FR2711836A1 - Sealed penetration (lead-in, feed-through) for an ultra-high-frequency (microwave) coaxial line, forming an accessory support, for a confinement enclosure - Google Patents
Sealed penetration (lead-in, feed-through) for an ultra-high-frequency (microwave) coaxial line, forming an accessory support, for a confinement enclosure Download PDFInfo
- Publication number
- FR2711836A1 FR2711836A1 FR9312863A FR9312863A FR2711836A1 FR 2711836 A1 FR2711836 A1 FR 2711836A1 FR 9312863 A FR9312863 A FR 9312863A FR 9312863 A FR9312863 A FR 9312863A FR 2711836 A1 FR2711836 A1 FR 2711836A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- insulator
- enclosure
- sealed
- cavity
- cylindrical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
- H01R24/00—Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure
- H01R24/38—Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure having concentrically or coaxially arranged contacts
- H01R24/40—Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure having concentrically or coaxially arranged contacts specially adapted for high frequency
- H01R24/52—Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure having concentrically or coaxially arranged contacts specially adapted for high frequency mounted in or to a panel or structure
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
- H01R2103/00—Two poles
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
- H01R24/00—Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure
- H01R24/38—Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure having concentrically or coaxially arranged contacts
- H01R24/40—Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure having concentrically or coaxially arranged contacts specially adapted for high frequency
- H01R24/42—Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure having concentrically or coaxially arranged contacts specially adapted for high frequency comprising impedance matching means or electrical components, e.g. filters or switches
- H01R24/44—Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure having concentrically or coaxially arranged contacts specially adapted for high frequency comprising impedance matching means or electrical components, e.g. filters or switches comprising impedance matching means
Abstract
Description
"Traversée étanche de ligne coaxiale hyperfréquence,
formant support d'accessoire, pour enceinte de
confinement"
L'invention se rapporte à une traversée coaxiale hyperfréquence pour enceinte de confinement, du genre comportant, en symétrie circulaire, autour d'un conducteur axial un corps de révolution raccordable à l'enceinte, dans ce corps un alésage axial obturé par un isolateur avec un tronçon médian du conducteur axial traversant l'isolateur auquel il est scellé, un support d'accessoire terminant le conducteur axial étant monté au moins à l'extrémité côté enceinte de ce tronçon médian."Microwave coaxial line watertight crossing,
forming accessory support, for
confinement "
The invention relates to a microwave coaxial crossing for a confinement enclosure, of the type comprising, in circular symmetry, around a axial conductor a body of revolution connectable to the enclosure, in this body an axial bore closed by an insulator with a median section of the axial conductor passing through the insulator to which it is sealed, an accessory support terminating the axial conductor being mounted at least at the enclosure side end of this median section.
Par enceintes de confinement, on entendra des enceintes destinées à isoler de l'ambiance des milieux de composition précise, qu'il s'agisse d'enceintes à vide poussé ou à ultravide, d'enceintes sous hautes pressions, d'enceintes confinant des produits toxiques ou radioactifs, ainsi que des enceintes où le milieu confiné est porté à des températures cryogéniques ou, à l'inverse, des températures atteignant 5000 à 6000C. By containment enclosures are meant enclosures intended to isolate from the atmosphere environments of precise composition, whether they are high vacuum or ultrahigh vacuum chambers, high pressure chambers, chambers confining toxic or radioactive products, as well as enclosures where the confined environment is brought to cryogenic temperatures or, conversely, temperatures reaching 5000 to 6000C.
De nombreux appareillages scientifiques ou industriels mettent en oeuvre de telles enceintes de confinement dans lesquelles il est nécessaire d'injecter ou d'extraire de l'énergie électromagnétique hyperfréquence. On peut citer des klystrons, magnétrons, cavités cryogéniques, accélérateurs de particules, appareillage de traitement de gaz radioactifs, appareillages de recherche sur la fusion nucléaire. Many scientific or industrial devices use such containment chambers in which it is necessary to inject or extract microwave electromagnetic energy. We can cite klystrons, magnetrons, cryogenic cavities, particle accelerators, radioactive gas processing equipment, nuclear fusion research equipment.
Par hyperfréquence, on entendra le spectre qui s'étend de 10 MHZ à quelques Gigahertz. Par ailleurs les différentes contraintes énumérées ci-dessus, capacité de travailler en ultravide (10-5 Pa), à haute température ou à très basse température, ou interdiction de laisser s'échapper des produits toxiques ou radioactifs, ainsi que les performances en hyperfréquence, demandent l'utilisation d'isolants à très faibles pertes diélectriques, homogènes et non poreux, d'inertie chimique élevée, et à très faible tension de vapeur. By microwave, we mean the spectrum which extends from 10 MHz to a few Gigahertz. In addition, the various constraints listed above, ability to work in ultrahigh vacuum (10-5 Pa), at high temperature or at very low temperature, or prohibition to allow toxic or radioactive products to escape, as well as microwave performance , require the use of insulators with very low dielectric losses, homogeneous and non-porous, of high chemical inertia, and at very low vapor pressure.
Par accessoires, on entendra soit des organes adaptés à une interaction d'une onde électromagnétique sur des constituants du milieu confiné, tels qu'antennes, boucles, électrodes d'accélération, soit une ligne de liaison entre la traversée et de tels organes. By accessories, we mean either organs adapted to an interaction of an electromagnetic wave on constituents of the confined medium, such as antennas, loops, acceleration electrodes, or a connecting line between the crossing and such organs.
