DE1121230B

DE1121230B - Detachable heat sink for thermally highly stressed tube electrodes, especially electron collectors from traveling field tubes

Info

Publication number: DE1121230B
Application number: DES70860A
Authority: DE
Inventors: Herbert Sarnezki
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1960-10-14
Filing date: 1960-10-14
Publication date: 1962-01-04

Description

Lösbarer Kühlkörper für thermisch hochbelastete Röhrenelektroden, insbesondere Elektronenauffänger von Wanderfeldröhren Die Erfindung bezieht sich auf einen Kühlkörper für thermisch hochbelastete Röhrenelektroden, insbesondere Elektronenauffänger von Wanderfeldröhren, bestehend aus mehreren, einzeln und lose übereinander angebrachten Kühlblechen, deren jedes die zu kühlende Elektrode ringförmig umfaßt.Detachable heat sink for thermally highly stressed tube electrodes, in particular electron collectors of traveling wave tubes. The invention relates on a heat sink for thermally highly stressed tube electrodes, in particular Electron collectors from traveling wave tubes, consisting of several, individually and loosely superimposed cooling plates, each of which has the electrode to be cooled in a ring includes.

Kühlkörper dieser Art sind im allgemeinen mit der Röhre zu einer unlösbaren Einheit verbunden. Hierbei ist der Kühlkörper mit dem aus dem Röhrenkörper herausgeführten Ende der zu kühlenden Elektrode zusammengelötet, um einen die Wärme möglichst gut leitenden Übergang zu schaffen. Mitunter tritt jedoch bei verschiedenen Anordnungen die Forderung auf, den Kühlkörper mit dem freien Ende der zu kühlenden Elektrode lösbar zu verbinden. Dieser Fall ist beispielsweise bei Wanderfeldröhren mit Verlustleistungen in der Größenordnung 100 Watt und mehr gegeben. Ein fest mit dem Elektronenauffänger der Wanderfeldröhre verbundener Kühlkörper würde den Durchmesser desselben auf den Außendurchmesser der Röhre festlegen, weil sich die Röhre ansonsten nicht in die Fokussierungseinrichtung für den Elektronenstrahl einführen ließe. Ein derart in seinem Durchmesser zwangläufig festgelegter Kühlkörper müßte bei sehr kleinem Abstand seiner Kühlbleche eine verhältnismäßig große Länge aufweisen, da ja die Größe seiner Kühlfläche durch die Verlustleistung der Röhre vorgeschrieben ist. Dies wäre außerordentlich nachteilig, da die Gesamtanordnung hierdurch wesentlich vergrößert würde und auch der gegenseitige geringe Abstand der Kühlbleche die Gefahr in sich schließt, daß sich die Hohlräume zwischen den Kühlblechen rasch mit Staub und Schmutz zusetzen.Heat sinks of this type are generally inseparable from the tube Unity connected. Here, the heat sink is with the one led out of the tube body The end of the electrode to be cooled is soldered together to keep the heat as good as possible to create a leading transition. Occasionally, however, occurs with different arrangements the requirement that the heat sink with the free end of the electrode to be cooled releasably connect. This is the case, for example, with traveling wave tubes with power losses in the order of 100 watts and more. A feast with the electron collector The heat sink connected to the traveling wave tube would reduce its diameter to the Define the outer diameter of the tube, otherwise the tube will not fit into the Introducing a focusing device for the electron beam. Such an in Its diameter inevitably fixed heat sink would have to be at a very small distance its cooling plates have a relatively large length, since the size of its Cooling surface is prescribed by the power dissipation of the tube. That would be extraordinary disadvantageous because the overall arrangement would and also be significantly enlarged as a result the mutual small distance between the cooling plates involves the risk that the cavities between the cooling plates quickly become clogged with dust and dirt.

