WO2020043563A1 - Kühlanordnung für wanderfeldröhren - Google Patents

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WO2020043563A1
WO2020043563A1 PCT/EP2019/072335 EP2019072335W WO2020043563A1 WO 2020043563 A1 WO2020043563 A1 WO 2020043563A1 EP 2019072335 W EP2019072335 W EP 2019072335W WO 2020043563 A1 WO2020043563 A1 WO 2020043563A1
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WO
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housing
carrier plate
recess
traveling wave
projection
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PCT/EP2019/072335
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Wolfgang DÜRR
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Thales Deutschland GmbH Electron Devices
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Publication date
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J23/00—Details of transit-time tubes of the types covered by group H01J25/00
    • H01J23/005—Cooling methods or arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
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    • H01J23/02—Electrodes; Magnetic control means; Screens
    • H01J23/027—Collectors
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J25/00—Transit-time tubes, e.g. klystrons, travelling-wave tubes, magnetrons
    • H01J25/34—Travelling-wave tubes; Tubes in which a travelling wave is simulated at spaced gaps

Definitions

  • the invention relates to a cooling arrangement for traveling wave tubes, in particular for conduction-cooled traveling wave tubes.
  • traveling wave tubes (referred to as traveling wave tubes) amplify electrical signals by free electrons part of their
  • Satellite technology is increasingly creating cost pressure, which is countered primarily by reducing the transport costs of satellites. Since the payload, which can, for example, carry a launch vehicle, is predetermined, attempts are made to reduce the transport costs by more efficiently allocating the payload.
  • the transport costs of a satellite are primarily based on its mass and volume, so that savings potentials are sought in particular with regard to these two sizes.
  • traveling wave tubes in addition to the categorization according to types of construction, a distinction is also made according to the type of cooling selected, especially between so-called radiation-cooled tubes and conduction-cooled tubes.
  • Radiation-cooled tubes emit the power loss during operation in the form of heat via so-called radiators as radiant heat.
  • the heat-generating tube is connected in a heat-conducting manner to a thermal sink.
  • Traveling wave tubes generate heat loss in the form of heat in two areas in particular.
  • heat is generated in the area of the electron gun, where a hot cathode is heated, so that electrons are released from a metal composite over the necessary release work.
  • the electrical NENs are then directed towards a collector via a Wehnelt cylinder and an anode screen.
  • the second area in which there is power loss in the form of heat in traveling wave tubes, is the so-called collector.
  • the collector electrons that move along the beam axis through the traveling wave tube are slowed down and collected. Part of the kinetic energy of the electrons is thus converted into heat in the area of the collector.
  • carrier plates are often used as thermal sinks.
  • the housings in which the traveling wave tubes are located are mounted on the carrier plate via flanges in the area of the electron gun and in the area of the collector.
  • the dissipated power dissipated in the form of radiant heat is dissipated into the environment from the carrier plate.
  • carrier plates are often designed as a solid, mass and volume-rich component.
  • this version is in contrast to the goal of saving the transport costs of a satellite or achieving smaller designs of entire traveling wave tube arrangements.
  • traveling wave tubes In addition to thermal loads, traveling wave tubes must also be secured against mechanical loads, such as vibrations or shock loads.
  • DE 42 33 352 B4 proposes a cooling arrangement in which a heat pipe system transports power loss in the form of heat away from an electron collection area to a heat emission device, the heat emission device being partially formed from components of the delay device along the electron beam.
  • An electron beam tube is known from EP 0 211 628 B1, in which cooling vanes are provided in the extension of the tube housing beyond the collector.
  • cooling vanes are provided in the extension of the tube housing beyond the collector.
  • a cooling arrangement for traveling wave tubes comprising at least one traveling wave tube in a housing and a carrier plate, the carrier plate comprising a recess formed in an upper side of the carrier plate, the housing being arranged within the recess in such a way that outer surfaces of the housing with the inner surfaces of the recess at least in sections along a contact surface in thermally conductive contact in order to dissipate heat in the form of to deliver the housing of the traveling wave tube to the carrier plate via the contact surface.
  • a carrier plate which has a recess on its upper side into which the housing of a traveling wave tube can engage.
  • the traveling wave tube is inserted into the recess via its housing in such a way that the outer surfaces of the housing are in thermal contact with the inner surfaces of the recess, at least in sections.
  • the depth of the recess is based on the expected power loss in the form of heat which is emitted from the traveling wave tube via the housing to the carrier plate.
  • the material can be removed, for example, by milling or cutting out the material.
  • the recess itself largely corresponds to the outer shape of a housing which is to be introduced into the recess.
  • recesses can be realized which have a semicircular, a triangular, a trapezoidal or a square cross section.
  • a folding device which is trapezoidal in cross section and which engages in a corresponding recess in the carrier plate in such a way that the housing contacts the folding device the carrier plate is held.
  • the outer surfaces of the housing are in thermally conductive contact at least in sections with the inner surfaces of the recess means that the housing with its outer surfaces may protrude beyond the upper side of the carrier plate, so that only a part of the outer surface of the housing underneath is included contacted the inner surface of the recess.
  • a cross section of the carrier plate can also be formed, in which a part of the carrier plate at least partially projects over an upper side of the housing of the traveling wave tube. With this roof-like configuration of the carrier plate, mechanical loads, such as impacts, can be absorbed from different directions.
  • Such a cross section could be L-shaped, for example.
  • An upper side of the housing would be at least partially covered by a projection of the carrier plate, in particular the connections arranged on the upper side of the housing, for example the RF signal input or RF signal output, being left out
  • the recess is formed in such a way that at least part of the carrier plate covers the housing, it is also possible for the housing to be inserted completely into the carrier plate, the recess in this case being at least like one tunnel opened on one side would be formed in the carrier plate.
  • the arrangement of the housing in the carrier plate has a particularly advantageous effect with regard to stability and resilience under mechanical loads. This is due in particular to the fact that the housing is supported or held by the carrier plate in at least one further direction.
  • thermally induced changes in the length of the recess and the housing are taken into account when creating the recess, so that there is always contact between the housing and the carrier plate even in the case of thermal expansion by heating or when the dimensions are reduced by cooling.
  • the carrier plate is advantageously made of a thermally very good conductive material.
  • the backing plate or along its outer surfaces can include cooling fins that increase the surface area for dissipating heat.
  • the recess could be connected to the carrier plate in a hot joining process in which the housing is cooled and the carrier plate is heated. Alternatively or additionally, it would also be possible to weld or solder the housing to the carrier plate in the region of the cutout.
  • the cutout comprises a side surface and a base surface and the housing comprises a side wall and a base piece, the side wall being in thermally conductive contact at least in sections with the side surface and the base piece at least in sections with the base surface.
  • the total available contact surface, via which the housing and the carrier plate are thermally conductively connected to one another, is increased in that, in addition to the bottom part of the housing, as is already known, a side surface of the housing with the carrier plate is thermally conductive contact.
  • the contact area is thus composed overall of the area over which the side wall is covered with the side area and the area on which the base piece rests on the floor area.
  • this contact area can be interrupted, that is to say divided into several partial areas.
  • this arrangement has the advantage that the heat flow from the traveling wave tube not only takes place in the direction of the base piece, but can also take place in the direction of the side wall.
  • the housing or the recess it is accordingly also possible for the housing or the recess to be shaped such that the housing has a larger part, in particular in the area of the electron gun and the collector the side wall is connected to the side surface. In this way, sufficient dissipation of this power loss is ensured, particularly in areas in which there is a lot of power loss in the form of heat.
  • the housing is also at least partially covered by the carrier plate, so that in addition to at least one side wall and the bottom plate of the housing, an upper plate of the housing opposite the bottom plate is in contact with the carrier plate.
  • the recess can be provided in such a way that only one side surface is formed, that is to say the recess extends to the edge of the carrier plate.
  • the width of the recess would be at least as wide as the housing of the traveling wave tube.
  • the housing would only abut the recess with one side wall, which would nevertheless lead to an enlargement of the thermally conductive contact area.
  • a plurality of cutouts for one housing each with a traveling wave tube are formed in the support plate, the cutouts being spaced apart along the support plate and the mutually facing side surfaces of adjacent cutouts each including a projection on the upper side of the support plate.
  • traveling wave tubes share a common carrier plate in their housings as a thermal sink.
  • the recesses are formed by material removal in such a way that a projection is formed between adjacent recesses.
  • the protrusion is bordered by the part of the surface of the carrier plate which remains when material is removed to create the cutouts, and by the side surfaces of two adjacent cutouts.
  • the dimensions of the support plate are slightly larger when accommodating a plurality of housings than when accommodating only one housing.
  • the mass and or the volume of a carrier plate for two or more housings with traveling wave tubes is less than the sum of the masses and or volumes in the case of individual arrangements of one carrier plate and one housing. This again increased packing density, i.e.
  • the projection which is formed by two adjacent side surfaces, can also protrude over the housing, so that the top plate, which lies opposite the bottom plate of the housing, is in contact with the carrier plate.
  • the projection would have a T-shaped cross section.
  • the carrier plate comprises an internal coolant tube, the recess being formed around the coolant tube. Accordingly, the cooling capacity of the carrier plate with respect to the housing is increased in that a cooling fluid is transported through the carrier plate within a coolant tube. Air or liquids, such as water-glycol mixtures, are typically used as cooling fluids and are pumped through the coolant tube during operation.
  • closed double-walled coolant pipes are also common, which are filled with an evaporable substance. With coolant pipes of this type, the inside of which is completely closed, the substance is evaporated in the region of an external heat source, the heat of which is transported to the coolant pipe.
  • coolant pipes are often referred to as “heat pipes”.
  • coolant tubes can also be arranged in a carrier plate.
  • coolant circuits with an inflow and an outflow in the support plate are suitable, the coolant pipe being able to run through the support plate in a loop.
  • the coolant tube runs at least partially within the projection.
  • a coolant tube which increases the cooling capacity is provided in particular between two adjacent traveling field tubes, that is to say in an area in which power loss is emitted in the form of heat from two sides. Since heat flows from two side surfaces in the area of the projection, there is an increased cooling requirement in this area.
  • the coolant tube can be designed as a through hole. Cooling loops running through the carrier plate and through which a cooling fluid is passed are particularly advantageous.
  • the coolant tube can also be produced as a recess formed by milling, the carrier plate then being in two parts at least in the region of the milling point, at least one of the two parts having the milling point and the other part covering the milling point. It is also possible for both parts to have a corresponding milling point which, when the two components are connected, lie one above the other and thus form a closed area.
  • the coolant pipe is double-walled.
