Die RCA - Octal- Allmetall- Röhren

Veröffentlicht in Octal- und Stahlröhren (6K7, ECH11)

Wohl kaum eine andere Röhrenneuentwicklung hat soviel Aufsehen erregt wie die der 1935 in den USA von RCA eingeführten Stahlröhren, welche dort „Allmetallröhren” genannt wurden. Auch selten ist die Entwicklungsgeschichte einer neuen Röhrenart so verstrickt wie die, die bei RCA zur Herstellung der Octal- Allmetallröhre führte.

Die Abkehr von der Glasröhre [1]

Unter Anderem wegen ihrer Abstammung von den Glühlampen wurde als Umhüllung der Elektronenröhren von Anfang an Glas gewählt. Jedoch ging man schon frühzeitig bei Senderöhren dazu über, das Oberteil der Röhrenumhüllung als Metallgefäß auszubilden, welches gleichzeitig als Anode diente und somit eine sehr wirkungsvolle Kühlung, z.B. mit Wasser, ermöglichte.

Wegen der perfekten Abschirmung und der Möglichkeit der Abkehr von der Quetschfußtechnik, aber auch wegen erwarteter geringerer Herstellungskosten entstand der Wunsch, auch bei Empfängerröhren die Umhüllung von Glas durch Metall zu ersetzen.

Erste serienmäßig hergestellte Röhren dieser Art waren die in England 1932 erschienen Catkin- Röhren, deren Herstellung wegen unlösbarer Probleme nach einigen Jahren eingestellt wurde.

Am Zustandekommen der hier beschriebenen Octal- Allmetall- (Stahl) Röhren waren im wesentlichen die amerikanischen Firmen GE und RCA beteiligt. Am 1. April 1935 wurden diese neuen Röhren auf der IRE- Show in New York- City der Öffentlichkeit vorgestellt und im Herbst 1935 begann die Großserienauslieferung.


Die General Electric- Metallröhren- Vorgeschichte

In den späten 20-er Jahren wurden von den großen Vier der amerikanischen Radioindustrie, RCA (Radio Corporation of America), GE (General Electric), Westinghouse, AT&T (Western Electric), Vereinbarungen zur Vermeidung unnötigen Parallelaufwandes in Entwicklung und Herstellungsmethoden sowie zur Vermeidung unnötigen Wettbewerbes getroffen.

Dabei vereinbarte die RCA, ihre Forschung, Entwicklung und Produktion auf Rundfunkempfang und Empfangsröhren zu begrenzen, während GE und Westinghouse sich nur noch mit Rundfunksendern, Senderöhren und Röhren für industrielle Anwendung befassten.

Als Ergebnis hiervon wurde am 1. Januar 1930 die RCA Radiotron Company gegründet und die bisherige GE- Lampen- (und Röhren-) Fabrik in Harrison, New Jersey, ging an RCA über.

Catkin- Röhre

Von der Regierung wurde gegen diese GE- RCA- Vereinbarung als "Beschränkung des Handels" geklagt. Der Prozess, den die Regierung schließlich gewann, zog sich bis Ende 1932 hin und nach dessen Urteil sollten die alten Wettbewerbsbedingungen ab 21. Mai 1935 wieder gelten. Alsbald beschloss man bei GE, die Röhrenproduktion wieder aufzunehmen. Als besonderen Aufmacher nach der mehrjährigen Abwesenheit von der Röhrenproduktion wollte man eine "ewige Allmetallröhre" ohne Sockel herausbringen, die mit Anschlussdrähten direkt in die Geräteschaltung eingelötet werden sollte - wie viele Jahre später Transistoren und IC’s. Die neue Empfängerserie vom Herbst 1935 sollte erstmals mit diesen Röhren bestückt werden.

Ab Januar 1933 begann man mit der Entwicklung von Allmetallröhren und bis Juni waren die Hauptprobleme gelöst. So wurde die erforderliche Thyratron- gesteuerte Schweißtechnik zum Zusammenschweißen des Metallkolbens mit dem ebenfalls metallischen Boden, sowie Fernico, eine Legierung mit dem gleichen Temperaturdehnungskoeffizienten wie Glas, entwickelt.

In den Boden dieser Röhren wurden für jeden Anschlussdraht einzeln je eine Durchführungshülse aus diesem Fernico eingeschweißt, durch die der Draht ins Röhreninnere führte. Die Durchführungshülsen wurden mit einen Glastropfen ausgefüllt, wodurch der Draht isoliert und befestigt und die Abdichtung hergestellt wurde.

Am 7. September 1933 wurde das erste Modell einer Allmetallröhre hergestellt und geprüft. Dieses war bereits so gut ausgedacht und durchkonstruiert, dass es im wesentlichen unverändert in die spätere Serienproduktion einging. Die Ergebnisse waren so ermutigend, dass man im Januar 1934 bei GE fest entschlossen war, die Allmetallröhre in ihr Empfänger- Entwicklungsprogramm einzubeziehen.

