NL8502204A - Radiogene buis met draaiende anode. - Google Patents

Description

* ft Λ 85313

Korte aanduiding: Radiogene buis met draaiende WcJe.

De uitvinding heeft betrekking op een radiogene buis met draaiende antenne en betreft meer in het bijzonder de bevestiging van de schijf die de anode vormte op de as van de rotor die de schrijf roterend aandrijft.

De uitvinding is bij voorkeur van toepassing op een radiogene buis 5 met magnetische ophanging, waarin men de rotor electrisch wil isoleren van de aan de anode aangelegde hoogspanning.

Een bekende radiogene buis is samengesteld uit een kathode vormende, electronen emitter die tegenover een de anode vormend doel is geplaatst en met een hoogspanningsbron is verbonden. Deze schijfvormige anode is 10 op de as van een rotor van de motor geplaatst om roterend te worden aangedreven. Rekening houdende met de grote toegepaste vermogens en het kleine oppervlak van de trefzone van de electronen op het anode doel, staat in feite het in rotatie brengen van deze anode toe om de prestaties te vergroten doordat zodanig wordt tewerkgegaan, dat het electro-15 nen bombardement op het relatief koude materiaal plaatsvindt. Een recente ontwikkeling van dit soort van radiogene buis is het ontwikkelen van rotoren met magnetische ophanging. De rotor rust bij zijn werking niet meer op kogellegers. Met het verschijnen van dit soort van ophanging is het zeer voordelig om de schrijf die de anode van de rotor vormt elec-20 trisch te isoleren. Dit maakt magelijk om het op hoogspanning brengen te vermijden van de magnetische legers, evenals de verschillende voedingen en de electronische stuur- en regelstelsels die de magnetische ophanging verzekeren. Een eenvoudig lijkende oplossing bestaat uit het vervaardigen van de as van de rotor uit een sterk electrisch isolerend 25 materiaal. Met een dergelijke constructie wordt slechts de schijf op een positieve hoogspanning gebracht en de electrische stroom wordt door een geschikte, op zichzelf bekende inrichting van de anode afgevoerd, terwijl de rotor op een potentiaal blijft die nabij de potentiaal is van massa.

30 Het vervaardigen van een dergelijke rotor met isolerende as stoot echter op ernstige moeilijkheden (veroorzaakt door de optredende aanzienlijke temperatuurverschillen) die tot op heden niet op volledig bevredigende wijze zijn opgelost.

Tijdens de werking kunnen in feite de schijf die de anode vormt 35 en de as van de rotor temperaturen bereiken in de orde van grootte van 1500° C. Dit geeft een aanzienlijke beperking van de keuze van de voorde as bruikbare materialen, daar dit materiaal tegelijkertijd een iso- 'j8 8 2 2 Ö 4 ' 'ί* -2- lerend en een vuurvast materiaal moet zijn. Voorts moet de anodeschijf ook uit een vuurvast materiaal zijn vervaardigd dat een hoog atoomgetal heeft. Als gevolg van de beperkte keuze van de materialen zowel voor de anodeschijf als voor de as is het practisch onmogelijk om de lineaire 5 uitzettingscoëfficiënten tussen de materialen van schijf en de as aan te passen. Men stelt vast, dat tijdens de normale werking van de radio-gene buis het uitzettingsverschil tussen de as en de schijf te groot is om bij elke temperatuur een goede mechanische bewerking te kunnen verzekeren.

10 De uitvinding staat het oplossen van dit vraagstuk toe.

De algemene gedachte van de uitvinding bestaat uit het voor de keuze van de samenstellende materialen van de as en van de anodeschijf (men kiest momenteel het best mogelijke isolerende en vuurvaste materiaal voor de as, zoals bijvoorbeeld een keramiek of aluminiumoxyde) op geen 15 enkele wijze rekening houden met de uitzettingscoëfficiënten, en het in de montage aanbrengen van een element, dat een bepaalde uitzettings-coëfficiënt heeft en waarvan de afmetingen zijn bepaald om rekening te houden met de verschillende lineaire uitzettingscoëfficiënten van de samengestelde materialen.

20 Meer in het bijzonder betreft de uitvinding daardoor een radiogene buis voorzien van een draaiende anode die door een bevestigingsstelsel met een rotoras is verbonden, met het kenmerk, dat tenminste bepaalde van de samengestelde delen zijn vervaardigd uit materialen die verschillende lineaire uitzettingscoëfficiënten hebben, waarbij tenminste één 25 element van dit bevestigingsstelsel een zodanig bepaalde bruikbare lengte heeft, dat de axiale uitzettingen van dit bevestigingsstelsel in hoofdzaak de axiale uitzettingen compenseren van die delen van de anode en van de as die aan de werking van dit bevestigingsstelsel zijn onderworpen .