  • the coolant tube can run parallel to the jet axis of the traveling wave tube, or enclose an angle with it. If the coolant tube and the jet axis form an angle of 90 degrees, ie if the coolant tube runs transversely, the coolant tube could be arranged such that the projection heat along the longitudinal axis parallel to the jet axis to the transverse coolant tube in the region of an end face of the traveling wave tube transported.
  • the housing of the traveling wave tube comprises at least one base plate which is formed at least in sections on a side wall of the housing with respect to a longitudinal axis of the housing, the longitudinal axis of the housing being aligned along a beam axis of the traveling wave tube, the base plate also corresponds to the projection on the upper side of the carrier plate and the extension increases the thermally conductive contact area between the housing and carrier plate.
  • an extension-like base plate extends from the side wall of the housing and is arranged on the housing in such a way that when the housing and carrier plate are connected, this contributes to enlarging the thermally conductive contact area.
  • the base plate can be formed either continuously or in sections along the longitudinal axis of the housing, which runs parallel to the beam axis of the traveling wave tube.
  • the length with which the base plate protrudes from the side surface of the housing and the length over which the base plate runs along the longitudinal axis of the housing are based on the expected power loss in the form of heat.
  • the base plates of adjacent housings can be connected, so that the extensions of two adjacent housings enclose the projection.
  • housings arranged adjacent can be connected via the extension-like base plate.
  • the connection can be created in the form of tongue and groove or other interlocking shapes. It is also possible that the extensions overlap one another.
  • connection of adjacent base plates on the one hand creates a firmer structure between adjacent housings and on the other hand also increases the thermally conductive contact area.
  • heat can be released from the traveling wave tube in operation via the housing and the base plate onto the housing of the traveling wave tube which is not in operation become. This increases the area over which power loss can be dissipated in the form of heat.
  • a projection is formed by two mutually facing side surfaces of adjacent cutouts, at least one projection running parallel to the beam axis of the traveling wave tubes, and at least one a projection runs perpendicular to the jet axis of the traveling wave tubes, the perpendicular and the parallel projections intersecting in a coverage area, the projections perpendicular to the jet axis of the traveling wave tubes receiving a coolant tube, the projections running parallel to the jet axis dissipating heat in the form of heat Guide the cover area and the coolant pipes remove the power loss in the form of heat from the cover area.
  • power loss in the form of heat is conducted from the traveling wave tubes via a first projection, which runs essentially parallel to the beam axes of the traveling wave tubes, to a colder region in which a second projection crosses the first projection.
  • a cooling fluid is passed through this second projection, which runs essentially perpendicular to the beam axis of the traveling wave tubes, so that the heat is removed from the first projection.
  • a recess can be formed in the housing of the traveling wave tube, into which the projection extending perpendicular to the beam axis engages, wherein the base plate in the area of the recess can also be shaped such that it is introduced between the recess and the projection running perpendicular to the beam axis can be.
  • the projection running perpendicular to the beam axis can be arranged closer to the collector of the traveling wave tube, so that heat can be efficiently removed, particularly from this area, in which a lot of heat dissipation occurs.
  • the traveling wave tubes are held on the support plate by screws, the screws engaging through the base plate in the projection.
  • either a thermal paste is introduced along the thermally conductive contact surface between the housing and the recess, or the housing is fastened in the recess by means of a thermally conductive adhesive.
  • Manufacturing-related tolerances in the manufacture of the recess and unevenness in the recess or in the housing reduce the thermally contact area between the housing and the recess. By inserting a thermal paste or attaching the housing in the recess using a thermally conductive adhesive, these unevenness is compensated and the thermal conductivity is increased.
  • Fastening the housing in the recess by means of an adhesive can either be the only form of fastening between the housing and the carrier plate, but can also be supported by additional screws, for example.
  • the recess is also created from the start with an oversize in relation to the housing, so that the housing can easily be introduced into the recess.
  • the thermally conductive adhesive or the thermal paste serves as a contact between the housing and the carrier plate.
  • Base plates are also advantageously connected by means of a thermally conductive adhesive or a thermal paste is introduced between them.
  • the adhesive or the heat-conducting paste can be used in particular as a damping element, so that oscillations and vibrations of the carrier plate are not transmitted to the housing or in a damped form.
  • different recesses project into the carrier plate at different depths, so that the size of the thermally conductive contact surface between the side surfaces of the recesses and the side walls of the housing is adapted to the power loss in the form of heat.
  • the thermally conductive contact surface between the housing and the carrier plate is increased in that the Height of the side surfaces is increased.
  • the recess in the carrier plate could be created in such a way that the housing of the traveling wave tube is received in the recess completely, that is to say with the entire height of the side wall.
  • the recess reduces the total mass and / or the total volume of the carrier plate.
  • the recess ensures a more efficient heat flow from the housing to the carrier plate, so that the carrier plate can be made lighter in terms of its mass. Since the heat flow through the recess is optimized, the overall size of the carrier plate can be reduced, so that the overall volume of the carrier plate is reduced.
  • the cutout enables a construction which is more compact compared to the arrangement without a cutout.
  • the traveling wave tubes protrude into the recess with their housings, the overall height of the arrangement, that is to say the height of the support plate and housing, is reduced by the depth of the recess.
  • the overall construction of the traveling wave tube arrangement comprising the carrier plate, housing and traveling wave tube can be made more compact overall.
  • the housing is held in the recess by means of a fixing plate, the fixing plate being one lateral extension of the housing or a base plate connected to the housing is at least partially non-positively covered.
  • a disk-like fixing plate for example, is mounted on the carrier plate in such a way that an extension of the housing or part of the base plate is pressed against the bottom of the recess. against this force, the housing cannot escape from the recess.
  • the extension of the housing is advantageously formed somewhat above the surface formed by the top of the carrier plate, so that a force can be exerted on the extension in the direction of the bottom of the recess.
  • the fixing plate can be glued or screwed to the carrier plate. It is also possible that the fixing plate is made of a spring plate so that it holds the housing in the recess in such a way that vibrations are damped.
  • the construction of the traveling wave tube arrangement is smaller than the arrangement on a carrier plate without a recess by a percentage between 1% and 25%. Accordingly, the creation of a recess in the carrier plate enables a construction whose overall volume is reduced by up to 25%.
  • the comparative design used is that in which the traveling wave tube is arranged with its housing on the surface of the carrier plate, that is to say not in a recess.
  • the recess in the carrier plate can be created in such a way that the recess penetrates the carrier plate from one end face to the other, but it is also possible for the carrier plate to be opened by the recess only on one end face, but the recess can also be in the middle of the Be created top of the support plate so that an area of the support plate continuously surrounds the recess all around.
  • the recess it is also possible for the recess to provide further steps along the longitudinal axis of the housing, so that parts of the housing protrude deeper into the carrier plate than others. This can be particularly useful if the areas of the housing from which particularly a lot of power loss in the form of heat is to be removed, for example the area of the electron gun, protrudes somewhat deeper into the carrier plate.
  • the carrier plate in accordance with the invention or in accordance with individual embodiments is characterized in particular by a weight saving.
  • Weight or material and construction volume is saved, among other things, by the fact that at least one recess is formed in the carrier plate, the housing can have a recess and less material has to be made available as a heat sink because the heat removal is more efficient in several directions can be done.
  • a traveling wave tube arrangement for use in a cooling arrangement is also specified, which comprises a traveling wave tube, a base plate and a housing.
  • the bottom piece of the housing is provided with a recess on a side facing the bottom surface of the recess, with a projection of the carrier plate in the recess engages, the projection extending transversely to the beam axis of the moving field tube.
  • a traveling wave tube is specified, the housing of which is shaped in such a way that it can be received by a carrier plate on which intersecting projections are arranged.
  • the housing comprises at least one recess through which a projection running perpendicular to the beam axis of the traveling wave tube can run.
  • the housing is thermally conductive with the inner surface of the recess on the outer surface of the jump. It is also possible for a base plate to be introduced between the recess and the projection, the shape of which is adapted to the projection.
  • FIG. 1A shows a cooling arrangement according to the invention of a housing within a recess in a carrier plate in a side view
  • FIG. 1B shows the cooling arrangement according to the invention from FIG. 1A in a top view
  • FIG. 2 shows an embodiment of the cooling arrangement of housings within recesses in a carrier plate in a side view
  • Figure 3 shows a further embodiment of the cooling arrangement of housings within recesses in a carrier plate in a side view.
  • 4 shows a further embodiment of the cooling arrangement of housings within cutouts in a carrier plate in a side view;
  • 5A shows a further embodiment of the cooling arrangement of housings within recesses in a carrier plate in a view from above;
  • FIG. 5B shows the cooling arrangement from FIG. 5A in a lateral sectional illustration
  • Fig. 6 is a traveling wave tube assembly suitable for mounting in the
  • Embodiment of the cooling arrangement according to FIGS. 5A and 5B in a side sectional view Embodiment of the cooling arrangement according to FIGS. 5A and 5B in a side sectional view.
  • FIG. 1 shows a cooling arrangement KA, in which a housing GE, in which a traveling wave tube WR is arranged, engages in a recess AU within a carrier plate TP.
  • the outer surfaces AF of the housing GE and the inner surfaces IF of the recess AU are in positive contact in such a way that power loss in the form of heat, which arises during the operation of the traveling wave tube WR, can be released to the carrier plate TP via the housing GE.
  • the recess AU is created starting from an upper side OS of the carrier plate TP.
  • the contact area between the housing GE and the carrier plate TP is, as shown in FIG.
  • a base plate BP being arranged between the housing and the carrier plate.
  • the housing GE is attached to the base plate BP by means of a heat-conducting adhesive KL, whereby the base plate BP is fastened in the recess by means of a heat-conducting adhesive KL.
  • the base plate BP is fastened on the carrier plate TP by means of a screw SR.
  • screw SR or adhesive KL can alternatively be selected.
  • FIG. 1B shows the cooling arrangement from FIG. 1A in a plan view.
  • the recess AU is arranged in the carrier plate TP in such a way that it contacts a lower end face SU.
  • An upper end face SO is not touched by the housing GE, so that part of the carrier plate TP remains between the recess AU and the upper end face SO along the housing GE.
  • the cutout AU could also be introduced into the carrier plate in such a way that a part of the carrier plate remains either with respect to the lower end face SU and also with respect to the upper end face SO, or the cutout AU both the lower end face SU and the upper one Front side touched SO.
  • a beam of electrons runs from an electron gun EK of the traveling wave tube WR along a beam axis SA to a collector KO.
  • power loss is generated in the form of heat, which can be emitted via the housing GE to the carrier plate TP in the area of the cutout AU.
  • the longitudinal axis LA of the housing runs parallel to the beam axis SA of the electron beam.
  • the housing GE is fastened along the non-recessed area of the carrier plate with three screws SR, which engage in the carrier plate through the base plate. Additional screws could be provided in accordance with the requirements for vibration security and the housing being held in the carrier plate.