Im April 1934 machte GE zwei anscheinend widersprüchliche Unternehmungen: Es wurden Spezialisten in die GE- Glühlampenfabrik nach Nela Park, Cleveland, Ohio, geschickt, zur Vorbereitung der Massenproduktion von Allmetallröhren. Gleichzeitig trat GE in Verhandlungen mit RCA zur Übernahme der Herstellung der Allmetallröhren ! - Man war bei GE zur Erkenntnis gelangt, dass man die Massenproduktion der Allmetallröhren bis zum vorgesehenen Termin Herbst 1935 nicht schaffen würde. Die trotzdem in Nela Park gemachten Vorbereitungen sollten sowohl als Hebel bei den Verhandlungen mit RCA dienen oder um bei deren Scheitern doch noch selbst produzieren zu können.

Im Juli 1934 war die erste Serie Allmetallröhren komplett, gleichzeitig gingen die streng geheimen Verhandlungen mit RCA weiter.

Am 9. Oktober 1934 wurde ein Vertrag zwischen GE und RCA unterzeichnet, wobei RCA die volle Verantwortung zur Herstellung der Allmetallröhren übernahm. Zwei Tage später übergab GE Pläne, Entwürfe und Muster dieser Röhren an RCA.

Mit der von GE geplanten "ewigen" Röhre mit Anschlussdrähten konnte sich RCA sich nicht anfreunden und kündigte deshalb am 23. Okt. 1934 an, die Allmetallröhren mit ihrem neuentwickelten Octalsockel zu versehen.

Die RCA- Octalröhren- Vorgeschichte

Ende 1933 / Anfang 1934 erreichten RCA Gerüchte über eine sagenhafte Allmetallröhre, welche bei GE entwickelt würde. Hierdurch sah man sich bei RCA veranlasst, eine Röhre zu entwickeln, die mit GE's Allmetallröhre konkurrieren könnte.

Schon 1933 hatte RCA's Röhrenentwickler George Rose die Idee, die von der Glühlampenherstellung übernommene Quetschfußaufbau- Technik zu verlassen und stattdessen einen scheibenförmigen (Press-) Glasboden vorzusehen, durch den die Zuleitungsdrähte in Kreisanordnung eingeschmolzen sind und über dem sich das direkt mit den Anschlussdrähten verschweißte Elektrodensystem befindet. In der Mitte dieser Glasscheibe wurde das Auspumpröhrchen eingeschmolzen und ein das System umhüllender Glaskolben wurde mit dem Rand dieser Glasbodenscheibe verschmolzen. - Das Prinzip, nach dem später die Loktal- und praktisch alle Miniaturröhren gefertigt wurden, war somit geboren.

Hiermit wurden die Zuleitunsdrähte erheblich verkürzt und mit der dadurch einhergehenden Induktivitäts- und Kapazitätsverringerung konnte die Leistungsfähigkeit solcher Röhren in Richtung höherer Frequenzen beachtlich gesteigert werden.

Im April 1933 wurden einige Muster hergestellt, die ersten davon hatten dünne und weiche Anschlussdrähte, kurz darauf folgten einige mit dicken Drähten, die gleichzeitig als Stifte dienten. Diese waren die direkten Vorgänger der erst 7 bis 8 Jahre später erschienen Miniaturröhren !

Die weiterentwickelte Ausführung hatte einen Durchmesser von etwa 25 mm und eine Höhe von 50 mm, einen 6- Stift- Sockel und einen zylindrischen, oben runden Glaskolben, der mit einer dicht anliegenden Messinghülle umgeben war.

Kurz danach wurde von T.M. Shrader der Octalsockel entwickelt, mit zentralem Führungsstift ("Nase") und kreisförmig winkelsymmetrisch angeordneten acht Stiften, wovon je nach Röhrentyp bei Nichtbedarf einige Stifte weggelassen werden konnten.

Die endgültige Ausführung hatte nun diesen Sockel und eine Aluminiumhülle, die an diesem festgekerbt war, ähnlich den späteren MG- Röhren. Wegen ihrer Form wurde diese Röhre "Bullet Tube" genannt ("Geschosskugel- Röhre")

Man sah bei RCA vor, diese Röhre in Produktion zu nehmen, sobald man von der Herstellung von GE's Allmetallröhre erfahren würde. Wegen des späteren Verlaufs der Dinge geschah dies zwar nie, trotzdem war sie von großer Bedeutung: Es war die erste Pressglasboden- Röhre, die erste Metall- Glas- (MG) und die erste Octalröhre !

Es ist zu beachten, dass zu diesem Zeitpunkt (Sommer 1934) weder die Entwickler von RCA noch von GE etwas über die Verhandlungen auf den Geschäftsebenen beider Firmen wussten !

Parallel zur Entwicklung der "Bullet"- Röhre studierte man bei RCA den Herstellungsprozess der englischen Catkin- Röhren und stellte selbst Muster davon her, die beachtlich kleiner als das englische Original waren.

Einziges sichtbares späteres Ergebnis hiervon war die erste Ausführung der Gleichrichterröhre 5Z4, bei welcher die beiden bleistiftförmigen Elektrodensysteme die Anoden und gleichzeitig die Systemumhüllungen darstellten, die aber dann als Berührungsschutz nochmals mit einer perforierten Metallhülle umgeben wurden.

