DE4233352B4 - Wanderfeldröhre - Google Patents

Abstract

Wanderfeldröhre mit einem Elektronenstrahlerzeugerbereich (1), einem Verzögerungsleitungsbereich (2) und einem Elektronenauffängerbereich (3), die in Elektronenstrahlrichtung bezüglich der Röhrenlängsachse (7) hintereinanderliegend angeordnet sind, sowie mit einem Heatpipe-System (6) zur Überführung der im Elektronenauffängerbereich (3) entstehenden Verlustwärme zu einer in Richtung der Röhrenlängsachse (7) von dem Elektronenauffängerbereich (3) versetzt angeordneten Wärmeabgabevorrichtung, wobei die Wärmeabgabevorrichtung zumindest teilweise durch Bauteile (5) des Verzögerungsleitungsbereichs (2) gebildet ist.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wanderfeldröhre mit einem Heatpipe-System zur Überführung von Verlustwärme von einem Elektronenauffängerbereich zu einer Wärmeabgabevorrichtung.
• Es ist bekannt, daß bei Wanderfeldröhren die größte Verlustleistung im Bereich des Elektronenauffängers (Kollektors) in Form von Wärme auftritt. Über Strahlung oder Konvektion wird diese Wärme abgeführt. Bei kleinen Abmessungen und hoher Verlustleistung können dabei z. B. wegen der begrenzten Wärmeabfuhr pro Fläche, unerwünscht hohe Temperaturdifferenzen im Bereich des Kollektors auftreten.
• Der bekannte Begriff „Heatpipe" kann definiert werden als ein geschlossenes System, das eine geringe Menge einer Arbeitsflüssigkeit enthält und das Wärme von einem Ort zu einem anderen Ort überführen kann und zwar in der Weise, daß die Flüssigkeit verdampft, der Dampf in Kanälen transportiert wird, dann kondensiert und danach das Kondensat von der Kondensationsstelle wieder zur Verdampfungsstelle zurückkehrt. Da der Energieaustausch über latente Wärme erfolgt, ist der Wärmefluß in Heatpipes beachtlich, wenngleich das Temperaturgefälle längs der Heatpipe relativ gering ist. Zum Beispiel wird as System einer Heatpipe beschrieben von E.R.F. Winter und W.O. Barsch in „The heat pipe" Advances in Heat Transfer. Vol. 7, 1971, Seiten 219–320. Academic Press, New York, oder in den US-Patentschriften Nr. 3,229,759 und 2,350,348.
• Aus der EP 0 211 628 B1 ist eine Elektronenstrahlröhre bekannt, bei welcher in Verlängerung des Röhrengehäuses über den Kollektor hinaus Kühlflügel vorgesehen sind. Mittels einer Heatpipe-Anordnung wird im Kollektor anfallende Verlustwärme vom Röhrengehäuse weg zu den Kühlflügeln transportiert, welche z. B. von Kühlluft umströmt sind.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wanderfeldröhre mit einer solchen Verlustwärmeabfuhr unter Einsatz eines Heatpipe-Systems anzugeben, dass die Temperatur im Elektronenauffängerbereich nicht überhöht wird. Die Erfindung ist im Patentanspruch 1 beschrieben. Die abhängigen Ansprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.
• Anhand der in den 1 und 2 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert.
• Die 1 zeigt schematisch einen teilweisen Längsquerschnitt durch eine Wanderfeldröhre. Im Bereich 1 wird der Elektronenstrahl erzeugt, im Verzögerungsleitungsbereich 2 findet die Wechselwirkung zwischen einer Hochfrequenzwelle auf der Verzögerungsleitung und dem Elektronenstrahl statt. Im Elektronenauffängerbereich 3 wird der Elektronenstrahl aufgenommen. Dabei gibt er die in ihm innewohnende Energie in Form von Wärme über eine oder mehrere Elektroden an das Röhrengehäuse ab.
• Mit 4 ist eine zusätzliche Wärmeabgabevorrichtung bezeichnet, die sich in Richtung der Röhrenlängsachse 7 an den Elektronenauffängerbereich 3 anschließt und z.B. ein Wärmeabstrahlschild 8 aufweist.
• Um nun einer Überhöhung der Temperatur im Bereich 3 entgegenzuwirken ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine parallel zur Röhrenlängsachse 7 angeordnete Heatpipe 6 vorgesehen, die eine wirkungsvolle Überführung der im Bereich 3 entstehenden Wärme in den Verzögerungsleitungsbereich 2 bewirkt. Mit anderen Worten wird der Gehäuseteil 5 des Bereichs 2 erwärmt von der vom Bereich 3 über die Heatpipe 6 transportierten Wärme. Es steht damit ein wesentlich größerer Teil der Gehäusefläche zur Ableitung der Wärme zur Verfügung. Es können eine Vielzahl solcher Heatpipes 6 über den Umfang der Röhre verteilt vorgesehen sein. Die einzelnen Heatpipes 6 bestehen aus dünnen, im wesentlichen parallel zur Röhrenlängsachse 7 ausgerichte ten Kanälen mit der für den Betrieb erforderlichen Kapillarwirkung auf die in dem Heatpipe-System enthaltene Arbeitsflüssigkeit.
• Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel erstreckt sich das Heatpipesystem 6 noch bis in zu einer zusätzlichen Wärmeabgabevorrichtung 4 mit einem Wärmeabstrahlungsschild 8. Im Allgemeinen wird es nicht erforderlich sein, daß sich das Heatpipe-System über drei Bereiche 2, 3 und 4 erstreckt. So kann es zweckmäßig sein, daß sich das Heatpipe-System nur über die Bereiche 2 und 3 erstreckt.
• Die 2 zeigt schematisch anhand eines Querschnitts durch den Elektronenauffängerbereich 3 eine zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung, bei der eine weitgehend direkte Wärmekopplung zwischen dem Heatpipe-System 6 und einer Elektrode 9 des Elektronenauffängers gewährleistet ist.
• Die Elektrode 9 ist ein Teil der Vakuumhülle der Röhre. Diese Elektrode 9 stützt sich mit ihrer Außenfläche an mehreren isolierenden Haltestäben 10 z.B. aus Keramik ab, die sich ihrerseits an der Innenwand eines Gehäuseteils 11 der Röhre abstützen. Die Haltestäbe 10 verlaufen parallel zur Röhrenlängsachse 7 und sind zueinander beabstandet, so daß zwischen ihnen die Kanäle 6 des Heatpipe-Systems gebildet werden. Die sich in den Kanälen 6 befindliche Arbeitsflüssigkeit benetzt somit direkt die Außenfläche einer sich stark erwärmenden Elektrode 9 des Elektronenauffängers.