  • FIG. 2 A cooling arrangement in which a plurality of cutouts AU are formed in a carrier plate TP for accommodating one housing GE each is shown in FIG. 2.
  • the cutouts AU shown in FIG. 2 each comprise a bottom surface which is aligned parallel to the top side OS of the carrier plate TP and a side surface which is aligned perpendicular to the bottom surface, the bottom surfaces having a bottom piece BS and the side surfaces having a
  • the side wall SW of the housings are in thermally conductive contact via a base plate BP.
  • the side wall SW of the housing GE arranged on the right in FIG. 2 protrudes less far into the carrier plate TP than the side wall SW of the left housing GE.
  • the carrier plate TP comprises two coolant tubes KR.
  • a cooling fluid is pumped through these coolant pipes during the operation of the traveling wave tubes.
  • a total of two KR coolant tubes are assigned to the right housing, so that the somewhat lower depth of penetration of the housing into the carrier plate is countered by more efficient heat dissipation via the coolant channels.
  • the two housings shown in FIG. 2 are fastened in the base plates with a heat-conducting adhesive KL and the base plates are in turn fastened in the recess with a heat-conducting adhesive KL.
  • the two cutouts shown in FIG. 2 penetrate into the carrier plate TP such that a projection VO remains between the cutouts AU.
  • the base plates BP protrude beyond the recess AU and overlap above the projection VO, so that heat can also be dissipated from one base plate to the other.
  • the overlapping base plates BP are glued to one another in the region of the projection VO, the base plate BP arranged below that of the left housing in the region of the projection also being glued to the carrier plate.
  • Parts of the original surface of the carrier plate also remain on the outer sides of the carrier plate, ie to the left of the left housing and to the right of the right housing.
  • the cutouts are made in the carrier plate in such a way that the coolant pipes KR are cut out but are close to the cutouts AU.
  • a plurality of housings GE are arranged in a corresponding number of cutouts AU within a carrier plate TP.
  • a coolant tube KR through which a cooling fluid can flow, runs through the carrier plate TP.
  • the coolant tube KR is double-walled.
  • the left and right housings GE shown in FIG. 3 each comprise a base plate BP, the two base plates BP of the two housings GE forming a plane with the upper side OS of the carrier plate on which a fixing plate FP rests.
  • the fixing plate FP secures the housing GE within the recesses AU by pressing the base plates BP connected to the housing GE by an adhesive KL into the recess AU.
  • the fixing plate FP is held on the carrier plate TP with a screw SR.
  • a coolant tube KR runs through the projection VO, via which waste heat from the two traveling wave tubes is transported away within the two housings.
  • the recess shown on the left in FIG. 3 is larger than the housing GE therein with the base plate BP, a thermal paste WP being introduced into the space between the base plate BP and the recess AU for thermal contact between the base plate BP and the recess AU has been.
  • the left housing GE is fixed via a second fixing plate FP, which is fastened on the carrier plate TP by means of a screw SR.
  • the housing shown on the right in FIG. 3 is also introduced into a recess AU which is larger than the housing GE with its base plate BP itself.
  • the housing GE was, however, coated with a thermally conductive adhesive.
  • Material KL in the base plate BP and this is also fixed in the recess AU by means of a thermally conductive adhesive KL, so that a thermally conductive contact between the housing GE, base plate BP and recess AU is ensured and on the other hand Fastening with a further FP fixing plate, as can be done with the left housing GE.
  • FIG. 4 shows an arrangement of a plurality of housings within recesses AU in a carrier plate BE, the recess AU being formed in the carrier plate such that only a projection VO remains from the original top side OS.
  • the projection VO is enclosed by the connection of two base plates BP.
  • a screw SR runs through the connection of the two base plates BP and holds the two housings GE on the carrier plate TP.
  • a continuous base plate BP is created, which, as an alternative to connecting two separate base plates, can also be made in one piece.
  • FIGS. 3 and 4 A difference between FIGS. 3 and 4 lies in the fact that in FIG. 3, loss power in the form of heat from the traveling wave tubes WR can be given off in three directions, namely to two side surfaces and to the floor surface. In Fig. 4, heat can only be given off to two sides, namely to one side surface and to the bottom surface.
  • FIG. 5A shows a carrier plate TP with two intersecting projections VO, the projections VO overlapping in a covering area DB.
  • a projection VO in FIG. 5A runs parallel to the beam axis SA and a projection VO perpendicular to the beam axis SA.
  • FIG. 5B shows the cooling arrangement from FIG. 5A in a section along the line AB through the projection VO running perpendicular to the beam axis SA. posed.
  • the projection VO running parallel to the beam axis SA is, as shown in FIG. 5B, somewhat higher than the projection VO running perpendicular to the beam axis, so that side walls of housings can be applied to the side surfaces of the cutouts over a large area.
  • a coolant tube KR which is filled with a coolant, runs within the projection VO, which runs perpendicular to the beam axis.
  • Power loss in the form of heat which is emitted by the traveling field tubes via their housings, is transported from the projection VO running parallel to the beam axis to the projection VO running perpendicular to the beam axis, where it is carried away via the coolant
  • an arrangement for two traveling wave tubes is shown in a housing.
  • This arrangement could easily be extended to further traveling field tubes arranged next to one another in each case in a recess, so that the coolant tube KR shown in FIG. 5B runs perpendicular to all traveling fields tubes and cuts them. It is therefore possible to efficiently remove the power loss in the form of heat from several traveling wave tubes through a common coolant tube KR.
  • the housing of the traveling wave tube WR shown in FIG. 6 has a recess AN on its side facing the bottom surface, which corresponds to the projection VO from FIG. 5A running perpendicular to the beam axis.
  • a base plate BP which follows the course of the recess AN, is introduced between the housing GE of the traveling wave tube WR from FIG. 6 and the carrier plate TP from FIG. 5A.
  • the recess AN is closer to the area of the collector KO, since a lot of power loss in the form of heat is to be removed from this area in particular.

Landscapes

  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)

Abstract

Es wird eine Kühlanordnung für Wanderfeldröhrenangegebenumfassend mindestens eine Wanderfeldröhre in einem Gehäuse und eine Trägerplatte, wobei die Trägerplatteeine von einer Oberseiteder Trägerplatteher mittels Materialabtragung geschaffene Aussparung umfasst, wobei das Gehäuseinnerhalb der Aussparung derart angeordnet ist, das Außenflächen des Gehäuses mit Innenflächen der Aussparungmindestens abschnittsweise entlang einer Kontaktflächein thermisch leitendem Kontakt stehen, sodass Verlustleistung in Form von Wärme von der Wanderfeldröhre über das Gehäuse an die Trägerplatteabgegeben werden kann.

Description

Kühlanordnung für Wanderfeldröhren
Die Erfindung betrifft eine Kühlanordnung für Wanderfeldröhren, insbesondere für konduktionsgekühlte Wanderfeldröhren.
Wanderfeldröhren (im Englischen als traveling wave tubes bezeichnet) verstärken elektrische Signale, indem freie Elektronen einen Teil ihrer
Bewegungsenergie abgeben und dadurch ein elektrisches Signal verstärken. Zur Signalverstärkung kommen Wanderfeldröhren häufig im Bereich der Satellitenkommunikation zum Einsatz. In der Raumfahrt und
Satellitentechnologie entsteht zunehmend ein Kostendruck, dem vor allem durch eine Reduzierung der Transportkosten von Satelliten begegnet wird. Da die Nutzlast, die beispielsweise eine Trägerrakete befördern kann vorgegeben ist, wird versucht die Transportkosten durch eine effizientere Belegung der Nutzlast zu reduzieren. Die Transportkosten eines Satelliten begründen sich vor allem auf dessen Masse und Volumen, sodass insbesondere hinsichtlich dieser beiden Größen Einsparpotentiale gesucht werden.
Bei Wanderfeldröhren wird zusätzlich zur Kategorisierung nach Bauformen auch nach der gewählten Art der Kühlung unterscheiden, vor allem zwischen sogenannten strahlungsgekühlten Röhren und konduktionsgekühlten Röhren. Strahlungsgekühlte Röhren geben die beim Betrieb anfallende Verlustleistung in Form von Wärme über sogenannte Radiatoren als Strahlungswärme ab. Bei konduktionsgekühlten Röhren wird die die Verlustleistung in Form von Wärme erzeugende Röhre mit einer thermischen Senke wärmeleitend verbunden.
Wanderfeldröhren erzeugen insbesondere in zwei Bereichen Verlustleistung in Form von Wärme. Zunächst entsteht Wärme im Bereich der Elektronenkanone, wo eine Glühkathode erhitzt wird, sodass Elektronen über die notwendige Aus- lösearbeit hinweg aus einem Metallverbund herausgelöst werden. Die Elektro- nen werden anschließend über einen Wehnelt-Zylinder und eine Anodenblende in Richtung eines Kollektors gelenkt. Der zweite Bereich, in dem in Wanderfeld- röhren Verlustleistung in Form von Wärme entsteht, ist der sogenannte Kollek- tor. Im Kollektor werden Elektronen, die sich entlang der Strahlachse durch die Wanderfeldröhre bewegen, abgebremst und aufgefangen. Ein Teil der kineti- schen Energie der Elektronen wird also im Bereich des Kollektors in Verlustleis- tung in Form von Wärme umgewandelt.
Neben diesen beiden thermisch stark belasteten Bereichen fällt aber auch in anderen Bereichen, wie den stromführenden Leitungen oder der Verzögerungs- leitung, Verlustleistung in Form von Wärme an.
Um diese Verlustleistung von der Wanderfeldröhre hinweg abzuführen, werden als thermische Senken häufig Trägerplatten verwendet. Die Gehäuse, in denen sich die Wanderfeldröhren befinden, werden dabei über Flansche im Bereich der Elektronenkanone und im Bereich des Kollektors auf der Trägerplatte mon- tiert. Von der Trägerplatte aus wird abgegebene Verlustleistung in Form von Strahlungswärme in die Umgebung dissipiert. Um gegenüber dem Gehäuse der Wanderfeldröhre eine ausreichende Kühlwirkung zu haben, werden Trägerplat- ten häufig als massives, masse- und volumenreiches Bauteil ausgeführt. Diese Ausführung steht jedoch im Gegensatz zum Ziel, Transportkosten eines Satelli- ten einzusparen beziehungsweise kleinere Bauformen von gesamten Wander- feldröhrenanordnungen zu erreichen. Neben thermischen Beanspruchungen müssen Wanderfeldröhren auch gegen mechanische Beanspruchungen, wie beispielsweise Vibrationen oder Schock- belastungen, gesichert werden. Diese Anforderung bedingt eine dauerhaft feste Befestigung der Wanderfeldröhre. Die DE 42 33 352 B4 schlägt eine Kühlanordnung vor, bei der ein Heatpipe- System Verlustleistung in Form von Wärme von einem Elektronenauffangbe- reich weg zu einer Wärmeabgabevorrichtung transportiert, wobei die Wärrme- abgabevorrichtung teilweise aus Bauteilen der Verzögerungseinrichtung entlang des Elektronenstrahls gebildet ist.