Die lösbare Anordnung des Kühlkörpers läßt sich mittels einer Keilverbindung verwirklichen. Zu diesem Zweck ist das aus dem Röhrenkörper herausgeführte Elektrodenende als Konus ausgebildet, auf den der mit einem Innenkonus versehene Kühlkörper aufgesetzt ist. Eine solche Verbindung gewährleistet den erforderlichen gut wärmeleitenden Übergang an der Verbindungsstelle. Sie hat aber den erheblichen Nachteil, daß der Kühlkörper sich mitunter vom Elektrodenende nur sehr schwer wieder lösen läßt, da die vorhandene Wärme Diffusionsvorgänge an den gegeneinandergepreßten Konusflächen außerordentlich begünstigt.The detachable arrangement of the heat sink can be achieved by means of a wedge connection realize. For this purpose, the lead out of the tube body is the electrode end designed as a cone on which the heat sink provided with an inner cone is placed is. Such a connection ensures the required good thermal conductivity Transition at the junction. But it has the significant disadvantage that the Sometimes it is very difficult to remove the heat sink from the end of the electrode, since the existing heat diffusion processes on the conical surfaces pressed against one another extraordinarily favored.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bei einem lösbar auf die zu kühlende Röhrenelektrode aufgesetzten Kühlkörper auftretenden, geschilderten Schwierigkeiten mittels einfacher konstruktiver Maßnahmen zu beseitigen.The invention is based on the object that in a solvable the tube electrode to be cooled on the heat sink Eliminate difficulties by means of simple constructive measures.

Bei einem lösbaren Kühlkörper für thermisch hochbelastete Röhrenelektroden, insbesondere Elektronenauffänger von Wanderfeldröhren, bestehend aus mehreren, einzeln und lose übereinander angebrachten Kühlblechen, deren jedes die zu kühlende Elektrode ringförmig umfaßt, wird erfindungsgemäß die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Kühlbleche sich jeweils in an sich bekannter Weise aus zwei Halbscheiben zusammensetzen, die durch wenigstens eine Feder gegen die zu kühlende Elektrode verspannt sind.With a detachable heat sink for thermally highly stressed tube electrodes, in particular electron collectors from traveling wave tubes, consisting of several, individually and cooling plates attached loosely one on top of the other, each of which has the electrode to be cooled comprises ring-shaped, the object is achieved according to the invention in that the cooling plates each composed of two half-disks in a manner known per se, which are braced against the electrode to be cooled by at least one spring.

Es sind zwar Kühlkörperausführungen bekannt, bei denen die Kühlbleche einzeln übereinander angeordnet sind und durch Schraubbolzen zu einem Plattenpaket vereinigt sind. Die gut wärmeleitende Verbindung zwischen der Elektrode und den Kühlblechen ist hierbei durch eine Lötverbindung hergestellt. Kühlkörper dieser Art sind jedoch zur Lösung der dem Erfindungsgegenstand zugrunde liegenden Aufgabe nicht geeignet. Eine andere bekannte Kühlkörperausführung besteht aus einer längsgeschlitzten. Kühlrippen tragenden Hülse, die auf das zu kühlende Organ, beispielsweise einen Röhrenkolben, federnd aufgesetzt ist. Im Gegensatz zum Erfindungsgegenstand sind bei dieser Anordnung die Kühlrippen jedoch nicht einzeln und lose übereinander angeordnet, sondern bilden zusammen mit der Hülse eine unlösbare Einheit. Darüber hinaus zeichnet sich der Erfindungsgegenstand durch eine besonders gute Oberleitung der Wärme auf die Kühlbleche aus.There are known heat sink designs in which the cooling plates are arranged individually one above the other and by means of screw bolts to form a plate package are united. The good heat conducting connection between the electrode and the Cooling plates are made here by a soldered connection. Heat sink this Art, however, are intended to solve the problem on which the subject matter of the invention is based not suitable. Another known heat sink design consists of a longitudinally slotted one. Sleeve carrying cooling fins, which is on the organ to be cooled, for example a Tubular piston, is attached resiliently. In contrast to the subject matter of the invention In this arrangement, however, the cooling fins are not arranged individually and loosely one above the other, but together with the sleeve they form an inseparable unit. It also draws the subject of the invention is characterized by a particularly good overhead conduction of heat the cooling plates off.

