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Von der Lieben-Röhre zur Siemens-Röhre Typ "A"

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Gerhard Eisenbarth
 
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02.May.22 12:17
 
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Von der Lieben-Röhre zur Siemens-Röhre, Typ "A"

Mit Erwerb der Lieben-Patente durch das deutsche Lieben-Konsortium begann man auch in den Siemens-Laboratorien mit der Weiterentwicklung von Röhren für eine Verstärkung von Signalen im Telegrafie- und Telefon-Weitverkehr. Mit noch grundlegenden Fragen zu den Funktionalitäten der Röhren waren auch entscheidende Fragen zur Serienherstellung zu lösen. Die ursprüngliche Vorstellung, dass Elektronen zum Fließen ein Medium benötigen wie Kupferdraht oder eine Gasfüllung in einem Röhrenkolben, wurde durch nachgewiesenen Elektronenfluss in Vakuumröhren widerlegt. Beim Einsatz der Lieben-Röhren zur Verstärkung fand man bald entscheidende negative Eigenschaften der mit Gas gefüllten Röhren. Sie waren nicht stabil in der Wirkungsweise, die Verstärkungen veränderten sich mit den Umgebungsbedingungen wie die Betriebstemperatur und es gab große Unterschiede in den elektrischen Daten von Röhre zu Röhre.

Außerdem waren die Außenmaße der Röhren sehr groß und unhandlich im Einsatz in den verwendeten Geräten. Versuche während der Weiterentwicklungen zeigten, dass Hochvakuumröhren einen wesentlich stabileren Betrieb ermöglichten, sich die Außenabmessungen der Röhren drastisch reduzieren ließen und auch die aufzuwendende elektrische Energie für die notwendige Erzeugung der Elektronen-Emission sich deutlich reduzieren ließ. Die neuen Erkenntnisse mussten aber noch durch umfangreiche Versuche mit geeigneten Werkstoffen und funktionalen Systemaufbauten in funktionierende Produkte realisiert werden. Auch wie man z.B. ein ausreichendes funktionierendes Vakuum erzeugt und mit welchen Stoffen und Metallen man dann dieses Vakuum im abgeschmolzenem Zustand einer Vakuumröhre zeitlich lange genug funktionierend stabil halten kann.

Bei Siemens und auch bei Telefunken konzentrierte man sich ab 1913 auf die Hochvakuumröhren und deren Serienherstellung. In den AEG Laboratorien arbeitete man zunächst weiter an der Verbesserung der Lieben-Röhre. Die Fortschritte bei der Weiterentwicklung der Röhrentechnik in den Siemens-Laboratorien lassen sich wie folgt darstellen:

Die Arbeiten zur Verbesserung der gasgefüllten Lieben-Röhre wurde von Siemens bald aufgegeben.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bild 1: Reduzierung der Röhrengröße und zentrale Anordnung der Elektroden [2, S.115]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bild 2: Frühe Experimentier-Version einer Siemens-Vakuum-Triode [2, S. 115]

 

Bild 1 zeigt noch einen Entwicklungsstand, mit dem man bei Siemens versuchte, die Dimensionen der Lieben-Röhre zu reduzieren durch anders angeordnete Anode, Gitter und Heizer.

Bild 2 zeigt einen Entwicklungsstand einer frühen Version einer Vakuumröhre.

Die Aufbautechnik läßt deutlich die Mitwirkung von Entwicklern der Lampenindustrie erahnen. Auch arbeitete das Siemens-Röhrenlaboratorium im Informationsaustausch mit Telefunken-Entwicklern an der weiteren Ausgestaltung der Vakuumröhre nach dem Telefunken-Patent DRP298460 [4].

Da man bei Siemens besonders an der Verbesserung des drahtgebundenen Weitverkehrs von Telegrafie und Telefonie arbeitete und Telefunken mehr an der drahtlosen Signal-Übertragung, wurden hier auch verschiedene Wege in den Weiterentwicklungen eingeschlagen. Für ein erstes Telefonrelais wurde 1914-15 von Siemens noch der von Telefunken patentierte Systemaufbau mit Telleranode und Spiralgitter verwendet. Bei Siemens benötigte man aber stabilere Verhältnisse in der Röhrenaufbautechnik um etwas höhere Leistungen in der Verstärkung und gleichmäßigere Daten von jeder produzierten Röhre zu erreichen. Dies führte dann zu dem Aufbau mit Stanzgitter und Rechteckanode und damit zur Type „A“, deren innerer Röhrenaufbau dann für eine größere Serienproduktion sowohl für den Einsatz in der Telefonverstärkung als auch dann für Geräte in militärischer Verwendung wie z.B. für sogenannte Abhörverstärker, die in größeren Stückzahlen für das Militär produziert wurden.