Aus der EP 0 211 628 B1 ist eine Elektronenstrahlröhre bekannt, bei welcher in Verlängerung des Röhrengehäuses über den Kollektor hinaus Kühlflügel vorge- sehen sind. Mittels einer Kühlrohr-Anordnung wird im Kollektor anfallende Ver- lustwärme vom Röhrengehäuse weg zu den Kühlflügeln transportiert, welche beispielsweise von Kühlluft umströmt sind.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine effiziente Kühlanordnung für Wanderfeldröh- ren anzugeben, so dass das Verhältnis aus Masse bzw. Volumen zur Kühlleis- tung weiter gesteigert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch den unabhängigen Patentanspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der Unter- ansprüche. Diese können in technologisch sinnvoller Weise miteinander kormbi- niert werden. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit der Zeichnung, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich.
Gemäß der Erfindung wird eine Kühlanordnung für Wanderfeldröhren angege- ben, umfassend mindestens eine Wanderfeldröhre in einem Gehäuse und eine Trägerplatte, wobei die Trägerplatte eine in einer Oberseite der Trägerplatte gebildete Aussparung umfasst, wobei das Gehäuse innerhalb der Aussparung derart angeordnet ist, dass Außenflächen des Gehäuses mit Innenflächen der Aussparung mindestens abschnittsweise entlang einer Kontaktfläche in ther- misch leitendem Kontakt stehen, um Verlustleistung in Form von Wärme von dem Gehäuse der Wanderfeldröhre über die Kontaktfläche das Gehäuse an die Trägerplatte abzugeben.
Demnach wird eine Trägerplatte geschaffen, die auf ihrer Oberseite eine Aus- nehmung besitzt, in die das Gehäuse einer Wanderfeldröhre eingreifen kann. Die Wanderfeldröhre wird dabei über ihr Gehäuse derart in die Aussparung ein- gebracht, dass die Außenflächen des Gehäuses mit den Innenflächen der Aus- sparung zumindest in Abschnitten thermisch kontaktiert sind. Die Tiefe der Aus- sparung orientiert sich dabei an der erwarteten Verlustleistung in Form von Wärme, die von der Wanderfeldröhre über das Gehäuse an die Trägerplatte abgegeben wird. Die Materialabtragung kann beispielsweise mittels Fräsen o- der Fierausschneiden von Material erfolgen. Die Aussparung selbst entspricht weitestgehend der Außenform eines Gehäuses, welches in die Aussparung eingebracht werden soll.
Generell sind Aussparungen realisierbar, die einen halbkreisförmigen, einen dreiecksförmigen, einen trapezförmigen oder einen viereckigen Querschnitt aufweisen. In anderen Ausführungen wäre es auch möglich, das Gehäuse der Trägerplatte auf seiner der Aussparung zugewandten Seite mit einer im Quer- schnitt umgekehrt trapezförmigen Flaltevorrichtung zu versehen, welche in eine formentsprechende Aussparung in der Trägerplatte so eingreift, dass das Ge- häuse über die Flalteeinrichtung auf der Trägerplatte gehalten wird. Beim Zu sammenbau einer derartigen Konstruktion würde das Gehäuse von der Seite der Trägerplatte ausgehend mit der Flalteeinrichtung in die Aussparung aufge- schoben werden. Die Formulierung, dass Außenflächen des Gehäuses zurmin- dest abschnittsweise mit Innenflächen der Aussparung in thermisch leitendem Kontakt stehen, bedeutet, dass das Gehäuse mit seinen Außenflächen mög- licherweise über die Oberseite der Trägerplatte hinausragt, sodass lediglich ein darunter liegender Teil der Außenfläche des Gehäuses mit der Innenfläche der Aussparung kontaktiert. Als Variante kann auch ein Querschnitt der Trägerplatte gebildet werden, bei dem ein Teil der Trägerplatte eine Oberseite des Gehäuses der Wanderfeldröh- re zumindest teilweise überragt. Bei dieser dachartigen Ausgestaltung der Trä- gerplatte können mechanische Belastungen, wie Stöße, aus verschiedenen Richtungen abgefangen werden. Ein solcher Querschnitt könnte beispielsweise L-förmig sein. Eine Oberseite des Gehäuses würde dabei zumindest teilweise von einem Vorsprung der Trägerplatte bedeckt, wobei insbesondere die auf der Oberseite des Gehäuses angeordneten Anschlüsse, beispielsweise der HF- Signaleingang oder HF-Signalausgang, ausgespart blieben
Neben dieser Anordnung, bei der die Aussparung so gebildet ist, dass zurmin- dest ein Teil der Trägerplatte das Gehäuse überdeckt, ist es ebenfalls möglich, dass das Gehäuse ganz in die Trägerplatte eingeführt wird, wobei die Ausspa- rung in diesem Fall wie ein mindestens auf einer Seite geöffneter Tunnel in der Trägerplatte gebildet wäre.
Generell wirkt sich die Anordnung des Gehäuses in der Trägerplatte als beson- ders vorteilhaft hinsichtlich der Stabilität und Beanspruchbarkeit bei mechani- schen Belastungen aus. Dies liegt insbesondere daran, dass das Gehäuse in mindestens einer weiteren Richtung von der Trägerplatte gestützt beziehungs- weise gehalten wird.
Vorteilhafterweise werden bei der Schaffung der Aussparung thermisch beding- te Längenveränderungen der Aussparung und des Gehäuses berücksichtigt, sodass auch bei thermischer Ausdehnung durch Erwärmen oder bei Reduktion der Längenmaße durch Abkühlen stets Kontakt zwischen dem Gehäuse und der Trägerplatte herrscht.
Die Trägerplatte ist vorteilhafterweise aus einem thermisch sehr gut leitenden Material gefertigt. Auf der der Aussparung gegenüberliegenden Seite der Trä- gerplatte oder entlang ihrer Außenflächen kann die Trägerplatte Kühlrippen urm- fassen, die die Oberfläche zur Abgabe von Wärme vergrößern.
Die Aussparung könnte mit der Trägerplatte in einem Heißfügeverfahren, bei dem das Gehäuse gekühlt und die Trägerplatte erhitzt wird, verbunden werden. Alternativ oder zusätzlich wäre es auch möglich, das Gehäuse mit der Träger- platte im Bereich der Aussparung zu verschweißen oder zu verlöten.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Aussparung eine Sei- tenfläche und eine Bodenfläche und das Gehäuse umfasst eine Seitenwand und ein Bodenstück, wobei die Seitenwand zumindest abschnittsweise mit der Seitenfläche und das Bodenstück zumindest abschnittsweise mit der Bodenflä- che in thermisch leitendem Kontakt stehen. Somit wird die insgesamt zur Verfügung stehende Kontaktfläche, über die das Gehäuse und die Trägerplatte thermisch leitend miteinander verbunden sind, dadurch vergrößert, dass neben dem Bodenstück des Gehäuses, wie es bereits bekannt ist, auch eine Seitenfläche des Gehäuses mit der Trägerplatte in ther- misch leitendem Kontakt stehen. Die Kontaktfläche setzt sich also insgesamt zusammen aus der Fläche über die die Seitenwand mit der Seitenfläche über- deckt wird und derjenigen Fläche, auf der das Bodenstück auf der Bodenfläche aufliegt. Entsprechend der Form des Gehäuses kann diese Kontaktfläche un- terbrochen, also in mehrere Teilbereiche aufgeteilt sein. Bezüglich der Kühlung der Wanderfeldröhre ergibt sich durch diese Anordnung der Vorteil, dass der Wärmefluss von der Wanderfeldröhre hinweg nicht nur in Richtung Bodenstück erfolgt, sondern auch in Richtung Seitenwand erfolgen kann. In anderen Ausgestaltungen ist es demnach auch möglich, dass das Ge- häuse bzw. die Aussparung so geformt sind, dass insbesondere im Bereich der Elektronenkanone und des Kollektors das Gehäuse über einen größeren Teil der Seitenwand mit der Seitenfläche verbunden ist. Somit wird insbesondere in Bereichen, in denen viel Verlustleistung in Form von Wärme entsteht, für einen ausreichenden Abtransport dieser Verlustleistung gesorgt. Vorteilhafter Weise wird das Gehäuse auch zumindest teilweise von der Trä- gerplatte bedeckt, sodass neben mindestens einer Seitenwand und der Boden- platte des Gehäuses auch eine der Bodenplatte gegenüberliegende Oberplatte des Gehäuses mit der Trägerplatte in Kontakt steht. Die Aussparung kann so vorgesehen sein, dass nur eine Seitenfläche gebildet ist, also die Aussparung bis zum Rand der Trägerplatte reicht. Die Breite der Aussparung wäre in diesem Fall mindestens so breit wie das Gehäuse der Wanderfeldröhre. Das Gehäuse würde bei einer derartig geschaffenen Ausspa- rung lediglich mit einer Seitenwand an der Aussparung anliegen, was dennoch zu einer Vergrößerung der thermisch leitenden Kontaktfläche führen würde.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind in der Trägerplatte mehrere Aussparungen für jeweils ein Gehäuse mit Wanderfeldröhre ausgebil- det, wobei die Aussparungen entlang der Trägerplatte beabstandet angeordnet sind und die zueinander weisenden Seitenflächen benachbarter Aussparungen jeweils einen Vorsprung auf der Oberseite der Trägerplatte einschließen.
