Brevet FR2002169A1 — publié le 19691017

Jusqu'à présent, les circuits à ondes lentes du type en hélice étaient montés, a:vec leurs tiges porteuses diélectriques, par frettage, dans des alésages longitudinaux prévus dans le corps des tubes à hyperfréquences. Dans un procédé de 5 la technique antérieure, on déposait une fritte de verre sur l'hélice et les tiges porteuses. Ensuite, on assemblait les tiges porteuses et l'hélice par serrage et on les chauffait à 1100-1200°C pour produire une soudure vitrifiée entre les tiges porteuses et l'hélice de façon à donner un sous-ensemble 10 d'un seul tenant. Le corps du tube contenant l'alésage longitudinal était ensuite porté à environ 800°C puis on insérait le sous-ensemble dans l'alésage du corps du tube. Ensuite, on laissait le corps du tube se refroidir et se contracter autour du sous-ensemble comprenant l'hélice pour produire entre lui-15 même et ce sous-ensemble un assemblage fretté à ajustement serré. Le problème qui se posait avec ce procédé de fabrication de tube à ondes lentes consiste dans le fait que la soudure vitrifiée produite entre les tiges porteuses et l'hélice présente au circuit une perjte haute fréquence qui augmente avec la 20 température de fonctionnement du circuit. On a constaté que, lorsque le tube s'échauffe pour atteindre sa température de fonctionnement, la puissance débitée diminue, ce qui donne une caractéristique d'atténuation indésirable dans le comportement de puissance de ce tube. En outre, la phase de soudage vitrifié 25 des tiges porteuses sur l'hélice est relativement coûteuse. Par ailleurs, il est difficile de déposer sélectivement une matière atténuatrice des hautes fréquences pour absorber une certaine énergie ondulatoire sur les tiges diélectriques sans enduire le circuit involontairement de cette matière atténuatrice, 30 puisque les tiges ne peuvent pas être revêtues de la matière atténuatrice avant la phase de soudage vitrifié. Dans un autre procédé de la technique antérieure qui ne comportait pas d'assemblage du circuit à ondes lentes et de sa structure porteuse par frittage à l'intérieur du fût 35 du corps du tube on montait une hélice sur un mandrin et on collait les tiges porteuses diélectriques sur la surface extérieure de l'hélice. On incorporait ensuite des pinces élastiques montées sur la face externe du sous-ensemble d'un seul tenant puis on insérait les pinces et le sous-ensemble dans 40 l'alésage longitudinal dans une partie du corps du tube à 69 04002 2 2002169 ondes progressives. Les pinces élastiques exerçaient une force élastique dirigée vers 1'intérieur qui avait pour effet de serrer les tiges porteuses sur la face extérieure de l'hélice en servant ainsi d'appui pour cette hélice et en prenant 5 elle-même appui sur la paroi intérieure de l'alésage du corps du tube. On déposait ensuite un solvant pour enlever la colle puis on extrayait le mandrin. Ce procédé de la technique antérieure est décrit dans le brevet britannique N° 1.030.043. Le principal but de la présente invention est d'appor-10 ter un procédé perfectionné de frettage des circuits à ondes lentes dans le corps des tubes à hyperfréquences. Une caractéristique de la présente invention consiste à incorporer, dans un procédé de frettage d'un circuit à ondes lentes dans le corps d'un tube à hyperfréquences, les phases 15 consistant à coller le circuit à hyperfréquences à ondes lentes sur un mandrin pour former un sous-ensemble d'un seul tenant, à chauffer le corps du tube à une haute température et à enfiler le sous-ensemble du circuit à ondes lentes encollé porté par le mandrin dans l'alésage du corps du tube, à refroidir le 20 mandrin et le sous-ensemble d'un seul tenant comprenant le circuit à ondes lentes pour empêcher la colle de fondre pendant la phase d'insertion, à laisser refroidir le corps du tube autour du circuit à ondes lentes, qui est lui-même froid, afin de produire entre ces deux éléments un assemblage par frettage, 25 et à enlever la colle et le mandrin pour obtenir une partie du tube à ondes lentes terminée. Suivant une autre caractéristique de la présente invention, le procédé comprend la phase consistant à encoller la structure porteuse du circuit à ondes lentes sur le mandrin 30 avant d'insérer le sous-ensemble composé du mandrin et du circuit à ondes lentes dans l'alésage du corps chauffé du