FR2498378A2 - Short circuiting piston for HF coaxial line - has spring lamellas varying diameter to make contact with conductors - Google Patents

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    • H01P1/24—Terminating devices
    • H01P1/28—Short-circuiting plungers

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Abstract

The short circuit piston includes two flat annular plates situated parallel to each other. They are joined together internally and externally by two flexible metal bands which form two curved rings projecting inwards and outwards. By varying the distance between the two plates, the radius of curvature of the two metal bands may be changed. Outside the outer band there is a set of tongues, each of which ends in a piece of composite metal material which is self lubricating. The tongues press against the inner surface of the outer conductor. The pressure may be varied by altering the distance between the two annular plates.

Description

PISTON DE COURT-CIRCUIT POUR LIGNE COAXIALE
HYPERFREQUENCE UTILISEE A HAUTE ENERGIE ET
LIGNE COAXIALE MUNIE D'UN TEL PISTON
La présente addition concerne un perfectionnement apporté au piston de court-circuit utilisé dans des lignes coaxiales hyperfréquence à haute énergie tel que décrit dans le brevet français n" 76/04084 de la demanderesse. Ce perfectionnement permet d'assurir un bon contact du piston sur les parois de la ligne coaxiale et une usure négligeable des éléments de contacts et des parois sur lesquelles ils s'appuient, lorsque ce piston est utilisé en piston mobile à contact permanent, fonctionnant sous vide, dans une ligne coaxiale hyperfréquence à haute énergie.SHORT-CIRCUIT PISTON FOR COAXIAL LINE
MICROWAVE USED AT HIGH ENERGY AND
COAXIAL LINE PROVIDED WITH SUCH A PISTON
The present addition relates to an improvement made to the short-circuit piston used in high-energy microwave coaxial lines as described in French patent No. 76/04084 of the applicant. This improvement ensures good contact of the piston on the walls of the coaxial line and negligible wear of the contact elements and the walls on which they are supported, when this piston is used as a mobile piston with permanent contact, operating under vacuum, in a high energy microwave coaxial line.

En fait, les pistons à contact permanent de type connu comportent des contacts élastiques métalliques s'appuyant de façon permanente sur les parois de la ligne coaxiale avec laquelle ils opèrent. Ces pistons, destinés à se déplacer dans la ligne coaxiale en fonctionnement ne permettent donc pas une pression trop importante des éléments de contact sur les parois de la ligne coaxiale afin de ne pas gêner les déplacements de ces pistons. Cependant dans le cas d'une ligne coaxiale destinée à transmettre une puissance hyperfréquence élevée, la pression doit être suffisamment grande pour assurer un contact convenable des éléments de contact sur les parois de la ligne coaxiale et on observe alors une détérioration rapide des parois et des éléments de contact consécutive aux déplacements du piston. In fact, the pistons with permanent contact of known type comprise elastic metal contacts which are permanently supported on the walls of the coaxial line with which they operate. These pistons, intended to move in the coaxial line in operation therefore do not allow excessive pressure of the contact elements on the walls of the coaxial line so as not to hinder the movements of these pistons. However, in the case of a coaxial line intended to transmit a high microwave power, the pressure must be high enough to ensure proper contact of the contact elements on the walls of the coaxial line and there is then observed rapid deterioration of the walls and contact elements resulting from piston movements.

Le piston de court-circuit suivant la présente addition, présente des contacts excellents entre les éléments de contact et la paroi de la ligne coaxiale dans laquelle il est placé et une fiabilité très satisfaisante, le taux d'usure des surfaces en contact restant très faible après une longue durée de fonctionnement.  The short-circuit piston according to this addition, has excellent contacts between the contact elements and the wall of the coaxial line in which it is placed and very satisfactory reliability, the wear rate of the contact surfaces remaining very low. after a long period of operation.