RCA - Bullet - Röhre

Produktionsaufnahme
Als mittlerweile die Allmetallröhren- Produktion von GE an RCA übertragen wurde, richtete man in Harrison bei RCA das "Werk Nr. 1" zur Herstellung dieser Röhren ein. Im November 1934 waren die Maschinen betriebsbereit und die ersten brauchbaren Muster wurden anfangs Dezember hergestellt. Unter riesigen Anfangsproblemen mit enormer Verlustrate gelang jedoch mit großer Beharrlichkeit aller Beteiligten letztendlich das gesetzte Ziel. Im März 1935 konnte eine große Menge der neuen Röhren zu GE's Rundfunkgerätefabrik zur Erprobung und Entwicklung der neuen Empfängerserie für Herbst 1935 geschickt werden.

Baugrößen
Normale Octal-Octal-Metallröhren wurden in der Baugröße MT8 mit ca. 25 mm Kolbendurchmesser unterschiedlicher Höhe und mit oder ohne obere Kappe hergestellt. Für Röhren mit höherem Leistungsumsatz war die Baugröße MT10 mit ca. 31,5 mm Kolbendurchmesser vorgesehen, meistens in Gestalt der Endröhre 6L6 oder der Gleichrichterröhre 5T4.

Außenmaße der verschiedenen RCA Octal-Metallröhren, Maßeinheit altertümlich in Inch / Zoll [14]

Viele Übernahmen bestehender Typen
Nach den elektrischen Daten waren ein großer Teil der Octal- Allmetallröhren nur eine Übernahme vorhandener Typen, deren Systeme nur in die neuen, kleineren Metallgehäuse, ohne Quetschfußaufbau und mit anderem Sockel eingebaut wurden.

Alle bewährten und wichtigen Typen der vor- Octal- Ära findet man in der Octal- Serie wieder:
die Pentagrid- Converter- Röhre 6A7 wurde zur Octal- 6A8,
die Duodiode- Regelpentode 6B7 wurde zur 6B8,
die Endpentode 42 zur 6F6,
die NF/HF- Pentode 77 zur 6J7,
die Regelpentode 78 zur 6K7,
die Klasse- B- Doppel- Endtriode 6A6 zur
6N7,
die hoch-µ- Duodiode-Triode 75 zur leicht geänderten 6Q7,
die nieder-µ- Duodiode-Triode 85 zur 6R7,
die Autoradio- Gleichrichterröhre 84/6Z4 zur leicht stärkeren 6X5,
die Allstrom- Endpentode 43 zur 25A6,
die Allstrom- Gleichrichterröhre 25Z5 zur 25Z6,
zur Gleichrichterröhre höherer Leistung 5Z3 erschien die Metallröhre 5T4 im MT10- Kolben und mit nur 2 A satt 3 A Heizstrom.

Nur von der weit verbreiteten direkt geheizten Standard- Gleichrichterröhre 80 gab es keine Octal- Metall- Version, da man deren Systemaufbau nicht in die normale Metall- Kolbengröße MT8 unterbringen konnte. Stattdessen erschien die indirekt geheizte 5Z4 etwa gleicher Leistung oder die etwas schwächere direkt geheizte 5W4, die für normale Superhets aber völlig ausreichend war.

Bezeichnungssystem
Für die
Bezeichnung der Octal-Röhren wurde, wie teilweise schon zuvor, als erste Zahl die gerundete Heizspannung verwendet, gefolgt von einem oder später zwei laufenden Buchstaben. Für Gleichrichterröhren wurden Buchstaben am Ende des Alphabets gewählt, also vorwiegend U-V-W-X-Y-Z. Danach folgt die Anschlusszahl der Röhre, der Heizfaden zählt nur als ein Anschluss. Neu hinzu kam der Metallkolben, der immer einen Masseanschluss erhielt, festgelegt auf Pin 1, der auch als ein Anschluss zählt. Daher erklärt sich, warum aus 6A7 → 6A8 und aus 6B7 → 6B8 wurde.

Die Sensation
Die Vorstellung dieser neuen Röhren auf der IRE- Show in New York- City am 1. April 1935 verursachte enormes Aufsehen und große Panik bei den Konkurrenzfirmen, die wegen der geschickten Geheimhaltung völlig unvorbereitet waren und daher natürlich nichts Vergleichbares entgegenzusetzen hatten.

Im Frühherbst 1935 erschien die erste Serie der Octal- Allmetallröhren, bestehend aus folgenden Typen:

5Z4: indirekt geheizte Gleichrichterröhre, (~80S)*,
6A8: Pentagrid- Converter (Vorläufer der Oktode) (6A7),
6C5: nieder-µ Triode (~76),
6D5: Endtriode, angekündigt, aber nicht in Serie hergestellt,
6F5: hoch-µ- Triode,
6F6: Endpentode (42),
6H6: Duodiode (G-2-S),
6J7: Pentode (6C6, 77),
6K7: Regelpentode (78),
6L7: Heptode.

* in ( ) = Vorgängertypen.

