K1_Thorpe

Thorpe K1 – Triode mit Spiralanode - Collector's item

Die Triode mit der Typenbezeichnung K1 wurde Anfang 1924 von Bower Electric Ltd. auf den Markt gebracht. Die Röhrenkonstruktion hat als Besonderheit eine spiralförmige Ausbildung der Anode. Dieser Aufbau ist mit Patent GB217647, Improvements in or relating to Vacuum Electric Tube Devices, Tom Wiseman Lowden, 19. März 1923, patentiert.

Die folgende Patentskizze zeigt den prinzipiellen inneren Röhrenaufbau.

Bild 1: Aufbauprinzip der Röhre K1 nach britischem Patent GB217647

Bemerkungen zum Patent aus „Experimental Wireless, 1924 – 10, Seite 81:

„Das Patent von T.W. Lowden, umfasst eine thermionische Entladungsröhre mit einer Anode 3, die aus einer beabstandeten Drahtspirale besteht, die die Kathode 1 umgibt, wobei keine Teile der Spirale kurzgeschlossen sind. Die elektrische Verbindung von der Zuleitung in der Leitung erfolgt an einem Ende der Anodenspirale durch einen der Halter. Diese Art der Konstruktion wird auch bei den Penton- und Thorpe-Röhren verwendet, und ihre genauen Vorteile schienen uns schon immer eher problematisch. Vielleicht ist es aber auch nur, um frühere Röhrenpatente zu vermeiden, die in der Regel eine Anode in Form eines Zylinderblechs spezifizieren.“

Vier im Patent genannten Vorteile dieses inneren Aufbaus mit Spiralanode:

1. „Drahtenden als Stützen verwenden:

Stattdessen sollen die Elektroden als Drahtspirale mit beabstandeten Windungen ausgeführt werden, wobei ein integraler Abschnitt des Drahtes, aus dem die Spirale besteht, als Stütze für die Elektrode an einem Ende dient und gleichzeitig die Zuleitung bildet. Alternativ können auch die Enden des Drahtes, aus dem die Spirale besteht, als Stützen dienen.“

Die folgende Skizze wurde aus obiger Patentskizze abgeleitet. Sie soll zeigen, wie mit dem Draht der Anodenspirale auch die Stützen in einem Stück gebildet werden können. Gleichzeitig kann man erkennen, wie mit diesem Aufbau Strom durch die Anodenspirale geleitet werden kann, um während des Evakuierens eine Heizquelle zu bilden, mit der das Austreiben der Restgase durch Hitzeeinwirkung verstärkt werden kann, wie das in einem weiteren Punkt zu Vorteilen des Patents beschrieben ist.

Bild 2: Abgewandelte Patentskizze „Anode und Stützen in einem Stück“.

       2) Aufheizung der Spiraldrähte mit elektrischem Stom, um Gase beim Evakuieren auszutreiben:

"Gemäß meiner Erfindung bestehen die kalten Elektroden, wie beispielsweise die Anode und Gitter von Dioden und Trioden, aus durchgehenden Drähten oder anderen dünnen Leitern, deren Enden nach außen geführt werden. Dadurch kann während des Entlüftungsvorgangs ein elektrischer Strom durch die die Elektroden bildenden Leiter geleitet werden, um diese zu erhitzen. Die so konstruierten und mit Strom versorgten Elektroden können auf jede gewünschte Temperatur erhitzt werden, wodurch die eingeschlossenen Gase effektiv entfernt werden.

Obwohl in Abb. 2 jeweils nur einer der Stützstifte 6 und 7 mit einem durch die Dichtung 8 geführten Leiter verbunden ist, können alle Stützstifte nach außen geführt werden, sodass während der Evakuierung der Röhre ein elektrischer Strom durch die Elektroden geleitet werden kann, um diese zu erhitzen.“

3) „Die Offene Bauweise der Anode hat geringere Kapazität zwischen den Elektroden:

Neben den Vorteilen, die sich aufgrund der relativ geringen Kapazität zwischen den Elektroden durch die offene Bauweise der Anode ergeben, habe ich festgestellt, dass Röhren gemäß meiner Erfindung besonders stabil und effizient arbeiten und frei von Mikrofonieeffekten sind.“

4) Durch die offene Bauweise wird die Wärme aus dem inneren des Röhrensystems besser abgestrahlt.

Es gibt noch ein Vorteil bei der Herstellung der Anodenspirale, die im Patent nicht aufgeführt ist. Eine Anode wird normalerweise aus einem Blech zu einem Anodenrohr geformt.

Eine Spiralanode kann mit einer Gitterwickel-Vorrichtung hergestellt werden. Eine Vorrichtung für eine Anodenformung aus Blech kann so eingespart werden.

Die unter Punkt 1 und Punkt 2 genannten Vorteile sind nicht verwendet worden, wie man dies bei den realisierten K1 Röhren sehen kann.