Demnach teilen sich mehrere Wanderfeldröhren in ihren Gehäusen eine ge- meinsame Trägerplatte als thermische Senke. Die Aussparungen sind dabei mittels Materialabtragung so ausgebildet, dass sich zwischen benachbarten Aussparungen ein Vorsprung bildet. Der Vorsprung ist dabei durch den beim Materialabtrag zur Schaffung der Aussparungen stehen gebliebenen Teils der Oberfläche der Trägerplatte, sowie durch die Seitenflächen zweier benachbar- ter Aussparungen berandet. Die Trägerplatte ist bei der Aufnahme mehrerer Gehäuse bezüglich ihrer Ab- messungen etwas größer ausgeführt als bei der Aufnahme lediglich eines Ge- häuses. Insgesamt ist die Masse und oder das Volumen einer Trägerplatte für zwei oder mehr Gehäuse mit Wanderfeldröhren geringer als die Summe der Massen und oder Volumen im Fall einzelner Anordnungen aus jeweils einer Trägerplatte und einem Gehäuse. Diese abermals gesteigerte Packungsdichte, also die Anzahl an Röhren pro Fläche oder Volumen ist möglich, weil durch die Aussparung in der Trägerplatte eine effizientere Kühlung von sich in Betrieb befindlichen Wanderfeldröhren gewährleistet ist. Zudem kann bei mehreren Wanderfeldröhren auf einer Trägerplatte in einer redundanten Anordnung, wenn also eine Wanderfeldröhre nur bei Ausfall einer anderen in Betrieb genommen wird, ausgenutzt werden, dass diese bezüglich der Gleichzeitigkeit ihrer Ver- stärkung selten oder nie das gesamte Kühlvermögen alleine beanspruchen. So könnten sich mehrere Wanderfeldröhren, die im Redundanzbetrieb betrieben werden, bei dem jeweils nur eine Röhre in Betrieb ist, eine gemeinsame Trä- gerplatte teilen, die bezüglich ihrer Kühlleistung nur auf die Verlustleistung in Form von Wärme einer Wanderfeldröhre ausgelegt ist. Somit wird die notwen- dige Kühlmasse beiziehungsweise das in der Trägerplatte gebildete Kühlvolu- men nahezu auf die Größe einer Einzelanordnung aus Gehäuse und Träger- platte reduziert.
Der Vorsprung, der von zwei benachbarten Seitenflächen gebildet wird, kann auch über das Gehäuse ragen, sodass die Oberplatte, die der Bodenplatte des Gehäuses gegenüber liegt, mit der Trägerplatte in Kontakt steht. Der Vorsprung würde in diesem Fall einen T-förmigen Querschnitt aufweisen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst die Trägerplatte ein innen liegendes Kühlmittelrohr, wobei die Aussparung um das Kühlmittel- rohr herum ausgebildet ist. Demnach wird die Kühlleistung der Trägerplatte gegenüber dem Gehäuse dadurch erhöht, dass innerhalb eines Kühlmittelrohrs ein Kühlfluid durch die Trägerplatte transportiert wird. Typischerweise werden als Kühlfluide Luft oder Flüssigkeiten, wie beispielsweise Wasser-Glykol Mischungen eingesetzt und beim Betrieb durch das Kühlmittelrohr gepumpt. Neben diesen offenen Syste- men, bei denen das Kühlfluid durch Kühlmittelrohre gepumpt wird, sind auch geschlossene doppelwandige Kühlmittelrohre üblich, die mit einem verdamp- fungsfähigen Stoff gefüllt sind. Bei derartigen Kühlmittelrohren, deren Innensei- te vollständig geschlossen ist, wird im Bereich einer äußeren Wärmequelle, de- ren Wärme zum Kühlmittel rohr transportiert wird, der Stoff verdampft. Der ver- dampfte Stoff wird anschließend konvektiv in einen kälteten Bereich des Kühl mittelrohres transportiert, wo der Stoff kondensiert und die Wärme abgibt. Als Flüssigkeiten in solchen abgeschlossenen Systemen sind unter anderem Arm- moniak bekannt. Kühlmittelrohre werden dem englischen Sprachgebrauch fol- gend häufig auch als„Heat-Pipes“ bezeichnet.
Entsprechend der zu erwartenden Verlustleistung in Form von Wärme können auch mehrere Kühlmittelrohre in einer Trägerplatte angeordnet sein. Insbeson- dere bieten sich Kühlmittelkreisläufe mit einem Zufluss und einem Abfluss in der Trägerplatte an, wobei das Kühlmittelrohr schleifenartig durch die Trägerplatte laufen kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung verläuft das Kühlmittel- rohr zumindest teilweise innerhalb des Vorsprungs.
Demnach wird insbesondere zwischen zwei benachbart angeordneten Wander- feldröhren, also in einem Bereich, in dem von zwei Seiten aus Verlustleistung in Form von Wärme abgegeben wird, ein die Kühlleistung steigerndes Kühlmittel rohr bereitgestellt. Da im Bereich des Vorsprungs von zwei Seitenflächen aus ein Wärmefluss stattfindet, besteht in diesem Bereich ein erhöhter Kühlbedarf. Das Kühl mittel rohr kann als Durchgangsbohrung ausgeführt sein. Vorteilhaft sind insbesondere auch durch die Trägerplatte verlaufende Kühlschleifen, durch die ein Kühlfluid geleitet wird. Das Kühlmittelrohr kann auch als mittels Fräsen gebildete Ausnehmung herge- stellt werden, wobei die Trägerplatte dann zumindest im Bereich der Frässtelle zweiteilig ausgeführt ist, wobei mindestens einer der beiden Teile die Frässtelle aufweist und der andere Teil die Frässtelle abdeckt. Möglich ist auch, dass bei- de Teile eine korrespondierende Frässtelle aufweisen, die bei Verbindung der beiden Bauteile übereinander liegen und somit einen geschlossenen Bereich bilden.
Idealer Weise wird das Kühlmittelrohr doppelwandig ausgeführt. Das Kühlmittel rohr kann parallel zur Strahlachse der Wanderfeldröhre verlaufen, oder mit die- ser einen Winkel einschließen. Schließen das Kühlmittelrohr und die Strahlach- se einen Winkel von 90 Grad ein, verläuft also das Kühlmittel rohr quer, könnte das Kühlmittelrohr so angeordnet sein, dass der Vorsprung Wärme entlang der zur Strahlachse parallel verlaufenden Längsachse zum quer verlaufenden Kühlmittelrohr im Bereich einer Stirnseite der Wanderfeldröhre transportiert.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst das Gehäuse der Wanderfeldröhre mindestens eine Basisplatte, die auf einer Seitenwand des Gehäuses bezüglich einer Längsachse des Gehäuses zumindest abschnitts- weise ausgebildet ist, wobei die Längsachse des Gehäuses entlang einer Strahlachse der Wanderfeldröhre ausgerichtet ist, wobei die Basisplatte mit dem Vorsprung auf der Oberseite der Trägerplatte korrespondiert und der Fort- satz die thermisch leitende Kontaktfläche zwischen Gehäuse und Trägerplatte vergrößert. Demnach verläuft von der Seitenwand des Gehäuses aus eine fortsatzartige Basisplatte, die derart auf dem Gehäuse angeordnet ist, dass diese bei Verbin- dung von Gehäuse und Trägerplatte zur Vergrößerung der thermisch leitenden Kontaktfläche beiträgt. Entlang der Längsachse des Gehäuses, die parallel zur Strahlachse der Wanderfeldröhre verläuft, kann die Basisplatte entweder durchgehend oder abschnittsweise ausgebildet sein. Die Länge, mit der die Ba- sisplatte von der Seitenfläche des Gehäuses hinweg ragt, und die Länge, über die die Basisplatte entlang der Längsachse des Gehäuses hinweg verläuft, werden dabei an der zu erwartenden Verlustleistung in Form von Wärme orien- tiert.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Basisplatten benachbart angeordneter Gehäuse verbindbar, sodass die Fortsätze zweier benachbarter Gehäuse den Vorsprung einschließen.
Demnach können zu Zwecken der Montage der Gehäuse auf der Trägerplatte benachbart angeordnete Gehäuse über die fortsatzartige Basisplatte verbunden werden. Die Verbindung kann dabei in Form von Nut und Feder oder anderen ineinander eingreifenden Formen geschaffen werden. Möglich ist auch, dass die Fortsätze einander überlappen.
Durch die Verbindung benachbarter Basisplatten wird einerseits eine festere Struktur zwischen benachbart angeordneten Gehäusen geschaffen und ande- rerseits auch die thermisch leitende Kontaktfläche vergrößert. Insbesondere im Wechselbetrieb zweier Wanderfeldröhren, wenn also von zwei benachbart an- geordneten Wanderfeldröhren jeweils nur eine im Betrieb ist, kann Wärme von der sich in Betrieb befindenden Wanderfeldröhre über das Gehäuse, die Basis- platte auf das Gehäuse der sich nicht im Betrieb befindenden Wanderfeldröhre abgegeben werden. Somit vergrößert sich abermals die Fläche, über die Ver- lustleistung in Form von Wärme dissipiert werden kann. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden mehrere Aus- sparungen derart in die Trägerplatte eingebracht, dass durch jeweils zwei zuei- nander weisende Seitenflächen benachbarter Aussparungen ein Vorsprung ge- bildet ist, wobei mindestens ein Vorsprung parallel zur Strahlachse der Wander- feldröhren verläuft, sowie mindestens ein Vorsprung senkrecht zur Strahlachse der Wanderfeldröhren verläuft, wobei sich die senkrecht und die parallel verlau- fenden Vorsprünge in einem Deckungsbereich kreuzen, wobei die Vorsprünge senkrecht zur Strahlachse der Wanderfeldröhren ein Kühlmittelrohr aufnehmen, wobei die parallel zur Strahlachse verlaufenden Vorsprünge Verlustleistung in Form von Wärme zum Deckungsbereich hin leiten und die Kühlmittelrohre die Verlustleistung in Form von Wärme vom Deckungsbereich ausgehend abtrans- portiert.
Demnach wird Verlustleistung in Form von Wärme von den Wanderfeldröhren ausgehend über einen ersten Vorsprung, der im Wesentlichen parallel zu den Strahlachsen der Wanderfeldröhren verläuft zu einem kälteren Bereich geleitet, in dem ein zweiter Vorsprung den ersten Vorsprung kreuzt. Durch diesen zwei- ten Vorsprung, der im Wesentlichen senkrecht zur Strahlachse der Wanderfeld- röhren verläuft, wird ein Kühlfluid geleitet, sodass die Wärme vom ersten Vor- sprung abgeführt wird. Die weiter oben genannten offenen und geschlossenen Systeme für Kühlkreisläufe kommen innerhalb des zweiten Vorsprunges beide in Frage. Durch die gekreuzte Anordnung der senkrechten und parallelen Vor- sprünge ist es möglich, über einen einzigen senkrecht zur Strahlachse verlau- fenden Vorsprung mit innenliegendem Kühlrohr Wärme von einer Vielzahl an Vorsprüngen abzutransportieren. Der parallel verlaufende Vorsprung kann da- bei etwas höher sein als der senkrecht verlaufende Vorsprung. Im Gehäuse der Wanderfeldröhre kann eine Ausnehmung gebildet sein, in die der senkrecht zur Strahlachse verlaufende Vorsprung eingreift, wobei auch die Basisplatte im Be- reich der Ausnehmung so geformt sein kann, dass diese zwischen Ausneh- mung und senkrecht zur Strahlachse verlaufendem Vorsprung eingebracht werden kann. Bezüglich der Längsachse der Gehäuse kann der senkrecht zur Strahlachse verlaufende Vorsprung näher am Kollektor der Wanderfeldröhre angeordnet sein, sodass besonders von diesem Bereich, in dem viel Verlust- leistung in Form von Wärme anfällt, effizient Wärme abgetragen werden kann.