Traditionell hatte die Gleichrichterröhre 5Z4 eine Heizspannung von 5V, alle anderen waren zunächst nur nach der nun endgültigen Norm für 6,3 V. Die Vorstufenröhren hatten schon wie zuvor einen einheitlichen Heizstrom von 0,3 A und waren somit für Parallel- und Serienheizung geeignet.

Die Urversion der Gleichrichterröhre 5Z4 wich erheblich von den andern Octal-Metallröhren ab. Ihr Kolben war viel größer und breiter als der der anderen Metallröhren und war perforiert. Darin befanden sich zwei bleistiftförmige Elektrodensysteme, deren Metallgehäuse sowohl den Anodenzylinder selbst wie auch die Umhüllung des Systems darstellten. Diese Bauweise orientierte sich an den englischen Catkin- Röhren, welche bei der Entwicklung der Octal-Metallröhren gründlich analysiert wurden.

Diese „Birdcage“ (Vogelkäfig) genannte Urversion der 5Z4 war jedoch sehr unzuverlässig und neigte oft zu Frühausfällen. Daher wurde sie schon im Frühjahr 1936 durch die zweite Generation 5Z4 ersetzt, die in der gleichen Bauweise wie die anderen Octal-Metallröhren ausgeführt und in Größe und Form identisch zur 6F6 war.

Andere Hersteller, z. B. Raytheon, bauten eine normale Glasröhre mit zylindrischem Kolben in diese „Birdcage“-Metallhülle.
Auf diese Weise ist auch eine taube „Birdcage“- 5Z4 sehr leicht zu reparieren, indem man eine 5Z4GT oder eine russische 5Ц4С zylindrischer Bauart einsetzt.
Es gibt auch Heizkreis- Vorwiderstände in einem sehr ähnlichen Octal-Gehäuse, die zum Nachbau einer„Birdcage“- 5Z4 geeignet sind, so wie es in dem hier gezeigten Exemplar der Fall ist.

Die Triode 6C5 erschien zunächst in einem oben verjüngten Kolben, ab März 1941 wurde sie wie die 6J5 und die single-ended Röhren mit durchgehend gleichmäßigem Kolben hergestellt.

Von 1936 bis 1938 erschienen eine größere Anzahl Ergänzungstypen, die den Schaltungsentwicklern größere Möglichkeiten boten.
Die genauen Ausgabedaten und weitere Informationen können auf den jeweiligen Röhrenseiten in Radiomuseum.org entnommen werden.

 

5W4: direkt geheizte Zweiweggleichrichterröhre, etwas schwächer als die 5Z4 und mit 1,5 A Heizstrom eine der wenigen 5 V- Octal- Gleichrichterröhren mit Heizstrom unterhalb von 2 A !
5T4: stärkere Gleichrichterröhre, ähnlich der 5Z3 oder 5U4G, aber Allmetallröhre und mit nur 2 A satt 3 A Heizstrom. (5Z3)
6B8: Duodiode + Regelpentode für HF- und ZF- Verstärkung, (6B7).
6J5: Triode, etwas verbesserte Ausführung der 6C5 .
6K8: Triode- Hexode mit horizontaler Systemaufteilung : um die gemeinsamen Teile Katode und Gitter 1 (Oszillatorgitter) befindet sich nach der einen Seite das Mehrgitter- Mischsystem und nach der anderen Seite die Triodenanode für den Oszillator.
6L6: 19 Watt- Beampower-Tetrode, die erste serienmäßige (und wahrscheinlich berühmteste) Beampower-Tetrode der Welt. Europäische Konkurrenten waren AL5 und EL5.
6N7: Klasse- B- Doppel- Endtriode, ähnl. EDD11. (6A6)
6Q7: Duodiode-Triode, hoch-µ (~75)
6R7: Duodiode-Triode, nieder-µ (~85)
6S7: Spar- Regel- Pentode mit 0,15 Af.
6V6: Beampower-Tetrode mit kleinerer Leistung (12 W), nun die neue Standard- Endröhre für normale Rundfunkempfänger, womit zumindest in den USA die weitgehende Verdrängung der Endpentoden eingeleitet wurde.
6X5: indirekt geheizte Zweiweggleichrichterröhre für Autoradios und kleinere Netzempfänger. (~84/6Z4)

End- und Gleichrichterröhren für 25 V / 0,3 A Serienheizung:
25A6: Endpentode (43)
25L6: Beam Power Tetrode
25Z6: Duodioden- Gleichrichterröhre (25Z5)

Die Kostenfrage
Zunächst wurden die Octal- Allmetallröhren nach der von GE entwickelten Technik hergestellt, also mit Metallboden und eingeschweißten Fernico- Hülsen, durch welche die Zuleitungsdrähte, mit einem Glastropfen abgedichtet, geführt wurden.

Eine im zweiten Halbjahr 1935 durchgeführte Kostenanalyse ergab jedoch, dass speziell diese Metallboden- Konstruktion viel zu teuer war. Man beschloss daher, stattdessen den Pressglasboden, wie er zuvor für die RCA- "Bullet"- Röhre entwickelt wurde, in die Produktion der Octal- Metallröhren einzuführen. Nach einem erfolgreichen Großversuch mit über 100 000 Röhren wurde ab März 1937 die gesamte Produktion auf diese Technik umgestellt. Da hiermit die Kosten des Röhrenbodens um 2/3 gesenkt werden konnten, wurde dieser Schritt als die Rettung der Metallröhren angesehen.

