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NOUVEAU PROCEDE DE REFROIDISSEMENT DE TUBES ELECTRONIQUES.
La présente invention concerne un nouveau procédé de refroidisse- ment, plus particulièrement destiné aux tubes électroniques pour émetteurs ra- dioélectriques, redresseurs, ou générateurs de courants à haute fréquence à usages industriels
On sait que les tubes électroniques mettant en jeu de grosses puis- sances doivent être refroidis par des moyens artificiels, le rayonnement et les courants de convection du milieu fluide ambiant étant insuffisants pour éviter un échauffement exagéré.On utilise à cette fin deux modes de refroidis- sement L'un consiste à disposer autour du tube électronique, et parti- culièrement des anodes., une chemise d'eau dans laquelle on maintient une cir- culation très rapide d'un fluide liquide,
en vue d'éviter la formation de va- peur et la naissance du phénomène de caléfaction, à juste titre redoutés, puis- que ils entraînent le plus souvent la destruction du tube., par perforation de la paroi anodiqueoEtant donnée la faible élévation de la température du flui- de réfrigérant, tolérable pour des raisons de sécurité, il est nécessaire d' en utiliser un volume important et celui-ci doit être distillé, pour éviter, la formation .de sédiments, sur les parois à refroidirLe volume de liquide,., en général d'eau, dont on doit assurer le débit exige des canalisations de sec- tion importante,
posant de délicats problèmes de réalisation du fait de la né- cessité d'isoler l'anode par rapport au solo Cette condition est remplie par rallongement du trajet d'ean, au moyen de tubulures isolantes en forme de ser- pentins ce qui crée des pertes de charges importantes et oblige à utiliser des pompes de circulation de puissance 'élevée. D'autre part., des asservissements doivent être prévus pour éviter que les tubes restent sous tension lorsque la circulation si/arrête. ou même se ralentit.
- 121 autre méthode dont le développement a pris de l'ampleur au cours des deux dernières décades, consiste à assurer le-refroidissement par circulation forcée d'air, à grande vitesse, que 1'on fait passer à travers des
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ailettes assujetties à 1?anode et aux sorties d'électrodes à refroidir., Ce procédé est applicable aux tubes dont la puissance dissipée est actuellement limitée à une quarantaine de kilowatts au plus. Il est difficile d'assurer un fonctionnement raisonnablement silencieux; la capacité entre anode et terre étant très notablement accru, la limite des fréquences élevées que l'on peut amplifier au moyen de certains montages,se trouve notablement abaissée.
Ces suggestions font que ce mode de refroidissement, s'il a des avantages incontestables sur le précédent, présente encore des difficultés d' emploi et est limité à des puissances relativement peu élevées.
L'on a également proposé d'utiliser au refroidissement des anodes 1?absorption très importante de chaleur qui accompagne la vaporisation et de condenser la vapeur de façon que le circuit de refroidissement soit fermé et que le niveau du liquide reste constant autour des anodes. Ce procédé n'a jusqu'à présent donné lieu à aucune réalisation industrielle.
Le procédé objet de la présente invention présente de nombreux a- vantageso - La vaporisation d9eau absorbant environ 600 kilocalories par ki- logramme d'eau, le débit d'eau se trouve réduit à environ un litre/minute pour 40 kilowatts dissipéso Il suit de la que la tuyauterie d'adduction d'eau peut être d'un faible diamètre;, ce qui permet d'isoler le tube du sol, du point de - vue-haute tension., au moyen d'une canalisation isolante de quelques décimètres de long.
- La réduction de l'importance de tout organe tournant, (pompe ou ventilateur), pouvant parfois aller jusqu'à la suppression quasi totale, simplifie considérablement 1-'installation et améliore son rendement énergéti- ,que.
La présente invention couvre les moyens de mise en oeuvre dudit procédé de refroidissement par vaporisation permettant des réalisations indus- trielles ayant principalement pour objet d'assurer l'entretien constant d'une pellicule de liquide à la surface de l'anode à refroidir et d'éviter la possi- bilité de formation de points chauds dans la masse à refroidir.
Conformément à 1-'invention, l'anode est épaissie, son épaisseur moyenne étant égale à plusieurs fois l'épaisseur normale d'une telle électro- de compte tenu des conditions technologiques de fabrication des tubes, et sa surface prése-nte des protubérances courtes- et épaisses destinées à assurer une augmentation des échanges thermiques entre l'anode et le fluide tout en organisant la circulation de 1?émulsion liquide-vapeur qui se forme dans le bouilleur ou est placée l'anode, de sorte à éviter que- les-- balles de vapeur une fois formées, ne s'accrochent à ladite surface.,
et ne l'isolent thermique- ment du fluide réfrigérant.Des moyens auxiliaires ) tels un manchon lâche co- axial à 1-'anode,, peuvent encore favoriser ce brassage. Les moyens selon l'in vention prévoient en outre dans le bouilleur et au-dessus du niveau du li- quide en ébullition, une chambré d'expansion pour la vapeur formée,compor- tant éventuellement des dispositifs auxiliaires de séparation du liquide en- traîné par la vapeur,de fagon qu'il règne dans le circuit de refroidissement une pression uniforme qui peut être voisine de la pression atmosphérique.
En= fin,l'invention comporte également des moyens perfectionnés de- récupération des calories dissipées au droit des anodes, et de réduction de l'encombrement total du circuit de- refroidissement d'un- ensemble de tubes.
L'invention sera bien comprise en se reportant à la description suivante et aux figures qui l'accompagnent, données à titre d'exemple non limitatif et dans lesquelles ,
La figure 1 montre, en coupe, une vue agrandie du corps anodique d'un tube électronique et de la chemise- d'eau associée, constituant une réali- sation de l'invention.
Sur les figures 2, 3a, 3b, 4,5a, 5b, 6, 7 et-9, on a représenté des détails du radiateur associé au corps anodique.
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Sur les figures 8aJ) 8b et 109 on a représentée d9une façon sché- matique des procédés de réalisation économiques dudit radiateur.
Les figures ll, 12 et 13 représentent des réalisations de la che- mise de eau dans le cas de la réfrigération de tubes à anode extérieure du ty- pe précédent.
Les figures 14 et 15 représentent des détails de réalisation du joint d'étanchéité entre le tube et sa chemise..,
Les- figures 16 et 17 représentent une variante de réalisation de
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l'inventiono
Les figures 18, 19 et 20 concernent une application de 1.' invention à des tubes démission de types différents.
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Les figures 21, 22 et 23 représentent d-une façon schématique des installations de refroidissement d'un ensemble de tubes électroniques.
La figure 24 représente le cas d'une installation utilisant de l'eau brute.
La-figure 1 représente une vue en coupe, à grande échelle du corps anodique portant un radiateur épais selon 1-'invention, et de la chemise 5 utilisée comme bouilleur. Les éléments identiques conservent les- mêmes chif- fres de référence.,
Le radiateur 21 est fixé à l'anode 22 comme il est d'usage courant,
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par exemple,, au moyen d9un soudure à basse température 233 Il est essentiel- lement constitué éPa.ilettes longitudinales massives 24 de largeur bien infé- rieure à celle des radiateurs de tube refroidis par circulation d'air. Ces ailettes présentent de préférence, une base large au voisinage de l'anode et
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une section droite triangulaire ou trapézoldale-.
Cette forme favorise l'évacua- tion des bulles de vapeur se formant sur les ailettes:!, par les cheminées déli mitées ainsi entre les ailettes ailes-même et entre les ailettes et la chemi-
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se d'eauo Elles peuvent être obtenues par fraisage d'une pièce brute massive par exemple,ou utilisées brutes de fonderie avec éventuellement une passe de finissage.
Ce radiateur est plongé dans une chemise 5 remplie d'eau dont le niveau 26 est maintenu par ailleurs constant, de façon que le radiateur y baigne entièrement. La chemise peut être constituée,, en totalité ou partiellement, en matière transparente (verre Pyrex par exemple) permettant de véri-
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fier le bon fonctionnement du système" L'ensemble du radiateur et de la che- mise d'eau constitue un bouilleur dans lequel la chaleur dégagée par ,9anode a pour effet damener Peau à ébullition.
Une caractéristique essentielle de .\!invention réside dans la forme que l'on donne aux surfaces- de- refroidisse- ment de façon à assurer un dégagement facile des bulles de vapeur et une gran-
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de turbulence de 19 usion de au et de vapeur autour des ailettes L'"Mimentation en eau de la cuve n9a d'autre but que de compen- ser la perte d'eau due à la vaporisation. fJa.ljmenta.tion peut donc être faite soit par le haut, soit par le bas de la cuve.
Elle a été figurée, à titre in- diaatif, en 2âo La cuve est reliée, par ailleurs, â, sa partie supérieure, à un collecteur de vapeur 28 et à une tuyauterie 29 dirigée vers le haut ayant
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pour but, d9una part de canaliser la vapeur d'eau que 1-'on réutilise après condensation, d'autre part, de permettre la séparation, par gravita', de la vapeur et de 1eau qu'elle entraîne du fait de la grande vitesse dont elle est animée quand elle quitte le collecteur.
Accessoirement un orifice de trop-plein 30 peut être prévu, pour assurer le maintien du niveau d'eau, lorsque la- chemise est alimentée d'une façon continue. Ce trop-plein est inutile lorsqu'elle est alimentée par com- munication directe avec un réservoir à niveau constant;? ainsi qu'on le verra plus loin.
Un épaulement est prévu à la partie supérieure du collecteur 28 pour supporter le tubereposant$ par un épanouissement de la collerette 36 il-
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sur un joint d'étanchéité 37, dont une description est faite plus loin (±1gq- res 14 et z) Deux bossages 38 permettent 1-laccrochage de poignées isolées thermiquement.