30 Meestal werkt het bovengenoemde bevestigingsstelsel met axiale in- klemming en het compensatie element kan, volgens de uitvinding, de meest uiteenlopende configuraties bezitten. In dit bevestigingsstelsel kan men bijvoorbeeld een soort van tussenwand (of verschillende) aanbrengen.

Volgens een op het ogenblik de voorkeur bezittende uitvoeringsvorm 35 echter is dit element met een vooraf bepaalde bruikbare lengte de schroef van een schroef-moer samenstel, dat tussen deze anode en een inwendige schouder van de as is aangebracht, waarbij de plaats van de inwendige schouder ten opzichte van deze anode de bruikbare lengte van de schroef 8502204 -3- r ' .*<.

bepaalt.

Bovendien dient te worden opgemerkt, dat de uitvinding niet beperkt is tot een radiogene buis met magnetische ophanging (hoewel dit het voorkeurs toepassingsgebied is) maar op elke andere radiogene buis kan worden 5 toegepast waarbij men de anode electrisch van zijn aandrijfstelsel wil isoleren.

De uitvinding zal beter worden begrepen en andere voordelen hiervan zullen duidelijker naar voren treden aan de hand van de onderstaande beschrijving van verschillende uitvoeringsvormen van radiogene buizen vol-10 gens het beginsel van de uitvinding, die gegeven zijn bij wijze van voorbeeld met verwijzing naar de bijgaande tekening, waarin: - fig. 1 een gedeeltelijk schematisch aanzicht is van een radiogene buis met magnetische ophanging volgens de uitvinding; - fig. 2 een gedeeltelijk doorsnedeaanzicht is van een dergelijke 15 radiogene buis, die tussen de anodeschijf en de isolerende as een beves- tigingsstelsel volgens de uitvinding toont; - fig. 3 een soortgelijk aanzicht is als fig. 1 en een variant toont van het bevestigi.ngsstelsel; - fig. 4 een soortgelijk aanzicht is als fig. 2 en een andere variant 20 toont van het-bevestigingsstelsel; - fig. 5 een soortgelijk aanzictt is als fig. 4 en opnieuw een andere variant toont van het bevestigingsstelsel.

In de tekening is een radiogene buis 11 weergegeven met een draaiende anode 12 en met magnetische ophanging. De anode 12 is in de vorm van een 25 schijf, deze wordt op zijn zijde 14 gebombardeerd door een electronenbun-del die wordt uitgezonden door een (niet weergegeven) kathode. De anode is aan het einde bevestigd van een as 15 van een rotor 16 met magnetische legers. De anode 12, de as 15 en de rotor 16 zijn binnen een omhulsel 18, bijvoorbeeld uit glas bevestigd. Met de anode 12 is een op zichzelf beken-30 de inrichting 7 voor de afvoer van ladingen aangebracht. Door middel van deze inrichting wordt een positieve hoogspanning op de anode aangelegd.

De rotor wordt roterend aangedreven door een stator 19 die aan de buitenzijde van het omhulsel 18 ligt. De magnetische ophanging wordt verzekerd door twee paar polen 20 en twee paar polen 21 die aan de buitenzijde van 35 het omhulsel 18 respectievelijk in de nabijheid van de twee axiale einden van de stator zijn aangebracht. In fig. 1 zijn een paar polen 20 en een paar polen 21 zichtbaar en in het vlak van de figuur weergegeven; de twee 3502204 c- % -4- andere paren polen zijn respectievelijk over 90° verschoven en zijn een-voudigheidshalve niet weergegeven. De rotor is hol en beschermingslegers 24, die zijn aangebracht op een vaste as welke met het omhulsel 18 is verbonden, zijn binnen de rotor aangebracht opdat deze hierop kan steu-5 nen wanneer hij niet onder invloed van het paar polen 20 en 21 in evenwicht wordt gehouden.

Volgens een gezichtspunt van de uitvinding is de as 15 van de rotor van een vuurvast en isolerend materiaal, zoals bijvoorbeeld aluminium-oxyde of keramiek en deze as heeft daardoor een lineaire uitzettings-10 coëfficiënt die in hoofdzaak verschilt van die van de schijf die de anode 12 vormt, van grafiet.