Aufbau der Octal- Allmetallröhren

1.) in der ersten Produktionsphase, die nach der von GE entwickelten Technik hergestellt wurden, am Beispiel der Mazda Duodiode-Triode 6Q7:

(Es bestehen Zweifel, ob der Philips- Konzern, wozu auch die französische Firma Mazda gehörte, jemals Octal- Stahlröhren baute. Vermutlich wurden diese von RCA bezogen und unter eigenem Namen verkauft. Nach nicht sehr langer Zeit wurden in Frankreich die Octal- Stahlröhren durch MG- Röhren ersetzt, also Röhren mit Alu- Kapseln und darin eine Glasröhre.)

(Anmerkung: die Bilder lassen sich über die rechte Maustaste mit "Grafik anzeigen" groß darstellen)

Octal- Allmetallröhre früherer Bauart,
der Octal-Stiftsockel ist schon abgenommen.

1 metallische Bodenplatte mit seitlichem Kragen
2 Absaugröhrchen
3 Fernico - Durchführungshülsen
4 Anschlussdrähte
4a Anschlussdraht der Anode
4f Anschlussdraht des Heizfadens
4m Anschlussdraht des Metallgehäuses
5 Glastropfen
6 Haltestäbe
7 Heizfaden
8 Diodenanoden
9 Anode Triode
10 Glimmer- Stützplatten
11 Abschirmbleche
12 Metallkolben Oberteil
13 Schweiß- Saum
14 Getterbeule
15 inneres Getter- Abschirmband
16 Kolbeninnenwand
17 Gitterkappe
18 Isolierscheibe zur Gitterkappe
20 Sockelkragen

Mittels Widerstands- Schweißtechnik werden in einem Bruchteil einer Sekunde mit 75000 A Schweißstrom am Saum (13) das Metallkolben-Oberteil (12) mit dem Sockelkragen (20) und der Bodenplatte (1) luftdicht verschmolzen.
An diesen Sockelkragen (20) wird der eigentliche Bakelit- Octal-Sockel festgekerbt.

In den Boden (1) der Röhren wird für jeden Anschlussdraht (4) je eine Fernico- Durchführungshülse (3) eingeschweißt, durch die der Draht ins Röhreninnere führt. Die Durchführungshülsen werden mit einen Glastropfen (5) ausgefüllt, wodurch der Draht isoliert und befestigt und zugleich die Abdichtung hergestellt wird.

In der Mitte der Bodenplatte (1) ist das Absaugröhrchen (2) eingeschweißt. Nach dem Ende der Absaugung wird dieses am Ende platt gequetscht und verschweißt bzw. verlötet, um eine sichere Abdichtung zu gewähren.

Der Anschlussdraht des Metallgehäuses (4m) ist direkt am Sockelkragen (20) verschweißt.

Mit zwei auf der Bodenplatte verschweißten Haltestäben (6) wird das Elektrodensystem abgestützt. Mit diesen Haltestäben sind die Abschirmbleche (11) verschweißt.

 

12 Metallkolben Oberteil
13 Schweiß- Saum
14 Getterbeule
15 inneres Getter- Abschirmband
16 Kolbeninnenwand

Die Anschlussdrähte (4) führen durch die glasgefüllten (5) Durchführungshülsen (3) zu den jeweiligen Elektroden.

Knapp oberhalb des Schweiß- Saums (13) befindet sich im Metallkolben (12) die Getterbeule (14), in welcher das Gettermaterial untergebracht wird. Während der Evakuierung der Röhre wird das Gettermaterial durch eine äußere Gasflamme zur Verdampfung gebracht. Damit sich der Getterdampf nicht auf dem Elektrodensystem niederschlägt, wird ein inneres Getter- Abschirmband (15) an der Kolbeninnenwand (16) angebracht, so dass sich das Gettermaterial nur auf der Kolbeninnenwand niederschlägt.

Nur zur Anschauung wurde hier das Getter- Abschirmband (15) von der Getterbeule (14) weggebogen.

 

Neuer Aufbau der Octal- Metallröhren:
Abkehr vom Metallboden, stattdessen Pressglasboden, am Beispiel der Duodiode- Triode 6SQ7.
Eine im zweiten Halbjahr 1935 durchgeführte Kostenanalyse ergab, dass diese Metallboden- Konstruktion viel zu teuer war. Man beschloss daher, stattdessen einen Pressglasboden, wie er zuvor für die RCA- "Bullet"- Röhre entwickelt wurde, in die Produktion der Octal- Metallröhren einzuführen. Nach einem erfolgreichen Großversuch mit über 100 000 Röhren wurde ab März 1937 die gesamte Produktion auf diese Technik umgestellt. Da hiermit die Kosten des Röhrenbodens um 2/3 gesenkt werden konnten, wurde dieser Schritt als die Rettung der Metallröhren angesehen.