Les contraintes énoncées ci-dessus réduisent considérablement le choix des isolants ; fréquemment on utilise des céramiques à forte teneur en alumine. Ces céramiques peuvent se métalliser, et la couche de métallisation permet l'accrochage d'une brasure de liaison à des pièces métalliques. The constraints stated above considerably reduce the choice of insulation; frequently ceramics with a high alumina content are used. These ceramics can be metallized, and the metallization layer allows the attachment of a solder connecting to metal parts.
La structure de révolution des lignes coaxiales est favorable à l'exécution de traversées étanches où un corps métallique en anneau entoure un isolateur en céramique, celui-ci étant traversé axialement par un tronçon médian de conducteur axial, les liaisons de l'isolateur au corps et au tronçon axial étant rendues étanches par brasage. The structure of revolution of the coaxial lines is favorable for the execution of watertight crossings where a metallic ring body surrounds a ceramic insulator, this being crossed axially by a median section of axial conductor, the connections of the insulator to the body and the axial section being sealed by brazing.
Toutefois, pour rester étanches, il importe que les brasures travaillent en légère compression. Les coefficients de dilatation du corps et de l'isolateur sont accordés, avec une faible prépondérance du corps par rapport à l'isolateur, pour obtenir, au refroidissement après brasage, le frettage souhaité.However, to remain waterproof, it is important that the soldering work in slight compression. The coefficients of expansion of the body and the insulator are tuned, with a low preponderance of the body with respect to the insulator, to obtain, on cooling after soldering, the desired hooping.
Pour l'étanchéité du tronçon médian dans l'isolateur, on peut choisir pour ce tronçon médian un métal (molybdène par exemple) qui présente un coefficient de dilatation voisin de celui de la céramique, mais inférieur, pour obtenir un frettage après brasage. On peut également choisir le tronçon médian pour qu'il soit capable d'accompagner les dilatations et contractions de l'isolateur sans développer des contraintes de traction radiale dans la brasure. Un tel résultat peut être obtenu en exécutant le tronçon médian en un tube à paroi mince, ou éventuellement en le prenant dans un métal relativement mou (cuivre). For the sealing of the middle section in the insulator, it is possible to choose for this middle section a metal (molybdenum for example) which has a coefficient of expansion close to that of ceramic, but lower, to obtain hooping after soldering. One can also choose the middle section so that it is able to accompany the expansions and contractions of the insulator without developing radial tensile stresses in the solder. Such a result can be obtained by executing the middle section in a thin-walled tube, or possibly by taking it in a relatively soft metal (copper).
Mais les céramiques utilisées présentent une permittivité relative notable (9 environ pour l'alumine), tandis que la traversée étanche doit présenter, au passage de l'isolateur en céramique, une impédance caractéristique accordée à celle de la ligne à laquelle elle est connectée. However, the ceramics used have a significant relative permittivity (approximately 9 for alumina), while the sealed crossing must have, at the passage of the ceramic insulator, a characteristic impedance granted to that of the line to which it is connected.
Or l'impédance caractéristique Rc d'une ligne coaxiale dont le diamètre de la gaine est d2 et le diamètre de l'amie est dl, et avec une permittivité relative de l'espace entre àme et gaine E répond à la formule pratique
Rc - 138 log d2 TE dl
Dans le vide (ou l'air), pour une impédance caractéristique de 50 ohms, le rapport des diamètres est d'environ 2,4. Avec une céramique d'alumine de permittivité 9, ce rapport passe à 12,9.Now the characteristic impedance Rc of a coaxial line whose diameter of the sheath is d2 and the diameter of the friend is dl, and with a relative permittivity of the space between core and sheath E corresponds to the practical formula
Rc - 138 log d2 TE dl
In vacuum (or air), for a characteristic impedance of 50 ohms, the diameter ratio is approximately 2.4. With an alumina ceramic of permittivity 9, this ratio increases to 12.9.
On est donc amené, pour éviter des discontinuités d'impédance caractéristique, génératrices d'ondes stationnaires, à prévoir des variations du rapport des diamètres aux transitions de l'air ou du vide avec la céramique. It is therefore necessary, in order to avoid discontinuities of characteristic impedance, which generate standing waves, to provide for variations in the ratio of the diameters to the transitions of air or vacuum with the ceramic.
En fait, pour des raisons pratiques, les variations du rapport des diamètres par rapport à la ligne dans l'air ou le vide se traduiront en première approximation par des variations en sens inverse des diamètres du corps et du conducteur axial. De plus le tronçon médian sera de diamètre constant sur toute la traversée de la céramique. In fact, for practical reasons, variations in the ratio of diameters relative to the line in air or vacuum will result in a first approximation by variations in opposite directions of the diameters of the body and of the axial conductor. In addition, the median section will be of constant diameter over the entire crossing of the ceramic.
Le diamètre du tronçon médian sera petit, et sa résistance mécanique à la flexion au sortir de la céramique sera faible. Cette résistance mécanique sera encore réduite du fait que, pour des raisons technologiques tenant à l'insertion et au brasage du tronçon axial, celui-ci sera constitué par du tube sans soudure.The diameter of the median section will be small, and its mechanical resistance to bending out of the ceramic will be low. This mechanical resistance will be further reduced due to the fact that, for technological reasons relating to the insertion and brazing of the axial section, the latter will consist of seamless tube.
Comme normalement, dans l'enceinte de confinement, des organes accessoires tels que antennes, boucles, électrodes diverses seront connectés à la sortie de la traversée étanche, le montage à l'extrémité du tronçon axial de support d'accessoire était susceptible d'entraîner une torsion ou une rupture du tronçon, notamment au ras de la sortie de l'extrémité du tronçon hors de l'isolateur céramique. As normally, in the containment, accessory organs such as antennas, loops, various electrodes will be connected to the outlet of the watertight bushing, mounting at the end of the axial section of accessory support was likely to cause torsion or rupture of the section, in particular flush with the exit of the end of the section from the ceramic insulator.
