SE451649B - Avstembar magnetron - Google Patents

Description

4s1 649 med olja. P g a svårigheterna med smörjningen har det visat sig nödvändigt att minska yttrycket, dvs belastningen per kula, till ett minimum. Och för att upp- nå detta, öka antalet kulor till ett maximum. Kulhållarringen har därför ute- lämnats i de kända magnetronernas lager och kulorna rullar då tätt intill och i direkt kontakt med varandra i utrymmet mellan inre och yttre lagerring.

En nackdel med stålkulor är att, åtminstone i det lager som ligger närmast interaktionsrummet, kulorna magnetiseras av det lokalt rådande statiska magnet- fältet så att varje kula bildar en liten dipol. Dessa magnetiska dipoler intar olika lägen relativt det magnetiserande fältet samtidigt som de roterar kring sin egen axel och ständigt även intar olika inbördes lägen. Detta ger upphov till inbördes attraktions- och repulsionskrafter mellan kulorna av mer eller mindre slumpartad karaktär. En viss konstaterad ojämnhet hos avstämningskurvan vid kontinuerlig rotation av avstämningskroppen med åtföljande frekvenssprid- ning vid prediktering av frekvensen har tillskrivits detta fenomen i de kända magnetronerna. Inbördes attraktionskrafter mellan kulorna och mellan kulorna och lagerringarna förorsakar dessutom “stick-slip“-effekter, vilket inverkar menligt på livslängden. Ytterligare en nackdel med stålkulor är att deras hård- het avtar med temperaturen. Detta innebär bl a att temperaturen vid evakue- ringen måste begränsas. Därigenom begränsas även vakuumets godhet. Ändamålet med uppfinningen är att åstadkomma en lagring för avstämnings- kroppen i en avstämbar magnetron, vilken ej har de nämnda nackdelarna hos de kända konstruktionerna. ' Enligt uppfinningen uppnås detta därigenom att i en avstämbar magnetron av _ inledningsvis beskrivet slag åtminstone rullkropparna i nämnda rullningslager är gjorda av omagnetiskt material, varigenom inverkan av magnetisk interaktion mellan rullkropparna på den al strade rotationen elimineras. Det omagnetiska materialet kan lämpligen vara ett sintrat material.

Genom uppfinningen uppnås i första hand att avstämningskurvan får ett jäm- nare förlopp och frekvensprediktering därför kan göras med större noggrannhet än i de kända magnetronerna. Den friktion som beror på magnetisk interaktion i konventionella lager av stål p g a de beskrivna "stick-slip"-effekterna, för- svinner helt, vilket ger mindre förslitning och större livslängd.

Lämpligen kan lagren i sin helhet vara gjorda av omagnetiskt sintrat material. Härvid kan vakuumpumpningen genomföras vid en högre temperatur, vil- ket ger möjlighet till förbättrat vakuum.

I ett föredraget utföringsexempel är det omagnetiska materialet en omagne- tisk härdmetall, varvid med hårdmetall avses en cementerad karbid. Den grund- 451 649 läggande typen av hårdmetall, från vilken alla andra hårdmetaller är härledda, innehåller som hård beståndsdel volframkarbid och som bindemedel kobolt. An- vändningen av kobolt som bindemedel gör att dessa hårdmetaller är starkt magne- tiska. För speciella applikationer, där speciellt höga krav ställs på korro- sionsbeständighet och seghet, kan kobolt som bindemedel till största delen er- sättas med exempelvis nickel. Sådana hårmetaller, som i huvudsak innehåller nickel eller liknande material som bindemedel, uppvisar omagnetiska, eller snarare paramagnetiska, egenskaper och är användbara i föreliggande fall.

I ett annat utföringsexempel utgöres det omagnetiska sintrade materialet av keramiskt material, t ex kiselnitrid eller aluminiumoxid. Keramiskt material har fördelen av att ha lägre vikt, vilket ger.lägre centrifugalkrafter och där- igenom mindre slitage samt lägre tröghetsmoment vid omställning.