Der Röhrenhersteller „Thorpe Radio Valve Company, London”

Auf dem Röhrenkarton ist als Hersteller dieser Röhre das Unternehmen „The Thorpe Radio Valve Company“ angegeben.

Bild 3: Thorpe K1 Röhrenkarton-Aufdruck

Eine “The Thorpe Radio Valve Company, London” ist unbekannt. Als Röhrenhersteller ist Thorpe nirgendwo in Großbritannien gelistet. „Thorpe“ wird immer zusammen mit „Bower Electric Ltd.“ genannt. Ausnahme ist die oben abgebildete K1 Röhrenbox.

Wir müssen annehmen, dass die beiden Unternehmen auf irgendeine Weise zusammengearbeitet haben, ohne dass darüber weitere Details bekannt sind.

In Werbungen für diese K1 Type ist ab Januar 1924 als Lieferant  „Bower Electric Ltd., 15, Grape Street, Shaftesbury Avenue, W.C.2.“ angegeben. Thorpe ist wie ein „Brand Label“ in den Werbungen aufgeführt, siehe die folgenden Beispiele:

Bild 4: Werbung für Thorpe K1 Valve, Januar 1924, Wireless Weekly.

Bild 5: Werbung für Thorpe K1 Valve, Februar 1924, Wireless World.

Bild 6: Werbung für Thorpe K1 Valve, März 1924, Wireless World.

Die angegebenen Liefergebiete in drei Werbebeispielen sind:

Bild 7: Januar 1924 - Sole Distributors for London and the South of England

Bild 8: Februar 1924 - Sole Distributors for Great Britain and Ireland

Bild 9: März 1924 - Obtainable of all Dealers or direct from Sole Distributors for Great Britain and Ireland

Das Vertriebsgebiet wurde innerhalb kurzer Zeit deutlich von London plus Südengland auf England und Irland erweitert und im Weiteren noch zusätzlich auf alle Röhrenhändler im Vertriebsgebiet ausgedehnt. Der Author hat dadurch den Eindruck gewonnen, dass die Verhandlungen über den Exklusiv-Vertrieb der Thorpe Röhren durch Bower-Electric Ltd. in der Zeit Ende 1923 und Anfang 1924 erfolgreich ihren Abschluss fanden.

Die Werbungen erwecken insgesamt folgende Eindrücke: 

a) Der Alleinvertrieb erfolgt durch Fa. Bower innerhalb der jeweils angegebenen Regionen

b) Das Brand Label ist „Thorpe“, der auch der jeweilige Hersteller der Röhre ist.

Es folgt eine redaktionelle Beschreibung aus der Fachzeitschrift Wireless Weekly, die in deutscher Übersetzung angegeben ist. Daraus kann man die wesentlichen Daten dieser Röhre ableiten. Auch wurden verschiedene Verwendungen geprüft und bewertet.

Beschreibung eines K1 Röhrentests vom Labor der Zeitschrift Wireless Weekly

„Apparatus we have testet“ by A. D. Cowper, Staff Editor.

Wireless Weekly, 1924, Februar, S. 367 -  Die Thorpe-Röhre K1   

Ein Exemplar davon wurde von der Firma G. Street & Co., Ltd. zum Test eingereicht. Sie ist vom Hersteller mit 4 Volt und 0,4 Ampere spezifiziert, bei Anodenspannungen von 30 bis 80 Volt. Das eingereichte Exemplar, dessen Kennlinien vom Verfasser ermittelt wurden, ergab bei 3,5 Volt Heizspannung einen Anodenstrom von ca. 1 Milliampere, jedoch unter diesen Um-ständen bei üblichen Anodenspannungen keine oder nur geringe Gittersteuerung.

Die Heizspannung musste auf einen extrem niedrigen Wert reduziert werden, um eine Sättigung zu vermeiden. Bei 4 Volt Heizspannung betrug der Stromverbrauch etwa 0,3 Ampere. Die dargestellten Kennlinien wurden für 30, 50 und 80 Volt Heizspannung ermittelt. entsprechend und zeigen eine sehr frühe Sättigung, sodass eine hohe Gittervorspannung für eine gute, verzerrungsfreie Verstärkung erforderlich wäre. Es gibt einen zufriedenstellenden geraden Abschnitt in der 50-Volt-Kennlinie für diesen Zweck. Bei 4,25 Volt Heizspannung klang die Röhre recht hell, obwohl sie offenbar kurzzeitig Spannungen über 4,5 Volt aushielt. Der Anodenstrom zeigte einen Sättigungswert von 4,5 Milliampere, während die 50-Volt-Kennlinie einen sehr zufriedenstellend langen geraden Abschnitt weit unterhalb der Sättigung bei null Volt Gitterspannung aufwies, für verzerrungsfreie Verstärkung mit nur geringer negativer Gittervorspannung. Im praktischen Empfang, mit recht hellem Heizfaden, zeigte sie keine Anzeichen von Überlastung bei Anodenspannungen bis zu 80 Volt oder etwas darüber und lieferte eine ausgezeichnete Gleichrichtung bei etwa 50 Volt.