Il est ainsi possible d'extraire rapidement le tube de sa chemise d'eau en cas de mauvais fonctionnement, en soulevant l'ensemble cons- titué par le tube et son radiateur hors du bouilleurLe radiateur peut être à nouveau utilisé sur un autre tube lorsque le premier est hors d'usagea
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Lorsque 19 échapge de température se fait à la pression atmosphérique, le simple poids du tube assure 19étanchéité en 370
Dans le cas où le système est exploité à une pression supérieure à la pression atmosphérique,,la fixation est assurée.,soit par un verrouilla- ge mécanique à commande rapide,.soit de préférence, par un système autoclave; on a décrit en détail une telle réalisation sur la figure 19. Ces dispositifs, connus en eux=mêmes, nont pas été représentés sur la figure.
Dans les deux cas., le changement d'un tube détérioré peut se faire très rapidement., puisqu' il ne nécessite ni arrêt ni remise en route d'un système-quelconque de pompe- ou de ventilateur.
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Ainsi qU9il est deusage, l'eau servant au refroidissement doit être distillée et, éventuellement, dégazéeo Le radiateur peut être constituée par exemple., en cuivre ou en aluminium,. sa surface étant de préférence trai-
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tée de façon à être protégée contre 1-'effet corrosif de l'eau bouillante (chromage, dorure, etc...) afin d'éviter la formation d'une pellicule d'oxyde qui pourrait diminuer la qualité du contact thermique entre le radiateur et
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l'eau.
Le radiateur, ainsi qu'il est d'usage peut être nettoyé pério- diquemento Des expériences réalisées par la demanderesse ont montré que la différence maximum de température en régime de fonctionnement entre le radia-
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teur et l'eau bouillante est voisine de 10,ove ce qui est notoirement insuf- fisant pour donner naissance au phénomène redouté de caléfaction.
La figure 2 représente une variante de la réalisation d'un ra-
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diateur selon l'inventiona On remarque que les ailettes ont la-forme de pyra- mides obliquesobtenues par exemple en usinant avec un tour des saignées perpendiculaires aux ailettes longitudinales de la réalisation précédente.
La surface supérieure de contact 31 est à peu près horizontale. Le dégage- ment des bulles de vapeur est assuré par gravité sur les surfaces verticales 32. Il est facilitésur la surface inférieure 33, très obliqua par le bras- sage dû aux balles provenant des ailettes situées immédiatement au-dessous.
Une telle disposition des ailettes assure une grande facilité de dégagement aux bulles de vapeur., tant par les cheminées verticales ménagées entre elles,
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que par la fojane-de 1-'espace entre les extrémités des- ailettes et 19int' rieur de la.chemise d-leau. Cette disposition a pour effet d'augmenter nota- blement la turbulence de l'émulsion d'eau et de vapeur qui., selon l'invention,
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est utilisée pour renouveler en- permanence la pellicule d.\1eau au contact du radiateur.
La figure 3a représente une vue développée d'une portion de la surface du radiateur réalisée comme- on vient de ledécrire.La figure 3b cor- respond au cas où les pyramides sont disposées en quinconce. Cette disposition,
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qui complique la forme des cheminées verticales, a pour effet 9aunte la turbulence de 19 émtù.sion vapeur-liquide. Cette variante, avantageuse du point de vue du fonctionnement, présente l'inconvénient de nécessiter un- usinage plus compliqué du radiateur. Il faut en effet tailler dans la masse deux fa- milles d'hélices de pas opposés.
L'augmentation de la surface de contact entre l'eau et le radial teur, par rapport à la surface anodique ne dépend que de la forme des pyrami- des; elle est théoriquement indépendante de leur grandeur., une diminution de leurs dimensions étant compensée par une augmentation de leur nombre.
Un compromis peut être choisi en faisant intervenir le prix de la
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matière première et le prix de 1-usinage. Les surfaces élémentaires doivent toutefois rester grandes par rapport aux dimensions des-buuea de vapeur. Le
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radiateur selon invention est donc chaulant moins encombrant qu'il est con- gu pour fonctionner avec un dégagement gazeux constitué par des bulles plus petites, c9est-â-dire que la pression de fonctionnement du système est plus élevéeo A la limite, on peut concevoir que le radiateur,
selon l'inventions soit constitue par une granulation pgruamidale suffisamment petite pour qu'on puisse l'obtenir par moletage de la surface extérieure du radiateur ou même
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de la surface de 19anode La figure 4 représente une variante de réalisation permettant
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d2>amener de Peau à 1?état liquide à la base des ailetteso Dans ce but, des canaux longitudinaux 39 garnis d'un revêtement thermique isolant 40 sont pré- vus à la base des ailettes 24. Ce revêtement isolant a pour objet d'éviter la vaporisation de l'eau tant quelle n'a pas quitté les canaux 39. Il en résul-
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te une circulation ordonnée, 9 9 s.u arrivant par les canaux 39 et la vapeur s'échappant vers l'extérieur par les cheminées 34.
Selon une variante préférée de l'invention, le radiateur est
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constitué par assemblage d.\> éléments sépares,, par exemple identiques, consti- tuant un manchon que 1-'on fixe à l'anode lisse du tube par tout procédé connu en soi.
On a représenté sur les figures 5a et 5b deux types de tels élé- mentso Ce sont des rondelles. La rondelle 5a peut être obtenue par matriçage ou soûlée centrifuge. La rondelle 5b, de prix de revient encore plus bas, est prise dans de la tôle épaisse emboutie et découpée. On a représenté en coupe,
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sur la figure 8tl21 un radiateur obtenu par pressage de :tendelles du type 5a.
Les rondelles constituant le radiateur représenté sur la figure 8b sont as- semblées par souduredirecte sur Panade du tube. On peut obtenir facilement,.. en décalant les dents de deux rondelles successives, une. disposition.des ai- lettes en quinconce, ainsi qu'il apparaît sur la vue développée de la figure 9.On remarquera que cette disposition ne peut être obtenue que par le pro- cédé de construction considéré. Ces rondelles se prêtent également au montage
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du radiateur par auto-frettage thprmiquee soit sur l'anode elle--même soit sur un cylindre intermédiaire.
Une autre variante,consiste à réaliser le radiateur à partir d'une pièce unique constituée, par exemple, par une cornière de profil conve- nable, enroulée en hélice, ainsi qu'il est représenté sur la figure 7. On
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peut à 1?aide de cette pièce réaliser un radiateur, ainsi qu9îl est repré- senté sur la figure 8bp dans lequel le contact thermique est assuré par 19é- lasticité même de la structure en hélice.
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On peut également constituer le radiateur par assemblage d9éhe ments longitudinaux identiques lisses ou dentelés, usinés dans de la barre étirée de profil convenable. Un tel élément est représenté sur la figure 6.
L'assemblage. peut être assuré par frettage, comme pour les douves d'un ton- neauo
Les ailettes peuvent également être constituées par des picots 31' rapportés sur une pièce cylindrique ou sur le corps anodique lui-même, Ces picots seront soudés directement par soudure électrique par contact, ou avec interposition de métal d'apport,, de façon à présenter une distribution en quinconce,ainsi qu'il apparaît sur la figure 10. On peut-également prévoir des perforations dans lesquelles on enfonce à force les picots. Les picots sont représentés sur la figure de forme cylindrique, mais il est bien enten-
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du que cette forme n'est donnée quda titre d'exemple.
Afin d'alléger la structure rayonnante, on peut être amené à la réaliser en un métal léger, Pa1umin-ium. par exemple, présentant une conducti- bilité thermique assez élevée pour assurer le transfert des calories-,nécessai-
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res. IJ, est bon, dans ces conditions, de prévoir à la surface de contact un revêtement en cuivre ou en argent conférant à l'ensemble les propriétés ther- miques désiréeso
Quel que soit le mode de réalisation du radiateur selon 1?invention,
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il est essentiel que lépaisseur moyenne de la structure anodique- (anode + ra-
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diateur),soit de 1?ordre du centimètres,épaisseur trop élevée pour correspon-
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dre à un dégazage faejaé de cette structure en cours de fabrication.
L9anode- ainsi réalisée peut être ensuite soumise à un traite- ment mécanique ou à une attaque chimique ou électrique en vue d'obtenir un état de surface favorable à 1?échange thermique;, cest-àdire la suppres- sion du poli éventuel de la surface.
Pour favoriser le renouvellement de la pellicule de liquide au- tour de 1?anode, on peut utiliser un liquide mouillant comme fluide réfri- gérant ou modifier le si propriétés superficielles du fluide utilisée ainsi qu' il est connu, par addition d'un agent mouillant;
dans certains circuits, il
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importe que l'agent mouillant n"aug#nte pas-trop la conductibilité éleotri- que du liquide réfrigéranto Les figures U et 12 représentent en détail deux modes de réali- sation de la chemise contenant le liquide- réfrigérant où 1?on a prévu un dis-
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positif, soit par chicanes, soit par centrifugation, pemettant dgéliminer une partie importante du liquide entraîné par la vapeur au cours de l2lébul= lition. Afin de faciliter la lectureon a repéré les éléments identiques par les mêmes numéros de référence que dans les figures précédentes.
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On voit en 27, sur la figure zal la canalisation isolante d.l1ali= mentation en liquide de la chemise 5. Ainsi qu.l1 il apparaît cette canalisa- tion de faible diamètre pénètre profondément à 1-'Intérieur de 5. elle est fixée à !-aide de joints genre presse-'étoupe, assurant 19étanchéité.