Realisierbar wäre auch eine Anordnung, bei der mehr als ein Vorsprung senk- recht zur Strahlachse der Wanderfeldröhre verläuft, wobei die mehreren senk- recht verlaufenden Vorsprünge bezüglich der Längsachse des Gehäuses idea- ler Weise in Bereichen verlaufen, in denen viel Verlustleistung in Form von Wärme auftritt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden die Wanderfeld- röhren durch Schrauben auf der Trägerplatte gehalten, wobei die Schrauben durch die Basisplatte hindurch in den Vorsprung eingreifen.
Demnach ist es beispielsweise möglich, zwei benachbart angeordnete Gehäuse über deren Basisplatten zunächst zu verbinden und anschließend mit einer ge- meinsamen Schraube, die durch die Basisplatte hindurch in die Trägerplatte oder dem Vorsprung eingreift, zu befestigen. Auch bei nicht verbundenen be- nachbarten Gehäusen können die Gehäuse über ihre Basisplatten auf dem Vorsprung bzw. auf der Trägerplatte oder aber auch in der Aussparung mittels einer Schraube befestigt werden.
Gemäß zweier weiterer Ausführungsformen der Erfindung ist entlang der ther- misch leitenden Kontaktfläche zwischen Gehäuse und Aussparung entweder eine Wärmeleitpaste eingebracht oder das Gehäuse ist mittels eines thermisch leitenden Klebstoffes in der Aussparung befestigt.
Fertigungsbedingte Toleranzen bei der Herstellung der Aussparung sowie Un- ebenheiten in der Aussparung oder im Gehäuse reduzieren die thermisch lei- tende Kontaktfläche zwischen Gehäuse und Aussparung. Durch das Einbringen einer Wärmeleitpaste oder das Befestigen des Gehäuses mittels eines ther- misch leitenden Klebers in der Aussparung werden diese Unebenheiten ausge- glichen und die thermische Leitfähigkeit erhöht.
Das Befestigen des Gehäuses mittels eines Klebstoffs in der Aussparung kann entweder die einzige Befestigungsform zwischen Gehäuse und Trägerplatte sein, aber auch durch beispielsweise zusätzliche Schrauben unterstützt wer- den.
Vorteilhafter Weise wird die Aussparung aber auch von Begin an mit einem Übermaß gegenüber dem Gehäuse geschaffen, sodass sich das Gehäuse ein- fach in die Aussparung einbringen lässt. In diesem Fall dient der thermisch lei tende Klebstoff oder die Wärmeleitpaste als Kontakt zwischen Gehäuse und Trägerplatte. Vorteilhafter Weise werden auch Basisplatten mittels eines ther- misch leitenden Klebers verbunden oder zwischen diese eine Wärmeleitpaste eingebracht.
Der Klebstoff oder die Wärmeleitpaste können insbesondere als Dämpfungs- element eingesetzt werden, sodass Schwingungen und Vibrationen der Träger- platte nicht oder in gedämpfter Form auf das Gehäuse übertragen werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ragen unterschiedliche Aussparungen unterschiedlich tief in die Trägerplatte hinein, sodass die Größe der thermisch leitenden Kontaktfläche zwischen den Seitenflächen der Ausspa- rungen und den Seitenwänden des Gehäuses an die Verlustleistung in Form von Wärme angepasst ist.
Demnach wird die thermisch leitende Kontaktfläche zwischen Gehäuse und Trägerplatte dadurch erhöht, dass entsprechend der Tiefe der Aussparung die Höhe der Seitenflächen vergrößert wird. Beispielsweise könnte die Aussparung in der Trägerplatte so geschaffen sein, dass das Gehäuse der Wanderfeldröhre vollständig, also mit der gesamten Höhe der Seitenwand, in der Aussparung aufgenommen wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung reduziert die Ausspa- rung die Gesamtmasse und/oder das Gesamtvolumen der Trägerplatte.
Zwar bedingt die wirksame Kühlung einer Wanderfeldröhre eine thermische Senke mit entsprechendem Volumen, jedoch wird durch die Aussparung ein effizienterer Wärmefluss vom Gehäuse zur Trägerplatte gewährleistet, sodass die Trägerplatte bezüglich ihrer Masse leichter ausgeführt werden kann. Da der Wärmefluss durch die Aussparung optimiert wird, kann die Trägerplatte hin- sichtlich ihrer Ausmaße insgesamt reduziert werden, sodass das Gesamtvolu- men der Trägerplatte reduziert ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Wanderfeldröhrenanordnung wird durch die Aussparung eine gegenüber der Anordnung ohne Aussparung korm- paktere Bauweise ermöglicht.
Da die Wanderfeldröhren mit ihren Gehäusen in die Aussparung hineinragen, wird die Gesamthöhe der Anordnung, also die Höhe von Trägerplatte und Ge- häuse um die Tiefe der Aussparung reduziert. Da aber auch eine effizientere Kühlung gewährleistet ist, kann die Gesamtbauweise der Wanderfeldröhrenan- Ordnung aus Trägerplatte, Gehäuse und Wanderfeldröhre insgesamt kompakter gebaut werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das Gehäuse mit- tels einer Fixierplatte in der Aussparung gehalten, wobei die Fixierplatte einen seitlichen Fortsatz des Gehäuses oder eine mit dem Gehäuse verbundene Ba- sisplatte zumindest teilweise kraftschlüssig bedeckt.
Demnach wird eine beispielsweise Scheibenartige Fixierplatte so auf der Trä- gerplatte montiert, dass ein Fortsatz des Gehäuses oder ein Teil der Basisplatte gegen den Boden der Aussparung gedrückt wird. Das Gehäuse kann dann ge- gen diese Kraft nicht aus der Aussparung entweichen. Vorteilhafter weise ist der Fortsatz des Gehäuses etwas oberhalb der durch die Oberseite der Träger- platte gebildete Oberfläche ausgebildet, sodass über den Fortsatz eine Kraft in Richtung des Bodens der Aussparung ausgeübt werden kann. Gleiches gilt für die mit dem Gehäuse beispielsweise mittels Kleben verbundene Basisplatte, die ebenfalls etwas aus der Aussparung herausragen kann um einen Angriffspunkt für eine Kraft gegen den Boden zu bieten. Die Fixierplatte kann mit der Träger- platte verklebt oder verschraubt werden. Möglich ist auch, dass die Fixierplatte aus einem Federblech gefertigt ist, sodass diese das Gehäuse derart in der Aussparung hält, dass Vibrationen gedämpft werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Bauweise der Wanderfeldröhrenanordnung gegenüber der Anordnung auf einer T rägerplatte ohne Aussparung um einen Prozentsatz zwischen 1 % und 25 % kleiner. Derm- nach wird durch die Schaffung einer Aussparung in der Trägerplatte eine Bau- form ermöglicht, deren Gesamtvolumen um bis zu 25 % reduziert ist. Als Ver- gleichsbauform wird dabei diejenige herangezogen, bei der die Wanderfeldröh- re mit ihrem Gehäuse auf der Oberfläche der Trägerplatte, also nicht in einer Aussparung, angeordnet ist. Generell kann die Aussparung in der Trägerplatte so geschaffen sein, dass die Aussparung die Trägerplatte von einer Stirnseite zur anderen hin durchdringt, es ist aber auch möglich, dass die Trägerplatte durch die Aussparung lediglich auf einer Stirnseite geöffnet ist, die Aussparung kann aber auch inmitten der Oberseite der Trägerplatte geschaffen sein, sodass ein Bereich der Trägerplatte die Aussparung rundum laufend umgibt. In anderen Varianten ist auch möglich, dass die Aussparung entlang der Längsachse des Gehäuses weitere Stufen vorsieht, sodass also Teile des Ge- häuses tiefer in die Trägerplatte hineinragen als andere. Dies kann insbesonde- re dann sinnvoll sein, wenn die Bereiche des Gehäuses von denen aus beson- ders viel Verlustleistung in Form von Wärme abzutragen ist, also beispielsweise der Bereich der Elektronenkanone, etwas tiefer in die Trägerplatte hineinragt.
Die Trägerplatte entsprechend der Erfindung beziehungsweise entsprechend einzelner Ausführungsformen weist sich insbesondere durch eine Gewichtser- sparnis aus. Gewicht beziehungsweise Material- und Bauvolumen wird unter anderem dadurch eingespart, dass mindestens eine Aussparung in der Träger- platte gebildet wird, das Gehäuse eine Ausnehmung aufweisen kann und weni- ger Material als Wärmesenke zur Verfügung gestellt werden muss, weil der Wärmeabtrag effizienter in mehrere Richtungen erfolgen kann.
Vorteilhaft ist auch, dass mit der erfindungsgemäßen Trägerplatte oder einzel- nen Ausführungsformen eine gemeinsame Kühlung für mehrere Wanderfeldröh- ren verwendet werden kann. Ein weiterer Vorteil, der sich durch die Aussparung in der Trägerplatte ergibt, ist die dadurch mögliche kleinere Bauweise einer Gesamtanordnung aus Gehäuse inklusive Wanderfeldröhre, Trägerplatte und Kühlsystem.
Ferner wird auch eine Wanderfeldröhrenanordnung zur Verwendung in einer Kühlanordnung angegeben, die eine Wanderfeldröhre, eine Basisplatte und ein Gehäuse umfasst.
Gemäß einer Ausführungsform der Wanderfeldröhrenanordnung ist das Boden- stück des Gehäuses auf einer der Bodenfläche der Aussparung zuweisenden Seite mit einer Ausnehmung versehen, wobei ein Vorsprung der Trägerplatte in die Ausnehmung eingreift, wobei der Vorsprung quer zur Strahlachse der Wan- derfeldröhre verläuft.
Demnach wird eine Wanderfeldröhre angegeben, deren Gehäuse derart ge- formt ist um von einer Trägerplatte, auf der sich kreuzende Vorsprünge ange- ordnet sind, aufgenommen zu werden. Das Gehäuse umfasst dabei mindestens eine Ausnehmung, durch die ein senkrecht zur Strahlachse der Wanderfeldröh- re verlaufender Vorsprung verlaufen kann. Das Gehäuse liegt dabei thermisch leitend mit der Innenfläche der Ausnehmung auf der Außenfläche des Vor- Sprunges auf. Möglich ist auch, dass zwischen Ausnehmung und Vorsprung eine Basisplatte eingebracht ist, die bezüglich ihrer Form an den Vorsprung an- gepasst ist.
Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1A eine erfindungsgemäße Kühlanordnung eines Gehäuses innerhalb einer Aussparung in einer Trägerplatte in einer seitlichen Ansicht Fig. 1 B die erfindungsgemäße Kühlanordnung aus Fig. 1A in einer Drauf- sicht;
Fig. 2 eine Ausführungsform der Kühlanordnung von Gehäusen inner- halb von Aussparungen in einer Trägerplatte in einer seitlichen Ansicht;
Fig. 3 eine weitere Ausführungsform der Kühlanordnung von Gehäusen innerhalb von Aussparungen in einer Trägerplatte in einer seitli chen Ansicht; Fig. 4 eine weitere Ausführungsform der Kühlanordnung von Gehäusen innerhalb von Aussparungen in einer Trägerplatte in einer seitli- chen Ansicht; Fig. 5A eine weitere Ausführungsform der Kühlanordnung von Gehäusen innerhalb von Aussparungen in einer Trägerplatte in einer Ansicht von oben;
Fig. 5B die Kühlanordnung aus Fig. 5A in einer seitlichen Schnittdarstel- lung; und
Fig. 6 eine Wanderfeldröhrenanordnung geeignet zur Montage in der
Ausführungsform der Kühlanordnung nach Fig. 5A und 5B in einer seitlichen Schnittdarstellung.
In den Figuren sind gleiche oder funktional gleich wirkende Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt eine Kühlanordnung KA, bei der ein Gehäuse GE, in dem eine Wanderfeldröhre WR angeordnet ist, in eine Aussparung AU innerhalb einer Trägerplatte TP eingreift. Außenflächen AF des Gehäuses GE und Innenflä- chen IF der Aussparung AU stehen dabei derart in formschlüssigem Kontakt, dass Verlustleistung in Form von Wärme, die beim Betrieb der Wanderfeldröhre WR entsteht, über das Gehäuse GE an die Trägerplatte TP abgegeben werden kann. Die Aussparung AU ist von einer Oberseite OS der Trägerplatte TP aus- gehend geschaffen. Die Kontaktfläche zwischen Gehäuse GE und Trägerplatte TP wird, wie in Fig. 1A gezeigt, gegenüber der Montage eines Gehäuses auf der Oberseite einer Trägerplatte vergrößert, wobei zwischen dem Gehäuse und der Trägerplatte eine Basisplatte BP angeordnet ist. Das Gehäuse GE ist auf der Basisplatte BP mittels eines wärmeleitenden Klebstoffes KL befestigt, wobei die Basisplatte BP mittels eines wärmeleitenden Klebstoffes KL in der Ausspa- rung befestigt ist. Zudem ist die Basisplatte BP mittels einer Schraube SR auf der Trägerplatte TP befestigt. Entsprechend der Anforderung bezüglich festen Halts kann alternativ auch nur eine der Befestigungsmöglichkeiten, Schraube SR oder Klebstoff KL gewählt werden.
Fig. 1 B zeigt die Kühlanordnung aus Fig. 1 A in einer Draufsicht. Die Ausspa- rung AU ist so in der Trägerplatte TP angeordnet, dass diese eine untere Stirn- seite SU berührt. Eine obere Stirnseite SO wird von dem Gehäuse GE nicht berührt, sodass zwischen der Aussparung AU und der oberen Stirnseite SO entlang des Gehäuses GE ein Teil der Trägerplatte TP zurückbleibt. Die Aus- sparung AU könnte aber auch so in die Trägerplatte eingebracht sein, dass so- wohl gegenüber der unteren Stirnseite SU als auch gegenüber der oberen Stirnseite SO ein Teil der Trägerplatte stehen bleibt oder die Aussparung AU sowohl die untere Stirnseite SU als auch die obere Stirnseite SO berührt. Von einer Elektronenkanone EK der Wanderfeldröhre WR verläuft ein Strahl von Elektronen entlang einer Strahlachse SA zu einem Kollektor KO. Insbesondere im Bereich der Elektronenkanone EK und des Kollektors KO wird Verlustleis- tung in Form von Wärme erzeugt, die über das Gehäuse GE an die Trägerplatte TP im Bereich der Aussparung AU abgegeben werden kann. Die Längsachse LA des Gehäuses verläuft parallel zur Strahlachse SA des Elektronenstrahls. Das Gehäuse GE ist entlang des nicht ausgesparten Bereichs der Trägerplatte mit drei Schrauben SR befestigt, die durch die Basisplatte hindurch in die Trä- gerplatte eingreifen. Entsprechend der Anforderungen an Vibrationssicherheit und Halt des Gehäuses in der Trägerplatte könnten weitere Schrauben vorge- sehen werden.
Eine Kühlanordnung, bei der in einer Trägerplatte TP mehrere Aussparungen AU zur Aufnahme jeweils eines Gehäuses GE ausgebildet sind, ist in Fig. 2 ge- zeigt. Die in Fig. 2 gezeigten Aussparungen AU umfassen jeweils eine Bodenfläche, die parallel zur Oberseite OS der Trägerplatte TP ausgerichtet ist und eine Sei- tenfläche, die senkrecht zur Bodenfläche ausgerichtet ist, wobei die Bodenflä- chen mit einem Bodenstück BS und die Seitenflächen mit einer Seitenwand SW der Gehäuse über je eine Basisplatte BP in thermisch leitendem Kontakt ste- hen. Die Seitenwand SW des in Fig. 2 rechts angeordneten Gehäuses GE ragt weniger weit in die Trägerplatte TP als die Seitenwand SW des linken Gehäu- ses GE. Beispielsweise wurde die in Fig. 2 dargestellte linke Aussparung AU tiefer in die Trägerplatte TP eingebracht, weil die Wanderfeldröhre WR im linken Gehäuse leistungsstärker ist und somit mehr Verlustleistung in Form von Wär- me abzugeben hat. Damit die Verlustleistung in Form von Wärme effizient von der Trägerplatte TP abtransportiert wird, umfasst die Trägerplatte TP zwei Kühlmittel rohre KR. Durch diese Kühlmittelrohre wird während des Betriebs der Wanderfeldröhren ein Kühlfluid gepumpt. Dem rechten Gehäuse sind insge- samt zwei Kühlmittelrohre KR zugeordnet, sodass der etwas geringeren Ein- dringtiefe des Gehäuses in die Trägerplatte durch einen effizienteren Wärmeab- transport über die Kühlmittelkanäle begegnet wird. Die beiden in Fig. 2 gezeig- ten Gehäuse sind mit einem wärmeleitenden Klebstoff KL in den Basisplatten und die Basisplatten wiederum über einen wärmeleitenden Klebstoff KL in der Aussparung befestigt.
Die beiden in Fig. 2 gezeigten Aussparungen dringen so in die Trägerplatte TP ein, dass zwischen den Aussparungen AU ein Vorsprung VO zurückbleibt.
Auf den zueinander weisenden Seiten der Gehäuse GE ragen die Basisplatten BP über die Aussparung AU hinaus und überlappen sich oberhalb des Vor- sprunges VO, sodass Wärme auch von einer Basisplatte zur anderen abgege- ben werden kann. Die sich überlappenden Basisplatten BP sind miteinander im Bereich des Vorsprunges VO verklebt, wobei die unterhalb angeordnete Basis- platte BP der des linken Gehäuses im Bereich des Vorsprungs auch mit der Trägerplatte verklebt ist. Ebenfalls bleiben an den Außenseiten der Trägerplatte, also links neben dem linken Gehäuse und rechts neben dem rechten Gehäuse Teile der ursprüngli- chen Oberfläche der Trägerplatte stehen. Die Aussparungen sind so in die Trä- gerplatte eingebracht, dass die Kühlmittelrohre KR ausgespart werden, jedoch nah an den Aussparungen AU liegen.
In Fig. 3 sind mehrere Gehäuse GE in einer entsprechenden Anzahl an Aus- sparungen AU innerhalb einer Trägerplatte TP angeordnet. Durch die Träger- platte TP verläuft ein Kühlmittel rohr KR, durch das ein Kühlfluid strömen kann Das Kühlmittelrohr KR ist wie in Fig. 3 gezeigt doppelwandig ausgeführt. Das linke und das rechte in Fig. 3 dargestellte Gehäuse GE umfassen jeweils eine Basisplatte BP, wobei die beiden Basisplatten BP der beiden Gehäuse GE mit der Oberseite OS der Trägerplatte eine Ebene bilden, auf der eine Fixierplatte FP aufliegt. Die Fixierplatte FP sichert die Gehäuse GE innerhalb der Ausspa- rungen AU, indem die mit den Gehäusen GE durch einen Klebstoff KL verbun- denen Basisplatten BP in die Aussparung AU gedrückt werden. Die fixierplatte FP wird mit einer Schraube SR auf der Trägerplatte TP gehalten. Innerhalb des Vorsprungs VO verläuft ein Kühlmittelrohr KR, über das Abwärme der beiden Wanderfeldröhren innerhalb der beiden Gehäuse abtransportiert wird. Die in Fig. 3 links dargestellte Aussparung ist größer als das darin befindliche Gehäu- se GE mit Basisplatte BP ausgeführt, wobei zur thermischen Kontaktierung zwi- schen Basisplatte BP und Aussparung AU eine Wärmeleitpaste WP in den Frei- raum zwischen Basisplatte BP und Aussparung AU eingebracht wurde. Das linke Gehäuse GE wird zusätzlich zur ersten Fixierplatte FP über eine zweite Fixierplatte FP fixiert, welche mittels einer Schraube SR auf der Trägerplatte TP befestigt ist.
Das in Fig. 3 rechts dargestellte Gehäuse ist ebenfalls in eine Aussparung AU eingebracht, die größer ist als das Gehäuse GE mit seiner Basisplatte BP selbst. Das Gehäuse GE wurde allerdings mit einem thermisch leitenden Kleb- Stoff KL in der Basisplatte BP und diese ebenfalls mittels eines thermisch lei- tenden Klebstoff KL in der Aussparung AU fixiert, sodass zum einen ein ther- misch leitender Kontakt zwischen Gehäuse GE, Basisplatte BP und Ausspa- rung AU gewährleistet ist und zum anderen auf die Befestigung mit einer weite- ren Fixierplatte FP wie beim linken Gehäuse GE verzichtet werden kann.
In Fig. 4 wird eine Anordnung mehrerer Gehäuse innerhalb von Aussparungen AU in einer Trägerplatte BE dargestellt, wobei die Aussparung AU so in der Trägerplatte gebildet ist, dass von der ursprünglichen Oberseite OS nur noch ein Vorsprung VO übrigbleibt. Der Vorsprung VO wird durch die Verbindung zweier Basisplatten BP eingeschlossen. Durch die Verbindung der beiden Ba- sisplatten BP verläuft eine Schraube SR, die die beiden Gehäuse GE auf der Trägerplatte TP hält. Insgesamt ist wie in Fig. 4 gezeigt eine durchgehende Ba- sisplatte BP geschaffen, die alternativ zum Verbinden zweier separater Basis- platten auch einstückig ausgeführt sein kann.