Zoals fig. 2 en 3 tonen is de anode 12 doorboord door een axiale boring 26 en de as 13 is voorzien van een boring 28 die uitmondt aan het vrije einde van de as en een diameterverschil omvat dat een rechte 15 schouder 27 geeft. Een schroef 29 - moer 29a samenstel is tegen het vlak 14 van de anode en de schouder 27 bevestigd. Dit schroef-moer samenstel vormt daardoor een bevestigingsstelsel met axiale vastklemming, zo-.als hierboven is vermeld. De axiale boring 26 van de anode komt overeen met de einddiameter van de as 15 en deze anode rust tegen een rechte 20 schouder 30 van deze as.

Volgens de uitvinding zijn de aard van het materiaal dat de schroef 29 vormt en de plaats van de schouder 27 (welke zijn bruikbare lengte bepaalt) zodanig gekozen, dat de axiale uitzetting van dit bevestigingsstelsel in hoofdzaak de axiale uitzettingen compenseert van die delen van 25 de anode en van de as die aan de werking van dit bevestigingsstelsel zijn onderworpen.

In het weergegeven uitvoeringsvoorbeeld speelt de schroef 29 in feite zelf de rol van het genoemde compensatie element van het bevestigingsstelsel. De bepaling van de bruikbare lengte L van de schroef (dat 30 wil zeggen de afstand tussen de schouder 27 en het vlak 14 van de schijf) gebeurt op de volgende wijze: - Lj is de lengte die in beschouwing moet worden genomen voor de axiale uitzetting van de anode; in het voorbeeld van fig. 1 en 2 is eenvoudig de dikte van de anode in de nabijheid van de as.

35 - L2 is de lengte die in beschouwing moet worden genomen voor de axiale uitzetting van het eindgedeelte van de as 15; in het voorbeeld van fig. 1 en 2 betreft het de afstand tussen de schouders 27 en 30.

8502204 -5- φ φ - aj, ag en zijn de respectieve lineaire uitzettingscoefficienten van de materialen die de anode 12, de as 15 en de schroef 29 vormen.

Wanneer men op elk ogenblik van de werking van de radiogene buis toelaat, dat deze drie elementen eenzelfde temperatuursstijging At ten opzichte 5 van de omgevingstempratuur hebben ondergaan, opdat de uitzettingen gelijk zijn tussen de delen die zij vasthouden (de as en het schroef-moer samenstel) en het vastgehouden onderdeel (anode), dan geldt: a^ At + = a^ LAt en daar L = + Lg al ~ a2 10 krijgt men: L = - a3 " a2

Anders gezegd, door het op deze.wijze kiezen van L zal de aanklem-druk in koude toestand die volgens de lengteas op de schijf wordt uitge-oefend zich binnen het hele werkingstemperatuur interval handhaven en de schijf zal op de juiste wijze aan de isolerende as blijven bevestigd.

15 In het; voorbeeld van fig. 1, waarin a = 5,5 .ΙΟ** m/°C (grafiet) en a2 = 7.10“6 m/°C (aluminiumoxyde) heeft men voor de schroef 29 een materiaal gekozen met een tussenliggende temperatuurscoëfficiënt (TZM, a^ = 6.10”^ m/°C). De verhouding L/L^ bedraagt dan 1,5. De bruikbare lengte van de schroef 29 is daardoor groter dan de dikte van de schijf 20 12 (typisch 30 mm voor een schijf met een dikte van 20 mm.).

Het voorbeeld van fig. 2 komt overeen met een combinatie van materialen, waarin de uitzettingscoëfficiënt van de schroef groter is dan die van de twee andere materialen. Dit is in het bijzonder het geval —6 wanneer de as 15 van keramiek is (ag = 3.10 m/°C, a^ en a^ veranderen 25 niet ten opzichte van het voorgaande voorbeeld). Dezelfde berekening komt uit op de uitdrukking: al - a2 L = Lx . —-- a2 " a3

Bij de hierboven gegeven cijfers bedraagt de verhouding L/Lj = 0,83.

De bruikbare lengte van de schroef is daardoor kleiner dan de dikte van 3P de anode.

In de twee voorafgaande gevallen wordt het radiale uitzettingsver-schil gecompenseerd door de spelingen die berekend zijn tussen de dia- y 5 '3 2 k: V- 4 -6- ' 1 meter van de boring 28 en die van het einde van de as 15.