tube, de telle façon que la colle interposée entre le mandrin et le circuit à ondes lentes forme un passage de transmission de la chaleur qui facilite le refroidissement du circuit à ondes lentes 35 et de sa structure porteuse pendant les phases d'insertion du mandrin et de refroidissement. Suivant une autre caractéristique, le procédé comprend la phase consistant à calibrer le sous-ensemble à ondes lentes, par rectification et rodage, pour faciliter l'obtention d'un 40 assemblage à serrage approprié avec l'alésage du corps du tube. 69 04002 3 2002169 Suivant une autre caractéristique, le procédé comprend la phase consistant à revêtir la structure porteuse d'une matière d'atténuation des pertes haute fréquence avant de coller la structure porteuse sur le circuit à ondes lentes de sorte 5 que la matière d'atténuation des pertes ne risque pas d'être déposée par inadvertance sur le circuit à ondes lentes. Suivant une autre caractéristique, le circuit à ondes lentes est une hélice et la structure porteuse comprend trois tiges diélectriques.décalées d'intervalles de 120° sur la 10 périphérie de l'hélice et qui s'étendent sur la longueur de cette hélice. La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. 15 La figure 1 est un schéma-bloc de circulation qui montre le procédé de fabrication de tubes à hyperfréquences suivant la présente invention. La figure 2 est une vue en élévation de côté, en partie arrachée et raccourcie, qui montre un circuit à ondes 20 lentes en hélice, avec sa structure porteuse supposé monté sur un mandrin. La figure 3 est une coupe d'une partie de la structure de la figure 2, suivant la ligne 3-3 dans le sens des flèches. 25 La figure 4 est une vue de la structure de la fi gure 2, suivant la ligne 4-4 dans le sens des flèches. La figure 5 est une vue en élévation de côté, en partie en coupe, qui montre le procédé et un appareil pour l'insertion d'un mandrin portant la structure du circuit à 30 ondes lentes dans l'alésage axial d'un tube à ondes progressives. La figure 6 est une vue de la structure de la figare 5, suivant la ligne 6-6 dans le sens des flèches. La figure 7 est une coupe à échelle agrandie d'une 35 partie de la structure de la figure 5» suivant la ligne 7-7 dans le sens des flèches. La figure 8 est une coupe à échelle agrandie de la partie de la structure de la figure 5 qui est entourée par la ligne 8-8. 40 Sur les figures 1 à 8, on a représenté un procédé 69 04002 4 2002169 suivant l'invention de montage par frettage d'un circuit à ondes lentes dans le corps d'un tube à hyperfréquences. La figure 1 décrit le procédé par un schéma de circulation. Dans la phase (a), on monte un circuit à ondes lentes 5 du type à hélice 1 (voir figure 2) sur un mandrin cylindrique creux en acier. Dans un exemple type, l'hélice 1 est faite d'un métal réfractaire tel que le molybdène ou le tungstène, mis sous la forme d'un ruban enroulé en hélice. L'hélice 1 a un diamètre extérieur de 3,688 mm et le ruban a une épaisseur 10 de 0,185 mm et une longueur, qui varie avec le tube, de 50,4 mm à 203,2 mm. Trois tiges porteuses 3 en matière diélectrique sont disposées à intervalles de 120° sur la périphérie de l'hélice 1, et sont serrées sur cette hélice par une pince, non représentée. Les tiges 3 doivent être en une matière di-15 électrique réfractaire telle que l'oxyde de béryllium, l'alumine, le nitrure de bore ou le saphir. Les tiges 3 sont préalablement revêtues par dépôt pyrolytique d'une matière d'atténuation des pertes haute fréquence telle que le carbone . 20 Le mandrin 2 comprend un élément de guidage 4 de forme triangulaire disposé à proximité de l'une de ses extrémités. Une bague cylindrique 5 est disposée à l'extrémité opposée. Les méplats du guide triangulaire 4 sont alignés axialement avec les tiges 3 sur la périphérie de l'hélice 1 25 et les angles du guide triangulaire 4 sont disposés entre les tiges 3 pour guider le sous-ensemble formé par l'hélice et les tiges ainsi que le mandrin 2 lors de sa pénétration dans l'alésage de la partie d'un tube, ainsi qu'on le décrira plus complètement dans la suite. 