DE944914C

DE944914C - Einrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine axiale Bewegung, insbesondere Abstimmeinrichtung fuer ein Klystron

Info

Publication number: DE944914C
Application number: DEE8802A
Authority: DE
Inventors: John Collard
Original assignee: EMI Ltd
Current assignee: EMI Ltd
Priority date: 1953-04-01
Filing date: 1954-04-01
Publication date: 1956-06-28
Also published as: GB760323A

Description

AUSGEGEBEN AM 28. JUNI 1956

E 8802 XII j47%

(Großbritannien)

ist in Anspruch genommen

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Umwandlung einer Winkelbewegung in eine axiale Bewegung.

In elektronischen Entladungseinrichtungen, beispielsweise des Klystrontyps, wird häufig der Hohlraumresonator der Anordnung dadurch abgestimmt, daß der Wand des Resonators eine mechanische Bewegung erteilt wird. In manchen solcher Anordnungen ist die gesamte erforderliche Bewegung der Wand sehr klein; sie beträgt beispielsweise nur ¹V₁₀₀₀ eines Zolls. Da durch eine solche Bewegung die Frequenz des Resonators um mehrere ioo MHz. geändert werden kann und da es oft erforderlich ist, diese Frequenz etwa um ι MHz. zu verändern, ist eine Einstelleinrichtung notwendig, die es ermöglicht, die Resonatorwand innerhalb der sehr geringen Grenzen der mechanischen Bewegung einzustellen.

Für den angegebenen Zweck ist eine ganze Reihe von Anordnungen vorgeschlagen worden. Solche ao

Anordnungen arbeiten beispielsweise mit Differentialspannschrauben. Theoretisch kann man mit solchen Differentialspannschrauben zwar die erforderliche geringe Einstellbewegung erzielen, in der Praxis hat sich jedoch gezeigt, daß auch derartige Anordnungen Ungenauigkeiten enthalten, die sich aus der Herstellung des Gewindes ergeben. Die Schwierigkeit, eine genaue koaxiale Ausrichtung der Schrauben zu erhalten, kann zu fehlerhaften Bewegungen der Resonatorwand führen; mitunter resultiert aus diesen Schwierigkeiten sogar eine periodische Umkehrung der Bewegungsrichtung.

Andere bekannte Einstelleinrichtungen arbeiten mit Hebeln, um das erforderliche Reduktionsverhältnis für den Einstellweg zu erhalten. .Da aber dieses Verhältnis von der Einhaltung eines kurzen Abstandes zwischen dem Drehpunkt des Hebels und seinem die Bewegung auf die Resonatorwand übertragenden Ende abhängt, sind auch diese Anordnungen unbefriedigend, da es insbesondere schwierig ist, einen solchen Mechanismus mit konstanter Genauigkeit herzustellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Einrichtung zur Umwandlung einer Winkelbewegung in eine axiale Bewegung anzugeben; diese erfindungsgemäße Anordnung soll insbesondere in Abstimmechanismen für elektronische Entladungseinrichtungen angewendet werden, die Resonatoren besitzen. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die Lösung gemäß der Erfindung auch für eine große Anzahl anderer Zwecke' angewendet werden kann.

Gemäß der Erfindung wird bei einer Einrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine axiale Bewegung, die ein erstes, drehbeweglich angeordnetes und ein zweites, axial beweglich angeordnetes Glied enthält, vorgeschlagen, daß die beiden Einstellglieder einander gegenüberstehende, derart ausgebildete Flächen besitzen, daß ihr Abstand in radialer Richtung sich, vorzugsweise kontinuierlich, ändert; zwischen diesen beiden Gliedern sollen ein oder mehrere, ihre Oberflächen berührende bewegliche Organe, z. B. Kugeln, angeordnet sein. Schließlich sollen in die Oberfläche eines der beiden Glieder eine oder mehrere, die Führung der beweglichen Organe übernehmende Spuren derart eingearbeitet sein, daß eine Drehbewegung des ersten Gliedes eine radiale Bewegung des oder der beweglichen Organe hervorruft. Dank der Berührung der beweglichen Organe mit dem zweiten Einstellglied wird eine axiale Bewegung des zweiten Gliedes bei einer Winkelbewegung des ersten Gliedes hervorgerufen.