De configuraties van fig. 5 en 6 verzekeren tegelijkertijd de radiale en de overlangse compensatie. Hiertoe zijn de axiale opening van de anode 12a en het eindgedeelte van de as 15a voorzien van de samen-5 werkende, afgeknot kegelvormige draagvlakken 35 respectievelijk 36. De andere constructie elementen zijn identiek en dragen dezelfde verwij-zingscijfers als fig. 1 en 2. Men toont aan, dat de voor de axiale uitzetting van de schijf in beschouwing te nemen lengte ditmaal de afstand is tussen de top van de kegel 38 waarin de afgeknot kegelvormige draag-10 vlakken 35 en 36 zijn ingeschreven en het vlak 14 van de schijf die de anode vormt waarop de moer 29a steunt. Op dezelfde wijze is de voor de axiale uitzetting van de as in beschouwing te nemen lengte de afstand tussen de top van deze zelfde kegel en de schouder 27.

Wanneer de uitzettingscoëfficiënt van de schroef kleiner of groter 15 is dan die van de anode en van de as verkrijgt men de configuratie van fig. 4, waarin de top van de kegel 38 aan de buitenzijde van de anode is en met L = L^. al a2 a2 - a3

In het tegengestelde geval verkrijgt men de configuratie van fig.

5, waarin de top van de kegel 38 aan de binnenzijde van de anode ligt en/ 20 met: al ” a2 L - L, —-- 1 a3 ~ a2

In alle hierboven beschreven gevallen wordt de bepaling van de bruikbare lengte van de klemschroef 29 gegeven door de betrekking: β-Ι “ 8λ L - L, —-- 1 a3 - a2 25 Vanzelfsprekend is de uitvinding niet beperkt tot de enkele uit- voeringsvoorbeelden van het klemstelsel die zojuist zijn beschreven.

Hij omvat alle technische equivalenten van de toegepaste middelen wanneer deze binnen het raam valleen van de volgende conclusies.

8502 2 04

Claims (6)

1. Radiogene buis voorzien van een draaiende anode (12) die verbonden is met een as (15) van de rotor (16) door een bevestigingsstelsel (29, 29a), met het kenmerk, dat tenminste bepaalde van de samengestelde onderdelen zijn vervaardigd uit materialen die verschillende lineaire 5 uitzettingscoëfficiënten hebben, waarbij tenminste één element (29) van het bevestigingsstelsel een bruikbare lengte heeft die zodanig is bepaald, dat de axiale uitzettingen van het bevestigingsstelsel in hoofdzaak de axiale uitzettingen van die delen van de anode en de as compenseren welke aan de werking van dit bevestigingsstelsel zijn onderworpen.

2. Radiogene buis volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat een genoemd element van vooraf bepaalde bruikbare lengte de schroef (29) is van een schroef-moer samenstel dat is aangebracht tussen de anode (12) en een inwendige schouder (27) van de as, waarbij de plaats van de inwendige schouder ten opzichte van de anode deze bruikbare lengte bepaalt.

3. Radiogene buis volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de ge noemde bruikbare lengte in hoofdzaak voldoet aan de betrekking: al “ a2 L = L. - , waarin L de bruikbare lengte is; 1 a3 - a2 een lengte is die in beschouwing moet worden genomen voor de axiale uitzetting van de anode, en 20 ap a2» en a^ de respectieve lineaire uitzettingscoëfficiënten zijn van de materialen die de anode (12),de as (15) en de schroef (29) vormen.

4. Radiogene buis volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de draaiende anode is doorboord door een cylindrische axiale boring welke overeenkomt met de eindmiddellijn van de as en die steunt tegen een 25 rechte schouder (30) hiervan, waarbij de in beschouwing te nemen lengte de dikte is van de anode (12) in de nabijheid van de as (15).

5. Radiogene buis volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de anode is voorzien van een axiale opening en dat deze axiale opening en het eindgedeelte van de as zijn voorzien van samenwerkende, afgeknot kegel- 30 vormige draagvlakken (35, 36), waarbij de in beschouwing te nemen lengte de afstand is tuusen de top van de kegel (38) waarin de afgeknot kegelvormige draagvlakken zijn ingeschreven en het oppervlak (14) van de anode waartegen de klemmiddelen steunen.

6. Radiogene buis volgens een van de voorgaande conclusies, met 35 het ksamerk, dat de as uit keramiek is.

0. Q 9 ^Radiogene buis volgens een van de conclusies 1 tot 6, met het kenmerk, dat de as van aluminiumoxyde is.