Pour remédier à ces inconvénients de l'état de la technique, l'invention propose une traversée étanche de ligne coaxiale hyperfréquence pour enceinte de confinement, du genre comportant, en symétrie circulaire, autour d'un conducteur axial un corps de révolution en matériau conducteur raccordable à l'enceinte, dans ce corps un alésage axial obturé par un isolateur avec un tronçon médian du conducteur axial traversant l'isolateur auquel il est scellé, un support d'accessoire, terminant le conducteur axial, étant monté au moins à l'extrémité côté enceinte de ce tronçon médian, caractérisée en ce que l'isolateur, oblong, se prolonge, du côté support d'accessoire, en saillie annulaire délimitant une cavité où s'emboîte un embout de support d'accessoire en sorte d'être en continuité électrique avec l'extrémité du tronçon médian. To overcome these drawbacks of the state of the art, the invention proposes a sealed crossing of a microwave coaxial line for a containment enclosure, of the type comprising, in circular symmetry, around a axial conductor a body of revolution made of conductive material. connectable to the enclosure, in this body an axial bore closed by an insulator with a median section of the axial conductor passing through the insulator to which it is sealed, an accessory support, terminating the axial conductor, being mounted at least to the end of the enclosure side of this median section, characterized in that the insulator, oblong, extends, on the accessory support side, in annular projection delimiting a cavity where an accessory support end piece fits so as to be in electrical continuity with the end of the middle section.
Avec cette structure le tronçon médian de conducteur axial a pour seul rôle la conduction électrique, tandis que le maintien mécanique du support d'accessoire incombe à l'emboîtement dans la saillie annulaire. With this structure, the median section of axial conductor has the sole role of electrical conduction, while the mechanical maintenance of the accessory support is the responsibility of fitting into the annular projection.
De préférence, l'isolateur étant en céramique, la cavité dans la saillie présente des surfaces internes entièrement recouvertes d'une métallisation en contact électrique avec l'extrémité correspondante du tronçon médian conducteur. De préférence aussi, les profils de corps et de cavité sont coordonnés en sorte de minimiser les irrégularités d'impédance suivant l'axe sur l'étendue en direction axiale du corps 10 et de l'isolateur 12 jusqu'à une tranche d'extrémité 12d. Preferably, the insulator being made of ceramic, the cavity in the projection has internal surfaces entirely covered with metallization in electrical contact with the corresponding end of the conductive middle section. Also preferably, the body and cavity profiles are coordinated so as to minimize the impedance irregularities along the axis over the extent in the axial direction of the body 10 and the insulator 12 up to an end edge 12d.
De préférence également, partant de la tranche d'extrémité, la cavité comporte une section cylindrique prolongée par un alésage tronconique débouchant dans un canal cylindrique où émerge l'extrémité correspondante du tronçon médian. Comme il sera précisé plus loin, cette structure de cavité est favorable à la coordination avec le profil du corps. Preferably also, starting from the end edge, the cavity has a cylindrical section extended by a frustoconical bore opening into a cylindrical channel where the corresponding end of the middle section emerges. As will be explained below, this cavity structure is favorable for coordination with the profile of the body.
Il est pratique de braser sur la métallisation de la partie cylindrique de la cavité une douille en métal propre à emboîter l'embout. Notamment cette douille pourra être taraudée intérieurement. It is practical to braze on the metallization of the cylindrical part of the cavity a metal socket suitable for fitting the end piece. In particular, this socket can be internally tapped.
En disposition préférée, le corps comporte une jupe constituée d'une feuille tubulaire avec une partie tronconique entre deux parties cylindriques de diamètres inégaux, la partie cylindrique de petit diamètre constituant l'alésage étant fixée sur l'isolateur du côté opposé à l'enceinte, tandis que le profil de corps coordonné à celui de la cavité est défini par les parties tronconique et cylindrique de grand diamètre, cette dernière se reliant à une partie du corps prévue pour le raccordement à l'enceinte. In a preferred arrangement, the body comprises a skirt made up of a tubular sheet with a frustoconical part between two cylindrical parts of unequal diameters, the cylindrical part of small diameter constituting the bore being fixed on the insulator on the side opposite the enclosure. , while the body profile coordinated with that of the cavity is defined by the frustoconical and cylindrical parts of large diameter, the latter connecting to a part of the body provided for connection to the enclosure.
Pour obtenir des étanchéités pour vide très poussé, le corps formant bride de raccordement pourra présenter une portée annulaire du joint avec un jonc formant couteau pour pénétrer dans un joint métallique en couronne. Cette disposition, en soi connue, est favorable à l'obtention de vides très poussés. To obtain seals for very high vacuum, the body forming the connection flange may have an annular bearing surface of the joint with a rod forming a knife to penetrate a metal joint in a crown. This arrangement, known per se, is favorable for obtaining very high voids.
Des caractéristiques secondaires et les avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels
la figure 1 représente une traversée étanche de ligne coaxiale selon l'étant de la technique
la figure 2 représente une traversée étanche selon la présente invention.Secondary characteristics and advantages of the invention will emerge from the description which follows by way of example, with reference to the accompanying drawings in which
FIG. 1 represents a sealed crossing of coaxial line according to the state of the art
Figure 2 shows a sealed crossing according to the present invention.
