Innendorn wird vor dem Aufbringen der Wendel mit einem lösbaren Mittel beschichtet, welches ein Haften der innersten Keramikschicht auf demselben verhindert.

[0006] Besonders vorteilhaft ist jedoch, wenn der Innendorn ein der Form der Wendel angepaßtes Gewinde trägt, das mit einem geeigneten Trennmittel versehen ist und in dessen Nuten der Metalldraht oder das Metallband gewickelt wird, und daß der Innendorn nach dem Umspritzen der Wendel durch Drehen entfernt wird.

[0007] Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist der Innendorn zumindest teilweise als verlorener Kern ausgebildet, der nach dem Umspritzen der Wendel mit Keramikmasse durch Drehen, Lösen, Schmelzen oder Verdampfen entfernt wird.

[0008] Der die metallische Vakuumhülle bildende Metallmantel kann auf die Außenseite des Keramikkörpers geklebt sein.

[0009] Ein besonders guter Wärmeübergang ergibt sich dadurch, daß die Oberfläche des hohlzylindrischen Keramikörpers rundgeschliffen wird und auf diese eine Kupferschicht gespritzt wird und daß auf diese Kupferschicht ein rohrförmiges massives Kupferblech als metallische Vakuumhülle aufgeschrumpft wird.

[0010] Ein einfaches Verfahren zum Umgießen ist dadurch gekennzeichnet, daß der Metalldraht oder das Metallband auf einen der Form der Wendel angepaßten Gewindekern gewickelt wird, welcher mit einem Trennmittel beschicht ist oder aus einem nicht benetzenden Material besteht, daß der die Wendel tragende Gewindekern senkrecht aufgestellt und von einem die metallische Vakuumhülle bildenden Metallrohr konzentrisch umgeben wird und daß der Raum zwischen Gewindekern und Metallrohr mit einer gießbaren Keramikmasse ausgegossen wird. Vorzugsweise wird das Metallrohr zum Gewindekern durch einen unteren Dichtungs- und Zentrierring zentriert.

[0011] Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird der hohlzylinderförmige Keramikkörper durch Umwickeln der auf einem entfernbaren Kern oder Dorn aufgebrachten .Wendel aus einem getränkten Keramikpapier gebildet.

[0012] Anhand der Zeichnung, in der mehrere Ausführungsbeispiele dargestellt sind, wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 einen Schnitt durch einen Teil einer Verzögerungsleitung,

Figur 2 eine Vorrichtung im Prinzip zur Herstellung des hohlzylinderförmigen Keramikkörpers, in dem die Wendel eingebettet ist,

Figur 3 eine andere Ausführung der Verzögerungsleitung,

Figur 4 eine Vorrichtung im Prinzip zur Herstellung des hohlzylinderförmigen Keramikkörpers durch Umspritzen,

Figur 5 eine Vorrichtung im Prinzip zur Herstellung des hohlzylinderförmigen Keramikkörpers durch Umgießen,

Figur 6 eine Vorrichtung im Prinzip zur Herstellung des hohlzylinderfärmigen Keramikkörpers durch Umwickeln mit.Keramikpapier-Laminat,

Figur 7 eine vergrößerte Darstellung eines Teiles der Figur 6.