   ältere Ausführung                    Vorstufe                  fabrikationsmäßig           spätere Ausführung

         1916                                   1916                           1917                                1918

              Bild 3: Die Weiterentwicklung bei Siemens zur Type „A“ [ 3, S. 216]

 

Die außergewöhnlich hohen Leistungswerte für die Gewinnung der Elektronen-Emission bei den Lieben-Röhren konnte von 60 Watt auf unter 2 Watt bei der Type „A“ reduziert werden. Auch die äußeren Abmessungen konnten drastisch herabgesetzt werden und damit eine bessere Eignung für den Einsatz auch in autarken Geräten ermöglicht werden. Durch eine stabilere Funktion der Verstärkung im Hochvakuum konnte vollständig auf jegliche Gase in der Röhre verzichtet werden.

Bei der Auswahl der benötigten Materialien und deren Vorbehandlung für die Eignung im Vakuum über die notwendige Betriebsdauer sind entscheidende Ergebnisse erzielt worden. Auch für die Erzeugung der benötigten Vakuum-Qualität konnte durch die Weiterentwicklung bei den Gaede-Vakuumpumpen ausreichende Ergebnisse in der Serienproduktion erzielt werden.

Die folgenden Darstellungen zeigen den Stand des in Serie hergestellten Produkts Typ „A“ sowohl im inneren Röhrenaufbau als auch im Ergebnis die erreichten elektrischen Daten, die für die Funktion in den realisierten Schaltungen der Geräte maßgebend sind. Die Wahl eines Gitters aus einem metallischen Material, das mit einem Stanzvorgang passgenau hergestellt wird, hat zu konstanten Bedingungen in der Röhrenfunktion geführt und letztlich auch zu einer konstanteren Ausbeute von Röhren mit regelmäßigeren identischen elektrischen Daten in der Serienproduktion.

Wie die folgenden Fotos zeigen, sind die inneren Röhrenteile in feinmechanischer Glasmacher-Technik aufgebaut. Diese neue Art der serienmäßigen Herstellung von Elektronenröhren für die Verstärkung und Erzeugung von Ton- und Funkwellen für eine technische Verwendung im Post- und Militärbetrieb, führte zu neuen Produktionsstätten in der Herstellung derartiger Produkte. Bei Siemens führte das zum Aufbau der Firma „Technische Glaswaren GmbH“ in Berlin- Charlottenburg, auch kurz TEGLA genannt. Dort waren für die Montage der Röhrenteile in Glastechnik ausschließlich sogenannte Glasmacher bzw. Glasbläser tätig.

 

Der Aufbau des Röhrensystems Type „A“

 

Bild 4: Systemabmessungen

 

Bild 5: Anordnung der Systemteile

 

Die konstante Einhaltung der funktionsrelevanten Abmessungen des Röhrensystems sind verantwortlich für die gleichmäßige Ausbringung von Röhren, die eine hohe Anzahl gleichartiger Röhren mit gleichartigen elektrischen Daten in der Serienproduktion erreichen sollen. Das gestanzte Gitter ist ein Garant für erreichbare Konstanz in der Serie. Ebenso ist auch die Einhaltung aller Abstände zwischen den Elektroden notwendig. Dies wird dadurch erreicht, dass die Systemteile von passgenauen Lehren während des glastechnischen Zusammenbaus gehalten werden.

Wie im Bild 3 dargestellt, soll Siemens in Weiterentwicklung des Systemaufbaus Typ „A“ auch eine einendige Version mit einseitigem Stecker-Sockel hergestellt haben. Diese Version ist dem Verfasser nicht bekannt. Zur Zeit der Produktion der Type „A“ waren veröffentlichte Kennlinien noch nicht üblich. Mann kannte auch noch nicht zuverlässig genug die mathematischen Zusammenhänge vom Systemaufbau und deren Abmessungen auf die Röhrenfunktionen. Die technischen Daten einer Röhre wurden noch empirisch ermittelt angepasst. Mit den später bekannt gewordenen mathematischen Zusammenhängen von Abmessungen und deren Auswirkung auf die Röhrendaten hat der Autor die folgenden Kennlinien zusammengestellt.

Es sind keine von Siemens veröffentlichten Daten, sondern vom Autor auf Basis der heute noch feststellbaren Abmessungen von der Type „A“. Sie sollen dem interessierten Sammler als Orientierung zu den Daten einer Type „A“ dienen.  

 

Bild 6: Kennlinien und Daten der Siemens Type „A“

 

Literaturhinweise:

[1] 50 Jahre Entwicklung und Fertigung von Elektronenröhren im Hause Siemens, Siemens Broschüre, Febr. 1962

[2] Die Entwicklung des Fernsprechverstärkers, Siemens Zeitschrift 1923, Heft 3, S. 113 - 119

[3] Die Entwicklung der Siemens-Fernsprechröhre, C. Nebel, S. 215-226

[4] DRP298460, Ohne Glimmlicht arbeitende Kathodenstrahlröhre, Telefunken, 3. Okt. 1914

  
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