La traversée étanche de l'état de la technique représentée figure 1 comprend un corps 1 dans son ensemble, exécuté en titane TA6V, de révolution autour d'un axe, avec une partie dite côté enceinte, ici à gauche de la figure, formant bride de raccordement à une enceinte qui doit être mise sous vide poussé. La bride comporte une couronne extérieure percée de six trous 8 pour des vis de serrage, et une portée annulaire 7, plane dans son ensemble et bordant un alésage axial 9, pour un joint formé d'une couronne prise dans une feuille d'un métal tendre. The sealed passage of the state of the art represented in FIG. 1 comprises a body 1 as a whole, made of TA6V titanium, of revolution about an axis, with a part called the enclosure side, here on the left of the figure, forming a flange for connection to an enclosure which must be placed under high vacuum. The flange has an outer ring pierced with six holes 8 for clamping screws, and an annular surface 7, planar as a whole and bordering an axial bore 9, for a seal formed by a ring taken in a sheet of metal. tender.
Sensiblement à mi-distance des périphéries intérieure et extérieure de la portée 7, celle-ci comporte un jonc 7a taillé en "couteau", avec un angle saillant vif entre deux flancs à pente inégale. Ce couteau, classique en soi, pénètre dans le joint en couronne lors du serrage de la bride et assure une étanchéité excellente.Significantly midway between the inner and outer peripheries of the bearing surface 7, the latter comprises a rod 7a cut into a "knife", with a sharp salient angle between two flanks of uneven slope. This knife, classic in itself, penetrates into the crown joint when the flange is tightened and ensures an excellent seal.
Du côté opposé à l'enceinte, le corps 1 est conformé en couronne extérieure 6 de prise coaxiale femelle, avec intérieurement une entrée tronconique pour accueillir une pièce tronconique d'une fiche coaxiale mâle prolongeant la gaine d'une ligne coaxiale d'impédance caractéristique définie, ici 50 ohms, et extérieurement un filetage pour un bouchon de serrage de la fiche coaxiale mâle. On the side opposite to the enclosure, the body 1 is shaped as an outer ring 6 of female coaxial socket, with an internally frustoconical entry to accommodate a frustoconical part of a male coaxial plug extending the sheath by a coaxial line of characteristic impedance defined, here 50 ohms, and externally a thread for a tightening plug of the male coaxial plug.
L'alésage axial 9 comporte, partant de la portée 7, une partie cylindrique 9a dans lequel est brasé un isolateur 2 en céramique, puis une partie tronconique 9k pour le raccordement de l'alésage à la fiche coaxiale 6. The axial bore 9 comprises, starting from the bearing surface 7, a cylindrical part 9a in which a ceramic insulator 2 is brazed, then a frustoconical part 9k for the connection of the bore to the coaxial plug 6.
L'isolateur 2 a sensiblement la forme d'un diaphragme limité par deux cônes de même ouverture, avec la concavité du côté enceinte. Il est constitué d'une céramique à 97 % d'alumine. Dans un passage axial de l'isolateur 2 est brasé un tronçon médian 3 de conducteur dirigé suivant l'axe de cet isolateur 2, et formé d'un tube mince d'acier inoxydable. A l'extrémité côté ligne coaxiale du tronçon 3 est brasée une douille 5 d'âme de fiche coaxiale. Le diamètre de cette douille 5 est avec le rayon de la couronne 6 dans le rapport qui assure une impédance caractéristique de 50 ohms. La douille 5 comporte, du côté de l'isolateur 2, un perçage axial borgne qui coiffe l'extrémité du tronçon médian 3, de façon que le tube qui constitue ce tronçon soit obturé de façon étanche. The insulator 2 has substantially the shape of a diaphragm limited by two cones of the same opening, with the concavity of the enclosure side. It is made of 97% alumina ceramic. In an axial passage of the insulator 2 is brazed a median section 3 of conductor directed along the axis of this insulator 2, and formed of a thin stainless steel tube. At the end on the coaxial line side of the section 3 is brazed a sleeve 5 of coaxial plug core. The diameter of this socket 5 is with the radius of the crown 6 in the ratio which ensures a characteristic impedance of 50 ohms. The sleeve 5 comprises, on the side of the insulator 2, a blind axial bore which covers the end of the median section 3, so that the tube which constitutes this section is sealed.
Du côté enceinte, l'extrémité du tronçon médian 3 porte, brasé, un embout d'accessoire 4, en forme de cylindre terminé par un tronc de cône vers l'isolateur 2. On the enclosure side, the end of the middle section 3 carries, brazed, an accessory tip 4, in the form of a cylinder terminated by a truncated cone towards the insulator 2.
A son extrémité libre, l'embout 4 comporte un filetage intérieur 4a, pour la fixation d'une connexion d'un accessoire hyperfréquence, approprié à l'appareillage. On notera que le filetage intérieur 4a débouche dans un canal transversal 4b, et se prolonge au-delà par un orifice 4c en communication avec l'intérieur du tube constituant le tronçon médian 3. Cette disposition connue évite la formation de cavités quasi fermées remplies d'air, qui gênerait les brasages lors de la fabrication, et par la suite s'évacuerait trop lentement à la mise sous vide.At its free end, the end piece 4 has an internal thread 4a, for fixing a connection of a microwave accessory, suitable for the apparatus. It will be noted that the internal thread 4a opens into a transverse channel 4b, and is extended beyond by an orifice 4c in communication with the interior of the tube constituting the median section 3. This known arrangement avoids the formation of almost closed cavities filled with 'air, which would interfere with the soldering during manufacturing, and thereafter would evacuate too slowly when evacuated.
On remarquera que le coefficient de dilatation du titane est très voisin de celui de la céramique, mais supérieur, de sorte que le corps 1 frette l'isolateur 2. It will be noted that the coefficient of expansion of titanium is very close to that of ceramic, but higher, so that the body 1 hoops the insulator 2.