30 Dans la phase (b), on dépose de la colle sur les tiges 3 et l'hélice 1, serrées sur le mandrin 2. Une colle appropriée comprend du méthacrylate ou du butyl-méthacrylate. On peut appliquer commodément la colle au moyen d'un pinceau 6 d'artiste-peintre aux points de contact entre les tiges 3 et 35 l'hélice 1 et également, dans une forme de réalisation préférée, aux points où l'hélice est serrée sur le mandrin 2 à l'aide des tiges porteuses 3« 0n laisse sécher la colle pour former un sous-ensemble d'un seul tenant qui comprend le mandrin 2, l'hélice 1 et les tiges porteuses 3. 40 Dans la phase (c), on calibre les surfaces extérieures 69 04002 5 2002169 du sous-ensemble par rectification et rodage des tiges 3 pour donner au sous-ensemble un diamètre hors tout approprié comparativement au diamètre de l'alésage du corps du tube, par exemple de 5,563 mai. On rode les surfaces extérieures des ti-5 ges 3 pour former des surfaces relativement planes destinées à être adjacentes à la surface intérieure de l'alésage du tube ainsi qu'on le décrira plus complètement dans la suite. Dans la phase (d), on perce tout d'abord axialement la partie 7 du corps du tube destinée à recevoir le circuit 10 à ondes lentes, d'un alésage 12 ayant un diamètre intérieur précis et constant, par une opération de forage analogue au forage des canons de fusils, suivie d'une rectification de précision. Dans un exemple type (voir figures 7 et 8), le corps 7 du tube est-fait dhan empilement tabulaire de bagues 8 15 et 9 formées respectivement d'un métal magnétique et d'un métal non magnétique, par exemple de bagues d'acier coulées sous vide et de bagues entretoises en cupronickel, ces bagues étant assemblées par brasage pour former une structure enveloppe tubulaire creuse 7. Les pièces polaires 8 comportent des col-20 lerettes 8' annulaires s'étendant vers l'extérieur , qui sont placées, en utilisation, mais pas pendant l'insertion du cir- ' cuit à ondes lentes, entre des aimants permanents cylindriques 11 fendus axialement (voir figure 8). Le corps 7 du tube (voir figures 5 et 6) comprend à 25 son extrémité inférieure une collerette 13, qui est serrée sur une table 14 par des brides 15. La table 14 comprend une partie centrale creuse 16 et une partie tubulaire 17 dirigée vers le bas. La table 14 est portée par une pâtre verticale 18 à profil en U, qui forme ion montant,par l'intermédiaire de deux 30 bagues 19 et 21, qui entourent là. partie tubulaire 17 de la table 14, La bague inférieure 21 est fixée rigidement à la poutre verticale 18 du montant et comprend une partie 21' en collier double qui porte rigidement les extrémités de deux rails de guidage 22 et 23 qui s'étendent le long de la pou-35 tre 18. La bague supérieure 19 comprend deux alésages axiaux qui forment un collier double 19' monté coulissant sur les rails de guidage 22 et 23. La bague supérieure 19 est fixée rigidement à la partie tubulaire. 17 de la table 14 tandis que la bague inférieure 21 est montée coulissante sur la partie 17 40 pour le guidage de cette partie..Un tube 24 de sortie du 69 04002 6 2002169 réfrigérant est disposé.dans l'axe du tube 17 et il est suspendu à son extrémité supérieure à une tête transversale 25 montée transversalement au tube 17. Un tube 26 d'entrée du gaz de formage passe.également axialement dans le tube 17 et 5 à travers la tête 25 pour introduire un gaz de formage dans la région qui entoure la partie 7 du tube. Un four 20 enferme le corps 7 du tube, la partie supérieure du tube 17 dirigé vers le bas et la table 14. Le four s'appuie sur un rebord 27 fixé au tube 17 au-dessous de 10 la table 14. Le tube 17 est amorti thermiquement par des fentes transversales pratiquées dans les parois de ce tube pour donner lieu à un trajet sinueux pour l'écoulement de la chaleur de la table 14-au tube 17 et, .-par ce moyen à l'extérieur du four 20. En outre, des écrans thermiques appropriés sont pré-15 vus entre le four 20 et le rebord 27. Le four 20 est réuni au rebord 27 par un joint étanche aux gaz. Une ouverture d'aeeès 28 est prévue dans la partie centrale de la paroi supérieure du four 20, dans l'alignement axial de l'alésage 12 du corps 7 du tube. Le mandrin 2, qui porte le sous-ensemble formé par 20 l'hélice et les tiges est disposé dans l'alignement axial de l'alésage 12 dé la partie 7 du tube. Le mandrin 2 est fixé à un chariot 29 qui coulisse le long des rails de guidage 22 et 23. Dans la phase (e), un tube 31 d'entrée de réfrigé-25 rant est mis en communication pour le passage de fluide avec l'alésage central du mandrin 2 afin d'envoyer dans le mandrin un courant