Die erwähnten Spuren, die in die Oberfläche eines der beiden Glieder eingearbeitet sein sollen, sollen zweckmäßig die Form einer spiralförmig verlaufenden Rinne von bogenförmiger Form im Querschnitt besitzen. Es empfiehlt sich, diese Spuren in der .ebenen Oberfläche des drehbeweglich angeordneten Einstellgliedes vorzusehen; das Einstellglied, das eine axiale Bewegung ausführen soll, hat zweckmäßig eine konisch ausgebildete Oberfläche, Der gegenseitige Abstand zwischen den Oberflächen dieser beiden Einstellglieder wird durch eine oder mehrere Kugeln festgelegt.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung eine Ausführungsform in Anwendung auf. eine Abstimmeinrichtung für ein Klystron erläutert.

Abb. ι stellt eine solche Abstimmeinrichtung auf einem Klystron, zum Teil im Schnitt, dar;

Abb. 2 zeigt eine Ansicht eines der beiden Einstellglieder gemäß Abb. 1, während

Abb. 3 eine spezielle Form einer Scheibe zeigt, die in Verbindung mit.dem Einstellmechanismus gemäß Abb. 1 Anwendung finden soll.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß Abb. 1, das die Abstimmeinrichtung für eine nach dem Klystronprinzip arbeitende Entladungsvorrichtung zeigt, ist das Klystron mit 1 bezeichnet. Dieses Klystron ist mit einem in der Zeichnung nicht dargestellten Hohlraumresonator zusammengebaut. Eine Wand dieses Hohlraumresonators soll zum Zwe„cke der Abstimmung in axi'aler Richtung beweglich sein. Die einzelnen Teile des Klystrons sowie seines Resonators sind im Rahmen der Erfindung als unerheblich anzusehen. Sie können in einer der an sich bekannten Konstruktionen ausgebildet sein. Das Klystron wird zwischen einem g₀ Paar von Tragstützen 2 und 3 gehalten, zwischen denen eine Anzahl von Kühlrippen 4 angeordnet ist, die sich im Wärmekontakt zu einem Teil des Resonators befinden. Die bewegliche Wand des Klystrons ist .mit einem Kupferring 5 versehen, dem weitere Kühlrippen 6 zugeordnet sind. Diese Kühlrippen 6 gehen von. einer Muffe 7 aus. Diese Muffe 7 ist an einer weiteren M-uffe 8 befestigt, so daß eine axiale Bewegung. der Muffe 8 eine Bewegung der Wand-verursacht, auf die der Rings aufgesetzt ist; wodurch eine Verstimmung des Resonators erzielt werden kann. Um der Muffe 8 eine axiale Bewegung aufzudrücken, wird ein Abstimmmechanismus gemäß der Erfindung verwendet; er besteht aus einem Paar von Einstellgliedern 9 und 10, die die Form einer Scheibe besitzen und die Muffe 8 umgeben. Das Einstellglied 9 ist für die Drehbewegung vorgesehen, während das Einstellglied 10 an der Tragstütze 3 befestigt ist. Die Oberfläche dtes Einisfel'lgliedes 9 besitzt eine Spur in der no Form einer Spiralnut 11, während die Oberfläche des Einstellgliedes 10 — das der nutenförmig ausgebildeten Oberfläche des EinstellgMedtes 9 gegenübersteht —- eine konische Oberfläche besitzt, die in Abb. 1 mit 12 bezeichnet ist. Es ist weiterhin 115. ein bewegliches Organ vorgesehen, das einerseits in der erwähnten Spur läuft und das andererseits an der konischen Oberfläche 12 anliegt. Dieses bewegliche Organ kann beispielsweise die Form einer Stahlkugel 13 besitzen. Die beiden Einstellglieder 9 und 10 mit der zwischen ihnen befindlichen Kugel 13 werden mit Hilfe von einem Paar von Ringen 14, die auf das Ende der Muffe 8 aufgeschraubt sind, in axialer Lage gehalten; zwischen dem Einstellglied 9 und den Ringen 14 befindet sich ein Drucklager 15. Zwischen der linken Kühlrippe 6