Suivant la présente addition, un piston de court-circuit destiné à être placé dans une ligne coaxiale hyperfréquence utilisée à haute énergie comporte un premier plateau annulaire et un deuxième annulaire mobile par rapport au premier plateau, ces plateaux annulaires étant disposés parallèlement l'un audessous de l'autre et réunis entre eux par deux bandes à lamelles en matériau métallique élastique, ces deux bandes formant respectivement une couronne extérieure fixée sur le pourtour extérieur des premier et deuxième plateaux annulaires et une couronne intérieure fixée sur le pourtour intérieur de ces plateaux, des moyens permettant de faire varier la distance séparant les plateaux et de provoquer ainsi une modification du rayon de courbure des lamelles des couronnes extérieures et intérieures, chacune de ces lamelles étant munie au moins d'un grain de contact destiné à venir en appui sur les parois des conducteurs extérieurs et intérieurs de la ligne coaxiale, est caractérisé en ce que les grains de contact sont réalisés en un matériau métallique composite, au to-lubrifiant.  According to the present addition, a short-circuit piston intended to be placed in a microwave coaxial line used at high energy comprises a first annular plate and a second annular movable relative to the first plate, these annular plates being arranged parallel one below on the other and joined together by two strips of lamellas of elastic metallic material, these two strips respectively forming an outer ring fixed on the outer periphery of the first and second annular plates and an inner ring fixed on the inner periphery of these plates, means making it possible to vary the distance separating the plates and thus to cause a modification of the radius of curvature of the lamellae of the outer and inner crowns, each of these lamellae being provided with at least one contact grain intended to come to bear on the walls of the outer and inner conductors of the coaxial line, is characterized in that e the contact grains are made of a composite metallic material, with lubricant.

L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaîtront à I'aidtt de la apparaîtront à l'aide de la description ci-après et des dessins qui l'accompagnent et sur lesquels:
- les figures 1 et 2 représentent respectivement deux exemples de réalisation du piston de court-circuit suivant l'addition;
- les figures 3 et 4 représentent des détails de réalisation du piston de court-circuit suivant l'addition.The invention will be better understood and other characteristics will appear with the aid of the will appear with the aid of the description below and of the accompanying drawings, in which:
- Figures 1 and 2 respectively show two embodiments of the short-circuit piston according to the addition;
- Figures 3 and 4 show details of embodiment of the short-circuit piston according to the addition.

Dans un exemple de réalisation d'un - piston de court-circuit suivant l'addition, ce piston comme montré en figure 1, est placé dans une ligne coaxiale L hyperfréquence d'axe XX, comprenant un conducteur central 1 et un conducteur périphérique 2 en matériau électriquement conducteur (du cuivre par exemple). Ce piston comprend:
- un premier plateau 3 annulaire;
- un deuxième plateau 4 annulaire, ces deux plateaux 3 et 4 étant disposés parallèlement l'un au-dessous de l'autre, le plateau annulaire 4, mobile par rapport au plateau annulaire 3 pouvant être poussé vers ce plateau 3 au moyen de n vérins poussoirs 22, n = 3 dans l'exemple représenté en figure 1, placés dans n enceintes cylindriques 20 étanches, ces vérins-poussoirs 22 pouvant être soumis à l'action d'un fluide qui est introduit sous pression dans ces enceintes étanches 20.Ce fluide peut être évacué au moyen de tubulures 21, 22;
- une couronne extérieure 5 formée d'une bande à lamelles en matériau métallique élastique telle que décrite dans le brevet principal, cette couronne extérieure 5 étant fixée au moyen de vis 8 sur le pourtour extérieur du plateau annulaire 3 et au moyen de vis 9 sur le pourtour extérieur du plateau annulaire 4
- une couronne intérieure 10 formée d'une bande à lamelles en matériau métallique élastique et fixée au moyen de vis 13 sur le pourtour intérieur du plateau annulaire 3 et au moyen de vis 14 sur le pourtour intérieur du plateau annulaire 4.In an exemplary embodiment of a - short-circuit piston according to the addition, this piston as shown in FIG. 1, is placed in a microwave coaxial line L of axis XX, comprising a central conductor 1 and a peripheral conductor 2 made of electrically conductive material (copper for example). This piston includes:
- a first annular plate 3;
- A second annular plate 4, these two plates 3 and 4 being arranged parallel one below the other, the annular plate 4, movable relative to the annular plate 3 being able to be pushed towards this plate 3 by means of n push jacks 22, n = 3 in the example shown in FIG. 1, placed in n sealed cylindrical enclosures 20, these push jacks 22 being able to be subjected to the action of a fluid which is introduced under pressure into these sealed enclosures 20 .This fluid can be evacuated by means of pipes 21, 22;
- an outer ring 5 formed by a strip of lamellas of elastic metallic material as described in the main patent, this outer ring 5 being fixed by means of screws 8 on the outer periphery of the annular plate 3 and by means of screws 9 on the outer periphery of the annular plate 4
an inner ring 10 formed of a strip of lamellas of elastic metallic material and fixed by means of screws 13 on the inner periphery of the annular plate 3 and by means of screws 14 on the inner periphery of the annular plate 4.

Dans l'exemple de réalisation d'un piston de courttircuit suivant l'addition, chacune des lamelles des bandes des couronnes extérieures 5 et intérieures 10 est munie d'un grain g de contact. In the embodiment of a short circuit piston according to the addition, each of the strips of the strips of the outer 5 and inner crowns 10 is provided with a contact grain g.