Der Kühlkörper nach der Erfindung ist hinsichtlich seiner Verbindung mit der zu kühlenden Elektrode jederzeit leicht lösbar. Der ausgezeichnete Wärmeübergang von der Elektrode auf die Kühlbleche ist dadurch gegeben, daß jedes Kühlblech mit der Elektrode für sich unter Federdruck verspannt ist und somit, im ganzen gesehen, die Zahl der Orte gegenseitiger Berührung relativ hoch ist. Darüber hinaus hat der Kühlkörper gerade für Wanderfeldröhren den außerordentlichen Vorteil, daß das freie Ende des Elektronenauffängers zylindrisch ausgebildet sein kann. Bei solchen Röhren muß nämlich das Elektrodensystem durch eine konzentrische Bohrung im Elektronenauffänger hindurch im Glaskörper montiert werden. Wenn nun das freie Ende des Elektronenauffängers in einen Konus auslaufen muß, kann auch die für die Montage erforderliche Bohrung durch den Elektronenauffänger hindurch in unerwünschter Weise nicht so groß gehalten werden, wie es an sich bei zylindrischer Ausbildung dieses Endes möglich wäre. Von wesentlicher Bedeutung ist ferner, daß die an der zu kühlenden Elektrode wirksamen Kräfte - Federkräfte und Gewicht der Kühlbleche - nur in radialer Richtung angreifen und daher keine sonstigen mechanischen Belastungen der Röhre bedingen können.The heat sink according to the invention is in terms of its connection with the electrode to be cooled easily solvable at any time. The excellent one Heat transfer from the electrode to the cooling plates is given by the fact that each The cooling plate with the electrode is tensioned under spring pressure and thus, in the Seen as a whole, the number of places of mutual contact is relatively high. About that In addition, the heat sink has the extraordinary advantage, especially for traveling wave tubes, that the free end of the electron collector can be cylindrical. at The electrode system must pass through a concentric bore hole in such tubes can be mounted in the glass body through the electron collector. If now the free The end of the electron collector must end in a cone, can also be used for the Assembly required drilling through the electron collector through in undesirable Way not be kept as large as it is with cylindrical training this end would be possible. It is also essential that the Forces to be cooled - spring forces and weight of the cooling plates - attack only in the radial direction and therefore no other mechanical loads the tube can cause.

In Weiterbildung der Erfindung kann am Kühlkörper eine Spreizvorrichtung vorgesehen werden, die mit den Halbscheiben der Kühlbleche im Eingriff steht und es gestattet, die einander zugeordneten Halbscheiben gegen die Kraft der sie gegen die zu kühlende Elektrode verspannenden Federn auseinanderzuspreizen.In a further development of the invention, a spreading device can be provided on the heat sink are provided, which is in engagement with the half-disks of the cooling plates and it allows the half-disks assigned to one another against the force of them against to spread apart the springs tensioning the electrode to be cooled.

An Hand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist, soll die Erfindung im folgenden näher erläutert werden.Using an exemplary embodiment that is shown in the drawing is, the invention will be explained in more detail below.

Die Fig. 1 zeigt einen gemäß der Erfindung ausgebildeten Kühlkörper auf dem freien zylindrischen Ende eines aus dem Glaskolben 1 einer Wanderfeldröhre herausgeführten Elektronenauffängers 2. Der Kühlkörper besteht aus mehreren auf dem Elektronenauffänger 2 hintereinander angeordneten Kühlblechen 3, die jeweils aus den Halbscheiben 3 a und 3 b bestehen. Die Halbscheiben 3 a, 3 b umfassen den Elektronenauffänger 2 und sind an ihren Auflageflächen mit flanschartigen Verstärkungen 4 ausgerüstet. Die Verstärkungen 4 schaffen zwischen den Halbscheiben 3 a, 3 b und dem Elektronenauffänger einen großflächigen, die Wärme gut leitenden übergang und dienen gleichzeitig einer Ringfeder 5 als Halterung. Die Ringfeder 5 hält jeweils die einander zugeordneten Halbscheiben 3a und 3b eines Kühlbleches zusammen und verspannt sie gegen den Elektronenauffänger 2. Die Verstärkungen 4 üben ferner die Funktion eines Abstandhalters zwischen zwei Kühlblechen 3 aus. Der Abstandshaltung dienen auch die an den äußeren Rändern der Halbscheiben 3a, 3 6 vorgesehenen Abstandsnippel 6.1 shows a heat sink designed according to the invention on the free cylindrical end of an electron collector 2 led out of the glass bulb 1 of a traveling wave tube b exist. The half-disks 3 a, 3 b enclose the electron collector 2 and are equipped with flange-like reinforcements 4 on their bearing surfaces. The reinforcements 4 create a large-area transition that conducts heat well between the half-disks 3 a, 3 b and the electron collector, and at the same time serve as a holder for an annular spring 5. The annular spring 5 holds the half-disks 3a and 3b of a cooling plate assigned to one another together and braces them against the electron collector 2. The reinforcements 4 also function as a spacer between two cooling plates 3. The spacing nipples 6 provided on the outer edges of the half-disks 3a, 36 are also used to maintain the spacing.

