DE4228688A1 - Magnetron - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Magnetron und insbesondere ein Ma­ gnetron mit relativ hoher Leistung, bei dem Bedarf nach wirk­ samer Kühlung besteht. Es ist bekannt, Rippen vorzusehen, durch welche das Magnetron durch einen Luftstrom gekühlt werden kann, es besteht jedoch die Notwendigkeit, eine wirk­ same Kühlanordnung zu schaffen, die zuverlässig und leicht herzustellen ist.

Die Erfindung ergibt ein Magnetron, das eine Katode und eine Anode umfaßt, wobei die Anode einen vorzugsweise zylindri­ schen Anodenblock mit einer Vielzahl von internen Resonanz- Hohlräumen enthält, bei dem sich ein Paar umschlossener Kanäle um den Block erstreckt, ein Kühlmitteleinlaß in einen der Kanäle und ein Kühlmittelauslaß aus dem anderen vorhan­ den ist, die Kanäle in ihrer Länge durch einen oder mehrere Verbindungsdurchlässe miteinander verbunden sind, die rela­ tiv zu den Kanälen so bemessen sind, daß sie eine Verengung darstellen, um so im Gebrauch die Kühlmittel-Strömungsgesch­ windigkeit durch den Verbindungsdurchlaß zu vergrößern.

Jeder Kanal kann an dem Anodenblock durch einen unkomplizier­ ten Drehvorgang bei der Herstellung des Anodenblocks vorgese­ hen werden. Der oder jeder verbindende Durchlaß sorgt für eine Einengung, welche wegen der örtlich erhöhten Geschwin­ digkeit des Kühlmittels sicherstellt, daß die Wärme wirksam in dem Durchlaßbereich abgenommen und gleichmäßig von dem An­ odenblock abgeführt wird.

Bei einer bevorzugten Ausführung umgibt eine Hülse den An­ odenblock, um die Kanäle einzuschließen und der Anodenblock enthält eine nach außen abstehende Wand, welche die Kanäle voneinander trennt und zusammen mit der Hülse einen Verbin­ dungsdurchlaß bildet.

Es wird auch bevorzugt, dar die Kanäle und die Trennwand in­ tegral mit der äußersten Oberfläche des Anodenblocks ausge­ bildet sind. Jeder Kanal umgibt vorzugsweise einen Endbe­ reich der Gruppe von Resonanzhohlräumen der Anode und der oder jeder Durchlaß liegt mitten zwischen den Endbereichen. Die Abmessungen des oder jedes Verbindungsdurchlasses sind vorzugsweise so ausgewählt, daß im Gebrauch in dem durchtre­ tenden Kühlmittel turbulente Strömung induziert werden kann. Auf diese Weise kann Wärme mit höherer Rate dort abgeführt werden, wo der Kühlbedarf am höchsten ist.

Obwohl der Verbindungsdurchlaß einen Ringkanal umfassen kann, der zwischen einer die Kanäle trennenden Wand und einer den Anodenblock umschließenden Hülse bestimmt ist, sind bei einem alternativen Aufbau eine Vielzahl von sich in Längsrichtung erstreckenden Verbindungsdurchlässen in Um­ fangsrichtung mit Abstand um den Anodenblock vorgesehen. Solche sich in Längsrichtung erstreckenden Verbindungsdurch­ lässe können mittels einer Vielzahl von sich in Längsrich­ tung erstreckenden Rippen mit Abstand in Umfangsrichtung vor­ gesehen werden, die an der Oberseite der Trennwand vorhanden sind, und die sowohl dazu dienen, die Wand von der Hülse auf Abstand zu halten, als auch den ringförmigen Durchlaß in eine Vielzahl von relativ kleineren Durchlässen zu untertei­ len.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung bei­ spielsweise näher erläutert; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Magnetrons, bei dem die Endkappen entfernt sind, um das Innere freizulegen;

Fig. 2 eine Schnittansicht nach Linie A-A der Fig. 1; und

Fig. 3 eine Querschnittsdarstellung einer alternati­ ven Ausführung, bei der die internen und andere Merkmale zur besseren Klarheit wegge­ lassen wurden.