und der inneren Fläche der Tragstütze 3 ist eine Mehrzahl von Druckfedern 16 vorgesehen, von denen in Abb. 1 lediglich eine einzige dargestellt ist. Es empfiehlt sich, mindestens drei solcher Federn in äquidistantem Abstand zueinander um die Achse der Vorrichtung herum anzuordnen. Man kann jedoch auch eine einzige Feder, beispielsweise eine Scheibenfeder, verwenden, die zwischen der rechten Kühlrippe 6 und der Tragstütze 3 angeord-

to net ist. Schließlich kann man auch eine einzige, schneckenförmig.ausgebildete Feder anwenden, die die axiale Bewegungsmuffe 8 umgibt. Wie bereits erwähnt, ändert sich der Abstand zwischen den einander gegenüberliegenden Flächen der Einstellglieder 9 und 10 in radialer Richtung, weil die Oberfläche des einen Einstellgliedes eine konische Form 12 besitzt. Bei Drehung des Einstellgliedes 9 wird nun die Kugel 13 veranlaßt, sich entlang der spiralförmig verlaufenden Nut 11 zu bewegen. Dadurch wird der Abstand zwischen den Einstellgliedern 9 und 10 entsprechend der radialen Lage der Kugel 13 verändert. Wenn nun. die Kugel 13 sich entlang der Nut 11 bewegt, wird sich die Feder 16 zusammendrücken oder ausdehnen, entsprechend der Drehrichtung des Einstellgliedes 9, und zwar mit dem Ergebnis, daß die Muffe 8 sich in axialer Richtung bewegt. Diese ,axiale Bewegung wird auf den Kupferring 5 übertragen und bewirkt somit eine Verstimmung des Resonators.

In einem speziellen Ausführungsbeispiel, in dem es erwünscht ist, eine axiale Bewegung von ¹⁵/iooo eines Zolls vorzunehmen, beträgt der Winkel der konischen Oberfläche 12 des Einstellgliedes 10 etwa 178⁰; die spiralförmige Nut kann in diesem Fall aus fünfzehn Umdrehungen, die voneinander einen Abstand von etwa 1 Zoll besitzen, bestehen. Um das Einstellglied 9 zu verdrehen, kann man eine Kappe 17, die in der Zeichnung durch gestrichelte Linien angedeutet ist, vorsehen; diese Kappe ist auf das Einstellglied 9 aufgesetzt und dient gleichzeitig als Gehäuse. Das Element 9 kann auch unter Zwischenschaltung eines Übersetzungsgetriebes in Umdrehung versetzt werden.

Es empfiehlt sich, dier Spur 11 eine kreisförmige Form im Querschnitt zu geben, und zwar so, wie es in Abb. 1 dargestellt ist; in diesem Fall besitzt die Kugel 13 einen Radius, der der Querschnittsform der Nut entspricht.

Die Nut kann aber auch bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung einen flachen Grund besitzen; das bewegliche Organ kann in diesem Fall als konischer Zylinder ausgebildet sein. Es ist wünschenswert, daß der Druck, der auf das axial bewegliche Einstellorgan ausgeübt wird, ausgeglichen wird; für diesen Fall ist es vorzuziehen, eine Mehrzahl von beweglichen Organen vorzusehen, beispielsweise drei, die in äquidistanten Abständen um die Achse der Einstellanordnung angeordnet sind.

Aus den bereits erwähnten Merkmalen der Erfindung ergibt sich, daß bei Anordnung einer Mehrzahl von beweglichen Organen die radialen Abstände dieser Organe von der Achse der Einstelleinrichtung verschieden sein werden. Während die resultierende leichte Kippung des zweiten Einstellgliedes in die Fabrikationstoleranzen einbezogen werden kann, kann es doch in manchen Fällen wünschenswert sein, bewegliche Organe von verschiedenem Durchmesser zu verwenden, um dieses resultierende Kippen zu vermeiden. Wenn beispielsweise drei bewegliche Organe angewendet werden, kann man getrennte Spuren 11 _a, H₆ und n_c entsprechend der Darstellung gemäß Abb. 2 wählen. Jede Spur ist für ein bewegliches Organ vorgesehen. Gemäß dem Ausführungsbeispiel von Abb. 2 besitzen diese Spuren die Form eines Dreifachgewindes, bei dem der Beginn einer jeden Spur gegenüber einer anderen um 120⁰ versetzt ist. Die Grenzen der Bewegung des Einstellgliedes 9 sind durch Stifte 18, gegen die die beweglichen Organe stoßen, festgelegt.