Ces grains g de contact fixés sur les lamelles sont placés de telle sorte que leur axe soit contenu dans un plan parallèle au plateaux 3 et 4, comme montré en figure 3. These contact grains g fixed on the lamellae are placed so that their axis is contained in a plane parallel to the plates 3 and 4, as shown in FIG. 3.

Suivant la présente addition, les grains g de contact sont réalisés en un matériau métallique composite auto-lubrifiant. Dans un exemple de réalisation préféré, ce matériau est un matériau fritté composé d'argent et de graphite. Des résulats très satisfaisants ont été obtenus en utilisant un frittage composé de 95 % d'argent et de 5 % de graphite environ. According to the present addition, the contact grains g are made of a self-lubricating composite metal material. In a preferred embodiment, this material is a sintered material composed of silver and graphite. Very satisfactory results have been obtained using a sintering composed of 95% silver and approximately 5% graphite.

Dans un autre exemple de réalisation, le piston de courtcircuit, comme montré en figure 2, comporte deux bandes auxiliaires 70, 71 de contact à lamelles, réalisées en un matériau métallique élastique, ces bandes 70 et 71 étant respectivement associées à la couronne extérieure 5 et à la couronne intérieure 10 fixées sur les plateaux annulaires 3 et 4. Dans ce cas, ce sont les bandes auxiliaires 70, 71 qui portent à leurs extrémités libres un ou plusieurs grains g de contact suivant l'addition. Dans l'exemple montré en figure 4, chacune des lamelles des bandes auxiliaires 70 et 71 est munie à son extrémité libre de deux grains g de contact suivant la présente addition. In another exemplary embodiment, the short-circuit piston, as shown in FIG. 2, comprises two auxiliary strips 70, 71 of lamella contact, made of an elastic metallic material, these strips 70 and 71 being respectively associated with the outer ring 5 and to the inner ring 10 fixed to the annular plates 3 and 4. In this case, it is the auxiliary strips 70, 71 which carry at their free ends one or more contact grains g depending on the addition. In the example shown in Figure 4, each of the strips of the auxiliary strips 70 and 71 is provided at its free end with two contact grains g according to the present addition.

Il est à noter qu'un piston de court-circuit mobile, à contact permanent, et comportant des bandes de contact à lamelles munies de grains,g de contact suivant l'addition, peut être déplacé un grand nombre de fois dans la ligne coaxiale L à haute énergie avec laquelle il coopère sans détérioration notabie soit des grains g de contact soit des parois de cette ligne coaxiale, et cela avec des poussées radiales de contact de 350 grammes par exemple par grain g de contact. It should be noted that a mobile short-circuit piston, with permanent contact, and comprising contact strips with lamellae provided with grains, g of contact according to the addition, can be moved a large number of times in the coaxial line. L at high energy with which it cooperates without notable deterioration either of the contact grains g or of the walls of this coaxial line, and this with radial contact thrusts of 350 grams for example per contact grain.

Il est à noter, que l'usure très lente de ces grains g de contact n'influence pas la qualité du court-circuit du piston au cours du temps. Des essais mécaniques ont fait apparaître une faible usure des grains g de contact après des déplacements du piston de courtcircuit le long de la ligne coaxiale L correspondant à 40 kilomètres environ. It should be noted that the very slow wear of these contact grains does not influence the quality of the short circuit of the piston over time. Mechanical tests revealed a slight wear of the contact grains g after displacements of the short-circuit piston along the coaxial line L corresponding to approximately 40 kilometers.

Par ailleurs, des essais électriques ont permis de faire passer environ 40 ampères par contact dans un piston refroidi, sans échauffement destructeur des lamelles, ni des grains g de contact.  In addition, electrical tests made it possible to pass approximately 40 amperes per contact through a cooled piston, without destructive heating of the lamellae, or of the contact grains.

