Brevet FR2686190A1 — publié le 19930716

La présente invention concerne un magnétron et plus particulièrement, un magnétron de puissance relativement élevée qu'il est nécessaire de refroidir efficacement Il est connu de prévoir des ailettes de refroidissement au moyen desquelles le magnétron peut être refroidi par un écoulement d'air mais il existe un besoin d'un agencement de refroidissement efficace qui soit fiable et facile à constituer. L'invention propose un magnétron comprenant une cathode et une anode, l'anode comportant un bloc d'anode sensiblement cylindrique qui présente une pluralité de cavités résonnantes internes, deux canaux fermés s'étendant autour du bloc, une entrée d'agent de refroidissement étant ménagée dans l'un des canaux et une sortie d'agent de refroidissement étant ménagée dans l'autre, les canaux étant connectés l'un à l'autre sur leur longueur au moyen d'un ou de plusieurs passages de connexion dimensionnés par rapport aux canaux de manière à constituer un étranglement afin d'augmenter la vitesse d'écoulement de l'agent de refroidissement, en fonctionnement, au travers du passage ou de chaque passage. Chacun des canaux peut être formé sur le bloc d'anode au moyen d'une opération de tournage par avancée radiale de l'outil au moment o le bloc d'anode est usiné Le passage de connexion ou chaque passage de connexion constitue un étranglement qui, du fait de la vitesse localement augmentée de l'agent de refroidissement, assure l'évacuation de la chaleur du bloc d'anode, dans la région du passage, de façon efficace et uniforme. Dans un mode de réalisation particulier, une gaine entoure le bloc d'anode pour fermer les canaux, le bloc d'anode incluant une paroi s'étendant vers l'extérieur qui sépare les canaux l'un de l'autre et qui, avec la gaine, définit un passage de connexion. Il est également préférable que les canaux et que la paroi de séparation soient formés d'un seul tenant avec la surface la plus externe du bloc d'anode Chaque canal entoure de préférence une région d'extrémité de l'ensemble des cavités résonnantes de l'anode et le passage de connexion ou chaque passage de connexion est situé à mi-chemin entre les régions d'extrémité. Les dimensions du passage de connexion ou de chaque passage de connexion sont de préférence choisies de telle sorte que l'agent de refroidissement s'écoule au travers de ce passage ou de chaque passage selon un mode turbulent en fonctionnement De cette manière, une quantité plus importante de chaleur peut être efficacement ôtée lorsque la nécessité de refroidissement est la plus forte. Bien que le passage de connexion puisse être constitué par un espace annulaire défini entre une paroi qui sépare les canaux et une gaine qui renferme le bloc d'anode, selon une construction présentée à titre de variante, une pluralité de passages de connexion s'étendant longitudinalement sont espacées de manière circonférencielle autour du bloc d'anode Ces passages de connexion s'étendant longitudinalement peuvent être constitués au moyen d'une pluralité de nervures espacées de manière circonférencielle qui s'étendent longitudinalement et qui sont situées sur la partie supérieure de la paroi de séparation, ces nervures servant à la fois à espacer la paroi de la gaine et à subdiviser le passage annulaire en une pluralité de passages relativement plus petits. Afin que l'invention puisse être bien comprise, un mode de réalisation de l'invention est maintenant décrit à titre d'exemple et référence est faite aux dessins annexés parmi lesquels: la figure 1 est une vue de côté d'un magnétron dont les couvercles d'extrémité sont ôtés afin de révéler l'intérieur; la figure 2 est une vue en coupe prise selon une ligne A-A de la figure 1; et la figure 3 est une vue en coupe d'un autre mode de réalisation dans lequel les caractéristiques internes ainsi que d'autres caractéristiques ont été omises par souci de clarté. Comme représenté sur les dessins, une enveloppe sous vide destinée à un magnétron comprend un bloc d'anode de forme générale cylindrique 1 qui inclut une cavité à extrémités ouvertes 2 Des ailettes d'anode espacées de façon circonférencielle 3 s'étendent vers l'intérieur depuis le bloc d'anode 1 afin de définir une pluralité de cavités résonnantes espacées de manière circonférencielle 4 Comme représenté sur la figure 1, d'autres ailettes 3 sont liées ensemble d'une manière connue au moyen d'une ou de deux bagues 5, 6 Les ailettes 3 s'arrêtent à une courte distance de l'axe principal du bloc d'anode cylindrique afin de définir un espace cylindrique 7 à l'intérieur duquel une cathode à bobine en tungstène thorié 8 est placée La bobine 8 est supportée au niveau de chaque extrémité à l'intérieur de l'espace cylindrique 7 au moyen de broches conductrices allongées 9 qui s'étendent radialement vers l'extérieur en traversant un trou de passage 10 ménagé dans le bloc d'anode 1 Les broches 9 sont agencées à la fois pour supporter la bobine 8 selon une certaine relation d'espacement par rapport à l'anode et pour appliquer un courant électrique à la bobine 8 Chaque broche 9 s'étend à l'intérieur d'un trou ménagé à l'intérieur du rebord 11 d'un couvercle d'extrémité de forme évasée 12 Chaque couvercle d'extrémité 12 inclut une partie de plot 13 qui s'étend à l'intérieur de l'extrémité ouverte adjacente de la bobine 8 et qui est brasée à l'intérieur de cette extrémité ouverte. Un' agencement de blindage 15 entoure la partie de la broche 9 qui s'étend à l'extérieur du bloc d'anode 1 afin de protéger la broche vis-à-vis de l'émission d'un rayonnement électromagnétique Une borne 16 est fixée à l'extrémité libre de chaque broche 9 pour appliquer du courant électrique à la bobine de cathode 8 et pour recevoir du courant électrique en provenance de celle-ci. Deux canaux en forme de bague 18, 19 et présentant une section en coupe transversale rectangulaire entourent la région centrale du bloc d'anode 1 à l'intérieur de laquelle les ailettes d'anode 3 sont placées Les canaux 18, 19 sont séparés axialement l'un de l'autre au moyen d'une paroi en forme de bague annulaire 20 qui s'étend vers l'extérieur du bloc d'anode Les canaux 18, 19 et la paroi 21 sont agencés coaxialement à l'axe principal du bloc d'anode 1 Une gaine cylindrique 21 entoure le bloc d'anode 1 et elle inclut des trous appropriés destinés à recevoir les deux agencements de blindage 15 et une sonde de sortie 17 qui fait l'objet d'une discussion ultérieure La paroi 20 s'arrête à une courte distance de la gaine 21 afin de définir un passage annulaire 22 qui connecte les canaux l'un à l'autre sur leur longueur Les canaux 19 entourent chacun une région du bloc d'anode qui est adjacente aux extrémités des ailettes d'anode, la paroi 20 étant située environ au niveau d'une région intermédiaire par rapport aux extrémités des ailettes 3. Des conduits d'entrée et de sortie 23, 24 s'étendent dans l'un respectif des canaux 18, 19 pour appliquer un agent de refroidissement liquide, par exemple de l'eau, qui s'écoule autour de l'un des canaux 18 De là, la couche d'agent de refroidissement qui est adjacente au passage 22 traverse le passage avant de passer dans le second canal et de sortir au niveau de la sortie 24, l'écoulement s'effectuant de façon générale selon une direction hélicoïdale L'assemblage de sonde de sortie 17 destiné à émettre l'énergie produite s'étend vers l'extérieur en traversant un trou supplémentaire 26 ménagé dans le bloc d'anode, ce trou traversant la paroi 22 et certaines parties du canal, comme représenté sur la figure 2 La sonde 17 est scellée à l'intérieur du trou 26 de telle sorte que l'agent de refroidissement ne puisse pas s'écouler d'un canal à l'autre autour de la sonde Deux plaques d'extrémité d'anode 25 assurent l'étanchéité de chaque extrémité de la cavité 2. La section transversale du passage de connexion 22 suivant la direction d'écoulement du fluide, c'est-à-dire parallèlement à l'axe principal du bloc d'anode cylindrique, est de beaucoup réduite par comparaison avec la section transversale de chacun des canaux 18, 19 De cette manière, le passage de connexion constitue un étranglement à l'intérieur duquel la vitesse d'écoulement du fluide peut être augmentée en fonction du débit d'écoulement de l'agent de refroidissement jusqu'à un point tel que l'écoulement de fluide à l'intérieur de cette région soit turbulent, c'est-à-dire que son nombre de Reynolds soit supérieur à environ 2000 De cette façon, l'effet de refroidissement est augmenté dans la région centrale