de réfrigérant qui peut être de l'eau à la température ambiante, pour refroidir ce mandrin en fonctionnement. On descend le mandrin 2 sur lequel est collé le sous-ensemble 30 composé de l'hélice 1 et des tiges, à travers le trou 28 du ,J four 20 de façon qu'un prolongement tubulaire du mandrin 2 pénètre dans le corps 7 du tube et s'appuie sur l1 extrémité supérieure du tube 24 de sortie du réfrigérant. Lorsque le mandrin est dans cette position, le sous-ensemble formé de 35 l'hélice et des tiges se trouve encore à l'extérieur -du tour 20 et on commence dans cette position à faire couler du réfrigérant dans le mandrin 2 de sorte que le mandrin 2 est ainsi refroidi à la température du réfrigérant, par exemple à la température ambiante. Le four 20, qui contient une atmosphère 40 de gaz de formage composé de 95 % d'azote et 5 ^ «^hydrogène ' OrtfelNAL 69 04002 7 2002169 introduit par le tube 26, a chauffé le corps du tube à une température comprise entre 700°C et 800°C. Dans un exemple normal, un laps de temps d'environ 30 minutes est nécessaire pour que le four et le corps 7 du tube atteignent l'équilibre 5 thermique. Tout en faisant couler le réfrigérant à travers le mandrin 2 et alors que le corps 7 est à une température d'environ 800°C, on fait descendre le mandrin 2 sur toute sa course dans le four 20 et le corps 7 du tube. La profondeur appro-priées-d'insertion de l'hélice 1 est réglée par la position 10 donrië« à> 1 ' épaulement inférieur de la bague 5 sur le mandrin 2. Lorsque le corps 7 du tube est chauffé à 800°C, 1'aï^sàgë;12 se sera dilaté à un diamètre intérieur supérieur à"%ëÎM:-q«i existait à la température ambiante. Le diamètre extérieur du sous-ensemble formant le circuit à ondes lentes 15 est~%"&3.ibré; à une valeur inférieure d'environ 0,033 mm à. celle du diatoë-tir'é intérieur dilaté de l'alésage 12 à l'état chauffé. . 'Dans la phase (f), on supprime l'apport de chaleur au fôWrï2ê^ë-t on laisse le four revenir à la température am-bi&n-'t'ë','' Pendant ce temps, le mandrin 2 et le circuit à ondes 20 lenté's^-'soff^continuellement refroidis au moyen du réfrigérant pour^-ëmpêehèr la colle de fondre. Pendant le processus de re-froidissémerft, la partie 7 du corps du tube se resserre autour du soUsWriS-êShble formant le circuit à ondes lentes pour produire un ajustement à serrage dur entre le sous-ensemble et 25 1 'int^ftèîâ^ae l'alésage 12. ;£iah's la phase (g), on extrait du four le corps 7 du tube£*S&âg$&lîfe.mandrin et le sous-ensemble du circuit à ondes lentes' :ô'tr on lave le tout avec un solvant de la colle, par exemp'lSE'SÉXïec^ de l'acétone ou la méthyl-éthyl-cétone pour dis-30 sotfdrësilas&elle et faciliter l'extraction du mandrin 2. t-Dâns la phase (h), on assemble la partie 7 du corps du tube ^qû-lKSontient l'hélice 1 et les tiges porteuses 3 àla partie;'r©S'Jtànte du tube et on traite le tube de la façon classique .s.-" V.:--;.-. 35 ■/ -Sien que, dans une forme préférée de réalisation de 1'invehtion, le sous-ensemble de l'hélice et des tiges soit monté-:su3?le mandrin 2 par collage, ceci ne constitue pas une condition ,iiécessaire. Plus particulièrement, il est possible de n'assembler par collage que l'hélice' 1 et les tiges 3.» ou 40 de former, d'une autre façon une structure de circuit à ondes 69 04002 8 2002169 lentes avant de coller cette structure sur le mandrin 2. Il va de soi que la colle facilite la transmission de la chaleur des tiges 3 et de l'hélice 1 au mandrin 2 pour empêcher la colle de fondre pendant les phases (e) et (f) et qu'elle donne 5 en outre lieu à une structure rigide pendant la phase (c) puisque le mandrin 2 est légèrement sous-dimensionné (par exemple de 0,05 mm) pour faciliter son extraction finale. Les avantages du procédé suivant l'invention sont de permettre de fretter par la chaleur une partie d'enveloppe 10 tubulaire à vide autour d'un sous-ensemble de circuit à ondes lentes sans nécessiter l'utilisation d'un soudage vitrifié entre les tiges et le circuit. L'élimination du soudage vitrifié évite les indésirables pertes haute fréquence qui sont liées à l'utilisation du verre. En outre, l'élimination de 15 l'utilisation de la soudure vitrifiée permet de déposer la matière d'atténuation des pertes haute fréquence sur les tiges porteuses diélectriques 3 avant la phase d'encollage et d'obtenir par conséquent une