Il en est de même de la canalisation isolante 29 de sortie.On peut ainsi limiter la longueur du tuyau isolant à 1?extérieur de la chemise ,
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au minimum assurant un isolement efficace- dans lYair.l1 tout en assurant à l'intérieur des canalisations une longueur suffisante pour assurer 1? isole- ment dans le liquide. ou la vapeur.
Il se dégage donc,par gravitésà la surface supérieure de la che- misede la vapeur constituant une émulsion dans le liquide et entraînant une
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quantité assez considérable de celui-.ci. Afin d'assurer la séparation du li- quide entraînée on angnente la longueur du parcours de la vapeur en disposant un jeu de chicanes 43,44,par exemple solidaires- respectivement d'une colle-
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rette du .tube et de la chemise d-9eau.
On a représenté en trait mixte le trajet de la vapeur. Il est bien entendu que toute disposition d9obstacles s.9opposant à la simple mon- tée de la vapeur et lui faisant subir des détours conviendrait également.,
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En variante, on peut assurer la séparation de 1?eau entraînée par centrifa- gationo La figure 16 représente une réalisation possible de la chemiser lorsque 1'on utilise ce procédé de séparation. On voit que la vapeur qui mon- te est canalisée par la conduite 45 enroulée en spirale autour-de la partie
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supérieure de la chemise. Le liquide séparé par la force cent-ri-fuge développée retombe dans la chemise.
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La figure 13 représente? d-lune façon schématique, un mode de réa- lisation de 1-'invention, dans lequel il est nécessaire de refroidir trois tu- bes électroniques. Ainsi qu9on le voit:; les trois radiateurs 21a, 21b, 21co baignent dans la chemise 5 de dimensions suffisantes.
Elle est alimentée en
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eau froide par les arrivées isolantes a et 27bu la vapeur étant évacuée par les conduites isolantes 29a et 29bo
Les Figures- 14 et 15 représentent deux modes de réalisation pré- férée des joints assurant 1.11 étanchéité entre la chemise et le tube,tout en établissant un contact électrique entre la collerette portée par celui-ci et
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la chemise Le joint d?étanchéité est porté par la collerette et fixé à celle- ci de façon qu'en cas de remplacement du tube le joint soit également renou- veléo
Le profil de la collerette 36 présente une première partie A B re-
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courbée vers l'extérieur,
suivie d?une partie B C rectiligne (inclinée par exemple à 45 sur la verticale),assurant le contact électrique avec la che-
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mise 5 y ainsi qg-9jl a été- dit plus haut. La partie supérieure de la colle-
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rette C D E est repliée vers l'extérieur de façon que l'extrémité D E arri-
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ve normalement au joint 37.
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La partie inférieure A B de la collerette joue le rôle de dé-
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flecteur de vapeur qui tend à x'éea>ter du joint, ainsi qu9îl est représenté par la flèche 46 et à être captée PaT une canalisations, telle 29, e-ommuni= quant avec le collecteur de vape'#? ainsi qu9il a été précisé plus haut.
Lorsque l'on est amené à r<.'7nouveler le tube utilisés, il suffit de Pextmira de sa chemise et ëPy replacer un second tube. Cependant,, il
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peut se faire que l'extrémité de la collerette 36 ne repose pas exactement
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au même endroit du joint 37 qui n?eat pas renouvelé. Le tube- précédent peut
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avoir creusé un sillon dans ce joint,, ce qui peut entraîner des fuites. Il est donc préférable de changer le joint 37. Cette opération peut être assez
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longue puisqu'elle conduit- a décoller 19,anoien joint avant d9introduire le nouveau. 0 On a représenté sur la Figure 15 une variante préférée de- 1-linven- tion, selon laquelle le joint se trouve automatiquement renouvelé en même temps que le tube puisqu9 il. est porté par celui-ci, ainsi qu9 il apparaît en 37SJ de
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cette figure.
Le profil de la collerette se trouve légèrement modifié à cet
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effet, si besoin est. Il cemprend une. première portion A B courbe, suivie d'une partie BC linéaire, 9 où se produit le contact électrique avec la che- mise 5. La partie supérieure D E de la collerette est recourbée vers 1-lext' rieur de façon à constituer une gorge dans laquelle est collé le joint détan# chéité 37e. Celui-ci est écrasé sur 19extrémité conique de la chemise 5.
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Les- figures 16 et 17 représentent une variante de réalisation de
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19invention dans laquelle la turbulence de 196mulsion est augmentée en mavo- risant,, à 1?aide d'un manchon inférieur effet de thermo-siphon qui tend à
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se produire entra la vapeur plus chaude et le liquide moins chaud.
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On a repr*ésenté.en 21, la structure anodique comportant, par
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exemple, un radiateur à ailettes semas--décrit plus haut.
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Cette structure repose, par 1J intermédiaire d9une collerette 36 formant joint étanche en 37 (ainsi qu'il vient d9être dit) dans une chemise 5 alimentée en liquide à la partie inférieure, en 27. La vapeur est recueillie
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par le tuyau 29 de forte section; on crée éventuellement sur son trajet- des
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perturbations au moyen de tout dispositif appropriée tel un- jeur de-chicane so
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On dispose concentriquement à l'anode un manchon 47, par exemple
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cylindrique. On a représenté respectivement par les flèches 48 et 47e les parcours de l"émulsion eau-vapeur et celui de cette dernière seule.
La ligne
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42 figure le niveau de l'eau.
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La densité de 19émulsion diminue au voisinage du corps anodique
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ou. se produit la vaporisation, ce qui tend à entraîner celle-ci vers le haut,
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entre ladite structure- et le. sylindre 47. Il se crée ainsi, à la partie infé-
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rieure de cette structure, une aspiration de liquide qui tend à ramener entre
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ces deux éléments le- liquide ou 1-94mulsion plus dense par abandon doune partie de la vapeur autre 47 et la chemise 5. La valeur S9 échappe en 47-1.
On n9a pas représentée pour plus de- simplicités, le dispositif de .tiJ#tioa- du manchon 47, solidaire soit de la chemise 5. soit de la stroct'tir6- 21-
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Le manchon cylindrique 47 organise la circulation du liquide et
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de 1-'émulsion liquide-vapeur de façon qu9elle- soit dirigée longitudinalement, et comporte une rotation présentant une vitesse radiale, orientée- vers 19axt=
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rieur, dans 1?espace compris entre la structure anodique et le manchon. De la sorte le liquide se trouve rejeté vers la structure anodique par la. force
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centrifuge.
Cette organisation de la trajectoire du liquide a encore pour ef- fet d'assurer que toute la masse du liquide se trouve réchauffée au voisinage de 10010 ce qui favorise 1-lêvacuation des ealories par ébullition, en permet- tant la formation de grosses bulles de wp6Ul" se- nourrissant dans toute- la masse dtL liquide &1> en favorisant 1?ébullition dans toute, la masse du liquide et même à sa surface ainsi qu9ÎI est connu.
La figure 17 représente une variante- de réalisation de l'inven-
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tion dans laquelle la turbulence de l'émulsion se déplaçant sous l'effet de siphon est augmentée par des dents 49 portées par 1-lune des faces de la struc-
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turne 47, ou la face interne de la chemise 5 Ces dents peuvent être obtenues en découpant des languettes dans une feuille de tôle que 19on rapporte en- suite sur un cylindre rigide après avoir rabattu lesdites languettes 49.
Cel- les-ci jouent le rôle de déflecteurs de vapeur, tendant à écarter de la sur- face de la structure anodique, les bulles de vapeur qui s'y forment,
Dans certains cas particulièrement simples de l'inventions, une turbulence suffisante de la vapeur peut être obtenue, en disposant simple- ment des déflecteurs comme il est représenté en 49 sur la paroi interne de
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.7o Il n'est bien entendu pas exclu de disposer de tels déflecteurs sur pIn- sieurs des surfaces considérées.
Dans certaines réalisations de 1?invention, il peut être inté- ressant d'ajouter en suspension dans le liquide réfrigérant des particules dures qui, entraînées par celui-.ci, ont tendance à venir gratter la surface de la structure anodique de façon à la nettoyer.
Les figures 18 et 19 représentent des modes de réalisation de l'
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invention s'appliquant à un tube électronique de puissance élevée dont 19ano- de est dirigée vers le hautle ballon et les broches de connexion étant dis- posés en-dessous de cette électrode. La forme de la chemise d'eau se trouve légèrement modifiée, elle prend, en effet, ici, la forme d'un simple manchon
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cylindrique ou cylindro-cônique ouvert vers le haute
Selon la variante de réalisation que représente la figure 19, et applicable notamment aux tubes à puissance réduite, le tube associé à son circuit fermé de réfrigération forme une unité mécanique qui, dans certains
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cas peut être mobile,, de façon permettre un dépannage rapide de l'émet- leur associé.
La figure 18 représente une réalisation de 1? invention dans le cas de tubes électroniques de grande puissance.
Le tube 50 muni d'un radiateur 21 reposepar sa collerette 36 sur le fond d'un manchon cylindrique ou cuve 5, un joint élastique 37 mainte- nu par un dispositif de serrage étant interposé entre le tube et sa chemise; l'ensemble est supporté par tout dispositif convenable tel que des pieds 51 reposant le cas échéant sur des isolateurs 52, l'ensemble 51 et 52 étant d'une dimension telle que l'appareil puisse être posé sur le sol sans que les parties fragiles 53 du tube 50 risquent d'être détériorées.