du bloc d'anode qui est adjacente à la paroi 22, région dans laquelle l'exigence de refroidissement est la plus importante En outre, la construction constituée par les deux canaux parallèles 18, 19 est relativement facile à réaliser moyennant une opération de tournage effectuée en utilisant un tour ou une fraiseuse à l'instant de la réalisation du bloc d'anode. Dans un exemple, ces canaux présentant une largeur d'environ 6 mm et une hauteur d'environ 4 mm sont séparés par une paroi d'une largeur de 4 mm qui comporte un passage de connexion qui présente une hauteur de 0,75 mm Avec un débit d'écoulement d'eau d'environ 10 litres par minute, il s'avère que le magnétron est correctement refroidi. L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation présenté sur les figures 1 et 2 Par exemple, comme représenté sur la figure 3, une paroi 30 qui sépare deux canaux 31 (représentés en pointillés) inclut une pluralité de nervures s'étendant longitudinalement qui sont espacées de façon circonférencielle 32 et ces nervures, de fait, subdivisent le passage annulaire du mode de réalisation des figures 1 et 2 en une pluralité de passages plus petits 33 et elles servent à espacer la paroi d'une gaine de fermeture 34 Dans d'autres agencements proposés, la gaine peut inclure une subdivision s'étendant vers l'intérieur qui divise un évidement relativement important en deux canaux Plus de deux canaux peuvent être envisagés Les canaux ne doivent pas nécessairement être conformés en anneau, comme représenté, mais ils peuvent être par exemple de forme généralement ondulée ou sinusoïdale quand on les voit depuis le côté. REVENDICATIONS 1 Magnétron comprenant une cathode et une anode, caractérisé en ce que l'anode comprend un bloc d'anode sensiblement cylindrique ( 1) qui comporte une pluralité de cavités résonnantes internes ( 4), deux canaux fermés ( 18, 19) s'étendant autour du bloc ( 1), une entrée d'agent de refroidissement ( 23) étant ménagée dans l'un des canaux ( 18) et une sortie d'agent de refroidissement ( 24) étant ménagée dans l'autre canal ( 19), les canaux ( 18, 19) étant connectés l'un à l'autre sur leur longueur au moyen d'un ou de plusieurs passages de connexion ( 22) dimensionnés par rapport aux canaux ( 18, 19) de manière à constituer un étranglement afin d'augmenter la vitesse d'écoulement de l'agent de refroidissement, en fonctionnement, au travers du passage de connexion ( 22). 2 Magnétron selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une gaine ( 21) entoure le bloc d'anode ( 1) pour fermer les canaux ( 18, 19), le bloc d'anode ( 1) incluant une paroi s'étendant vers l'extérieur ( 20) qui sépare les canaux ( 18, 19) l'un de l'autre et qui, avec la gaine ( 21), définit un passage de connexion ( 22). 3 Magnétron selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le passage de connexion ( 22) présente une forme annulaire. 4 Magnétron selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les canaux ( 18, 19) et la paroi de séparation ( 20) présentent une forme en anneau et sont agencés côte-à-côte coaxialement à l'axe principal du bloc d'anode cylindrique ( 1). Magnétron selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de passages de connexion s'étendant longitudinalement ( 33) qui sont espacés régulièrement autour du bloc d'anode ( 1). 6 Magnétron selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les canaux ( 18, 19) et une paroi de séparation ( 20) font corps avec la surface la plus externe du bloc d'anode ( 1). 7 Magnétron selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en que chaque canal ( 18, 19) entoure une région d'extrémité de l'ensemble des cavités résonnantes ( 4) de l'anode et le passage de connexion ou chaque passage de connexion ( 20, 33) est situé à mi-chemin entre les régions d'extrémité. 8 Magnétron selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les dimensions du passage de connexion ou de chaque passage de connexion ( 20, 33) sont choisies de telle sorte qu'un écoulement turbulent puisse être induit, en fonctionnement, dans le liquide de refroidissement qui le traverse. 9 Magnétron selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les canaux ( 18, 19) présentent une section en coupe transversale rectangulaire.