Wie in der Zeichnung dargestellt, umfaßt ein Vakuummantel für ein Magnetron einen allgemein zylindrischen Anodenblock 1, der einen offen endenden Hohlraum 2 enthält. In Umfangs­ richtung mit Abstand angebrachte Anodenflügel 3 stehen vom Anodenblock 1 nach innen ab und bestimmen eine Vielzahl von in Umfangsrichtung einen Abstand aufweisenden Resonanzhohl­ räumen 4. Wie in Fig. 1 gezeigt, sind die jeweils übernäch­ sten Flügel 3 in bekannter Weise mittels eines von zwei Ringen 5, 6 miteinander verbunden. Die Flügel 3 hören kurz vor der größeren Achse des zylindrischen Anodenblocks auf, um so einen zylindrischen Raum 7 zu bestimmen, in welchem eine thorierte Wolframspulen-Katode 8 untergebracht ist. Die Spule 8 wird an jedem Ende innerhalb des zylindrischen Raums 7 mittels eines länglichen leitenden Stiftes 9 abgestützt, der sich radial durch eine Bohrung 10 im Anodenblock 1 nach außen erstreckt. Die Stifte 9 sind so angeordnet, daß sie sowohl die Spule 8 mit Abstand von der Anode abstützen als der Spule auch elektrischen Strom zu- bzw. ihn von ihr abfüh­ ren. Jeder Stift 9 erstreckt sich in eine Bohrung innerhalb des Randes 11 eines hutförmigen Enddeckels 12. Jeder Enddec­ kel 12 enthält einen Zapfenabschnitt 13, der sich in das be­ nachbarte offene Ende der Spule 8 erstreckt und dort hartver­ lötet ist.

Eine Drosselanordnung 15 umgibt den nach außen vom Anoden­ block 1 abstehenden Abschnitt des Stiftes 9, um den Stift gegen das Aussenden von elektrischer Strahlung abzuschirmen. Ein Anschluß 16 ist am freien Ende jedes Stiftes 9 ange­ bracht, um elektrischen Strom zu der Katodenwicklung 8 zuzu­ führen bzw. von ihr abzuführen.

Ein Paar ringförmige Kanäle 18, 19 umgibt den Zentralbereich des Anodenblocks 1, in dem die Anodenflügel 3 angebracht sind. Die Kanäle 18, 19 sind in ihrer Längsrichtung voneinan­ der durch eine Ringwand 20 getrennt, die vom Anodenblock nach außen vorsteht. Die Kanäle 18, 19 und die Wand 21 sind koaxial zur Hauptachse des Anodenblocks 1 angeordnet. Eine zylindrische Hülse 21 umgibt den Anodenblock 1 und enthält entsprechende Bohrungen zur Aufnahme der beiden Drosselanord­ nungen 15 und einer Ausgangssonde 17, wie später besprochen wird. Die Wand 20 hört kurz vor der Hülse 21 auf und be­ stimmt so einen ringförmigen Durchlaß 22, der die Kanäle in ihrer Länge miteinander verbindet. Die Kanäle 19 umgeben je­ weils einen Bereich des Anodenblocks benachbart den Enden der Anodenflügel, wobei die Wand 20 um einen Bereich zwi­ schen den Enden der Flügel 30 angeordnet ist.

Eine Einlaß- und eine Auslaßröhre 23, 24 erstrecken sich in einen jeweiligen der Kanäle 18, 19 zum Zuführen eines flüssi­ gen Kühlmittels, z. B. Wasser, das um einen der Kanäle 18 strömt. Von da tritt die Kühlmittelschicht benachbart zum Durchlaß 22 durch den Durchlaß hindurch, bevor sie in den zweiten Kanal ein- und aus dem Auslaß 24 austritt, wobei die Strömung allgemein wendelförmig stattfindet. Die Ausgangsson­ den-Anordnung 17 zum Aussenden der erzeugten Energie steht durch eine komplementäre Bohrung 26 in dem Anodenblock nach außen vor, die durch die Wand 22 und in Abschnitte des Kanals eintritt, wie in Fig. 2 gezeigt. Die Sonde 17 ist in­ nerhalb der Bohrung so abgedichtet, daß kein Kühlmittel um die Sonde von Kanal zu Kanal strömen kann. Ein Paar Anoden- Endplatten 25 dichtet jedes Ende des Hohlraums 2 ab.