Par ailleurs le tronçon médian 3, réalisé en acier inoxydable 304L pour des raisons technologiques, présente un coefficient de dilatation nettement supérieur à celui de l'alumine, est constitué d'un tube à paroi mince, capable d'accompagner la céramique d'isolateur dans ses variations de dimensions thermiques sans engendrer dans la brasure des contraintes radiales en traction excessives. Furthermore, the middle section 3, made of 304L stainless steel for technological reasons, has a coefficient of expansion significantly higher than that of alumina, consists of a thin-walled tube, capable of accompanying the insulator ceramic in its variations in thermal dimensions without generating excessive tensile radial stresses in the solder.
On notera en outre que l'ensemble du conducteur axial, formé de la succession de la douille 5, du tronçon médian 3 et de l'embout d'accessoire forme conjointement avec le corps 1, ainsi qu'avec une tubulure porte-bride T fixée à l'enceinte, représentée ici en traits mixtes, qui fait suite à l'alésage 9a, avec le même diamètre, une ligne coaxiale d'impédance caractéristique constante. It will also be noted that the assembly of the axial conductor, formed of the succession of the socket 5, of the median section 3 and of the accessory end-piece forms jointly with the body 1, as well as with a flange-carrying tube T attached to the enclosure, shown here in phantom, which follows the bore 9a, with the same diameter, a coaxial line of constant characteristic impedance.
Selon le mode de réalisation de l'invention choisi et représenté figure 2, la traversée étanche comporte un corps 10 en trois parties, à savoir une jupe 11 constituée d'une feuille tubulaire en acier inoxydable, intermédiaire entre une bride 10a et une couronne 6 de prise coaxiale, ces bride et couronne présentant les mêmes formes extérieures que les bride et couronne selon la figure 1 pour assurer l'interchangeabilité. On notera toutefois que la bride 10a est en acier inoxydable, tandis que la couronne 6 est en titane TA6V. According to the embodiment of the invention chosen and shown in Figure 2, the sealed passage comprises a body 10 in three parts, namely a skirt 11 consisting of a tubular sheet of stainless steel, intermediate between a flange 10a and a crown 6 coaxial plug, these flange and crown having the same external shapes as the flange and crown according to Figure 1 to ensure interchangeability. Note however that the flange 10a is made of stainless steel, while the crown 6 is made of titanium TA6V.
La jupe 11 comporte trois parties, une partie tronconique lla reliant deux parties cylindriques de diamètre inégal llb et llc, le diamètre de la partie cylindrique Ilb étant supérieur à celui de la partie cylindrique liç, cette dernière s'ajustant sur la surface latérale 12a de l'isolateur 12, du côté opposé à l'enceinte. The skirt 11 has three parts, a frustoconical part lla connecting two cylindrical parts of unequal diameter llb and llc, the diameter of the cylindrical part Ilb being greater than that of the cylindrical part liç, the latter adjusting to the lateral surface 12a of the insulator 12, on the side opposite the enclosure.
Sur la partie cylindrique de grand diamètre llk est soudée la bride 10a, tandis que la couronne 6 s'emboîte sur la partie cylindrique de petit diamètre llc, par un alésage dans une bague 6a. On the cylindrical part of large diameter llk is welded the flange 10a, while the crown 6 fits onto the cylindrical part of small diameter llc, by a bore in a ring 6a.
L'isolateur 12 en céramique à 97 % d'alumine présente une forme en cylindre oblong qui s'étend, du côté de l'enceinte, en saillie annulaire 12c, jusqu'à une tranche terminale 12d dans le même plan que la portée annulaire 7 de la bride 10a, et se termine, de l'autre côté en tronc de cône 12b dont la grande base est dans le même plan que l'extrémité terminale de la partie cylindrique de petit diamètre llc de la jupe 11, et qui porte dans un tronc de cône complémentaire 19 dans la couronne 6 de prise coaxiale à l'origine de la bague 6a. The insulator 12 made of 97% alumina ceramic has an oblong cylinder shape which extends, on the side of the enclosure, in annular projection 12c, up to an end section 12d in the same plane as the annular bearing 7 of the flange 10a, and ends, on the other side in a truncated cone 12b whose large base is in the same plane as the terminal end of the cylindrical part of small diameter llc of the skirt 11, and which carries in a complementary truncated cone 19 in the ring 6 of coaxial engagement at the origin of the ring 6a.
Coaxialement à l'axe de l'isolateur 12 s'ouvre, dans la tranche d'extrémité l2d, une cavité 16 qui comprend successivement une section cylindrique 16a, un alésage tronconique 16b allant se rétrécissant de la section cylindrique 16a jusqu'à un canal cylindrique 16c dans lequel débouche un tronçon médian 13 en acier inoxydable 304 L qui traverse axialement l'isolateur 12 dans sa partie du côté opposé à l'enceinte, et qui est lié à cet isolateur par brasure. A l'extrémité côté opposé à l'enceinte du tronçon de tube médian 13 est brasée la douille 5 de fiche coaxiale 6. Celle-ci se termine, au contact de la petite base du tronc de cône 12b, par un cône mâle qui porte dans un cône femelle ménagé dans l'isolateur 12. Coaxial with the axis of the insulator 12 opens, in the end portion l2d, a cavity 16 which successively comprises a cylindrical section 16a, a frustoconical bore 16b going narrowing from the cylindrical section 16a to a channel cylindrical 16c into which opens a median section 13 of stainless steel 304 L which passes axially through the insulator 12 in its part on the side opposite to the enclosure, and which is linked to this insulator by brazing. At the end opposite to the enclosure of the middle tube section 13 is brazed the socket 5 of coaxial plug 6. This ends, in contact with the small base of the truncated cone 12b, by a male cone which carries in a female cone formed in the insulator 12.
