Brevet FR2517117A1 — publié le 19830527

TUBE ELECTRONIQUE MUNI D'UN SYSTEME DE REFROIDISSEMENT L'invention concerne un tube électronique muni d'un système de refroidissement. Dans la plupart des tubes électroniques de puissance fonctionnant à des fréquences de l'ordre de quelques centaines de mégahertz les électrodes sont en forme de cylindres coaxiaux. Pour le fonctionnement, chaque espace inter-électrode est associé à un circuit résonnant constitué par des parois cylindriques coaxiales polongeant chacune des électrodes et limité en longueur par un fond coulissant permettant d'assurer le réglage en frequence. La liaison entre chaque électrode en forme de cylindre et la paroi cylindrique coaxiale correspondante est assurée par une connexion en forme de coupelle fixée à l'électrode et une couronne de contact élastique intermédiaire entre la coupelle et la paroi. La succession électrode, connexion, couronne, paroi est ainsi l'une des cloisons d'un guide d'onde coaxial, L'autre cloison étant constituée par la suite des mêmes éléments de l'électrode suivante. La partie située entre les deux parois sera appelée "cavité" par la suite Le tube électronique est au niveau de sa partie active, générateur de calories. les grilles interposées entre la cathode et l'anode sont soumises au rayonnement thermique de ces deux électrodes. Dans certains cas, elles sont elles-mêmes soumises à un bombardement électronique provoquant une élévation de température.Ces calories sont évacuées par conduction en direction des connexions. De plus, le fonctionnement hyperfréquence donne lieu à une répartition sinus & dale des courants électriques de surface. Certaines zones de ces surfaces, correspondant à un "ventre" de courant où l'intensité est maximale, sont soumises à un échauffement localisé intense. Dans certains cas de fonctionnement, ce ventre de courant est situé au niveau des connexions, d'où l'intérêt de refroidir cet endroit-lå de façon privilégiée. Dans l'art antérieur, la technique habituellement employée consiste à utiliser de l'air sous pression, injecté dans la cavité coaxiale centrale et qui refroidit les connexions les unes après les autres, en passant à travers les interstices des couronnes de contacts élastiques. Dans certaines dispositions de l'art antérieur, une meilleure efficacité est obtenue en perçant des trous dans les connexions elles-mêmes. Cette disposition permet de mieux refroidir les isolants qui séparent les connexions ainsi que les brasures céramique- métal correspondantes.Cependant, cette tecEsDique n'est pas toujours envisageabie, certaines connexions, constituées de deux pièces embouties soudées, ne pouvant être percées sans risque de fuite. De plus, dans certaines utilisations où les puissances mises en jeu sont importantes, il n'est pas possible de se contenter d'un système de refroidissement par air. Selon l'invention, le refroidissement est assuré par circulation d'eau dans un tuyau mis en forme de spire et soudé sous le tube électronique le plus près possible de la zone génératrice des calories. L'invention a pour objet un tube électronique comportant des électrodes de forme générale cylindrique, disposées concentrique ment les unes par rapport aux autres, reliées chacune par leur base à une paroi cylindrique coaxiale, par une connexion en contact électrique à l'une de ses extregmités avec l'électrode et à l'autre avec la paroi cylindrique coaxiale, par l'intermédiaire éventuelle ment d'une couronne souple, caractérisé en ce qu'il comporte, en contact au moins avec l'une des connexions, au voisinage de Pélec- trode, une spire d'une canalisation d'un circuit de refroidissement parcourue par un fluide. L'invention sera mieux comprise en se reportant à la description qui suit et aux figures jointes qui représentent: - la figure 1 : une vue en coupe d'un tube électronique auquel s'applique l'invention; - la figure 2 : une vue en coupe montrant l'un des circuits d'accord d'un tel tube; - les figures 3 et 4 : des vues en coupe du même tube montrant un dispositif de refroidissement selon deux dispositions de l'art connu; - la figure S: 5 une vue partielle analogue aux précédentes pour un tube de l'invention; - les figures 6a, 6b et 6c : des vues en perspective de trois variantes de l'une des pièces du système de refroidissement du tube selon l'invention; - la figure 7 : une vue de détail d'une autre pièce; - les figures 8 et 9 : des vues montrant comment se présente dans le tube de l'invention le système de refroidissement. Sur ces différentes figures les mêmes repères désignent les mêmes éléments, mais, pour des raisons de clarté, les cotes et proportions des divers éléments ne sont pas respectées. La figure 1 représente en coupe un tube électronique constitué d'électrodes cylindriques emboîtées les unes dans les autres à savoir dans l'ordre : L'anode 1, la grille écran (dite G2) 2, la grille de commande (dite G1) 3 et la cathode 4. Cette série d'électrodes est reliée à ltextérieur du tube par une série de connexions circulaires séparées entre elles par une série d'isolateurs circulaires assurant par ailleurs l'étanchéité du tube. Ces connexions ont la forme générale de coupelles constituées de deux parties cylindriques séparées par une partie plane perpendiculaire à leur axe. On distingue ainsi: - la connexion de la grille G2, 5 ; la connexion de la grille G1, 6 ; la connexion de cathode, 7 ; la connexion d'amenée de courant de la cathode, g ; l'isolateur placé entre ces deux dernieres pièces, 9 ; l'isolateur cathode-Gl, 10 ; l'isolateur G1 - G2, 11 ; l'isolateur G2 anode, 12. La figure 1 montre une disposition des électrodes de révolution autour de l'axe en traits discontinus. Il en sera de même pour toutes les autres vues en coupe où l'axe est représenté par ces traits discontinus. La figure 2 représente en coupe un détail des liaisons de la grille G1 et de la grille G2 avec l'extérieur du tube. On distingue sur cette figure en particulier la couronne de contact élastique 13 entre la paroi 17 prolongeant la grille G1 et la connexion 6 de cette grille, de même la couronne de contact élastique 14 entre la paroi 18 de la grille G2 et la connexion 5 de cette grille G2. L'espace entre les deux parois est limité par un piston 19 de réglage d'accord de la cavité grille G2 - grille G1 de façon à ramener un court-circuit à l'endroit de la partie active de la grille G1. La distance séparant le court-circuit ramené du piston est alors égale à un multiple de la demi longueur d'onde de fonctionnement.Le découplage de ces parois cylindriques par rapport aux tensions continues de polarisation se fait par l'intermédiaire de capacités obtenues au moyen de plaques diélectriques 15 et 16 disposées entre la paroi 17 et la couronne 13 et entre la paroi 18 et la couronne 14. Les repères 17' et 18' désignent-des bagues métalliques intermédiaires. La figure 3 montre la paroi cylindrique 20 associée à la cathode, la paroi cylindrique 21 associée à l'amenée de courant, et ie plateau d'anode 22. Elle indique le cheminement de l'air pulsé, flèches en trait mixte, utilisé dans l'art antérieur pour refroidir le tube électronique. L'air circule à travers les interstices des différentes couronnes de contact élastique. La figure 4 montre les trous, sans repères, effectués sur les connexions d'amenés de courant 23, de la cathode 24, de la grille G1 25, de la grille G2 26, tels que pratiqués dans l'art ancien. La figure 5 selon l'invention représente en coupe un tuyau ou spire 34, par exemple en cuivre ou en tout autre matériau, situé contre la connexion 5 et fixé à celle-ci par une soudure 30. Dans l'exemple le tuyau est logé entre la connexion 5 et l'isolateur 11. Le contact thermique entre le tuyau et la connexion est assuré par la soudure 30, à l'étain par exemple, réalisée après I'opération de pompage du tube électronique afin d'éviter l'oxydation de l'intérieur du circuit de refroidissement au cours des étuvages. Les figures 6a, 6b et 6c représentent en perspective trois exemples de réalisation du tuyau circulaire 34 selon l'invention; des flèches simulent le sens possible de circulation du fluide de refroidissement. Sur la figure 6a, I'entrée et la sortie du fluide de refroidissement sont situées à côté l'une de l'autre, sur la figure 6b, I'entrée et la sortie du fluide sont de part et d'autre de Paxe du tube électronique, dans la figure 6c, les entrées et sorties sont dédoublées et le tuyau circulaire est réalisé en deux parties, ce qui augmente le débit de fluide. L'espace disponible pour loger ce dispositif est très faible et sa mise en place ne doit pas conduire à court-circuiter accidentellement les électrodes. Aussi, il est nécessaire d'interrompre le tuyau de cuivre et de le raccorder à un conduit en un matériau souple et isolant 33. Ce matériau est par exemple le polytétrafluoréthylène ou -PTFE. Le dispositif de raccordement ne peut pas avoir un