In der Fig. 2 ist ein Kühlkörper nach der Fig. 1 in Draufsicht in dem Luftführungskanal7 dargestellt. Der Luftführungskanal 7 ist mit einem Trennblech 8 ausgerüstet, das auf der unteren Seite der Kühlbleche 3 zwischen den Halbscheiben 3 a, 3 b eingreift. Dadurch ist erreicht, daß die Kühlluft (s. Pfeile) die zu kühlende Elektrode einschließlich ihres Kühlkörpers halbkreisförmig umspült. Auf der Oberseite des Luftführungskanals 7 ist eine Spreizvorrichtung vorgesehen, die ein schnelles Lösen der zu kühlenden Elektrode bzw. Röhre vom Kühlkörper ermöglicht. Die Spreizvorrichtung besteht aus zwei Schiebern 9 und einem Exzenter 10, der über eine Welle 11 mit Handgriff 12 von außerhalb betätigt werden kann. Die Schieber 9 sind auf einander gegenüberliegenden Seiten des Exzenters 10 angeordnet und greifen mit ihren nach unten abgebogenen freien Enden 13 in rechteckige Aussparungen 14 der Halbscheiben 3 a, 3 b ein. Wird der Handgriff 12 um 90° gedreht, dann schiebt der Exzenter 10 die Schieber 9 auseinander, die ihrerseits wiederum gegen die Kraft der Ring- federn 5 die Halbscheiben 3 a, 3 b auseinanderspreizen. Als Gegenlager für die Halbscheiben3a, 3b dient das Trennblech 8, gegen das sich die als Nasen ausgeformten Ecken 15 der Halbscheiben 3 a, 3 b abstützen.In FIG. 2, a heat sink according to FIG. 1 is shown in plan view in the air duct 7. The air duct 7 is equipped with a partition 8 which engages on the lower side of the cooling plates 3 between the half-disks 3 a, 3 b. This ensures that the cooling air (see arrows) flows around the electrode to be cooled, including its heat sink, in a semicircle. On the top of the air duct 7, a spreading device is provided which enables the electrode or tube to be cooled to be quickly detached from the heat sink. The spreading device consists of two slides 9 and an eccentric 10, which can be operated from outside via a shaft 11 with a handle 12. The slides 9 are arranged on opposite sides of the eccentric 10 and engage with their downwardly bent free ends 13 in rectangular recesses 14 of the half-disks 3 a, 3 b. If the handle 12 is rotated by 90 °, the eccentric 10 pushes the slides 9 apart, which in turn spread the half-disks 3 a, 3 b apart against the force of the annular springs 5. As a counter bearing for the Halbscheiben3a, 3b, the partition plate 8 is used, against which the shaped as a nose corners 15 of the half-discs 3 a, b are supported. 3

Claims

PATENTANSPROCHE: 1. A releasable heat sink for thermally highly stressed tube electrodes, in particular electron collector of traveling-wave tubes, comprising a plurality of individually and loosely one above the other mounted cooling plates, each of which comprises a ring to be cooled electrode, characterized indicates overall that the cooling plates are each known in itself Compose way of two half-disks, which are braced by at least one spring against the electrode to be cooled.

2. Heat sink according to claim 1, characterized in that the half-disks the cooling plates are in engagement with a spreading device that allows the half-disks assigned to one another against the force of them against the one to be cooled Spread apart the spring tensioning the electrode.

3. Heat sink according to claim 2, characterized in that the spreading device consists of two by means of an eccentric actuated slides is made with their bent free ends in accordance with engage trained recesses on the outer edge of the half-disks.

4. Heat sink according to one of claims 1 to 3, characterized in that the half-disks in have a flange-like reinforcement in the immediate area of the electrode.

5. Heat sink according to Claim 4, characterized in that the two half-disks are held together by an open ring spring that form the flange-like reinforcements spanned.

6. Cooling body according to one of the preceding claims, characterized in that the half-disks of the cooling plates carry spacer nipples at their outer ends in a manner known per se. Considered publications: German Patent Specifications No. 890 392, 950 744; German Auslegeschrift No. 1063 283; German utility model No. 1701258; British Patent No. 591996; U.S. Patent No. 2,289,984.