La cuve 5 peut être également munie de poignées 54 de préférence thermiquement isolées du radiateur permettant la manipulation même lorsqu'elle est chaudeune canalisation isolante 55 fixée à la cuve 5 par un joint pres- se-étoupe 56 est munie à son extrémité supérieure d'un embout permettant son
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raccordements, par l'intermédiaire d.9un système dit à démontage rapide 57, car- portant par exemple un joint métalloplastique, à la canalisation 58 comportant de préférence une partie souple 59 On peut également prévoir d9utiliser entre la chemise et les canalisations associées un joint,
rapide du typv à baîonnet- teo
L'ensemble constitué ainsi qu'il est décrit ci-dessus de 50 à 57 peut donc être mis hors service par une manoeuvre rapide qui peut d'ailleurs être facilitée par la présence de roulettes sous les isolateurs 52
L'alimentation en liquide de l'ensemble peut être réalisée par
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tout dispositif capable d'assurer un niveau constant dans la cuve 5; l.9ali= mentation étant réalisée selon le principe des vases ecsamanieantso Il peut être commode dans certains cas d'assurer la vidange du
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liquide chaud remplissant la cuve 5!J avant d'exécuter la manoeuvre de dêsac- souplement de l'ensemble.
Cela peut être réalisé à l'aide d'un réservoir aux- liaire mobile d'après le principe des vases communicants" La figure 19 représente un exemple de réalisation de 1-'invention
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dans laquelle le tube et son dispositif de réfrigération constituent un ensem- ble autonome pouvant grandement simplifier l'installation. On a représenté schématiquement le tube 50 et sa chemise de réfrigération 5 remplie de li-
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quide jusqu'au niveau 4o 0 On peut prevoir somme précédemment un joint rapide 57 facilitant un échange du tube bzz Le diamètre de la canalisation 60 est réduit au-dessus du joint o Comme précédemment, on dispose en un point don- né de cell@-=<si un tube isolant 55 @0rJlduisant la vapeur à un condenseur 62.
Le liquide réfrigérant condensé :etomb automatiquement, par la conduite 6121 dans- la chemise 5.
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Le @ondenUl' 62 suivant les puissances mises en jeu, peut être ainsi qu'il est figuré, refroidi à 1?aide d'un échangeur de température par circulation d'eau, par exemple 63-64. On peut également prévoir le cas d'un radiateur à ailettes 63=64 refroidi par air libre±} ou soufflé si besoin ests ou par un procédé complexe-.
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La canalisation 61 étant, dans sa partie s.péie9 au potentiel de la masse, on peut sans difficultég disposer le radiateur en un point con- venable, 9 éventuellement assez éloigné du tube où se produit une circulation dfair21 tel le toit de 9 .bTe abrritant l'installationo Ainsi qu?il est d'usages la forme des ailettes du radiateur dépend du- mode de- refroidissement envisagé.
Il n'a pas été figuré de canalisation spéciale pour le retour de liquide condensé, celui-ci pouvant redescendre par gravité en empruntant les tuyaux 55.
Le système fonctionnant en circuit fermé, on peut toutefois y ad- joindre un dispositif limiteur ou régulateur de pression.
Il est également prévu un système de sécurité de niveau de liqui- de dans la chemise 5. celle-ci étant portée à un potentiel électrique élevé par rapport à la terreo Des dispositifs de sécurité seront avantageusement contenus dans un petit réservoir annexe, non représenté, réuni à la chemise 5 par deux canalisations isolantes de- petit diamètre situées 1'une au-dessous du niveau 42, l'antre au-dessus.
La figure 20 représente une réalisation de l'invention dans le cas d'un tube présentant une anode de- tome légèrement différente des formes
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habituelles et rencontrée dans certains tubes d2lémissionjj notamment pour ondes courtes.
Il est bien entendu que cet exemple est choisi à titre d9illus-
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tration etg oomue- T,9innt.o s'applique à toutes formes dÍtanode-s ou d9élec= trodes, qu9elle se présente sous. la tome d9un disque platy 9une strueture rentrante, d'lan cylindre 9 e-tlt'to 0 notamment lorsque l'on a affaire à des structures rentrantes, on peut éliminer la chemise et utiliser 1-'int" rieur de 12léle..atrode comme bouilleur ainsi qu-lil est onra9 à condition de prévoir un radiateur à 1 in prieur de ladite strocture La figure montre la réalisation du procédé selon l'invention,
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dans le cas où l'anode se présapte sous la forme d'un cylindre dont 19extrémité porte une collerottte- à plié@ 4aux fois a angle droit,
les bords de celle-ci étant pamllè1.es au ayUas prineipalo Une telle--forme d9anode est utilisée notamment dans les tU}:fiS da psissaaee fonctionnant en- ondes- courtes, car elle permet de réduire les' distances entre les différentes Teotodes9 ainsi que les. dimensions de QSUX-o$v L st:l.lutU1'e anodique est réunie, par .l'intermédiaire d'une pièce eônq'.1 22b soudée à7 un collier 70 solidaire- de l'anode à 1?ampoulé 65 dont seule une fraction est représentée sur la figure.
Ainsi qu'il apparait, la partie cylindrique de L'anode est entourée d'une première chemise 66 alimentée à sa p9.;rtie inférieure par une conduite 27 de faible section à partir d'un réservoir de liquide réfrîgérant. La circulation de liquide est entretenues, ainsi qu9prx le preeisora. plus loin de- façon que le 1i= quide déborde constamment à la partie superieua 42 de la chemise retombant sous forme de gouttelettes 67 à la partie- inférieure d'une seconde chemise
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680 Le liquide est alors évacué par une eondaite-à faible section 690 Le dé-
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bit entretenu dans la chemise d'eau 66 est juste suffisant pour que le niveau du liquide affleure au bord supérieur de la chemise inférieur 66 d'une façon continuemalgré la vaporisation qui se
produit au voisinage de la surface anodique 22 Cette surface peut éventuellement porter un radiateur. La vapeur s'échappe à la partie supérieure et le liquide déborde par-dessus la chemise 66. La séparation liquide-vapeur se fait facilement dans la chemise extérieure 68, la vapeur étant collectée par l'intermédiaire d'une canalisation 29 à gran- de section et dirigée vers un collecteur général alimentant éventuellement un condenseur. Ainsi qu'il apparaît dans la description suivante, une fraction du fluide réfrigérant est recueillie sous forme de liquide non vaporisé qui est dirigé vers le réservoir d'alimentation.
Seule:, la chemise intérieure 66 est alimentée à niveau constant, soit par l'intermédiaire d'un réservoir principal disposé plus hautsoit à partir d'un réservoir par l'intermédiaire d'une pompe de circulation de puis- sance très faible, ou d'un moyen équivalent utilisant un effet de trompe ou d'entraînement par la vapeur. Le schéma général de l'alimentation peut être celui représenté sur la figure 22 dans laquelle 1-'eau recueillie par la conduite 69 est envoyée dans un réservoir situé à un niveau plus bas que la chemise 66, une pompe d'entretien assurant la constance du niveau du liquide dans celle-ci.
La vapeur recueillie en 29 peut être condensée dans un conden- seur auxiliaire ainsi qu'il est précisé plus- bas.Un jeu de chicanes peut être disposé sur le trajet de l'émulsion vapeur-liquide entre le niveau su- périeur de la chemise 66 et le fond de la chemise extérieure 68. Celle-ci constitue avec 1-'enveloppe du tube un ensemble 'étanche., le collier 70 étant solidaire d'un épaulement de la chemise extérieure.
L'étanchéité peut être obtenue par un joint convenable; elle est assurée par gravité, le poids du tube reposant sur la chemise par 1?intermédiaire du collier 700
Les moyens de- l'invention permettent de réaliser des installations de refroidissement de jeux de tubes électroniques d'une grande simplicité et d'un rendement supérieur à tout autre type d'installation, ainsi qu'on peut en juger en comparant le schéma d'une installation classique- (Figo 21) avec ceux d'une installation selon 1? invention (Figso 22, 23 et 24)
Le système classique que représente la figure 21 comporte une pom- pe 2 entraînée par un moteur 3.
Cette pompe fait circuler l'eau dans un en semble de canalisation de grand diamètre 4 alimentant les chemises d'eau 5 des tubes électroniques. Ces chemises d'eau qui sont maintenues à des poten- tiels électriques élevés, sont réunies aux canalisations 4 par des canalisa- tions isolantes 6. L'eau, chauffée au contact des anodes en 5, passe- ensuite dans un système réfrigérant 7 qui est un échangeur de température fonction- nant, soit par rapport à l'air ambiante soit par rapport à une circulation auxiliaire d'eau ordinaire. Ce système échangeur nécessite généralement une pompe ou un ventilateur 8 entraîné par un moteur 9.
On voit queselon le système couramment utilisé, l'évacuation de 1-'énergie superflue disponible sur les anodes entraîne la consommation d'une énergie motrice absorbée par les moteurs 3 et 9; cette énergie s'ajou- te à celle déjà perdue dans les anodes,et correspond à 10 à 15 % de la va- leur de celle-ci.
La nécessité de dépenser une puissance notable dans les pompes auxiliaires tient essentiellement. au fait que, selon la technique actuelle- ment utilisée d'une façon générale,, il est reconnu qu'il convient de ne pas dépasser dans les- chemises d'eau 5 une température maximum de 1?ordre de 50 à 60 C, pour avoir une marge de sécurité suffisante vis-à-vis de la températu- re d'ébullitien, ce phénomène devant à tout prix être évitéo
Pour cette raison, il est nécessaire d'accélérer la vitesse du fluide dans les chemises d'eau 5; on atteint couramment 8 à 10 mo par seconde.
Il en résulte des pertes de charge importantes et la pompe doit fournir une énergie relativement grande. De plus., 1?échange de chaleur avec le milieu ex- térieur qui se fait sous un faible gradient de températureexige un grand dé-
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bit du :fluide réfrigérateur extérieur en 7.