 

6SQ7 mit Pressglasboden

4 Anschlussdrähte
4a Anschlussdraht der Trioden- Anode
4d Anschlussdraht der Dioden- Anode
4f Anschlussdraht des Heizfadens
6 Haltestäbe
8 Diodenanoden
9 Anode Triode
10 Glimmer- Stützplatten
11 Abschirmbleche
13 Schweiß- Saum
20 Sockelkragen
22 Absaugröhrchen aus Glas
23 Katode
24 Getterband

 

 

6Q7 mit Metallboden und 6SQ7 mit Pressglasboden im Vergleich

1 metallische Bodenplatte
2 Absaugröhrchen aus Metall
3 Fernico - Durchführungshülsen
4 Anschlussdrähte
4m Anschlussdraht des Metallgehäuses
5 Glastropfen
20 Sockelkragen
21 Pressglasboden mit Anschlussdrähten
22 Absaugröhrchen aus Glas

 

Aufbau der 6K7 mit Metallboden (RCA) [15]

 

Aufbau der 6SK7 mit Pressglasboden (RCA) [14]

 

Octal-Röhren mit 0,15 A Heizstrom und 12,6 – 35 – 50 – 70 V Heizspannung

Schon vor den Octal-Röhren wurden die meisten amerikanischen Vorstufenröhren einheitlich mit 6,3 V / 0,3 A Heizfäden ausgestattet. Damit war sowohl Parallel- wie auch Serienheizung möglich, für letzteren Zweck gab es entsprechende End- und Gleichrichterröhren mit 0,3 A Heizstrom und meistens 25 V Heizspannung.

Bei 110 V betrug die gesamt- Heizleistung 33 W und bei 220 V 66 W. Schon bei 110 V musste ein Teil und bei 220 V ein sehr großer Teil der Heizspannung in einem Vorwiderstand vernichtet werden.

Um diese Energieverschwendung bei Serienheizung zu verringern, wurden ab 1939 Vorstufenröhren mit einheitlich 12,6 V / 0,15 A Heizfäden hergestellt, dazu entsprechende End- und Gleichrichterröhren mit meistens 35 – 50 oder 70 V Heizspannung. Ein 5- Röhren Allstrom- Superhet kam dann auf 3 * 12,6 V für die Vorstufen- Röhren und 2 * 35 V für End- und Gleichrichterröhre, was zusammen 107,8 V ergab. Bei 110...120 V- Netzspannung, für welche diese Geräte vorgesehen waren, gab es nun nur noch wenig Spannungsabfall über einem Vorwiderstand und die die gesamt- Heizleistung betrug nur noch 16,5 W bei 110 V.

Die 12,6 V- Röhren konnten zudem in Autoradios für 12 V Bordnetzspannung verwendet werden.

 

 Single-Ended“- Metallröhren

1938 wurden von Telefunken die deutschen Stahlröhren eingeführt, worüber später noch berichtet wird.
Diese hatten erstmalig alle Anschlüsse auf einer Seite, also keine obere Gitterkappe mehr, - der einzige Vorteil gegenüber den drei Jahren zuvor erschienen Octalröhren. Um dies zu erreichen wurde behauptet, dass das Elektrodensystem in der Röhre liegend (horizontal) in der Röhre montiert sein müsste. Damit wurde zwar Bauhöhe gespart (minimal und meist nutzlos), aber mehr Grundfläche verbraucht (14,52 cm² gegenüber 8,19 cm² der Octalröhren), was zumindest für Kompaktgeräte nachteilig war.

Das Monopol der einseitigen Anschlüsse für HF- und NF- Vorstufen-Röhren währte für Telefunken jedoch nur sehr kurz, da RCA als Reaktion darauf schon im Herbst 1938 mit den S-Typen 6SA7, 6SC7, 6SF5, 6SJ7, 6SK7 und 6SQ7 die ebenso kappenlosen-"single-ended" („einendig“) -Röhren herausbrachte.

Auf die schlanken Octal-Metallröhren von RCA aus dem Jahr 1935 antwortete Telefunken 1938 mit ihren wuchtigen Stahlröhren ohne Gitterkappe, worauf noch im gleichen Jahr RCA postwendend wiederum mit immer noch gleich schlanken Metallröhren ebenfalls ohne Gitterkappe antwortete.

Vergleiche:  

Tele-
funken
ECH11

RCA
6SA7

 
Kolben- Ø  36 24,3 mm
Sockel- Ø 43 32,3 mm
Gewicht 56 31 g

Dabei wurde der bisherige Octal-Sockel unverändert beibehalten, ohne etwa die Grundfläche zu vergrößern oder gar das Elektrodensystem liegend montieren zu müssen. Um das Steuergitter von schädlicher Rückkopplung von der Anode und von Brummspannung von der Heizung abzuschirmen, genügten interne Abschirmungen sowie eine geschickte Stiftbelegung.

Dabei wurden noch nicht einmal alle bestehenden Abschirmungsmöglichkeiten genutzt. So hätte man den gesamten Sockelboden mit einer Blechhülle versehen können, einschließlich des mittleren Führungszapfens, wie es auch bei den Locktal- Röhren ausgeführt war. Da dies nicht notwendig war, wurde darauf verzichtet.