Claims (5)

1. Wanderfeldröhre mit einem Elektronenstrahlerzeugerbereich (1), einem Verzögerungsleitungsbereich (2) und einem Elektronenauffängerbereich (3), die in Elektronenstrahlrichtung bezüglich der Röhrenlängsachse (7) hintereinanderliegend angeordnet sind, sowie mit einem Heatpipe-System (6) zur Überführung der im Elektronenauffängerbereich (3) entstehenden Verlustwärme zu einer in Richtung der Röhrenlängsachse (7) von dem Elektronenauffängerbereich (3) versetzt angeordneten Wärmeabgabevorrichtung, wobei die Wärmeabgabevorrichtung zumindest teilweise durch Bauteile (5) des Verzögerungsleitungsbereichs (2) gebildet ist.
2. Wanderfeldröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeabgabevorrichtung teilweise in Richtung der Röhrenlängsachse (7) hinter dem Elektronenauffängerbereich (3) angeordnet ist.
3. Wanderfeldröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Heatpipe-System (6) parallel zur Röhrenlängsachse (7) verlaufend ausgebildet ist.
4. Wanderfeldröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Heatpipe-System Bestandteil des Röhrengehäuses ist.
5. Wanderfeldröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere metallene Elektroden des Elektronenauffängers Wandungsteile der die Arbeitsflüssigkeit enthaltenden Kanäle des Heatpipe-Systems bilden, derart, daß die Arbeitsflüssigkeit die Elektroden direkt benetzt.