La figure 22 représente les divers éléments d'un système de re-
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froidiesement selon 9invrtiona L'eau distillée (et de préférence privée de oxygène qui a pu sey dissoudre) contenue dans le réservoir 19 de faible vo- lume est mise en circulation comze p:oo@édenment, mais par une petite pompe 2 qU'entmine un moteur 3 de très fsdble puissance, cette circulation rédui- te n'ayant pas d9autre but que de maintenir les cuves 5 constamment pleines d'eau, le niveau étant fixé par l'ajutage de sortie fonctionnant en "trop plein 810
Les canalisations 4 peuvent être de section beaucoup plus faible que dans le cas précédente d'où réduction des tubulures isolantes.
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Dans ces conditions, la dissipation d2!énergie sur 1?anode du tube considéré a pour effet d'amener rapidement l9èau à sa température d'ébulli- tion:, l'énergie absorbée correspondant à la "chaleur latente de vaporisation".
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La- tuyauterie 10 comportant un élément isolant 11 conduit la va- peur d'eau produite dans un condenseur 7; Peau condensée ramenée à une tem-
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pérature qui peut n9être que légèrement inférieure à sa température deébul- lition, est réintroduite dans le réservoir 1.
Bien entendu, la chemise d'eau 5 et l'anode de la lampe qu'elle contient, doivent être adaptées à ce rôle de bouilleur. On utilisera dans ce but des dispositifs adéquats,et notamment ceux décrits ci-dessus.
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La température d-9ébullition de- 1?eau dans le bouilleur 5 étant entièrement définie par la pression qui règne dans la canalisation de vapeur 10,il est prévu, selon l'invention$' de contrôler cette pression par tout
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système approprié, tel, par exemple, qu'une capsule mancmé trique 12, capable de commander par 9 inteéd3.ai d,9une xervo-ccwmande ou manostat 12 bis di- rectement ou indirectement), Inefficacité du condenseur 7. Cet asservissement pourra être obtenu par l'un quelconque des moyens qui sont à la disposition du technicien, notamment par modification de la vitesse du moteur 9 ou- par
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télécommande d-lune vanne ou d'un registre réglant le débit du fluide réfri- gérant extérieur.
Par ailleurs, il sera prévu sur la canalisation 10 un dispositif de sécurité 13 constitué par une ou plusieurs soupapes tarées, destinées à limiter les valeurs maxima et minima de la pression dans cette tuyauterie par rapport à la pression atmosphérique.La soupape fixant la. valeur minimum sera connectée de préférence à un réservoir contenant un gaz inerte non oxydant à la pression atmosphérique, non représenta sur la figure.
La -figure 23 indique schématiquement une variante simplifiée de l'invention,selon laquelle il est possible de supprimer la pompe 2 et son moteur 3. en assurant le remplissage des bouilleurs 5 par une simple communi- cation avec un réservoir 14 équipé, d'un robinet à flotteur 15 relié par une
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canalisation au réservoir 1 de fagon à mai-utenir en 14 un niveau d'eau cons- tant.
Le moteur 9 assurant la circulation du fluide extérieur de refroi- dissement du condenseur est entraîné par une petite turbine à vapeur alimentée en série entre la canalisation 10 et le condenseur 7. Une canalisation 16 as- sure 1-'équilibre de pression- entre l'air contenu dans la partie supérieure du réservoir 14 et la vapeur dans la tuyauterie 10.Cette canalisation est essen-
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tielle au fonctionnement satisfaisant de 1 installation il est en-effet néces- saire qu'un équilibre de pression s'établisse de façon que les conditions' de- fonctionnement puissent être contrôlées efficacement, à chaque instant.
Sous réserve que le réservoir 1 soit placé à une hauteur suffisan- te au=-dessus du réservoir 149on voit que ce dispositif emprunte 1énergie né-
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cessaire- à son fonctionnement a la chaleur perdue qu'il a pour but d9évs.,aea Dans certains cas.favorables, la turbine 9 peut même alimenter, en outre une génératrice 17 renvoyant de l'énergie électrique, par exemple au réseau élec- trique alimentant les tubes
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Pour éviter la corrosion par 1-'eau distillée chaude des diverses parties de l'installation et notamment des bouilleurs, il peut être utile de munir les dispositifs selon 1-'invention., d'un système dégazeur ayant pour but d'éliminer rapidement l'oxygène dissous dans 1?eau;
dans le même but, il pourra être utile de prévoir des revêtements résistant à la corrosion sur tou- tes les pièces métalliques en contact avec la vapeur d'eau.
Dans ce qui précède, on a mentionné- l'eau distillée comme fluide réfrigérante mais il est bien entendu que tout autre fluide approprié peut être utilisée On peut notamment ainsi qu'il apparaît sur la figure 24, utiliser de 1?eau brute.
En effet, par suite de l'agitation mécanique créée par les bulles de vapeur quittant la surface, qui montent à travers le liquide, les sels minéraux et autres impuretés contenues dans l'eau se trouvent réduits à 13 état d'un précipité pulvérulent que l'on retrouve au-fond de la cuve,et Inexpérience a montré qu'il ne se produisait pas d'entartrage; la surface du radiateur reste libre de tout dépôt dur et compact qui risquerait d'en modi- fier les propriétés thermiques.
On a représenté en 5, sur la figure, l'ensemble constitué par le tube et la chemise contenant le liquide réfrigérant qui est de l'eau. Celle- ci alimente la cuve par l'intermédiaire du tuyau 4 de faible section arrivant dans la chemise,, au-dessous du niveau du liquide. Pour simplifier le dessin, on n'a représenté qu'un tube dans la chemise, mais il est bien évident que cela n'est nullement limitatif et que l'on peut admettre qu'il y a plusieurs tubes dans cette chemisa,. ou éventuellement plusieurs chemises individuelles alimentées en parallèle par l'arrivée d'eau 4.
Selon une variante particulièrement simple de l'invention, où il y a un seul ou plusieurs tubes dans chacune des deux chemises du système, l' amenée d'eau 4 peut être constituée par l'inductance du circuit oscillant as- socié aux-dits tubes ou aux groupes desdits tubes, dont un seul est représen- té sur la figure. Dans ce cas, on a avantage à disposer le réservoir auxiliai- re 14 d'alimentation au point neutre du circuit oscillant de façon qu'il soit constamment maintenu à un potentiel HF sensiblement nul. tout en étant porté au potentiel anodique continu., Ce réservoir alimente à niveau constant la ou les chemises de refroidissement des structures anodiques.
Le réservoir auxiliaire est réuni, par l'intemédiaire d'un serpen- tin isolant 70 à une alimentation d'eau sous pression par 1-9intermédiaire d' un robinet 15. Ainsi qu'on l'a dit, le liquide réfrigérant qui remplit tou- tes ces conduites est de l'eau ordinaireElle contient de nombreuses impure- tés calcaires tendant. à entartrer les conduites. Il est connu dajouter à 1$ eau certains, composés ayant. pour effet de faire précipiter les impuretés sous fornae d'une boue non durcie qui se dépose au fond des récipients et no- tamment de la ou des chaises et d'éviter ainsi tout dépôt d'une couche ad- hérente sur les parois, mais, ainsi qu'il est dit plus haut, cela n'est gé- néralement pas nécessaire.
On prévoit un dispositif 71 d'évacuation des boues.
Il est toutefois nécessaire de disposer de tuyaux isolants 70 de section supé- rieure à celle que l'on pourrait utiliser dans le cas d'eau distillée. La lon- gueur nécessaire de tube isolant se trouve augmentée par suite de section ac- crue et de la conductibilité relativement élevée de l'eau brute, c'est pour- quoi il est nécessaire de disposer un serpentin. D'autre part, on peut dispo- ser3 de part et d'autre du serpentin isolant,, les deux éléments 72 et 73 d'un dispositif connu supprimant les effets résultant de l'éleetrolyse des sels cons- tituant les impuretés.
Un dispositif de réglage automatique du niveau d'eau est prévu dans le réservoir auxiliaire 15, par exemple à flotteur. L'on a omis, par souci de simplicité, la canalisation 16, cf. figure 23, assurant l'équilibre de pression entre 11 et 15.
La vapeur canalisée par la conduite d'évacuation 11 comportant une partie isolante, est condensée dans un condenseur 7 et la chaleur récupé- rée est ce point peut être utilisée à toutes fins utiles-, par exemple, au chauf-
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t'age de la station ou en vue d'une distribution d'eau chaude à distance. On dispose en effet d'une source d'eau chaude à une température de 100 C. On dispose en série avec le condenseur 7 un radiateur 7' servant à dissiper à pertes les calories non absorbées dans le circuit d'utilisation.
On récupère le liquide condensé dans un réservoir 74. La capacité de 7' est suffisante pour que, même si l'on n'a paa besoin de l'eau chaude obtenue en-7, le li- quide soit quand même condense.,
Dans le cas où l'on n'utilise pas le liquide distillé, une cana- lisation de trop plein 75 permet de renvoyer ce liquide dans la chemise ou le groupe de chemises 5.
Les robinets de commande 76 des dispositifs d'évacuation des boues calcaires peuvent être commandés manuellement à chaque- arrêt de- fonction- nement des tubes ou automatiquement par un circuit électrique commandé à par- tir de l'interrupteur général d'alimentation-de ceux-ci.On peut coupler mé- caniquement les robinets 76 au robinet 77 commandant l'alimentation en eau brute.
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NEW PROCESS FOR COOLING ELECTRONIC TUBES.