[0013] Figur 1 zeigt im unteren Teil einen Schnitt durch eine Verzögerungsleitung mit einer Wendel 1, die innerhalb einer metallischen Vakuumhülle 2 untergebracht ist. Die beispielsweise aus Kupferdraht bestehende Wendel 1 ist in einem thermisch gespritzten hohlzylindrischen Keramikkörper 3 eingebettet. Die Wendel kann auch aus Molybdän oder Wolfram bestehen, wobei die Oberfläche mit einem guten elektrischen Leiter belegt ist, z.B. Cu, Ag, Au, Al und Al-Legierungen. Das Umspritzen ergibt eine kraft-und formschlüssige Verbindung zwischen Wendel 1 und Keramikkörper 3, so daß auch ein guter Wärmeübergang gewährleistet ist. Die Wärmeableitung in die Vakuumhülle 2 kann noch dadurch verbessert werden, daß auf den Keramikkörper 3 eine Kupferschicht 4 thermisch gespritzt wird, die mit der Vakuumhülle 2 entweder stoffschlüssig oder kraftschlüssig verbunden wird. Die Vakuumhülle 2 wird beispielsweise durch Aufschrumpfen einer Kupferhülse oder dgl. gebildet. Wie der obere Teil der Figur 1 zeigt, wird bei der Herstellung die vorgefertigte Wendel 1 auf einen Innendorn 5 aufgebracht. Zweckmäßigerweise wird die Oberfläche der Wendel 1 vorerst sandgestrahlt und anschließend mit einer Haftschicht 6 aus Ni/NiAl versehen. Dies-kann mit Hilfe einer in Figur 2 dargestellten Vorrichtung erfolgen. Auf diese Haftschicht 6 wird eine Grundlage-Deckschicht 7 aus Al203 unter einem Winkel von etwa 30⁰ gespritzt, damit auf dem Innendorn 5 keine Schicht aufwachsen kann. Der Spritzwinkel α ist von der Drahtstärke und der Wendelsteigung abhängig. Bei kleinem Drahtdurchmesser und größerer Steigung wird der erforderliche Spritzwinkel so klein, daß eine solche Spritzanordnung nicht mehr realisierbar ist. In diesem Fall muß der Innendorn 5 mit einem Mittel beschichtet werden, welches ein Haften der Spritzschicht verhindert. Dieses Mittel kann auch aus einem herauslösbaren Werkstoff bestehen. Die auf die Grundlage-Deckschicht 7 aufwachsende Deckschicht kann dann im Winkel von 90° zur Drehachse gespritzt werden, wobei durch relative Bewegung zwischen dem Innendorn 5 und der Spritzdüse dafür gesorgt wird, daß die Keramikschicht in gleichmäßiger Schicht aufwächst. Am Ende des Spritzvorganges wird die zylindrische Oberfläche rundgeschliffen und danach zur Verbesserung des Wärmeüberganges mit Hilfe der Vorrichtung gemäß Figur 2 die Kupferschicht 4 aufgespritzt, auf der dann ein rohrförmiges massives Kupferblech als metallische Vakuumhülle 2 aufgeschrumpft wird.

[0014] Wie Figur 2 zeigt, wird mit einer scheibenförmigen Abdeckung 11 der nicht zu beschichtende Teil der Wendel 1 abgedeckt. Das andere Ende der Wendel 1 wird mit Hilfe einer Schiebehülse 8 abgedeckt, die auf einem Aufnahmestern 9 verschiebbar ist. Die Außenflächen der scheibenförmigen Abdeckung 7 und der Schiebehülse 8 sind zweckmäßigerweise mit Klebebändern 10 abgedeckt.

[0015] Wie zuvor ausgeführt worden ist, ist das anhand der Figur 2 beschriebene Verfahren nur dann realisierbar, wenn der Drahtdurchmesser nicht zu klein und die Steigung nicht zu groß ist. Das hat aber wiederum den Nachteil, daß die Kriechstrecke zwischen zwei Windungen des Drahtes relativ klein werden, so daß die Dämpfungsverluste unter Umständen zu groß werden. Diese Nachteile werden bei einer in Figur 3 dargestellten Verzögerungsleitung dadurch vermieden, daß zwischen den einzelnen Windungen der Wendel 1 eine größere Oberfläche vorgesehen ist. Wirkungsmäßig gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen wie in Figur ₁ und 2 versehen. Anhand der Figur 4 wird ein praktikables Fertigungsverfahren beschrieben. Um eine beliebig große Oberfläche zwischen den Windungen der Wendel 1 zu erzielen, wird anstelle eines glatten Innendorns 5 gemäß Figur 2 ein Innendorn 12 mit Gewinde verwendet, wobei in die Nuten des Gewindes des Innendorns 12 der Metalldraht gewickelt wird. Die Nuten und die Steigung des Gewindes des Innendorns 12 sind der Form der Wendel 1 entsprechend angepaßt, wobei durch die Verwendung von im Querschnitt trapez- oder rechteckförmigen Nuten des Gewindes die Oberfläche zwischen den einzelnen Windungen der Wendel 1 festgelegt werden kann. Auf dem Innendorn 12 sind zwei Ringe 13 befestigt, die die seitlichen Formbegrenzungen des aufzuspritzenden Keramikkörpers 3 bilden. Mit Hilfe einer in Pfeilrichtung 14 beweglichen Plasmaspritzpistole 15 werden dann die im Zusammenhang mit Figur 1 und 2 beschriebenen Schichten aufgebracht, so daß schließlich der Keramikkörper 3 gemäß Figur 3 entsteht.