6SA7: Pentagrid-Converter, löst die zweiendige 6A8 ab,
6SF5: NF-Triode, löst die zweiendige 6F5 ab,
6SJ7: Pentode, löst die 6J7 ab,
6SK7: Regelpentode, löst die 6K7 ab,
6SQ7: Duodiode-Triode, löst die 6Q7 ab,
6SC7: NF-Doppeltriode, neu.

Später kamen hinzu:
6SB7: Pentagrid-Converter, steiler als die 6SA7, für VHF- Empfänger, (Ausgabejahr 1946)
6SF7: Regelpentode-Diode (1941),
6SG7: Regelpentode, steiler als die 6SK7, (1941)
6SH7: Pentode, steiler als die 6SJ7, (1941)
6SR7: low-µ-Duodiode-Triode, single-ended- Version der 6R7, (1940)
6SS7: Spar- Regelpentode, single-ended- Version der 6S7 (1941)
6ST7: low-µ- Spar- Duodiode- Triode, single-ended- Version der 6T7G (1941)
6SV7: steile Pentode-Diode (1946),
6SZ7: high-µ- Spar- Duodiode- Triode (1945).

 

 

Selbstschwingende Mischstufe

Anstelle der Pentagrid-Converter- Röhre 6A8 mit Gitterkappe trat die kappenlose bzw. "single-ended" Pentagrid-Converter- Röhre 6SA7. Da nun nur noch 8 statt zuvor 9 Anschlüsse vorhanden waren und der „heilige“ Massestift Pin 1 auf keinen Fall geopfert werden durfte, wurde für die 6SA7 eigens eine neue Mischerschaltung entwickelt, bei der die Oszillator- Hilfsanode („Gitter“ 2) entfiel und stattdessen die Rückkopplung über die Katode erfolgte. Es blieb allerdings bei 5 Gittern, da noch ein Bremsgitter g5 eingefügt wurde, das die 6A8 nicht hatte, weshalb auch der Name Pentagrid-Converter erhalten blieb. Dieses Prinzip wurde auch bei den nachfolgenden Typen 6BE6 und 6BA7 beibehalten.

6A8 - 6SA7

Gegenüber der vorherigen 6A8- Mischstufe vereinfachte sich die Schaltung der 6SA7 durch den Entfall der Hilfsanode. Sie funktionierte erstaunlich gut und war sogar frequenzstabiler als die alte Schaltung.
In Amerika wurde sie zur neuen Norm, jedoch nicht in Europa, wo die Trioden-Hexoden/Heptoden- Schaltung mit separater Oszillator-Triode vorrangig blieb.

6Q7

6SQ7

Andere Sockelschaltungen

6Q7- 6SQ7

Bei Duodioden- NF-Trioden ist es besonders wichtig, die Brummspannung der Heizung von anderen Anschlüssen, besonders vom Steuergitter, fernzuhalten. Dadurch musste die Sockelschaltung der 6SQ7 erheblich gegenüber der 6Q7 geändert werden. Die Heizung wurde auf die 2 benachbarten Stifte 7 und 8 verlegt, so wie es eigentlich immer schon sein sollte. Das Steuergitter g liegt auf Pin 2 zwischen dem Massestift Pin 1 und Katode auf Pin 3 und wird durch diese abgeschirmt. Die „heiße“ Heizungsseite wird auf Pin 8 gelegt, die kalte auf Pin 7, so dass auch die Anode a von schädlicher Beeinflussung getrennt bleibt.

6K7

6SK7

6K7 - 6SK7

Bei HF- Pentoden ist es besonders wichtig, die Kapazität zwischen Anode a und Steuergitter g1 gering zu halten. Daher wurden diese Anschlüsse auf zwei gegenüber liegende Stifte gelegt. Dies hatte zur Folge, dass bei der 6SK7 außer der Heizung und dem „heiligen“ Massestift Pin 1 alle andern Anschlüsse anders belegt wurden als bei der 6K7.

Die 6SK7 wurde auch elektrisch verbessert mit etwas größerer Steilheit als die 6K7 und wurde für gleitende Schirmgitterspannung ausgelegt.

 

Aufbau der Metall- "single-ended" HF- Pentode 12SG7

4a Anschluss der Anode
4g Steuergitter- Anschluss
9 Anode
11 Abschirmbleche
13 Metalleinfassung des Pressglasbodens,
Schweißsaum abgetrennt
21 Pressglasboden mit Anschlussdrähten
24 Getterband
25 Abschirmblech über Absaugröhrchen

 

Um die Kapazität zwischen Anode a und Steuergitter g1 gering zu halten, wurden diese Anschlüsse auf die zwei gegenüber liegenden Stifte 4a und 4g gelegt.

In der Röhre befindet sich neben dem Anodenanschluss 4a ein Abschirmblech 11 in Richtung Steuergitter.

Das nicht sichtbare Absaugröhrchen befindet sich in einem Abschirmblechrohr (25), so dass auch im Sockel die Anschlussdrähte von Gitter 1 (4g) und Anode (4a) gegeneinander abgeschirmt sind.