Ein Unterschied zwischen den Figuren 3 und 4 liegt darin, dass in Fig. 3 Ver- lustleistung in Form von Wärme der Wanderfeldröhren WR in drei Richtungen abgegeben werden kann, nämlich jeweils zu zwei Seitenflächen und zur Boden- fläche hin. In Fig. 4 kann Wärme nur zu zwei Seiten hin abgegeben werden, nämlich zu einer Seitenfläche und zur Bodenfläche.
In Fig. 5A ist eine Trägerplatte TP mit zwei sich kreuzenden Vorsprüngen VO gezeigt, wobei die Vorsprünge VO sich in einem Deckungsbereich DB überlap- pen. Unter Beachtung der in Fig. 6 eingezeichneten Strahlachse SA verläuft ein Vorsprung VO in Fig. 5A parallel zur Strahlachse SA und ein Vorsprung VO senkrecht zur Strahlachse SA.
In Fig. 5B ist die Kühlanordnung aus Fig. 5A in einem Schnitt entlang der Linie A-B durch den senkrecht zur Strahlachse SA verlaufenden Vorsprung VO dar- gestellt. Der parallel zur Strahlachse SA verlaufende Vorsprung VO ist wie in Fig. 5B gezeigt etwas höher als der senkrecht zur Strahlachse verlaufende Vor- sprung VO, so dass sich Seitenwände von Gehäusen an die Seitenflächen der Aussparungen großflächig anlegen lassen. Innerhalb des senkrecht zur Strahl- achse verlaufenden Vorsprungs VO verläuft ein Kühl mittel rohr KR, das mit einer Kühlflüssigkeit gefüllt ist. Verlustleistung in Form von Wärme, die von den Wan- derfeldröhren über ihre Gehäuse abgegeben wird, wird vom parallel zur Strahl- achse verlaufenden Vorsprung VO zum senkrecht zur Strahlachse verlaufenden Vorsprung VO transportiert und dort über die Kühlflüssigkeit hinfort getragen
In den Fig. 5A und 5B ist eine Anordnung für zwei Wanderfeldröhren in jeweils einem Gehäuse dargestellt. Diese Anordnung ließe sich ohne weiteres auf wei- tere nebeneinander angeordnete Wanderfeldröhren jeweils in einer Aussparung erweitern, so dass das in Fig. 5B dargestellte Kühlmittel rohr KR senkrecht zu allen Wanderfeldröhren verläuft und diese schneiden. Somit ist es möglich, durch ein gemeinsames Kühlmittelrohr KR die Verlustleistung in Form von Wärme mehrerer Wanderfeldröhren effizient abzutragen.
Das in Fig. 6 dargestellte Gehäuse der Wanderfeldröhre WR weist auf seiner der Bodenfläche hingewandten Seite eine Ausnehmung AN auf, die mit dem senkrecht zur Strahlachse verlaufenden Vorsprung VO aus Fig. 5A korrespon- diert. Zwischen das Gehäuse GE der Wanderfeldröhre WR aus Fig. 6 und die Trägerplatte TP aus Fig. 5A wird eine Basisplatte BP eingebracht, die dem Ver- lauf der Ausnehmung AN folgt. Die Ausnehmung AN ist wie in Fig. 6 dargestellt, näher am Bereich des Kollektors KO, da besonders aus diesem Bereich viel Verlustleistung in Form von Wärme abzutragen ist. Entlang des parallel zur Strahlachse verlaufenden Vorsprungs VO wird aber auch Verlustleistung in Form von Wärme der Elektronenkanone und weiterer nicht dargestellter Bautei- le der Wanderfeldröhre zum senkrecht zur Strahlachse verlaufenden Vorsprung VO geleitet. Die vorstehend und die in den Ansprüchen angegebenen sowie die den Abbil dungen entnehmbaren Merkmale sind sowohl einzeln als auch in verschiedener Kombination vorteilhaft realisierbar. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebe- nen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern im Rahmen fachmännischen Könnens in mancherlei Weise abwandelbar.

Claims

Ansprüche:
1. Kühlanordnung (KA) für Wanderfeldröhren (WR) umfassend mindestens eine Wanderfeldröhre (WR) in einem Gehäuse (GE) und eine Trägerplat- te (TP), wobei die Trägerplatte (TP) eine in einer Oberseite (OS) der
Trägerplatte (TP) gebildete Aussparung (AU) umfasst, wobei das Ge- häuse (GE) innerhalb der Aussparung (AU) derart angeordnet ist, dass Außenflächen (AF) des Gehäuses (GE) mit Innenflächen (IF) der Aus- sparung (AU) mindestens abschnittsweise entlang einer Kontaktfläche (KF) in thermisch leitendem Kontakt stehen, um Verlustleistung in Form von Wärme von dem Gehäuse (GE) der Wanderfeldröhre (WR) über die Kontaktfläche (KF) an die Trägerplatte (TP) abzugeben.
2. Kühlanordnung nach Anspruch 1 , bei der die Aussparung (AU) eine Sei- tenfläche (SF) und eine Bodenfläche (BF) umfasst, und das Gehäuse
(GE) eine Seitenwand (SW) und ein Bodenstück (BS) umfasst, wobei die Seitenwand (SW) zumindest abschnittsweise mit der Seitenfläche (SF) und das Bodenstück (BS) zumindest abschnittsweise mit der Bodenflä- che (BF) in thermisch leitendem Kontakt steht.
3. Kühlanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, bei der in einer Trä- gerplatte (TP) mehrere Aussparungen (AU) für jeweils ein Gehäuse (GE) mit Wanderfeldröhre (WR) ausgebildet sind, wobei die Aussparungen (AU) entlang der Trägerplatte (TP) beanstandet angeordnet sind und die zueinander weisenden Seitenflächen (SF) benachbarter Aussparungen
(AU) jeweils einen Vorsprung (VO) auf der Oberseite (OS) der Träger- platte einschließen.
4. Kühlanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Träger- platte (TP) ein innen liegendes Kühlmittelrohr (KR) umfasst, wobei die Aussparung (AU) um das Kühlmittelrohr (KR) herum ausgebildet ist.
5. Kühlanordnung nach Anspruch 4, bei der das Kühlmittel rohr (KR) zurmin- dest teilweise innerhalb des Vorsprungs (VO) verläuft.
6. Kühlanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei der mehrere Aus- sparungen (AU) derart in die Trägerplatte (TP) eingebracht sind, dass durch jeweils zwei zueinander weisende Seitenflächen (SF) benachbar- ter Aussparungen (AU) ein Vorsprung (VO) gebildet ist, wobei mindes- tens ein Vorsprung (VO) parallel zur Strahlachse (SA) der Wanderfeld- röhren (WR) verläuft, sowie mindestens ein Vorsprung (VO) senkrecht zur Strahlachse (SA) der Wanderfeldröhren (WR) verläuft, wobei sich die senkrecht und die parallel verlaufenden Vorsprünge (VO) in einem De- ckungsbereich (DB) kreuzen, wobei die Vorsprünge (VO) senkrecht zur Strahlachse (SA) der Wanderfeldröhren (WR) ein Kühlmittelrohr (KR) aufnehmen, wobei die parallel zur Strahlachse verlaufenden Vorsprünge (VO) Verlustleistung in Form von Wärme zum Deckungsbereich (DB) hin leiten und die Kühlmittelrohre (KR) die Verlustleistung in Form von Wär- me vom Deckungsbereich (DB) ausgehend abtransportiert.
7. Kühlanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der das Gehäuse (GE) der Wanderfeldröhre (WR) mindestens eine Basisplatte (BP) urm- fasst, die auf einer Seitenwand (SW) des Gehäuses (GE) bezüglich einer Längsachse (LA) des Gehäuses (GE) zumindest abschnittsweise ausge- bildet ist, wobei die Längsachse (LA) des Gehäuses (GE) entlang einer
Strahlachse (SA) der Wanderfeldröhre (WR) ausgerichtet ist, wobei die Basisplatte (BP) mit dem Vorsprung (VO) auf der Oberseite (OS) der Trägerplatte (TP) korrespondiert und die Basisplatte (BP) die thermisch leitende Kontaktfläche (KF) zwischen Gehäuse (GE) und Trägerplatte (TP) vergrößert.
8. Kühlanordnung nach Anspruch 7, bei der die Basisplatten (BP) benach- bart angeordneter Gehäuse (GE) verbindbar sind, sodass die Fortsätze (FO) zweier benachbarter Gehäuse (GE) den Vorsprung (VO) einschlie- ßen.
9. Kühlanordnung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, bei der die Wander- feldröhren (WR) durch Schrauben (SR) auf der Trägerplatte (TP) gehal- ten werden, wobei die Schrauben (SR) durch die Basisplatte (BP) hin- durch in den Vorsprung (VO) eingreifen.
10. Kühlanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der entlang der thermisch leitenden Kontaktflächen (KF) zwischen Gehäuse (GE) und Aussparung (AU) eine Wärmeleitpaste (WP) eingebracht ist.
11.Kühlanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der das Gehäu- se (GE) mittels eines thermisch leitenden Klebstoffes (KL) in der Ausspa- rung (AU) befestigt ist.
12. Kühlanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 11 , bei der die Ausspa- rungen (AU) unterschiedlich tief in die Trägerplatte (TP) hineinragen, so- dass die Größe der thermisch leitende Kontaktfläche (KF) zwischen den Seitenflächen (SF) der Aussparungen und den Seitenwänden (SW) der Gehäuse (GE) an die Verlustleistung in Form von Wärme angepasst ist.
13. Kühlanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei der die Ausspa- rung (AU) die Gesamtmasse und/oder das Gesamtvolumen der Träger- platte (TP) reduziert.
14. Kühlanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei der das Gehäu- se (GE) mittels einer Fixierplatte (FP), in der Aussparung (AU) gehalten ist, wobei die Fixierplatte (FP) einen seitlichen Fortsatz des Gehäuses (GE) oder eine mit dem Gehäuse verbundene Basisplatte (BP) zurmin- dest teilweise kraftschlüssig bedeckt.
15. Wanderfeldröhrenanordnung zur Verwendung in einer Kühlanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, die eine Wanderfeldröhre, eine Ba- sisplatte und ein Gehäuse umfasst.
16. Wanderfeldröhrenanordnung nach Anspruch 15, bei der das Bodenstück des Gehäuses auf einer der Bodenfläche der Aussparung zuweisenden Seite mit einer Ausnehmung versehen ist, wobei ein Vorsprung der Trä- gerplatte in die Ausnehmung eingreift, wobei der Vorsprung quer zur Strahlachse der Wanderfeldröhre verläuft.
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