Les parois de la cavité 16 sont entièrement métallisées jusqu'au fond du canal 16c, en sorte d'être en continuité électrique avec le tronçon médian 13, et donc avec la douille 5, et de définir une surface conductrice de révolution autour de l'axe de l'isolateur, qui forme conducteur central de la ligne coaxiale. Dans la section cylindrique 16a est brasée une douille de métal, ici de cuivre, 17 prévue pour le raccordement avec un support d'accessoire 14. Ici la douille 17 est taraudée intérieurement et reçoit par vissage l'embout de support d'accessoire 14, qui vient porter par un tronc de cône dans une entrée complémentaire de la douille 17. Pour le reste, le support d'accessoire 14 représenté ici reprend la structure du support 4 décrite à propos de la figure 1. The walls of the cavity 16 are fully metallized to the bottom of the channel 16c, so as to be in electrical continuity with the median section 13, and therefore with the socket 5, and to define a conductive surface of revolution around the axis of the insulator, which forms the central conductor of the coaxial line. In the cylindrical section 16a is brazed a metal socket, here copper, 17 provided for connection with an accessory support 14. Here the socket 17 is internally threaded and receives by screwing the accessory support tip 14, which comes to carry by a truncated cone in a complementary entry of the socket 17. For the rest, the accessory support 14 shown here takes up the structure of the support 4 described with reference to FIG. 1.
On rappelle que la traversée étanche selon l'invention est conçue pour présenter simultanément une grande robustesse, et un taux d'ondes stationnaires très bas. It will be recalled that the sealed crossing according to the invention is designed to simultaneously exhibit great robustness, and a very low standing wave rate.
Sous l'aspect de la robustesse, on appréciera que le tronçon médian 13 n'est pas sollicité en flexion, le montage du support d'accessoire faisant passer les contraintes par la liaison vissée support 14-douille 17, puis par l'isolateur 12 dans son ensemble, puis la jupe 11 pour arriver à la bride 10a. In the aspect of robustness, it will be appreciated that the middle section 13 is not stressed in bending, the mounting of the accessory support passing the stresses by the screwed connection support 14-socket 17, then by the insulator 12 as a whole, then the skirt 11 to arrive at the flange 10a.
En soi, la jupe 11 présente une rigidité d'ensemble, associée à une certaine élasticité, notamment radiale, ce qui assure un découplage des contraintes que la bride 10a serait susceptible de transmettre à l'isolateur 12, notamment en raison de dilatations thermiques différentielles. Par ailleurs la partie cylindrique llc de petit diamètre de la jupe 11 en acier inoxydable, est frettée par la bague 6a de la couronne de prise coaxiale 6 en titane, ce qui assure, outre la rigidité du montage, la tenue en étanchéité de la brasure entre la surface latérale 12a de l'isolateur 12 et la face interne de la partie cylindrique de petit diamètre llc de jupe, malgré que les coefficients de dilatation respectifs de la céramique d'isolateur 12 et de l'acier inoxydable de jupe 11 ne soient pas accordés, la frette en titane 6a imposant son coefficient de dilatation. Bien entendu la bague 6a est reliée à la partie cylindrique llc par un cordon de brasure. In itself, the skirt 11 has an overall rigidity, associated with a certain elasticity, in particular radial, which ensures a decoupling of the stresses that the flange 10a would be liable to transmit to the insulator 12, in particular due to differential thermal expansion. . Furthermore the cylindrical part llc of small diameter of the skirt 11 made of stainless steel, is hooped by the ring 6a of the coaxial engagement ring 6 made of titanium, which ensures, in addition to the rigidity of the mounting, the sealing resistance of the solder between the lateral surface 12a of the insulator 12 and the internal face of the cylindrical portion of small diameter llc of the skirt, despite the fact that the respective expansion coefficients of the insulator ceramic 12 and of the skirt stainless steel 11 are not tuned, the titanium hoop 6a imposes its coefficient of expansion. Of course the ring 6a is connected to the cylindrical part llc by a brazing bead.
En outre, l'emboîtement du tronc de cône 12b de l'isolateur 12 dans le tronc de cône femelle 19 de la couronne 6 de prise coaxiale contribue à la robustesse du montage de cette prise coaxiale. In addition, the nesting of the truncated cone 12b of the insulator 12 in the female truncated cone 19 of the ring 6 of coaxial plug contributes to the robustness of the mounting of this coaxial plug.
Sous l'aspect du faible taux d'ondes stationnaires, on remarquera qu'en soi l'isolateur 12, allongé pour la robustesse du montage, et présentant une permittivité élevée en raison de sa nature de céramique à 97 % d'alumine (choisie pour ses faibles pertes diélectriques, sa robustesse mécanique, et son aptitude à supporter des températures extrêmes) était défavorable à la continuité d'impédance itérative. Il a fallu déterminer les profils coordonnés des surfaces conductrices en regard qui constituent les conducteurs intérieur et extérieur de la ligne coaxiale. Under the aspect of the low standing wave rate, it will be noted that in itself the insulator 12, elongated for the robustness of the assembly, and having a high permittivity due to its nature of ceramic with 97% of alumina (chosen for its low dielectric losses, its mechanical robustness, and its ability to withstand extreme temperatures) was unfavorable to iterative impedance continuity. It was necessary to determine the coordinated profiles of the opposite conductive surfaces which constitute the interior and exterior conductors of the coaxial line.