The present invention relates to a new cooling process, more particularly intended for electronic tubes for radio transmitters, rectifiers, or generators of high frequency currents for industrial uses.
It is known that electronic tubes involving large powers must be cooled by artificial means, the radiation and the convection currents of the ambient fluid medium being insufficient to avoid excessive heating. Two cooling modes are used for this purpose. - sement One consists in placing around the electron tube, and in particular the anodes., a water jacket in which a very rapid circulation of a liquid fluid is maintained,
with a view to avoiding the formation of vapor and the birth of the phenomenon of calefaction, rightly feared, since they most often lead to the destruction of the tube., by perforation of the anode wall, given the low rise of the temperature of the coolant, tolerable for safety reasons, it is necessary to use a large volume and it must be distilled, to prevent the formation of sediment on the walls to be cooled The volume of liquid, ., generally water, the flow of which must be ensured, requires pipelines with a large cross-section,
posing delicate problems of realization due to the need to insulate the anode from the solo This condition is fulfilled by lengthening the air path, by means of insulating pipes in the form of serpentines which creates significant pressure drops and requires the use of high power circulation pumps. On the other hand, controls must be provided to prevent the tubes from remaining under tension when the circulation if / stops. or even slows down.
- 121 another method the development of which has grown over the last two decades consists of cooling by forced circulation of air, at high speed, which is passed through
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fins secured to the anode and to the outputs of the electrodes to be cooled. This process is applicable to tubes the power dissipation of which is currently limited to about forty kilowatts at most. It is difficult to ensure reasonably quiet operation; the capacitance between anode and earth being very notably increased, the limit of the high frequencies which can be amplified by means of certain assemblies, is notably lowered.
These suggestions mean that this method of cooling, if it has undeniable advantages over the previous one, still presents difficulties of use and is limited to relatively low powers.
It has also been proposed to use for cooling the anodes the very high absorption of heat which accompanies the vaporization and to condense the vapor so that the cooling circuit is closed and the level of the liquid remains constant around the anodes. This process has so far not given rise to any industrial realization.
The process which is the subject of the present invention has many advantages: As the vaporization of water absorbs approximately 600 kilocalories per kilogram of water, the water flow is reduced to approximately one liter / minute per 40 kilowatts dissipated. that the water supply piping can be of small diameter ;, which makes it possible to isolate the tube from the ground, from the point of - high voltage point of view., by means of an insulating pipe of a few decimeters long.
- The reduction in the importance of any rotating member (pump or fan), which can sometimes go as far as almost total elimination, considerably simplifies 1-installation and improves its energy efficiency.
The present invention covers the means of implementing said vaporization cooling process allowing industrial embodiments having the main object of ensuring the constant maintenance of a film of liquid on the surface of the anode to be cooled and of 'avoid the possibility of hot spots forming in the mass to be cooled.
According to 1-'invention, the anode is thickened, its average thickness being equal to several times the normal thickness of such an electrode given the technological conditions for manufacturing the tubes, and its surface presents protuberances short- and thick intended to ensure an increase in heat exchange between the anode and the fluid while organizing the circulation of the liquid-vapor emulsion which forms in the boiler or is placed the anode, so as to prevent- the steam balls once formed do not cling to said surface.
and do not thermally insulate it from the refrigerant fluid. Auxiliary means such as a loose sleeve coaxial with 1-anode, can further promote this mixing. The means according to the invention also provide in the boiler and above the level of the boiling liquid, an expansion chamber for the vapor formed, possibly comprising auxiliary devices for separating the entrained liquid. by steam, so that a uniform pressure prevails in the cooling circuit which may be close to atmospheric pressure.
Finally, the invention also comprises improved means for recovering the heat dissipated in line with the anodes, and for reducing the total bulk of the cooling circuit of a set of tubes.
The invention will be clearly understood by referring to the following description and to the accompanying figures, given by way of non-limiting example and in which,
Figure 1 shows, in section, an enlarged view of the anode body of an electron tube and the associated water jacket, constituting an embodiment of the invention.
In FIGS. 2, 3a, 3b, 4,5a, 5b, 6, 7 and-9, details of the radiator associated with the anode body have been shown.
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In FIGS. 8aJ), 8b and 109, there is schematically shown methods of economically producing said radiator.
Figures 11, 12 and 13 show embodiments of the water jacket in the case of the refrigeration of outer anode tubes of the preceding type.
Figures 14 and 15 show construction details of the seal between the tube and its sleeve ..,
Figures 16 and 17 show an alternative embodiment of
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the invention
Figures 18, 19 and 20 relate to an application of 1. ' invention to emission tubes of different types.
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Figures 21, 22 and 23 schematically show cooling installations for a set of electron tubes.
FIG. 24 represents the case of an installation using raw water.
Figure 1 shows a sectional view, on a large scale, of the anode body carrying a thick radiator according to the invention, and of the jacket 5 used as a boiler. Identical elements keep the same reference numbers.,
The radiator 21 is fixed to the anode 22 as is in common use,
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for example, by means of low temperature solder 233 It consists essentially of massive longitudinal fins 24 of a much smaller width than that of circulating-cooled tube radiators. These fins preferably have a wide base in the vicinity of the anode and
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a triangular or trapezoidal cross-section.
This shape favors the evacuation of the vapor bubbles forming on the fins:!, By the chimneys thus delimited between the wings fins themselves and between the fins and the liner.
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se d'eauo They can be obtained by milling a solid raw part for example, or used as foundry raw with possibly a finishing pass.
This radiator is immersed in a jacket 5 filled with water, the level 26 of which is otherwise kept constant, so that the radiator is completely bathed therein. The jacket can be made, in whole or in part, of transparent material (Pyrex glass for example) making it possible to check
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the correct operation of the system "The whole of the radiator and the water jacket constitute a boiler in which the heat given off by the anode has the effect of bringing the water to a boil.
An essential feature of the invention resides in the shape given to the cooling surfaces so as to ensure easy release of vapor bubbles and a large amount of vapor.
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of turbulence from the use of water and steam around the fins. The water supply of the tank has no other purpose than to compensate for the loss of water due to the vaporization. made either from the top or the bottom of the tank.
It has been shown, as an indication, in 2âo The tank is connected, moreover, â, its upper part, to a steam manifold 28 and to a pipe 29 directed upwards having
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aim, d9una starts from channeling the water vapor which is reused after condensation, on the other hand, to allow the separation, by gravity, of the vapor and the water which it entrains due to the large speed with which it is animated when it leaves the collector.
Incidentally, an overflow orifice 30 may be provided to ensure that the water level is maintained when the jacket is supplied continuously. This overflow is unnecessary when supplied by direct communication with a constant level tank ;? as we will see later.
A shoulder is provided at the upper part of the collector 28 to support the tubereposant $ by an expansion of the collar 36 il-
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on a seal 37, a description of which is given below (± 1gq- res 14 and z) Two bosses 38 allow 1-hooking of thermally insulated handles.
It is thus possible to quickly extract the tube from its water jacket in the event of a malfunction, by lifting the assembly consisting of the tube and its radiator out of the boiler. The radiator can be used again on another tube when the first is out of use
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When the temperature 19 escapes at atmospheric pressure, the sheer weight of the tube ensures a seal in 370
In the event that the system is operated at a pressure greater than atmospheric pressure, the fixing is ensured either by a quick-action mechanical locking, or preferably by an autoclave system; such an embodiment has been described in detail in FIG. 19. These devices, known per se, have not been shown in the figure.
In both cases, changing a damaged tube can be done very quickly, since it does not require stopping or restarting any pump or fan system.
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Thus qU9il is used, the water used for cooling must be distilled and, optionally, degassed. The radiator can be made, for example, of copper or aluminum. its surface preferably being treated
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ted so as to be protected against the corrosive effect of boiling water (chrome plating, gilding, etc.) in order to avoid the formation of an oxide film which could reduce the quality of the thermal contact between the radiator and
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the water.
The radiator, as is customary, can be cleaned periodically. Experiments carried out by the applicant have shown that the maximum temperature difference in operating mode between the radiator
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tor and boiling water is close to 10, ove which is notoriously insufficient to give rise to the dreaded phenomenon of calefaction.
Figure 2 shows a variant of the embodiment of a ra-
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diator according to the invention It will be noted that the fins have the form of oblique pyramids obtained for example by machining with one turn slits perpendicular to the longitudinal fins of the previous embodiment.
The upper contact surface 31 is approximately horizontal. The release of the vapor bubbles is ensured by gravity on the vertical surfaces 32. It is facilitated on the lower surface 33, very obliquely by the brazing due to the balls coming from the fins situated immediately below.
Such an arrangement of the fins ensures great ease of release to steam bubbles., Both by the vertical chimneys formed between them,
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only by the space between the ends of the fins and the interior of the water supply. This arrangement has the effect of significantly increasing the turbulence of the water and steam emulsion which, according to the invention,
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is used to constantly renew the film of water in contact with the radiator.
FIG. 3a represents a developed view of a portion of the surface of the radiator produced as has just been described. FIG. 3b corresponds to the case where the pyramids are arranged in staggered rows. This provision,
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which complicates the shape of the vertical chimneys, has the effect 9aunte the turbulence of 19 vapor-liquid emtù.sion. This variant, which is advantageous from the point of view of operation, has the drawback of requiring more complicated machining of the radiator. In fact, two families of propellers with opposite pitches must be carved out of the mass.
The increase in the contact surface between water and the radial tor, with respect to the anodic surface depends only on the shape of the pyramids; it is theoretically independent of their size, a decrease in their dimensions being compensated by an increase in their number.