Claims (5)

REVENDICATIONS 1. Piston de courtcircuit suivant l'une quelconque des revendications 1 à 15 du brevet printipal, ce piston, destiné à être placé dans une ligne coaxiale à haute énergie, comportant un premier plateau annulaire et un deuxième plateau annulaire mobile par rapport au premier plateau, ces plateaux annulaires étant disposés parallèlement l'un au-dessous de l'autre et réunis entre eux par deux bandes à lamelles en matériau métallique élastique, ces deux bandes formant respectivement une couronne extérieure fixée sur le pourtour extérieur des premier et deuxième plateaux annulaires et une couronne intérieure fixée sur le pourtour de ces plateaux, des moyens permettant de faire varier la distance séparant ces plateaux et provoquer ainsi une modification du rayon de courbure des lamelles des couronnes extérieure et intérieure, les lamelles des bandes de contacteur étant munies de grains de contact destinés à venir en appui, avec une pression déterminée, sur les parois des conducteurs extérieur et intérieur de la ligne coaxiale, caractérisé en ce que les grains g sont en matériau métallique composite, autolubrifiant. 1. Short-circuit piston according to any one of claims 1 to 15 of the printipal patent, this piston, intended to be placed in a high-energy coaxial line, comprising a first annular plate and a second annular plate movable relative to the first plate , these annular plates being arranged parallel one below the other and joined together by two strips of lamellae made of elastic metallic material, these two bands respectively forming an outer ring fixed on the outer periphery of the first and second annular plates and an inner ring fixed on the periphery of these plates, means making it possible to vary the distance separating these plates and thus causing a modification of the radius of curvature of the lamellae of the outer and inner crowns, the lamellae of the contactor strips being provided with grains contacts intended to come to bear, with a determined pressure, on the walls of the outer conductors and inside the coaxial line, characterized in that the grains g are made of self-lubricating composite metallic material. 2. Piston de court-circuit suivant l'une quelconque des revendications principales 1 à 15, ce piston destiné à être placé dans une ligne coaxiale utilisée à haute énergie comportant un premier plateau annulaire et un deuxième plateau annulaire mobile par rapport au premier plateau annulaire, ces plateaux annulaires étant disposés parallèlement l'un au-dessous de l'autre et réunis entre eux par deux bandes à lamelles en matériau métallique élastique, ces deux bandes formant respectivement une couronne extérieure fixée sur le pourtour des premier et deuxième plateaux annulaires et une couronne intérieure fixée sur le pourtour intérieur de ces plateaux, des moyens permettant de faire varier la distance séparant les plateaux et de provoquer ainsi une modification du rayon de courbure des lamelles des couronnes extérieure et intérieure, une bande auxiliaire extérieure et une bande auxiliaire intérieure de contacteurs à lamelles étant respectivement associée aux couronnes extérieure et intérieure, ces bandes auxiliaires de contacteurs à lamelles destinées à être soumises à l'action des lamelles des couronnes extérieures et intérieures respectivement, étant respec;ti- vement fixées par un de leur bord sur le pourtour extérieur et le pourtour intérieur du premier plateau annulaire, les extremités libres de ces bandes étant munies de grains de contact destinés à venir en appui, avec une pression déterminée, sur les parois des conducteurs extérieur et intérieur de la ligne coaxiale, caractérisé en ce que ces grains g de contact sont en matériau métallique composite, auto-lubrifiant. 2. Short-circuit piston according to any one of main claims 1 to 15, this piston intended to be placed in a coaxial line used at high energy comprising a first annular plate and a second annular plate movable relative to the first annular plate , these annular plates being arranged parallel one below the other and joined together by two strips of lamellas of elastic metallic material, these two strips respectively forming an outer ring fixed on the periphery of the first and second annular plates and an inner ring fixed on the inner periphery of these plates, means making it possible to vary the distance separating the plates and thus to cause a modification of the radius of curvature of the lamellae of the external and internal crowns, an external auxiliary band and an internal auxiliary band of lamella contactors being respectively associated with the outer and inner rings these auxiliary strips of lamella contactors intended to be subjected to the action of the lamellae of the outer and inner rings respectively, being respectively fixed by one of their edges on the outer periphery and the inner periphery of the first annular plate , the free ends of these strips being provided with contact grains intended to come to bear, with a determined pressure, on the walls of the outer and inner conductors of the coaxial line, characterized in that these contact grains g are made of metallic material composite, self-lubricating. 3. Piston de court-circuit suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que dans le matériau métallique composite formant les grains g est inclus du graphite. 3. Short-circuit piston according to any one of claims 1 and 2, characterized in that in the composite metallic material forming the grains g is included graphite. 4. Piston de court-circuit suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les grains g sont constitués d'u matériau fritté composé d'argent et de graphite. 4. Short-circuit piston according to claim 3, characterized in that the grains g consist of a sintered material composed of silver and graphite. 5. Piston de court-circuit suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le matériau fritté formant les grains g - est sensiblement composé de 95 % d'argent et de 5 % de graphite.  5. Short-circuit piston according to claim 4, characterized in that the sintered material forming the grains g - is substantially composed of 95% silver and 5% graphite.
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