Die Querschnittsfläche des Verbindungsdurchlasses 22 in Rich­ tung der Fluidströmung, d. h. parallel zur Hauptachse des zy­ lindrischen Anodenblocks, ist im Vergleich mit der Quer­ schnittsfläche der Kanäle 18, 19 stark verringert. Auf diese Weise schafft der Verbindungsdurchlaß eine Verengung, in der die Geschwindigkeit der Fluidströmung in Abhängigkeit von der Kühlmittel-Strömungsrate in einem solchen Maß erhöht werden kann, daß die Fluidströmung innerhalb dieses Bereichs turbulent wird, d. h. die Reynold′sche Zahl größer als etwa 2000 wird. Auf diese Weise wird die Kühlwirkung in dem Zen­ tralbereich des Anodenblocks benachbart der Wand 22 ver­ stärkt, wo der Kühlbedarf am größten ist. Weiter ist der Aufbau der beiden parallelen Kanäle 18, 19 durch einen Dreh­ vorgang an einer Drehbank oder an einer Walzmaschine gleich­ zeitig mit der Herstellung des Anodenblocks relativ leicht zu schaffen.

Bei einem Ausführungsbeispiel wurden 6 mm breite und etwa 4 mm hohe Kanäle durch eine 4 mm breite Wand mit einem Verbin­ dungsdurchlaß von 0,75 mm Höhe verbunden. Bei einer Strö­ mungsrate des Wassers von etwa 10 l/min erwies sich das Ma­ gnetron als gut gekühlt.

Die Erfindung ist nicht auf die in Fig. 1 und 2 dargestellte Ausführung beschränkt. Beispielsweise enthält nach Fig. 3 eine ein Paar (gestrichelt im Umriß dargestellte) Kanäle 31 trennende Wand 30 eine Vielzahl von sich in Umfangsrichtung mit Abstand erstreckenden Längsrippen 32, welche wirksam den Ringdurchlaß der Ausführung nach Fig. 1 und 2 in eine Viel­ zahl von kleineren Durchlässen 33 unterteilen und auch dazu dienen, die Wand von einer umschließenden Hülse 34 auf Ab­ stand zu halten. Bei anderen alternativen Anordnungen kann die Hülse eine sich nach innen erstreckende Teilwand enthal­ ten, welche eine relativ große Vertiefung in zwei Kanäle un­ terteilt. Es können mehr als zwei Kanäle vorhanden sein. Die Kanäle brauchen nicht ringförmig sein, wie dargestellt, son­ dern können beispielsweise von der Seite gesehen allgemein wellig oder sinusförmig sein.

Claims (9)

1. Magnetron, das eine Katode und eine Anode umfaßt, wobei die Anode einen vorzugsweise zylindrischen Anodenblock (1) mit einer Vielzahl von internen Resonanz-Hohlräumen (4) enthält, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein Paar um­ schlossene Kanäle (18, 19; 31) um den Block (1) erstreckt, daß ein Kühlmitteleinlaß (23) in einem der Kanäle und ein Kühlmittelauslaß (24) in dem anderen vorhanden ist, daß die Kanäle miteinander in ihrer Länge durch einen Verbin­ dungsdurchlaß oder mehrere Verbindungsdurchlässe (22; 33) verbunden ist/sind, von denen jeder relativ zu den Kanä­ len so bemessen ist, daß er eine Verengung darstellt, um so im Gebrauch die Kühlmittel-Strömungsgeschwindigkeit durch den Verbindungsdurchlaß oder die Verbindungsdurch­ lässe zu vergrößern.

2. Magnetron nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hülse (21;34) den Anodenblock umgibt, um die Kanäle einzuschließen, daß der Anodenblock eine nach außen abste­ hende Wand (20; 30) enthält, welche die Kanäle voneinander trennt und zusammen mit der Hülse einen Verbindungsdurch­ laß bildet.

3. Magnetron nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsdurchlaß (22) ringförmig ist.

4. Magnetron nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (18,19) und die Trennwand (20) ringförmig sind und daß sie nebeneinander koaxial zur Hauptachse des zylindrischen Anodenblocks angeordnet sind.

5. Magnetron nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Vielzahl von sich in Längs­ richtung erstreckenden Verbindungsdurchlässen (33) umfaßt, die in Umfangsrichtung um den Anodenblock (1) mit Abstand angeordnet sind.

6. Magnetron nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle und eine Trennwand mit der äußersten Fläche des Anodenblocks integral sind.

7. Magnetron nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kanal einen Endbereich der Gruppe von Resonanz-Hohlräumen der Anode umgibt und der oder jeder Verbindungsdurchlaß in der Mitte zwischen den Endbereichen angeordnet ist.

8. Magnetron nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessung des oder jedes Verbin­ dungsdurchlasses so gewählt ist, daß in dem hindurchflie­ ßenden Kühlmittel im Gebrauch eine turbulente Strömung in­ duziert werden kann.

9. Magnetron nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle von rechteckigem Quer­ schnitt sind.