[0016] Der Innendorn 12 kann beispielsweise aus einem nicht benetzenden Kunststoff bestehen. Er kann aber auch vor dem Aufbringen der Wendel 1 mit einem lösbaren Mittel beschichtet werden, welches ein Haften der innersten Keramikschicht verhindert. Vorzugsweise wird jedoch der Innendorn 5 zumindest teilweise als verlorener Kern ausgebildet, der nach dem Umspritzen der Wendel 1 mit Keramikmasse durch Drehen, Lösen, Schmelzen oder Verdampfen entfernt wird. In Figur 4 ist mit gestrichelten Liniedidie Oberfläche des Keramikkörpers 3 angedeutet. Auf eine Bearbeitung dieser Oberfläche kann man unter Umständen verzichten, wenn der die Vakuumhülle 2 bildende Metallmantel aufklebt wird. Dieser Mantel kann aber auch wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2 aufgeschrumpft werden, wobei es zweckmäßig ist, daß dann die Oberfläche des Keramikkörpers 3 mit einer entsprechenden gut wärmeleitenden Metallschicht versehen wird.

[0017] Figur 5 zeigt ein weiteres Herstellungsverfahren für die in Figur 3 dargestellte Verzögerungsleitung, wobei für gleichwirkende Teile gleiche Bezugszeichen wie zuvor vorgesehen sind. Bei dem in Figur 5 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Wendel 1 mit Keramikmasse 17 umgossen und damit der Keramikkörper 3 gemäß Figur 3 erzielt. Dazu wird ein Gewindekern 18 verwendet, der in einer Unterlage 19 gehalten wird. Zuvor wird jedoch der die Wendel 1 bildende Kupferdraht in die Nuten des Gewindekerns 18 gewickelt. Nach dem Einsetzen des Gewindekerns 18 in die Unterlage 19 wird um den Schaft des Gewindekerns 18 ein Dicht- bzw. Zentrierring 20 gelegt und anschließend ein die Vakuumhülle 2 bildendes Metallrohr gestülpt, wobei der Dicht- bzw. Zentrierring 20 nicht nur dichtet , sondern auch zur Zentrierung der V_akuumhülle 2 dient. Anschließend wird der Raum zwischen Wendel 1 bzw. Gewindekern 18 und Vakuumhülle 2 mit gießbarer Keramik gefüllt, wie durch ein Gefäß 21 in Figur 5 angedeutet ist. Der Gewindekern 18 wird nach dem Trocknen und Aushärten der Keramikmasse beispielsweise herausgeschraubt oder auch in anderer Weise entfernt, falls er als verlorener Kern ausgebildet ist. Soll der Gewindekern herausgeschraubt werden, so muß er vor dem Aufwickeln des Metalldrahtes mit einem Trennmittel bestrichen werden. Es wird ebenfalls eine gießbare Keramik auf A1₂0₃-Basis verwendet.

[0018] Figur 6 und 7 zeigen ein anderes Herstellungsverfahren, und zwar wird wiederum ein Gewindekern 22 verwendet, dessen wirksamer Bereich durch auf diesen aufgebrachte Ringe 23 begrenzt wird. Der Bereich zwischen den Ringen 23 wird sodann mit Keramikpapier-Lamenat durch Umwickeln der Wendel 1 aufgefüllt. Wiederum kann durch Gestaltung des Querschnitts des Gewindekerns 22 die Oberfläche zwischen den einzelnen Windungen entsprechend gestaltet werden, wie insbesondere Figur 7 zeigt. Vorzugsweise wird vor dem Aufwickeln des Metalldrahtes das Gewinde des Gewindekerns 22 mit einer Trennfolie 25 versehen. Anstelle einer Trennfolie 25 oder zusätzlich kann aber auch ein beliebig anderes Trennmittel verwendet'werden.