A compromise can be chosen by bringing in the price of the
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raw material and the price of 1-machining. The elementary surfaces must, however, remain large in relation to the dimensions of the vapor buuea. The
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The radiator according to the invention is therefore less bulky than it is designed to operate with a gas evolution consisting of smaller bubbles, that is to say that the operating pressure of the system is higher. than the radiator,
according to the invention is constituted by a pgruamidale granulation sufficiently small so that it can be obtained by knurling the outer surface of the radiator or even
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of the surface of the anode FIG. 4 represents an alternative embodiment allowing
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d2> bringing water to the liquid state at the base of the fins. For this purpose, longitudinal channels 39 furnished with an insulating thermal coating 40 are provided at the base of the fins 24. The object of this insulating coating is to avoid vaporization of the water until it has left the channels 39. This results in
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te an orderly circulation, 9 9 s.u arriving through the channels 39 and the steam escaping to the outside through the chimneys 34.
According to a preferred variant of the invention, the radiator is
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constituted by assembling separate elements, for example identical, constituting a sleeve which is fixed to the smooth anode of the tube by any method known per se.
Two types of such elements have been shown in FIGS. 5a and 5b. These are washers. The washer 5a can be obtained by stamping or centrifugal welding. The washer 5b, of even lower cost price, is taken from thick stamped and cut sheet metal. There is shown in section,
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in FIG. 8t121 a radiator obtained by pressing: tendelles of type 5a.
The washers constituting the radiator shown in FIG. 8b are assembled by direct welding onto the side of the tube. One can easily obtain, .. by shifting the teeth of two successive washers, one. staggered arrangement of the fins, as can be seen in the developed view of FIG. 9. It will be noted that this arrangement can only be obtained by the construction process considered. These washers are also suitable for mounting
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of the radiator by thermic auto-frettage either on the anode itself or on an intermediate cylinder.
Another variant consists in making the radiator from a single part constituted, for example, by an angle iron of suitable profile, wound in a helix, as shown in FIG.
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can with the aid of this part make a radiator, as shown in figure 8bp in which the thermal contact is provided by the very elasticity of the helical structure.
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The radiator can also be formed by assembling identical smooth or serrated longitudinal elements, machined from the stretched bar of suitable profile. Such an element is shown in Figure 6.
The assembly. can be provided by hooping, as for the moat of a tonneauo
The fins can also be formed by pins 31 'attached to a cylindrical part or to the anode body itself. These pins will be welded directly by electric contact welding, or with the interposition of filler metal ,, so as to present a staggered distribution, as shown in FIG. 10. It is also possible to provide perforations in which the pins are forcibly inserted. The pins are shown in the figure to be cylindrical in shape, but it is of course in-
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since this form is only given as an example.
In order to lighten the radiating structure, it may be necessary to produce it in a light metal, Pa1umin-ium. for example, having a thermal conductivity high enough to ensure the transfer of calories-, necessary-
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res. It is good, under these conditions, to provide the contact surface with a copper or silver coating giving the assembly the desired thermal properties.
Whatever the embodiment of the radiator according to the invention,
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it is essential that the average thickness of the anode structure- (anode + ra-
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diator), that is to say 1? the order of a centimeter, thickness too high to correspond
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dre to a faejaé degassing of this structure during manufacture.
The anode- thus produced can then be subjected to a mechanical treatment or to a chemical or electric attack in order to obtain a surface condition favorable to the heat exchange; that is to say the removal of any polish from the surface. area.
To promote renewal of the film of liquid around the anode, a wetting liquid can be used as the cooling fluid or the surface properties of the fluid used can be modified as is known by adding an agent. wetting;
in some circuits, it
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It is important that the wetting agent does not increase the electrical conductivity of the coolant too much. Figures U and 12 show in detail two embodiments of the jacket containing the coolant liquid where one has provided a dis-
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positive, either by baffles or by centrifugation, allowing to eliminate a significant part of the liquid entrained by the vapor during l2lébul = lition. In order to facilitate reading, identical elements have been identified by the same reference numbers as in the preceding figures.
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We see at 27, in the figure zal the insulating pipe d.l1ali = mentation in liquid of the jacket 5. Thus qu.l1 it appears this pipe of small diameter penetrates deeply inside 5. it is fixed. using gaskets type glands, ensuring 19tightness.
The same applies to the insulating outlet pipe 29. The length of the insulating pipe can thus be limited to the outside of the jacket,
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at least ensuring effective insulation in the air.l1 while ensuring inside the pipes a sufficient length to ensure 1? isolation in liquid. or steam.
It is therefore released, by gravity at the upper surface of the jacket, vapor constituting an emulsion in the liquid and causing a
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quite considerable amount of it. In order to ensure the separation of the entrained liquid, the length of the vapor path is angulated by placing a set of baffles 43, 44, for example integral with respectively an adhesive.
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rette of .tube and water jacket.
The vapor path is shown in phantom. It is understood that any arrangement of obstacles opposing the simple rise of the steam and causing it to undergo detours would also be suitable.
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Alternatively, the separation of the entrained water can be provided by centrifugation. Figure 16 shows a possible embodiment of the jacket when this separation process is used. It can be seen that the rising steam is channeled through line 45 spirally wound around the part
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upper of the shirt. The liquid separated by the developed cent-ri-fuge force falls back into the jacket.
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Figure 13 represents? schematically, an embodiment of the invention, in which it is necessary to cool three electronic tubes. As we can see :; the three radiators 21a, 21b, 21co are bathed in the jacket 5 of sufficient dimensions.
It is supplied with
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cold water through the insulating inlets a and 27bu, the steam being discharged through the insulating pipes 29a and 29bo
Figures- 14 and 15 show two preferred embodiments of the seals providing 1.11 sealing between the jacket and the tube, while establishing an electrical contact between the collar carried by the latter and
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the liner The seal is carried by the collar and fixed to the latter so that in the event of replacement of the tube the seal is also renewed.
The profile of the collar 36 has a first part A B re-
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curved outwards,
followed by a rectilinear part B C (inclined for example at 45 to the vertical), ensuring electrical contact with the plug.
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put 5 y thus qg-9jl was said above. The upper part of the glue-
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rette C D E is folded outwards so that the rear end D E
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ve normally at joint 37.
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The lower part A B of the collar plays the role of
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vapor flector which tends to x'éea> ter from the joint, as is represented by the arrow 46 and to be captured by a pipe, such as 29, e-ommuni = quant with the vape manifold '#? as was specified above.
When one is brought to r <. '7new the tube used, it suffices to remove it from its sleeve and replace a second tube therein. However, he
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it may be that the end of the collar 36 does not rest exactly
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at the same place of the seal 37 which is not renewed. The previous tube may
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making a groove in this joint, which may cause leaks. It is therefore preferable to change the seal 37. This operation can be quite
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long since it leads to take off 19, anoien joint before introducing the new one. 0 There is shown in Figure 15 a preferred variant of the invention, according to which the seal is automatically renewed at the same time as the tube since it. is worn by it, as it appears in 37SJ of
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this figure.
The profile of the collar is slightly modified at this
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effect, if necessary. He borrowed one. first curved portion AB, followed by a linear part BC, 9 where there is electrical contact with the jacket 5. The upper part DE of the collar is curved towards the outside so as to form a groove in which the 37th detan # cheity gasket is glued. This is crushed on the conical end of the sleeve 5.
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Figures 16 and 17 show an alternative embodiment of
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19 invention in which the turbulence of the emulsion is increased by decreasing, with the aid of a lower sleeve a thermosiphon effect which tends to
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occur between the hotter vapor and the cooler liquid.
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We have shown in 21, the anode structure comprising, by
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example, a semas finned radiator - described above.
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This structure rests, by 1J via a flange 36 forming a leaktight seal at 37 (as has just been said) in a jacket 5 supplied with liquid at the lower part, at 27. The vapor is collected.
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by the pipe 29 of large section; we eventually create on its path
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disturbances by means of any suitable device such as a baffle jet so
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A sleeve 47 is arranged concentrically at the anode, for example
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cylindrical. The arrows 48 and 47e respectively represent the paths of the water-vapor emulsion and that of the latter alone.
Line
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42 shows the water level.
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The emulsion density decreases in the vicinity of the anode body
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or. vaporization occurs, which tends to drive it upwards,
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between said structure- and. sylindre 47. It is thus created, at the lower part
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higher of this structure, a suction of liquid which tends to bring back
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these two elements the liquid or 1-94mulsion more dense by leaving part of the other vapor 47 and the jacket 5. The value S9 escapes in 47-1.
For the sake of simplicity, the device for .tiJ # tioa- of the sleeve 47, secured either to the liner 5. or to the stroct'tir6- 21- has not been shown.
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The cylindrical sleeve 47 organizes the circulation of the liquid and
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of the liquid-vapor emulsion so that it is directed longitudinally, and has a rotation exhibiting a radial speed, oriented towards 19axt =
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laughing, in the space between the anode structure and the sleeve. In this way the liquid is rejected towards the anode structure by the. strength
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centrifugal.
This organization of the trajectory of the liquid has the further effect of ensuring that the entire mass of the liquid is reheated to the neighborhood of 10010 which favors the evacuation of the ealories by boiling, by allowing the formation of large bubbles of water. wp6Ul "feeds throughout the body of the liquid & 1> promoting boiling throughout the body of the liquid and even on its surface as is known.
FIG. 17 represents an alternative embodiment of the invention.
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tion in which the turbulence of the emulsion moving under the siphon effect is increased by teeth 49 carried by 1-one of the faces of the structure
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turne 47, or the internal face of the sleeve 5 These teeth can be obtained by cutting tabs from a sheet of metal sheet which is then attached to a rigid cylinder after having folded down said tabs 49.