Or s'il est facile de calculer l'impédance d'une ligne longue connaissant les rayons des conducteurs intérieur et extérieur et la permittivité du milieu diélectrique qui les sépare, et guère plus difficile dans le cas où le milieu diélectrique se compose de plusieurs couches de milieux de permittivités différentes (air et céramique par exemple), il n'en est plus de même pour des discontinuités axiales de milieux diélectriques et des rapports de rayons de conducteurs intérieur et extérieur, car les surfaces de champ entre conducteurs ne sont pas planes et perpendiculaires à l'axe. Now if it is easy to calculate the impedance of a long line knowing the radii of the interior and exterior conductors and the permittivity of the dielectric medium which separates them, and hardly more difficult in the case where the dielectric medium consists of several layers of media of different permittivities (air and ceramic for example), it is not the same for axial discontinuities of dielectric media and ratios of radii of interior and exterior conductors, because the field surfaces between conductors are not planar and perpendicular to the axis.
Toutefois le Demandeur a découvert que, pour des profils coniques à coordonner des conducteurs intérieur et extérieur, les formules déterminées pour des profils cylindriques longs pouvaient être transposées en substituant aux rayons les tangentes des pentes des directrices des cônes, et en tenant compte des profils des surfaces de champ. However, the Applicant has discovered that, for conical profiles to coordinate interior and exterior conductors, the formulas determined for long cylindrical profiles could be transposed by substituting the radii for the tangents of the slopes of the cone directors, and taking into account the profiles of the field surfaces.
Pour la traversée étanche décrite ici, le rapport des rayons du tronçon médian 13 et de la surface latérale 12a de l'isolateur 12 brasée à la partie cylindrique de petit diamètre llc de la jupe 11 est déterminé pour être de 50 ohms compte tenu de la permittivité de la céramique de l'isolateur 12. Mais la pente du tronc de cône 19 de la couronne 6 de prise coaxiale est déterminée pour éviter de fortes discontinuités d'impédance entre le couple alésage de couronne 6 associée à la douille 5 et le couple surface périphérique brasée 12a et tronçon conducteur médian 13, ou canal cylindrique 16c (métallisé). For the sealed crossing described here, the ratio of the radii of the middle section 13 and of the lateral surface 12a of the insulator 12 brazed to the cylindrical part of small diameter llc of the skirt 11 is determined to be 50 ohms taking into account the permittivity of the ceramic of the insulator 12. But the slope of the truncated cone 19 of the crown 6 of coaxial engagement is determined to avoid strong impedance discontinuities between the torque bore of crown 6 associated with the socket 5 and the torque brazed peripheral surface 12a and median conductive section 13, or cylindrical channel 16c (metallized).
En outre, les demi-angles au sommet du tronc de cône de jupe lla, et de l'alésage tronconique 16b (métallisé) sont déterminés, compte tenu que la surface périphérique 12c de l'isolateur 12 qui fait interface entre céramique et air est cylindrique et prolonge la surface périphérique 12a, pour maintenir l'impédance caractéristique. In addition, the half-angles at the top of the skirt cone frustum 11a, and of the frustoconical bore 16b (metallized) are determined, taking into account that the peripheral surface 12c of the insulator 12 which interfaces ceramic and air is cylindrical and extends the peripheral surface 12a, to maintain the characteristic impedance.
Enfin la paroi de la section cylindrique 16a de cavité 16 constitue, avec la partie cylindrique de grand diamètre llb de la jupe et l'alésage de bride 10a, un tronçon de ligne cylindrique, avec un diélectrique constitué de céramique (isolateur 12) et d'un anneau d'air (ou de vide) entourant l'isolateur. Finally, the wall of the cylindrical section 16a of cavity 16 constitutes, with the cylindrical part of large diameter llb of the skirt and the flange bore 10a, a section of cylindrical line, with a dielectric consisting of ceramic (insulator 12) and d '' an air (or vacuum) ring surrounding the insulator.
Au-delà de la traversée étanche, les profils du support d'accessoire 14, et de la bride d'enceinte T qui se raccorde sur la bride 10a, sont déterminés en fonction des impératifs électriques de l'accessoire. Beyond the sealed passage, the profiles of the accessory support 14, and of the enclosure flange T which is connected to the flange 10a, are determined according to the electrical requirements of the accessory.
Bien entendu, les calculs de profils coordonnés sont vérifiés expérimentalement, et éventuellement corrigés pour améliorer les résultats, notamment aux discontinuités du second ordre, telles que les discontinuités entre les sections cylindriques et les sections à profil conique. Of course, the calculations of coordinated profiles are verified experimentally, and possibly corrected to improve the results, in particular with discontinuities of the second order, such as discontinuities between the cylindrical sections and the sections with conical profile.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples décrits, mais en embrasse toutes les variantes d'exécution, dans le cadre des revendications. Of course, the invention is not limited to the examples described, but embraces all the variant embodiments thereof, within the framework of the claims.
Notamment, la traversée étanche pourrait ne pas être reliée à une ligne coaxiale longue, mais permettre le couplage, à travers une impédance déterminée, de deux appareillages dont au moins l'un est sous vide poussé. En ce cas, des embouts supports d'accessoires pourraient être maintenus par emboftement dans une cavité axiale ménagée dans l'isolateur de part et d'autre de celui-ci. In particular, the sealed crossing could not be connected to a long coaxial line, but allow the coupling, through a determined impedance, of two devices, at least one of which is under high vacuum. In this case, accessory support end pieces could be held by fitting into an axial cavity formed in the insulator on either side of the latter.
De plus, le corps 10, au lieu d'être façonné en bride, pourrait comporter un prolongement métallique tubulaire apte à être soudé directement sur la paroi de l'enceinte. In addition, the body 10, instead of being shaped as a flange, could include a tubular metal extension capable of being welded directly to the wall of the enclosure.