action plus précise sur l'application de ladite matière pour réduire ainsi encore les pertes à 20 haute fréquence qui sont liées à l'utilisation d'un circuit à ondes lentes. En outre, l'utilisation de la colle donne un procédé de fabrication moins coûteux, comparativement à l'utilisation de la soudure vitrifiée de la technique antérieure, puisqu'il élimine la phase de soudage vitrifiée à haute tempé-25 rature qui nécessitait de chauffer le sous-ensemble de l'hélice à une température de 110CPC à 1200°C et entraînait fréquemment un rendement de production relativement bas. Bien que le procédé suivant 1'invention ait été décrit dans son application à un circuit à ondes lentes du 30 type à hélice, ceci ne constitue pas une condition nécessaire. Ce procédé est applicable à d'autres types de circuits à ondes lentes tels que les circuits dérivés de l'hélice qui comprennent les hélices à deux filets, les circuits à bagues et barres, les hélices croisées, etc... En outre, il n'est pas 35 nécessaire que la structure porteuse du circuit soit composée des tiges diélectriques 3 mais cette structure peut également être composée de nombreuses autres formes de matières diélectriques ou métalliques. Il va de soi que des modifications peuvent être ap-40 portées aux modes de réalisation qui viennent d' être décrits, notamment par substitution de moyens techniques équivalents, sans sortir pour cela du cadre de la présente invention. 69 04002 9 2002169 REVENDICATIONS 1.- Procédé de fabrication de tubes à hyperfréquences qui comprennent un circuit à ondes lentes, caractérisé en ce que l'on colle un sous-ensemble de circuit à ondes lentes sur 5 un mandrin, on chauffe une partie constituant le corps d'une structure de tube à hyperfréquences à une haute température, on insère le sous-ensemble du circuit à ondes lentes d'un seul tenant encollé porté par le mandrin dans un alésage dudit corps chauffé du tube à hyperfréquence, on fait passer un 10 réfrigérant dans le mandrin pour refroidir le sous-ensemble du circuit à ondes lentes afin d'empêcher la colle de fondre et afin de faciliter l'insertion du sous-ensemble dans le corps chauffé, on laisse le corps du tube se refroidir et se resserrer autour du sous-ensemble du circuit à ondes lentes 15 pour établir entre ces éléments un ajustement à serrage, on enlève la colle, et on extrait le mandrin pour laisser le circuit à ondes lentes et sa structure porteuse montés dans l'alésage du corps du tube. 2.- Procédé, selon la revendication 1, caractérisé en 20 ce que la phase d'élimination de la colle comprend une phase constituant à laver le sous-ensemble encollé monté dans l'alésage du tube au moyen d'un solvant de la colle. 3.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la colle est une laque de méthacrylate ou composée 25 de butyl-méthacrylate. 4.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la phase de chauffage du corps du tube en vue de l'insertion du sous-ensemble consiste à porter sa température à une valeur supérieure à 700°C. 30 5-- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le sous-ensemble de circuit à ondes lentes comprend une structure porteuse et en ce que la phase de collage du sous-ensemble sur le mandrin consiste à coller la structure porteuse sur le circuit à ondes lentes. 35 6.- Procédé suivant la revendication 5* caractérisé en ce qu'il comprend la phase consistant à revêtir la structure porteuse d'une matière qui atténue les pertes par énergie haute fréquence avant de réunir la structure porteuse aux circuits à ondes lentes par collage pour former le sous-40 ensemble du circuit à ondes lentes. 69 04002 10 2002169 7»- Procédé suivant la revendication 5.» caractérisé en ce que le circuit à ondes lentes est une hélice et en ce que la structure porteuse comprend trois tiges diélectriques décalées à intervalles angulaires de 120° sur la périphérie 5 de l'hélice et qui s'étendent sur la longueur de cette hélice. 8.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le corps du tube comprend un fût métallique de ferme allongée. 9.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé 10 par la phase supplémentaire consistant à calibrer le sous- ensemble du circuit à ondes lentes après la phase de collage de ce.circuit sur un mandrin et avant la phase d'insertion dans l'alésage du corps chauffé du tube à hyperfréquences.