Det observeras att det tidigare redan har föreslagits att använda keramik- kulor istället för stålkulor i turbinlagren i en förbränningsmotor för flyg- plan. Lagren arbetar i detta fall inte i vakuum eller i något magnetfält och ändamålet med keramikkulorna var endast att uppnå en effektivare förbränning och högre verkningsgrad genom den högre arbetstemperatur och högre varvtal, som kan uppnås genom användning av keramikulor, samt dessutom att göra smörjningen lättare. Denna redan föreslagna teknik ger inte någon anvisning om lösning på de speciella lagringsproblem, som uppträder i magnetronfallet.

Det observeras vidare att det vid röntgenrör med roterbar anod är tidigare känt att bära upp anoden med kullager, i vilka åtminstone kulorna är gjorda av keramik, se t ex DE-GM 72 32 284, eller hårdmetall, se t ex DE-OS 22 15 370, DE-OS 28 00 854, USP 3 720 853. I det sistnämnda fallet med hårdmetall i kulor- N na är det dock ingenstans sagt att hårdmetallen skulle vara omagnetisk. Valet av material har här enbart samband med de rådande arbetsbetingelserna, som be- står i att lagren arbetar i vakuum och vid hög temperatur. Däremot är de ej utsatta för något statiskt magnetfält. Här föreligger således ej det väsent- li gaste problemet, som uppträder i magnetronfallet och som lösts genom före- liggande uppfinning.

Uppfinningen åskådliggöres med hjälp av exempel under hänvisning till bi- fogade ritningar, där fig 1 visar ett förenklat deltvärsnitt av en avstämbar magnetron, där uppfinningen kan tillämpas, och fig 2, 3 visar ett avsnitt av fig 1 med inritade datorberäknade magnetflödeslinjer, dels för det fall att kullagren utgöres av konventionella stålkullager (fig 2) och dels för det fall att kulorna enligt uppfinningen är gjorda av omagnetiskt material (fig 3)~ Den visade magnetronen antages vara rotationssymmetrisk omkring axeln 0. 451 649 På ritningen betecknar 10 ett anodsystem innefattande ett anodblock 11 och radiellt ställda anodplattor 12, vilka mellan sig definierar tårtbitsformade avstämda hälrum, 13 är en katod med tilledare 14, 15 är ett polstycke som är förbundet med ej visade permanentmagnetorgan och 16, 17 är polskor som alstrar ett axiellt magnetfält i det mellan katod- och anodplattor utbildade interak- tionsrummet 18. Vid bakkanten av samtliga anodplattor är ett spår 19 upptaget, och i detta spår löper ena änden av en cylinderformad avstämningskropp 20 som är förenad med en medelst två kullager 21, 22 på en fast centrumaxel 23 roter- bart lagrad cylinderformad bärare 24. Avstämningskroppen är gjord av elek- triskt ledande material och har utefter omkretsen varierande elektrisk led- ningsförmåga, t.ex. åstadkommet medelst hål eller en tandad utformning, i den del som skjuter in i nämnda spår, så att en periodisk ändring av de nämnda hål- rummens avstämning uppstår vid rotation av kroppen. Avstämningskroppen 20 med sin bärare 24 samt kullagren 21 och 22 är belägna i ett med interaktionsrumnet 18 förbundet evakuerat utrymme 25 som är begränsat av ett vakuumtätt hölje. I detta hölje ingår förutom nämnda anodblock 11 och polstycke 15 en ändcylinder 26 och ett ändstycke 27. Avstämningskroppen kan ställas in i önskat vinkelläge eller roteras kontinuerligt medelst ej visade inställningsorgan som kan inne- fatta en elektrisk motor och en magnetkoppling.

Fig 2 visar ett avsnitt av fig 1 med inritade datorberäknade magnetflödes- linjer F för det fall att kullagren utgöres av konventionella stålkullager, I varvid avstämningskroppen 20 och anodplattorna 12 (fig 1), vilka är gjorda av omagnetiskt material, för tydlighets skull är utelämnade i fig 2. Det framgår att endast en bråkdel av det totalt alstrade magnetflödet går genom interak- tionsrummet. Det framgår också att det närmast interaktionsrummet liggande kullagret 21 genomflyts av ett relativt kraftigt magnetiskt flöde, vilket gör att stâlkulorna kommer att bilda små permanentmagneter eller dipoler. Detta ger ökad förslitning till följd av magnetisk interaktion, dels mellan kulorna in- bördes och dels mellan kulrona och lagerringarna, samt ger dessutom upphov till ojämn gång vid kontinuerlig drift.