Egalement, l'embout d'accessoire 14, au lieu d'être vissé dans la douille 17, pourrait lui être fixé d'une façon quelconque, et le cas échéant, incorporer cette douille. En outre, à condition de réaliser le tronçon médian en un métal mou tel que le cuivre, le conducteur axial, au lieu d'être formé de trois éléments successifs, douille 5, tronçon médian 13 et embout d'accessoire 14, pourrait être formé de deux éléments seulement, le tronçon médian 13 étant usiné d'une pièce, soit avec l'embout 14, soit avec la douille 5. Also, the accessory tip 14, instead of being screwed into the socket 17, could be fixed to it in any way, and if necessary, incorporate this socket. In addition, provided that the middle section is made of a soft metal such as copper, the axial conductor, instead of being formed by three successive elements, socket 5, middle section 13 and accessory end piece 14, could be formed of only two elements, the middle section 13 being machined in one piece, either with the end piece 14 or with the sleeve 5.
Enfin l'embout d'accessoire 14, au lieu d'être prévu pour se raccorder à l'accessoire par filetage, pourrait lui être raccordé de toute façon appropriée, et même faire partie intégrante de cet accessoire. Finally, the accessory endpiece 14, instead of being provided for connection to the accessory by thread, could be connected to it in any suitable manner, and even be an integral part of this accessory.
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9312863A FR2711836B1 (en) | 1993-10-28 | 1993-10-28 | Watertight crossing of microwave coaxial line, forming accessory support, for containment enclosure. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9312863A FR2711836B1 (en) | 1993-10-28 | 1993-10-28 | Watertight crossing of microwave coaxial line, forming accessory support, for containment enclosure. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2711836A1 true FR2711836A1 (en) | 1995-05-05 |
| FR2711836B1 FR2711836B1 (en) | 1996-02-02 |
Family
ID=9452303
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR9312863A Expired - Fee Related FR2711836B1 (en) | 1993-10-28 | 1993-10-28 | Watertight crossing of microwave coaxial line, forming accessory support, for containment enclosure. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2711836B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106158054A (en) * | 2016-07-19 | 2016-11-23 | 江苏华光电缆电器有限公司 | Middle voltage electrical penetration piece ceramic component |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105490076B (en) * | 2016-01-04 | 2018-03-16 | 北京航天试验技术研究所 | Suitable for the capacitance type sensor lead-in wire sealing plug under vacuum or hyperbaric environment |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2591040A1 (en) * | 1985-11-29 | 1987-06-05 | Radiall Ind | HERMETIC COAXIAL CONNECTOR |
| US5026302A (en) * | 1990-06-08 | 1991-06-25 | W. L. Gore & Associates, Inc. | Connector |
-
1993
- 1993-10-28 FR FR9312863A patent/FR2711836B1/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2591040A1 (en) * | 1985-11-29 | 1987-06-05 | Radiall Ind | HERMETIC COAXIAL CONNECTOR |
| US5026302A (en) * | 1990-06-08 | 1991-06-25 | W. L. Gore & Associates, Inc. | Connector |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106158054A (en) * | 2016-07-19 | 2016-11-23 | 江苏华光电缆电器有限公司 | Middle voltage electrical penetration piece ceramic component |
| CN106158054B (en) * | 2016-07-19 | 2023-09-29 | 江苏华光电缆电器有限公司 | Ceramic component of medium-voltage electric penetrating piece |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2711836B1 (en) | 1996-02-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2088215C (en) | High frequency electric cable | |
| EP0504776B1 (en) | Low loss coaxial cable | |
| FR2487573A1 (en) | MICROWAVE WINDOW ASSEMBLY AND MICROWAVE TUBE PROVIDED WITH SUCH AN ASSEMBLY | |
| EP0014639B1 (en) | Method of preparing the end of a flexible very high frequency coaxial cable for the receipt of a connecting element | |
| FR2760294A1 (en) | BELLOWS RF MICROWAVE TUNING COLUMN | |
| FR2711836A1 (en) | Sealed penetration (lead-in, feed-through) for an ultra-high-frequency (microwave) coaxial line, forming an accessory support, for a confinement enclosure | |
| EP1014389B1 (en) | Hermetically sealed feedthrough bushing for external electrical apparatus | |
| EP1394900B1 (en) | Connector for two electrical power cables and connection including this connector | |
| EP3360391B1 (en) | Elementary device for applying a microwave energy with coaxial applicator | |
| EP3360396B1 (en) | Elementary device for producing a plasma having a coaxial applicator and plasma installation with this device | |
| EP2038978B1 (en) | Electric feedthrough structure for superconductor element | |
| FR2461369A1 (en) | Angled hyperfrequency coaxial element - has centre conductor covered with sleeve of high rigidity dielectric secured at each end in dielectric block | |
| FR3140485A1 (en) | High frequency connector for coaxial cable for transmitting high frequency signals | |
| FR2478869A1 (en) | SHF tube coaxial window - uses centre conductor and crossbeam support of same thermal expansion coefficient at its sealing temp. | |
| EP1225672B1 (en) | Internal spark control device for a connection module in gas-insulated transmission line | |
| EP0125172B1 (en) | Process for preparing the extremity of a very high frequency flexible coaxial cable for installing a connector element, and sleeve used for carrying out the process | |
| FR2638574A1 (en) | Method of and device for microwave (UHF) coaxial connection | |
| FR2735606A1 (en) | Coaxial cable for ultrasound and medical usage | |
| FR2514577A1 (en) | Two-sleeve connector for coaxial cables - has two screw-fitting metallic rings and conducting elastic seal to ensure ground continuity | |
| EP0750380A1 (en) | Electrical metal-clad switchgear protected against overvoltages | |
| BE475132A (en) | ||
| CH705264B1 (en) | Attaching an average or high voltage electric apparatus on a base by force fitting. | |
| BE413903A (en) | ||
| BE432903A (en) | ||
| FR3111745A1 (en) | Connector device for shielded mineral insulated cable |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |