Tube électronique muni d'un dispositif de refroidissement de l'embase de grille

Abstract

 La présente invention concerne un perfectionnement aux tubes électroniques.
Dans un tube électronique à électrodes coaxiales comportant une anode, une cathode 4 et au moins une grille 3, la base de chaque électrode étant reliée à l'extérieur par l'intermédiaire d'une connexion (6, 7, 8), on monte entre la base de la grille 3 et la connexion 6 une piéce massive annulaire 30 munie d'une canalisation 31 pour le passage d'un fluide de refroidissement, ladite canalisation étant reliée à au moins un tube d'amenée 34 et un tube d'évacuation du fluide.
Application aux tubes électroniques de puissance.

Description

[0001] La présente invention concerne un perfectionnement aux tubes électroniques, notamment aux tubes électroniques de puissance fonctionnant à des fréquences de l'ordre de quelques centaines de mégahertz.

[0002] La présente invention concerne plus particulièrement un moyen permettant le refroidissement interne de l'embase de certaines électrodes du tube.

[0003] Comme représenté schématiquement sur la figure 1 qui concerne une tétrode de puissance, les tubes électroniques auxquels s'applique la présente invention sont des tubes à vide constitués essentiellement par des électrodes cylindriques coaxiales comprenant une anode 1, une grille écran 2 dite grille G₂, une grille de commande 3 dite grille G_l et une cathode 4.

[0004] Ces différentes électrodes sont reliées à l'extérieur du tube par des connexions métalliques circulaires 5, 6, 7, 8 séparées les unes des autres par des isolateurs 9, 10, 11, 12 réalisés, de préférence, en céramique et assurant de plus l'étanchéité du tube. Ces connexions métalliques 5, 6, 7, 8 sont, en général, constituées par des pièces embouties en forme de coupelles et sont brasées sur les isolateurs.

[0005] Les connexions métalliques sont reliées à différentes sources de tension non représentées et servent respectivement au passage du courant de chauffage de la cathode et à la circulation des courants hautes fréquences.

[0006] Cependant, le chauffage de la cathode et la circulation des courants hautes fréquences sont générateurs de calories et ces calories sont évacuées par conduction en direction des connexions métalliques.

[0007] Habituellement, on refroidit les connexions en injectant de l'air comprimé sur la tête du tube. Dans la plupart des cas, ce refroidissement est suffisant pour maintenir les connexions et la brasure de ces connexions aux isolateurs à une température suffisamment basse qui ne les détériore pas.

[0008] Toutefois, le fonctionnement en hyperfréquence de ce type de tube donne lieu à une répartition sinusoïdale des courants électriques de surface. En conséquence, certaines zones de ces surfaces qui correspondent à un "ventre" de courant où l'intensité est maximale, sont soumises à un échauffement local intense.

[0009] Dans certains cas de fonctionnement, ces ventres de courant sont situés au niveau des connexions. En conséquence, on a proposé dans la demande de brevet français n° 81.21804 un système de refroidissement extérieur au tube constitué par un tuyau en forme de spire parcouru par un fluide de refroidissement et mis en contact, de préférence par soudure, avec la connexion de l'électrode à refroidir.

[0010] Avec ce système de refroidissement, on arrive a éliminer une quantité importante de calories, en particulier, lorsque l'on se trouve à proximité d'un "ventre" de courant.

[0011] Toutefois, les zones d'échauffement dues à des "ventres" de courant se trouvant à l'intérieur du tube ne sont pas refroidies. Or, dans certains cas, l'échauffement est tel qu'il amène les pièces métalliques à une température élevée, la résistance au passage du courant augmentant la température. Ainsi, l'augmentation de température peut être telle que la tension de vapeur des métaux dans lesquels sont réalisées les électrodes soient atteintes. Dans ce cas, il y a émission de gaz, ce qui entraîne une détérioration au moins local du vide et une mise hors service du tube.

[0012] D'autre part, dans les tubes électroniques de puissance de type connu, les calories générées sur les grilles, et plus particulièrement sur la grille de commande G 1, par les "ventres" de courant ne peuvent être évacuées que par rayonnement sur l'enveloppe du tube ou par conduction dans la connexion de sortie. Or les connexions sont en général réalisées en un alliage de fer-nickel-cobalt de faible épaisseur de manière à se braser facilement avec les isolateurs en céramique contigus. Or l'alliage de fer-nickel-cobalt est un mauvais conducteur de la chaleur. De plus, les connexions ont des épaisseurs faibles. ll en résulte donc une évacuation très limitée des calories.

[0013] La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients ci-dessus en prévoyant un système de refroidissement interne au tube permettant d'évacuer la plupart des calories générées sur les grilles et notamment sur la grille de commande.

[0014] En conséquence, la présente invention a pour objet un tube électronique à électrodes coaxiales comportant une anode, une cathode et au moins une grille, la base de chaque électrode étant reliée à l'extérieur par l'intermédiaire d'une connexion, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un moyen de refroidissement par circulation de fluide monté entre la base d'une grille et la connexion correspondante pour refroidir la ligne de jonction entre ladite grille et sa connexion.