Fig 3 visar samma bild som fig 2 men för det fall att kulorna i lagret 21 enligt uppfinningen är gjorda av omagnetiskt material. En följd av detta är att storleken av läckflödet genom lagret 21 minskar. Förutom minskningen av läck- flödet ger de omagnetiska kulorna många fördelar. All friktion till följd av magnetisk attraktion försvinner, vilket ökar livslängden. Gången vid kontinuer- lig drift blir jämnare och precisionen ökar. Om såväl kulorna som lagerringarna är gjorda av omagnetiskt material med hög varmhållfasthet, så kan temperaturen vid evakueringspumpningen höjas, vilket förbättrar vakuumet. 451 649 I ett föredraget utföringsexempel utgörs det omagnetiska materialet i kulorna eller eventuellt hela kullagren av en omagnetisk hårdmetall, dvs en cementerad karbid med omagnetiska egenskaper. Som hård beståndsdel kan hård- metallen innehålla volframkarbid, vilken emellertid också till större eller mindre del kan vara ersatt med andra karbider, såsom TiC, TaC, NbC. Som binde- medel kan det i hårdmetaller vanligen använda materialet kobolt till större delen vara ersatt med nickellegeringar. Hârdmetaller som kobolt som bindemedel är magnetiska, medan de som har nickellegeringar som bindemedel är praktiskt taget omagnetiska, eller snarare paramagneti ska.

I ett annat utföringsexempel utgöres det omagnetiska materialet i kulorna eller kullagren av ett keramiskt material. Det keramiska materialet kan t ex vara kiselnitrid eller aluminiumoxid. l Ett annat tänkbart omagnetiskt material är austenitiskt rostfritt stål med ytbeläggning av titankarbid, titannitrid eller liknande. Om magnetronens driftstemperatur kan hållas låg skulle också andra omagneti ska material kunna användas, t ex “Hadfield“-stål eller manganstål; eventuellt även beryllium- brons. Även kristallina material är tänkbara.

Speciellt i det fall då kullagren saknar kul hâllarring så att kulorna g ligger fritt i rummet mellan yttre och inre lagerring och kan komna i kontakt med varandra under drift ger användning av omagnetiskt material i kul orna den stora fördelen att avstämningskurvan blir jämnare vid kontinuerlig rotation av avstämningskroppen, vilket i synnerhet ger bättre frekvensnoggrannhet vid pre- diktering av frekvensen.

I stället för kullager kan också andra typer av rullningslager användas.

Claims (5)

451 649 Patentkrav

1. Avstämbar magnetron innefattande koaxiella katod- och anodsystem, som mellan sig definierar ett ringformigt, i drift evakuerat interaktionsrum, och en medelst rullningslager uppburen roterbar avstämningskropp som har en på magnetronens avstämning inverkande aktiv del med runt omkretsen varierande kon- duktivitet för att åstadkomma en periodisk variation av avstämningen vid rota- tion av kroppen, vilken kropp tillsammans med sin lagring ligger i ett med interaktionsrmmet kommunicerande rum, samt en magnetkrets med tvâ på ömse sidor om interaktionsrummet belägna polskor för att alstra ett axiellt magnet- fält genom interaktionsrummet, vilken magnetkrets sluter sig genom det närmast interaktionsrummet liggande rullningslagret, k ä n n e t e c k n a d av att åtminstone rullkropparna i nämnda rullningslager är gjorda av omagnetiskt material, varigenom inverkan av magnetisk interaktion mellan rullkropparna på den alstrade rotationen elimineras.

2. Magentron enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d av att lagren i sin helhet är gjorda av omagnetiskt material.

3. Magnetron enligt patentkravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att det omagnetiska materialet är en omagnetisk hârdmetall, varvid med hårdnetall avses en cementerad karbid.

4. Magnetron enligt patentkravet 3, k ä n n e t e c k n a d av att hård- metallen som bindemedel i huvudsak innehåller nickel.

5. Magnetron enligt patentkravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att det omagnetiska materialet är ett keramiskt material, t ex kiselnitrid eller aluminiumoxid. .L/J