Ansprüche

1. Wendelförmige Verzögerungsleitung für Wanderfeldröhren, die innerhalb einer metallischen Vakuumhülle untergebracht und gegen diese elektrisch isoliert ist, dadurch gekennzeichnet , daß eine aus Metalldraht oder Metallband bestehende Wendel (1) in einem hohlzylindrischen Keramikkörper (3) eingebettet ist, welcher von einer metallischen Vakuumhülle (2) umgeben ist.

2. Verfahren zur Herstellung einer wendelförmigen Verzögerungsleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der hohlzylindrische Keramikkörper (3) durch Umspritzen, Ein- oder Umgießen der auf einem entfernbaren Dorn oder Kern (5, 12, 18, 22) aufgebrachten Wendel (1) mit Keramikmasse gebildet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß zum Umspritzen die Wendel (1) auf einem drehbaren Innendorn (5) aufgebracht wird, wobei durch Drehen des Innendorns (5) und relativer Bewegung zwischen Spritzdüse und Innendorn (5) in Achsrichtung die Keramikmasse auf die Wendel (1) schichtweise zu einem Keramikkörper (3) gespritzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß vor dem Aufspritzen der Keramikmasse (3) auf die Wendel (1) eine Haftschicht (6) und darauf eine Deckschicht (7) unter einem Winkel (α) zur Drehachse gespritzt wird, damit auf dem Innendorn (5) keine Schicht aufwachsen kann.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Innendorn (5) aus einem nicht benetzenden Kunststoff besteht oder der Innendorn (5) vor dem Aufbringen der Wendel (1) mit einem lösbaren Mittel beschichtet wird, welches ein Haften der innersten Keramikschicht auf demselben verhindert.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Innendorn (12) ein der Form der Wendel (1) angepaßtes Gewinde trägt, das mit einem geeigneten Trennmittel versehen ist und in dessen Nuten der Metalldraht oder das Metallband gewickelt wird, und daß der Innendorn (12) nach dem Umspritzen der Wendel (1) durch Drehen entfernt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß der Innendorn (12) zumindest teilweise als verlorener Kern ausgebildet ist, der nach dem Umspritzen der Wendel (1) mit Keramikmasse durch Drehen, Lösen, Schmelzen oder Verdampfen entfernt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß der die metallische Vakuumhülle (2) bildende Metallmantel auf die Außenseite des Keramikkörpers (3) geklebt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Oberfläche des hohlzylindrischen Keramikkörpers (3) rundgeschliffen wird und auf diese eine Kupferschicht (4) gespritzt wird und daß auf diese Kupferschicht (4) ein rohrförmiges massives Kupferblech als metallische Vakuumhülle (2) aufgeschrumpft wird.

10. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Metalldraht oder das Metallband auf einen der Form der Wendel (1) angepaßten Gewindekern (18) gewickelt wird, welcher mit einem Trennmittel beschichtet ist oder aus einem nicht benetzenden Material besteht, daß der die Wendel (1) tragende Gewindekern (18) senkrecht aufgestellt und von einem die metallische Vakuumhülle (2) bildenden Metallrohr konzentrisch umgeben wird und daß der Raum zwischen Gewindekern (18) und Metallrohr (2) mit einer gießbaren Keramikmasse (17) ausgegossen wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß das Metallrohr (2) zum Gewindekern (₁8) durch einen unteren Dichtungs- und Zentrierring (20) zentriert wird.

12. Verfahren zur Herstellung einer wendelförmigen Verzögerungsleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der hohlzylinderförmige Keramikkörper (3) durch Umwickeln der auf einem entfernbaren Kern oder Dorn (22) aufgebrachten Wendel (1) aus einem getränkten Keramikpapier (24) gebildet wird.

Bezugszeichenliste

1 Wendel

2 Vakuumhülle

3 Keramikkörper

4 Kupferschicht

5 Innendorn

6 Haftschicht

7 Grundlage-Deckschicht

8 Schiebehülse

9 Aufnahmestern

10 Klebeband

11 Abdeckung

12 Innendorn mit Gewinde

13 Ringe

14 Pfeilrichtung

15 Plasma-Sprühpistole

16 gestrichelte Linien

17 Keramikmasse

18 Gewindekern

19 Unterlage

20 Dicht- bzw. Zentrierring

21 Gefäß

22 Gewindekern

23 Ringe

24 Keramikpapier-Laminad

25 Trennfolie

Zeichnung