Bei der HF- und NF-Verstärkung gab es kaum einen Unterschied zwischen dieser und allen exzellenten französischen R-Röhren, während der Heizstrom weniger als die Hälfte betrug. Der berechnete Verstärkungsfaktor lag im formalen Test bei etwa 6, während in der Praxis eine exzellente Verstärkung erzielt wurde. Für den NF-Betrieb erwiesen sich 80 Volt Hochspannung und 1,4 Volt negative Gittervorspannung als am günstigsten. Bei der Doppelverstärkung ersetzte die Röhre eine Standard-R-Röhre ohne merkliche Auswirkungen auf das Signal. Im Armstrong-Super-Schaltkreis wurde mit nur einer Röhre und einer „Kapazitäts“-Antenne eine moderate Sprachverständlichkeit in 21 km Entfernung von 2LO erreicht, mit 65 Volt Hochspannung und einem hohen Gitterableitwiderstand. Für die NF-Versorgung wird ein 6-Volt-Akkumulator empfohlen. Diese Röhre bietet hinsichtlich Heizstromverbrauch und Anschaffungs-kosten deutliche Vorteile. Allerdings zeigte sie sich etwas mikrofonisch, insbesondere bei Verwendung als Tieftonverstärker.

Die Konstruktion ist insofern ungewöhnlich, als sowohl das Gitter als auch die Anode aus offenen Drahtspiralen bestehen. Bei der untersuchten Röhre hing der Heizfaden recht nah am Gitter, sodass beim Einbau Vorsicht geboten war. Die Röhre wirkte jedoch robust, da die Stifte stabil und fest montiert waren.

Bild 10: Emissions-Kennlinien - Details zum Röhrentest

Detail-Fotos von einer realen Type K1

Bild 11: Thorpe K1 Aufdruck

Bild 12: K1 System

Bei der Type K1 ist eine für Empfängerröhren außergewöhnliche Methode zur Getterung zwecks Erhöhung des Vakuums verwendet worden. Aufmerksam darauf wurde der Author durch einen Satz in einer Werbeanzeige (Amateur Wireless März 1924):

" Ein neues und originelles Vakuumverfahren gewährleistet einen sehr präzisen Vakuumgrad."

Zu dem Zeitpunkt (1924) wurde der Vakuumgrad einer Empfängerröhre intensiv diskutiert, weil diesbezügliche Untersuchungen ergeben haben, dass die Röhreneigenschaften sich durch ein ausreichend hohes Vakuum deutlich verbessern lassen. Es erfolgte eine Einführung von sogenannten Getterstoffen, die in die Röhre während des Herstellungsprozesses eingebracht wurden und während des Evakuieren der Röhre eine Gasbindung im inneren der Röhre durch Getterstoffe erfolgte und so die Höhe des Vakuums deutlich verbesserten. Bei der Type K1 wurden die Stützen des Heizers im oberen Teil mit Phosphor-Getterstoff bestrichen, der während des Evakuierungsvorgangs aktiv Restgase neutralisierte. Auch während des Betriebs des Heizers als Empfängerröhre erfolgte durch die Erwärmung der Stützdrähte eine stetige Aufnahme  von evtl. noch vorhandenen Restgasen durch den aufgebrachten Phosphor-Getterstoff. Im folgenden Bild ist ein auf die Heizerstütze aufgebrachte Getterstoff deutlich zu erkennen.

Der Röhrenkolben hat durch den verdampften Getterstoff innen einen durchsichtigen schwach gelblich-rötlichen Innenbelag.

Bild 13: Heizerstrebe mit Phosphor-Getterstoff

Die Röhrenkennlinie der Type K1

Die folgende Grafik zeigt eine Rekonstruktion einer Kennlinie der Thorpe Röhre, Type K1. 

Im Kennlinienbereich sind die technischen Daten der Röhre dargestellt.

Bild 14: Rekonstruierte Kennlinie einer Thorpe Röhre, Type K1.

Zusammenfassung

Die auffällige Spiralanode ist eine Besonderheit dieser Röhrenkonstruktion. Das macht diese Type heute interessant für Röhrensammler. Aus technischer Sicht hat diese Bauart der Anode keine grundsätzlichen Vorteile gegenüber den rohrförmigen Anodenkonstruktionen. Deshalb hat sich diese Bauform auch nicht breiter etabliert.

Die K1 wurde vorwiegend von Bastlern von Rundfunk-Empfangsgeräten verwendet und auch zur Ersatzbestückung bei Ausfall von Röhren in serienmäßig hergestellten Rundfunkgeräten eingesetzt.