diamètre beaucoup plus important que le conduit en PTFE. Le système repré senté à la figure 7 répond à ce critère. Sur l'embout en cuivre 31, une collerette en forme de cône 31a est rapportée par brasage, la collerette peut aussi être usinée sur l'embout lui-même. L'étanchéité du circuit est effective lorsque le condult PTFE 33 est contraint d'épouser, à son extrémité, la forme du cône. Cette condition est réalisée en vissant une douille filetée 32 sur le conduit, opération qui peut se faire sans raide d'aucun outil et sans qu'il ait été nécessaire d'élaborer préalablement un filetage sur le conduit en PTFE. Ce dispositif présente en plus l'avantage d'être démontable et réutilisable. Les figures s et 9 représentent en coupe respectivement des exempîts de montage du tuyau 34 de refroidissement de la connexion 5 de la grille G2, et du tuyau 35 de refroidissement de la connexion 6 de la grille Gel . Sur la figure 8, on distingue une position préférée du tuyau circulaire de refroidissement 34 situé entre l'isolateur G1-G2 11 et la partie recourbée de la connexion 5 de la grille G2. Sur la figure 9, la particularité du montage réside dans la position du tuyau de refroidissement, portant ici le repère 35, qui se trouve à l'extérieur de la connexion 6 de la grille G1. Bien entendu, il est possible d'utiliser conjointement les deux dispositifs, représentés sur la figure 9, en disposant les raccordements dans des plans radiaux différents. On notera qu'il n'y a pas de difficulté à faire cheminer les tuyaux et conduits entre les parois de la cavité relative à l'espace grille de commande - grille écran En effet, dans le montage grille à la masse, utilisé pour bénéficier du gain maximum d'amplification, la grille de commande et la grille écran d'une tétrode sont au même potentiel haute fréquence et en conséquence les pertes diélectriques dans le fluide, par exemple de l'eau, circulant dans les tuyaux et conduits sont pratiquement inexistantes. Les tubes décrits sont notamment utilisés comme générateur dans rémission radio-électrique. REVENDICATIONS 1. Tube électronique comportant des électrodes de forme générale cylindrique, disposées concentriquement les unes par rapport aux autres, reliées chacune par leur base à une paroi cylindrique coaxiale, par une connexion en contact électrique à l'une de A ses extremités avec l'électrode et à l'autre avec la paroi cylindrique coaxiale, par l'intermédiaire éventuellement d'une couronne souple, caractérisé en ce qu'il comporte, en contact au moins avec l'une des connexions (5), au voisinage de l'électrode, une spire (34) d'une canalisation d'un circuit de refroidissement parcourue par un fluide. 2. Tube électronique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ladite spire (34) est en métal et en ce que elle est soudée à la connexion (5). 3. Tube électronique suivant la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que, ladite connexion (3) ayant la forme d'une coupelle, présentant une partie plane entre deux parties de diamètres inégaux, la partie de plus grand diamètre étant celle en contact avec le cylindre, ladite spire (34) est logée dans le fond de la coupelle. 4. Tube électronique suivant la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que ladite connexion (5) ayant la forme d'une coupelle, présentant une partie plane entre deux parties de diamètre inégaux, la partie de plus grand diamètre étant celle en contact avec le cylindre, ladite spire (35) est placée à l'extérieur de la coupelle contre la partie de plus grand diamètre de la coupelle. 5. Tube électronique suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le raccordement de la spire (34) au circuit de refroidissement a lieu par des conduits (33) en matériaux électriquement isolants au moins dans sa partie située entre les cylindres. 6. Tube électronique selon la revendication 5, caractérisé en ce que les conduits sont en polytétrafluoréthylène. 7. Tube électronique selon les revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que les spires sont reliées aux conduits par des manchons côniques (31a) et des douilles mobiles filetées (32). 8.Tube électronique selon l'une revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la spire (34) fixée à la connexion grille écran (5), et celle (35) fixée à la connexion grille de commande (6) se trouvent toutes deux dans l'espace séparant ces deux connexions et qu'elles n'ont pas de contact électrique entre elles.