Um die beweglichen Organe in einer gegenseitigen Lage von 120⁰ zu halten, kann man eine Scheibe 19 vorsehen, wie sie in Abb. 3 dargestellt ist. Diese Scheibe besitzt drei radiale Schlitze 20, die die beweglichen Organe in genauer winkelmäßiger Lage zueinander halten.

Es ist vorzuziehen, daß die Oberfläche, in die die Spur oder die Spuren eingearbeitet sind, eben ausgebildet ist und daß die Oberfläche des gegenüberliegenden Einstellgliedes eine konische Form besitzt; die Oberfläche des letzteren Gliedes kann jedoch im Querschnitt auch die Form irgendeiner Kurve (z. B. curvilinear) oder eine einem bestimmten Abstimmungsgesetz folgende Form besitzen. Die Spur oder die Spuren können aber auch eine andere als eine rein für diesen Zweck vorgesehene Spirale aufweisen.

Wenngleich die Erfindung in Verbindung mit der Abstimmung eines Hohlraumresonators beschrieben worden ist, kann sie auch in anderen Anordnungen, beispielsweise für die Einstellbewegungen in einem Hebemedhanismus oder in einer Presse, Anwendung finden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Einrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine axiale Bewegung, die ein erstes, drehbeweglich angeordnetes und ein zweites, axial beweglich angeordnetes Glied enthält, insbesondere Abstimmeinrichtung für ein Klystron, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Einstellglieder (9, 10) einander gegenüberstehende, derart ausgebildete Flächen besitzen,, daß ihr Abstand in radialer Richtung sich, vorzugsweise kontinuierlich, ändert, daß zwischen diesen Gliedern (9, 10) ein oder mehrere, ihre Oberflächen berührende bewegliche Organe (13), z. B. Kugeln, angeordnet sind, und daß in die Oberfläche eines der beiden Glieder (9, 10) eine oder mehrere, die Führung der beweglichen Organe (13) übernehmende Spuren (11) derart eingearbeitet sind, daß eine Drehbewegung des ersten Gliedes (9) eine radiale Bewegung des oder der beweglichen Organe (13) hervorruft.
2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Oberfläche eines der beiden Gliedef (9, 10) eingearbeiteten Spuren als Rillen ausgebildet sind, deren Abstand von der Drehachse kontinuierlich zunimmt.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine solche Rille die Form einer Spirale besitzt,
4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das jeweils andere Einstellglied eine dem ersten Einstellglied gegenüberliegende Oberfläche von konischer Form besitzt.
5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung von mehreren beweglichen Organen (13) eine entsprechende Anzahl von Spuren in die Oberfläche eines der beiden Einstellglieder (9, 10) eingearbeitet ist, dterart, daß diese Spuren an zueinander äquidistant liegenden Punkten beginnen.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zwischenstück, z. B. eine mit radial liegenden Schlitzen versehene Scheibe, vorgesehen ist, die die Aufgabe hat, die einzelnen beweglichen Organe (13) in zueinander äquidistanter Lage zu halten.
7. Einrichtung nach Anspruch .1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Federn (16) vorgesehen und derart angeordnet sind, daß die beiden Einstellglieder (9, 10) "mit den dazwischenliegenden beweglichen Organen (13) aneinandergedrückt werden.
8. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei ihrer Anwendung' als Abstimmeinrichtung für Hohlraumresonatoren die beiden Einstellglieder (9, ro) axial zu einer Muffe (8) angeordnet sind, die ihrerseits in mechanisch starrer Verbindung¹ mit der abzustimmenden Wand des Hohlraumresonators steht, und daß das Einstellglied (9) gegenüber dieser Achse drehbeweglich, das Einstellglied (10) dagegen starr ausgebildet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen