Regenerieren: Verlauf von Strom & Spannung

Bei dem Versuch, eine RES374 zu regenerieren, ergaben sich die folgenden Verläufe von Strom und Spannung an der Röhre. Die Zeitachse beträgt 1min pro senkrechtem Teilstrich.

• Die Röhre hatte vor der Regeneration noch 4 mA Anodenstrom, gemessen mit Funke "Rundfunkmechanik" (W16). Sie war also total unbrauchbar.
• Nach der Regeneration zeigt sie nun 24 mA Anodenstrom auf dem W16, ist also praktisch "gut".

Nun aber die Frage an unsere Röhrenspezialisten:

• Bei der "normalen" Messung mit Volt- und Ampère-Meter erhält man  "glatte" Meßkurven, zumindest findet man solche in der Literatur.
• Bei dieser Messung mit kontinuierlicher Aufzeichnung von Strom und Spannung sieht man einen "welligen" Verlauf.
• Gibt es eine physikalische Erklärung für diese "Unregelmäßigkeiten"?

Die gleichzeitige Messung der Stöme der Röhre und der Spannung an der Röhre mit Vielfachinstrumenten zeigte praktisch keinerlei Schwankungen.

Hier noch ein Bild des Meßaufbaus.

Die Begrenzung der Ströme (Ia+Ig2 & Ig1) erfolgte mit Eisen-Wasserstoff-Widerständen (60 mA + 80 mA) für Anode und Gitter 2, sowie 60 mA für Gitter 1.

Das Zweikanal-Speicher-"Oszilloskop" ist das kleine Gehäuse links unten. Der verwendete Laptop ist nicht auf dem Bild.

Das "Oszilloskop" ist etwas skurril zu bedienen. Eine Beschreibung dazu findet sich hier. Na ja, eigentlich eher ein Verriß.

Aber: Für die hier vorliegende Anwendung ist das Ding trotzdem geeignet.

Ganz rechts in der Taskleiste, unmittelbar vor dem roten X ist ein Kamera-Symbol zu sehen. Damit kann man Bildschirm-Kopien als .bmp File machen. So ist auch das obere Bild entstanden. Es wurde allerdings nachbearbeitet und beschriftet.

Unter dem Reiter "File" ganz links in der Taskleiste findet sich als unterster Eintrag die Möglichkeit die auf dem Bildschirm beiden dargestellten Kurven als .txt File abzuspeichern. Das .txt Flile hat dann 3 Spalten, wo in der ersten Spalte eine laufende Nummer als Zeitachse steht, in der 2. Spalte die Amplitudenwerte von Kanal 1 und in der 3. Spalte die Amplitudenwerte von Kanal 2. Die Auflösung beträgt 8 Bit (256 Amplitudenstufen). Diese Werte können z.B. mit Matlab weiter verarbeitet werden.

Man kann die gemessenen Verläufe auch noch als .osc Kurven mit ca. 16 MB Filegröße abspeichern. Nur, wie das vernünftig geht und wie man so ein .osc File weiter verarbeiten kann, hat anscheinend noch niemand so richtig heraus bekommen. Die mitgelieferte Bedienungs-Anleitung schweigt sich darüber aus.

MfG DR

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Sehr geehrter Herr Rudolph,

könnte es sich um einen Trägheitseffekt des Emissionsprozesses handeln?

Bei der Regeneration ist die Emission der Röhre bekanntlich von der Temperatur der Anode abhängig, die aber mit sinkender Anodenspannung sinkt. Ich kann mir die Röhre daher als negativen Widerstand vorstellen, der auf den trägen Eisen-Urdox arbeitet.

Vielleicht ist das ein Erklärungsansatz?

Mit freundlichem Gruß,

Nikolaus Löwe

 

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Zunächts vielen Dank für die Rückäußerung von Nikolaus Löwe. Ich habe bewußt etwas länger gewartet mit einer Antwort, immer in der Hoffnung, daß weitere Spezialisten für Röhren sich zum Thema äußern würden.

Aber vermutlich lebt keiner mehr von denen, die beruflich mit der Herstellung von Röhren beschäftigt waren.

• Ja, einen "Trägheitseffekt" kann man aus den Kurven sehr vermutlich heraus lesen.

Allerdings fällt auf, daß zu den Zeiten, wo die "Welligkeit" besonders deutlich ausgeprägt ist, die Maxima des Emissions-Stromes mit den Minima der Spannung U_ak (also der Spannung in der Röhre) zusammenfallen. Entsprechendes gilt für die Minima des Stromes und die Maxima der Spannung.

Das kann zu der Vermutung Anlaß geben, daß der "Verdampfungs-Prozeß" des Bariums in der Getterpille am Anodenblech in "Schüben" verläuft, so daß immer wieder einzelne Barium Dampfwolken entstehen. Die Kathode wird dann mit neuem Barium versehen, das aber dann anschließend wieder von ihr abdampft, wodurch der Emissoins-Strom wieder sinkt.

• Wenn das jedoch zutreffen sollte, müßte beim Regenerierungs-Prozeß sofort bei der Erreichung des ersten Maximums des Stromes die Heizspannung erniedrigt werden. Dann wäre jedoch die Regenerierung innerhalb kürzester Zeit auszuführen und nicht über mehrere Minuten, wie in der Literatur beschrieben.

Da die Röhre sehr stark verspiegelt ist, konnte das "Barium-Leuchten" nicht beobachtet werden.

• Wer noch eine weitere sehr stark abgenutzte RES374 oder RES164 hat, kann diese mir gerne schicken. Ich werde dann versuchen, diese "nach bestem Wissen und Gewissen" zu regenerieren - gegen Erstattung der Portokosten. Meßkurven werden auch mitgeliefert.

MfG DR

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Sehr geehrter Herr Rudolph,

ich habe eine Röhre L416D, die wohl baugleich mit der RES164 ist.

Ich würde sie gerne zu Ihnen schicken, wenn es ok ist.

Viele Grüße

Dieter Barth

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Sehr geehrter Herr Barth,

Sie können die mir gerne schicken. Es sollte sich aber in jedem Fall um eine sehr "altersschwache" Röhre handeln mit nur noch geringer Emission, bei der ein Fehlschlag bei der Regenerierung kein großes Unglück darstellt.

Zusätzlich wird für jede "behandelte" Röhre vor und nach der Regenerierung das Ausgangs-Kennlinien-Feld mit dem Curve-Tracer aufgenommen.

Viele Grüße,

Dietmar Rudolph

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Lieber Herr Rudolph,

bitte verzeihen Sie die späte Antwort, Sie hatten mich ja auch persönlich kontaktiert.

Ich habe schon viele Röhren regeneriert, aber nie die Strom/Stannungskurve über die Zeit aufgezeichnet.

Was mir jedoch immer aufgefallen ist, ist der unregelmäßige Entladungsprozess. Die grüne Ionenentladung des Bariums flackert in den meisten Fällen. Wir haben in der Röhre ja permanente Druckschwankungen. Barium verdampft, der Bariumdruck steigt, Ionisierung findet statt, der Anodenstrom steigt, die Anode wird heisser, mehr Bariumionen bewegen sich zum Heizfaden usw.

Gleichzeitig kondensiert aber auch am kalten Röhrenkolben der Bariumdampf mit einer Geschwindigkeit, die sicherlich auch abhängig von der Konzentration und der Bewegung der Ionen zum Heizfaden ist. Damit wird auch Strom/Spannung und Ionenentladung beeinflußt.

Ich kann nur mutmaßen, aber wir haben mehrere parallele Vorgänge, die ich vermutlich als "flackern" beobachtet habe. Dass diese Vorgänge so regelmäßig sein könnten, wie Sie aufgezeichnet haben kann ich leider auch nicht erklären.

Noch eine Anmerkung zum freundlichen Angebot von Herrn Barth:

Valvo und Phlipsröhren lassen sich kaum regenerieren, es sei denn, sie wurden von Telefunken (bzw. OSRAM) gebaut, was ja durch Austausch der Röhrenkontingente und Typoptimierung durchaus sein kann. Telefunkenröhren haben eine größere Gettertasche in der Anode mit mehr Bariumvorrat für die sogenannten Destillationskathoden. Valvo/Philips haben in den 20er Jahren offensichtlich ein anderes Verfahren eingesetzt, bei dem kein Barium von der Anode auf den Faden destiliert wird oder die Gettertasche vollkommen geleert wird.

Rüdiger Walz

 

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Lieber Herr Walz,

kein Problem, lieber eine späte Antwort als gar keine. Und Ihre Beobachtung des Flackerns bei der Barium-Entladung halte ich für eine Bestätigung der Schwankungen des Stromes I_k. Die Regelmäßigkeit dieser Schwankungen über längere Zeitspannen hat mich auch verblüfft, weshalb ich mir von Kollegen, die - wie Sie - schon öfter regeneriert haben, eine Bestätigung für diesen Effekt erhofft hatte.

Damit sieht der tatsächliche Strom-Verlauf also deutlich anders aus, als wie bei Köppen in Bild 46 gezeigt.

In Bild 46 sind die Kurvenverläufe des Stromes glatt (gezeichnet) - bis jeweils zu den Stellen, wo die Heizspannung reduziert wird.

In der Literatur findet man auch nirgends eine Messung der Spannung direkt an/in der Röhre. Vielmehr wird nur die Spannung vor den Glühlampen (als Vorwiderstände) gemessen, wie hier bei Diefenbach in Abb. 208 angegeben.

 

• Die "Röhre Nr. 1: RES374" ist tatsächlich eine Valvo L427D. Daher hoffe ich, daß sich auch die L416D, die mir freundlicherweise Herr Barth zur Verfügung stellen wird,  entsprechend regenerieren lassen wird.

Eine RES164 (leider ohne Beschriftung, aber von der Bauform und dem Heizstrom her eine RES164) wurde - nicht ganz so erfolgreich - ebenfalls regeneriert. Statt der 5 mA zuvor, hat sie nun 9 mA auf dem W16 - na ja.

Man sieht auch bei dieser Regenerierung erneut den welligen Verlauf des Stromes. Der Zeitmaßstab ist hier geändert: 20 sec/Teilstrich, also 1 Min für 3 Teilstriche.

 

Beim nächsten Versuch werde ich nach Erreichen des 2. Maximums im gemessenen Stromverlauf jeweils die Heizspannung reduzieren. Das sollte eigentlich jeweils ausreichen. Wertet man das Meßdiagramm in Post#1 aus, ist zu sehen, daß anfänglich ca. 20W - 25W Verlustleistung in der Röhre umgesetzt wird. Dadurch muß die Anode eigentlich genügend aufgeheizt sein, um aus der Tasche auf der Anode genügend Barium-Dampf "auszublasen".

Leider sind die Kolben der Röhren oben verspiegelt und innen so weit geschwärzt, daß weder das grüne Leuchten des Barium-Dampfes, noch ein ggf. Glühen von Elektroden zu sehen ist.

Es soll ein möglichst optimales Regenerierverfahren gefunden werden. Leider habe ich nur insgesamt 4 "schwache" RES164 & RES374, von jeder Type also 2 Stück. Und zwei davon sind jetzt noch übrig.

• Jeder, der eine schwache RES164 oder RES374 zur Regenerierung bereitstellen kann, erhält sie wieder zurück zu sammen mit Meßkurven.

Die Informationen, die hier über den "Talk" eingesammelt werden, fließen ein in einen ausführlichen Bericht über das Regenerieren von Röhren mit "Aufdampf-Kathoden", wie es die Typen RES164 und RES374 darstellen.

MfG DR

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