[0015] Selon un mode de réalisation préférentiel, le moyen de refroidissement est constitué par une pièce massive annulaire munie sur son pourtour d'une canalisation pour le passage du fluide, ladite canalisation étant reliée à au moins un tube d'amenée et un tube d'évacuation du fluide de refroidissement.

[0016] D'autre part, pour absorber les différences de dilatation entre la pièce massive et la connexion, ladite pièce massive se prolonge par une lèvre annulaire munie de fentes.

[0017] D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description d'un mode de réalisation faite avec référence aux dessins ci-annexés dans lesquels :

- la figure 1 déjà décrite, est une vue en coupe schématique d'un tube électronique auquel s'applique l'invention, et

- la figure 2 est une vue en coupe agrandie d'une moitié d'embase d'un tube électronique muni d'un moyen de refroidissement conforme à la présente invention.

[0018] Sur les figures, les mêmes références désignent les mêmes éléments.

[0019] Dans le mode de réalisation représenté à la figure 2, la cathode 4 comporte un manchon cylindrique 40 formé de manière connue par un treillis de fils croisés, par exemple, en tungstène thorié ou non. Les deux extrémités du manchon sont fixées respectivement sur deux plateaux métalliques, seul le plateau inférieur 41 ayant été représenté.

[0020] Le plateau inférieur est relié par l'intermédiaire d'une jupe cylindrique 42 réalisée par exemple en tantale ou en molybdène à la connexion métallique 7. D'autre part, le plateau supérieur est relié par les tiges 43, 43' à la connexion 8. La différence de potentiel appliquée entre les connexions 7 et 8 assure la mise et le maintien en température de la cathode.

[0021] De manière connue, la cathode 4 est entourée par une grille de commande 3 dite grille G_l réalisée par exemple en métal ou en graphite pyrolytique.

[0022] Conformément à la présente invention, cette grille 3 est reliée à sa connexion de sortie 6 par l'intermédiaire d'une pièce annulaire massive 30.

[0023] Cette pièce annulaire 30 présente une forme en coupe triangulaire et est munie, à sa base, sur tout son pourtour d'une canalisation interne 31 destinée à recevoir le fluide de refroidissement.

[0024] Le fluide de refroidissement est envoyé et évacué de la canalisation 31 par l'intermédiaire d'au moins un tube d'amenée 34 et d'un tube d'évacuation du fluide non représenté. Ces deux tubes réalisés, par exemple, en nickel ou en cuivre peuvent être positionnés l'un à côté de l'autre ou symmétriquement par rapport à l'axe du tube. Dans tous les cas, les tubes traversent la connexion 6 sur laquelle ils sont brasés.

[0025] La pièce massive est réalisée en métal, de préférence en cuivre. Selon un mode de réalisation préférentiel, elle se prolonge du côté de sa base par une lèvre annulaire 32 munie de fentes 33 pour absorber les différences de dilatation entre le métal de la connexion 6, de préférence un alliage fer-nickel-cobalt, et le cuivre.

[0026] Comme représenté sur la figure 2, la grille 3 est fixée sur la partie amincie de la pièce 30 par l'intermédiaire de vis 35 tandis que la lèvre 32 est fixée sur la connexion 6 par brasure.

[0027] D'autre part, les différentes connexions 6, 7, 8 sont brasées sur des isolateurs en céramique 9, 10.

[0028] Avec le moyen de refroidissement décrit ci-dessus, on refroidit la jonction grille-connexion, ce qui permet d'évacuer les calories créées à ce niveau par les "ventres" de courant qui s'y produisent lors du fonctionnement. On obtient donc une amélioration des performances du tube électronique.

[0029] La présente invention a été décrite en se référant à la grille de commande. Toutefois, il est évident pour l'homme de l'art qu'un moyen de refroidissement identique peut être utilisé entre la grille écran et sa connexion ou entre tout autre grille et sa connexion bien que dans ce cas il y ait moins de calories à évacuer.

[0030] De plus, la présente invention peut être utilisée dans tous tubes électroniques de puissance tels que triodes, tétrodes ou pentodes, nécessitant un refroidissement important.

Revendications

1. Tube électronique à électrodes coaxiales comportant une anode (1), une cathode (4) et au moins une grille (2, 3), la base de chaque électrode (1, 2, 3, 4) étant reliée à l'extérieur par l'intermédiaire d'une connexion (5, 6, 7, 8) caractérisé en ce qu'il comporte au moins un moyen de refroidissement par circulation de fluide (30, 31, 34) monté entre la base d'une grille (3) et la connexion (6) correspondante pour refroidir la ligne de jonction entre ladite grille et sa connexion.

2. Tube électronique selon la revendication 1 caractérisé en ce que le moyen de refroidissement est constitué par une pièce massive annulaire (30) munie d'une canalisation (31) pour le passage du fluide de refroidissement, ladite canalisation étant reliée à au moins un tube d'amenée (34) et un tube d'évacuation du fluide.

3. Tube électronique selon la revendication 2 caractérisé en ce que la pièce massive annulaire (30) est réalisée en cuivre.

4. Tube électronique selon l'une quelconque des revendications 2 et 3 caractérisé en ce que la pièce massive (30) se prolonge par une lèvre annulaire (32) munie de fentes (33) pour absorber les différences de dilatations entre la pièce massive (30) et la connexion (6).

Dessins