Abschirmröhrchen (25) mit seitlicher Fahne zum Einlöten in den Massestift
Pin 1.

 

Eine Verwandtschaft, die man normalerweise nicht kennt:
Octal-Metallröhren und 7-Stift- Miniaturröhren (B7G, Pico-7)

Zwischen den beiden B7G Pico-7- Miniaturröhren 6AQ5 und EB91 befindet sich eine ehemalige Octal-Metallröhre 6H6, bei der Sockel und Metallgehäuse entfernt wurden.
Nur der eigentliche Duodioden- Systemaufbau auf dem Pressglasboden, darunter die Anschluss
drähte und das gläserne Absaugröhrchen blieben übrig.

Sieht man genau hin, erkennt man, das der Pressglasboden der 6H6 in Form und Größe sehr stark denen der beiden Miniaturröhren 6AQ5 und EB91 ähnelt.

Das bedeutet, dass man zur Konstruktion der B7G Miniaturröhren exakt den gleichen Pressglasboden wie den für die Octal-Metallröhren verwendete, nur dass man statt dünner Drähte in genau der gleichen Anordnung dicke Stifte einschmolz, die direkt als Sockelstifte dienen konnten.
Da nun auch der Führungszapfen der Octal-Röhren fehlte, wurden zur Orientierung statt 8 nur 7 Stifte eingebaut.
Statt mit einem Metallkolben wurde der Pressglasboden mit einem genau passenden Glaskolben mit 18 mm außen- Ø verschmolzen. Da das Absaugröhrchen zum Einsatz der Röhre in eine Fassung hinderlich war, wurde dieses in verkürzter Form auf das obere Ende der Röhre verlagert.

 Nebenbei: die EB91 stellt die konsequente Umsetzung von der Octal- Duodiode 6H6 in die B7G- Miniatur- Duodiode EB91 (6AL5, EAA91) dar. Die Diodensysteme sind jeweils technisch gleich, nur anders angeordnet.

Sieht man von unten auf die Röhren, erkennt man, wie sehr sich die Pressglasböden ähneln.

 

 

Die zerlegte 6H6 passt mit den
Anschlussdrähten genau in eine
B7G – Pico-7- Fassung.

Hätte man wie bei dieser 12A6 Stifte statt Anschlussdrähte in den Glasboden eingeschmolzen und das Absaugröhrchen nach oben verlegt, so hätte man auch Metallröhren in eine B7G – Pico-7- Fassung einstecken können. Dann wären es aber keine Octal-Röhren mehr gewesen.

Bei portablen Geräten war der Bedarf an möglichst kleinen Röhren am größten und so ist es nicht verwunderlich, dass die ersten B7G Miniaturröhren die direkt geheizten Batterietypen 1R5, 1S4, 1S5 und 1T4 waren. Sie wurden am 13. 11. 1939 in die Electron Tube Registration List eingetragen und 1940 erschienen damit bestückte Radios.

Im Dezember 1941 wurden von RCA die ersten indirekt geheizten B7G Miniaturröhren 9001, 9002 und 9003 vorgestellt. Dies waren B7G- Versionen der vorherigen Acorn- Röhren 954, 955 und 956, deren Herstellung sehr aufwändig war und deren Umsetzung als B7G Miniaturröhren eine Produktionserleichterung darstellte.

Im Jahr 1942 erschien als erste neu entwickelte indirekt geheizte B7G Miniaturröhre die Triode 6C4, bald gefolgt von der Doppeltriode 6J6 und der Pentode 6AG5.

Es kamen immer mehr Typen hinzu, in 1945 hatte man mit der 6BE6, der 6BA6 und der 6AT6 alle Vorstufenröhren eines AM - Superhets als Miniaturröhren, 1946 folgten die Endröhre 6AQ5 und die Gleichrichterröhre 6X4, womit der Super- Miniaturröhrensatz komplett war.
[9] [16] [17]

 

Referenzen, Quellen und Leseempfehlungen:
[1] Entnommen und übersetzt aus: „History And Develpoment Of The All- Metal- Radio Tube” von Bro. Patric Dowd, W2GK, Copyright (C) 1976, Reprinted in OTB Vol. 33, No. 2, June 1992
[6] „Amerikanische Röhren” von Fritz Kunze, Funkschau - Verlag, München, Januar 1942,
[7] Edward W. Herold : "Memories of early electron- tube development" in "The AWA Review", Vol. 7, 1992.
[9] "70 Years of Radio Tubes and Valves" v. John W. Stokes, Neuseeland, Vestal Press, 1982
[14] RCA Receiving Tube Manual 15; 1947
[15] New All Metal Radio Tubes; RCA Radiotron Division 1935
[16] L'Histoire Singulière du Tube Radio; G. Duperray 2009
[17] "Electron Tube Registration List", 1973, Electronic Industries Association, USA.

http://www.radiomuseum.org/dsp_searchtubes.cfm
https://frank.pocnet.net/other/RCA/index.html
http://www.tubebooks.org/tube_data.htm

 

Fortsetzung: Octal- Glasröhren, Octalröhren weltweit