These play the role of vapor deflectors, tending to move away from the surface of the anode structure, the vapor bubbles which form there,
In certain particularly simple cases of the invention, sufficient turbulence of the steam can be obtained by simply arranging the baffles as shown at 49 on the internal wall of the vessel.
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.7o It is of course not excluded to have such deflectors on several of the surfaces considered.
In certain embodiments of the invention, it may be advantageous to add, in suspension in the coolant liquid, hard particles which, entrained by it, tend to scratch the surface of the anode structure so as to the clean.
Figures 18 and 19 show embodiments of the
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invention applying to a high power electron tube of which 19 anode is directed upwards, the balloon and the connection pins being arranged below this electrode. The shape of the water jacket is slightly modified, it takes, in fact, here, the form of a simple sleeve
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cylindrical or cylindrical-conical open towards the top
According to the variant embodiment shown in FIG. 19, and applicable in particular to reduced power tubes, the tube associated with its closed refrigeration circuit forms a mechanical unit which, in some
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case can be mobile, so as to allow rapid troubleshooting of the associated transmitter.
Figure 18 shows an embodiment of 1? invention in the case of high power electron tubes.
The tube 50 provided with a radiator 21 rests by its collar 36 on the bottom of a cylindrical sleeve or tank 5, an elastic seal 37 held by a clamping device being interposed between the tube and its sleeve; the assembly is supported by any suitable device such as feet 51 resting where appropriate on insulators 52, the assembly 51 and 52 being of a size such that the apparatus can be placed on the ground without the fragile parts 53 of the tube 50 may be damaged.
The tank 5 can also be provided with handles 54, preferably thermally insulated from the radiator allowing handling even when it is hot, an insulating pipe 55 fixed to the tank 5 by a gland seal 56 is provided at its upper end with a mouthpiece allowing its
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connections, by means of a so-called quick-release system 57, carrying for example a metalloplastic seal, to the pipe 58 preferably comprising a flexible part 59 It is also possible to provide for the use between the jacket and the associated pipes ,
fast from typv to baïonnet- teo
The assembly constituted as described above from 50 to 57 can therefore be put out of service by a rapid maneuver which can moreover be facilitated by the presence of rollers under the insulators 52
The liquid supply of the assembly can be achieved by
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any device capable of ensuring a constant level in the tank 5; l.9alieants = mentation being carried out according to the principle of ecsamanieantso It may be convenient in certain cases to ensure the emptying of the
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hot liquid filling the tank 5! J before carrying out the maneuver to release the assembly.
This can be achieved with the aid of a mobile auxiliary reservoir according to the principle of communicating vessels. FIG. 19 shows an exemplary embodiment of the invention.
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in which the tube and its refrigeration device constitute an autonomous assembly which can greatly simplify installation. There is schematically shown the tube 50 and its cooling jacket 5 filled with li-
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quide up to level 4o 0 We can previously provide a quick joint 57 facilitating an exchange of the bzz tube The diameter of the pipe 60 is reduced above the joint o As previously, we have at a given point cell @ - = <if an insulating tube 55 @ 0rJducing steam to a condenser 62.
The condensed refrigerant liquid: drops automatically, via line 6121 into jacket 5.
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The @ondenUl '62 depending on the powers involved, can be as it is shown, cooled with 1? Using a temperature exchanger by circulating water, for example 63-64. One can also provide the case of a finned radiator 63 = 64 cooled by free air ±} or blown if necessary ests or by a complex process.
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The pipe 61 being, in its part se.péie9 at ground potential, it is possible without difficulty to place the radiator at a suitable point, 9 possibly far enough from the tube where air circulation 21 occurs such as the 9 .bTe roof. housing the installation As well as its uses, the shape of the radiator fins depends on the cooling mode envisaged.
No special pipe has been shown for the return of condensed liquid, it being able to descend by gravity by borrowing the pipes 55.
As the system operates in a closed circuit, it is however possible to add a pressure limiting or regulating device.
A liquid level safety system is also provided in the jacket 5, the latter being brought to a high electric potential with respect to the earth. Safety devices will advantageously be contained in a small annex tank, not shown, joined to the jacket 5 by two insulating pipes of small diameter situated one below level 42, the other above.
FIG. 20 represents an embodiment of the invention in the case of a tube having a tome anode slightly different from the shapes
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usual and encountered in some d2lémissionjj tubes especially for short waves.
It is understood that this example is chosen as an illus-
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etg oomue- T, 9innt.o applies to all forms of anode-s or elec = trodes, which it appears under. the volume of a platy disc 9une re-entrant structure, of the cylinder 9 e-tlt'to 0 in particular when dealing with re-entrant structures, we can eliminate the jacket and use 1-'inside 12léle..atrode as a boiler as it is onra9 on condition of providing a radiator 1 in prior to said strocture The figure shows the implementation of the method according to the invention,
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in the case where the anode is pre-fitted in the form of a cylinder, the end of which bears a collar to be folded @ 4 times at right angles,
the edges of this being pamllè1.es au ayUas prineipalo Such a form of anode is used in particular in the tU}: fiS da psissaaee operating in shortwave, because it makes it possible to reduce the 'distances between the different Teotodes9 thus that. dimensions of QSUX-o $ v L st: the anodic l.lutU1'e is assembled, by .l'intermediate a part eônq'.1 22b welded to7 a collar 70 integral with the anode to 1? ampoule 65 of which only a fraction is shown in the figure.
As it appears, the cylindrical part of the anode is surrounded by a first jacket 66 supplied at its lower p9.; Rtie by a pipe 27 of small section from a reservoir of refrigerant. The circulation of liquid is maintained, as well as the preeisora. further so that the 1i = quide constantly overflows at the upper part 42 of the jacket falling in the form of droplets 67 at the lower part of a second jacket
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680 The liquid is then evacuated by a low section water pump 690 The de-
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bit maintained in the water jacket 66 is just sufficient for the level of the liquid to be flush with the upper edge of the lower jacket 66 in a continuous manner despite the vaporization which is taking place.
produced in the vicinity of the anode surface 22 This surface can optionally carry a radiator. The vapor escapes at the top and the liquid overflows over the jacket 66. The liquid-vapor separation is easily done in the outer jacket 68, the vapor being collected through a line 29 at large. section and directed towards a general collector possibly supplying a condenser. As will appear in the following description, a fraction of the refrigerant fluid is collected in the form of non-vaporized liquid which is directed to the supply tank.
Only :, the inner jacket 66 is supplied at constant level, either by means of a main tank disposed higher or from a tank by means of a very low power circulation pump, or of an equivalent means using a horn effect or steam entrainment. The general diagram of the supply may be that shown in FIG. 22 in which the water collected by the pipe 69 is sent to a tank located at a level lower than the jacket 66, a maintenance pump ensuring the consistency. the level of the liquid in it.
The vapor collected at 29 can be condensed in an auxiliary condenser as explained below. A set of baffles can be placed in the path of the vapor-liquid emulsion between the upper level of the jacket. 66 and the bottom of the outer jacket 68. The latter, together with the envelope of the tube, constitutes a sealed assembly, the collar 70 being integral with a shoulder of the outer jacket.
The seal can be obtained by a suitable seal; it is ensured by gravity, the weight of the tube resting on the liner by means of the collar 700
The means of the invention make it possible to achieve cooling installations for sets of electronic tubes which are very simple and have a higher efficiency than any other type of installation, as can be judged by comparing the diagram d 'a conventional installation - (Figo 21) with those of an installation according to 1? invention (Figso 22, 23 and 24)
The conventional system shown in FIG. 21 comprises a pump 2 driven by a motor 3.
This pump circulates the water in a set of large diameter pipe 4 supplying the water jackets 5 of the electronic tubes. These water jackets, which are maintained at high electrical potential, are joined to the pipes 4 by insulating pipes 6. The water, heated in contact with the anodes at 5, then passes into a refrigerant system 7 which is a temperature exchanger operating either with respect to ambient air or with respect to an auxiliary circulation of ordinary water. This exchanger system generally requires a pump or a fan 8 driven by a motor 9.
It can be seen that according to the system currently used, the evacuation of the superfluous 1-energy available on the anodes leads to the consumption of a driving energy absorbed by the motors 3 and 9; this energy is added to that already lost in the anodes, and corresponds to 10 to 15% of its value.
The need to spend a significant power in auxiliary pumps essentially holds. the fact that, according to the art presently in general use, it is recognized that a maximum temperature of the order of 50 to 60 ° C. should not be exceeded in the water jackets, to have a sufficient safety margin vis-à-vis the boiling temperature, this phenomenon must be avoided at all costs.
For this reason, it is necessary to accelerate the speed of the fluid in the water jackets 5; it is currently 8 to 10 mb per second.
This results in significant pressure drops and the pump must provide relatively large energy. In addition, the heat exchange with the external medium, which takes place under a low temperature gradient, requires a great deal of loss.
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bit du: external refrigerator fluid in 7.
Figure 22 shows the various elements of a re-
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coldly according to 9invrtiona The distilled water (and preferably deprived of oxygen which has been able to dissolve in it) contained in the low volume reservoir 19 is circulated comze p: oo @ edenment, but by a small pump 2 which is mined. a very low power motor 3, this reduced circulation having no other purpose than to keep the tanks 5 constantly full of water, the level being set by the outlet nozzle operating in "overflow" 810
The pipes 4 can have a much smaller cross section than in the previous case, hence reducing the insulating pipes.
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Under these conditions, the dissipation of energy on the anode of the tube in question has the effect of rapidly bringing the water to its boiling temperature, the energy absorbed corresponding to the "latent heat of vaporization".
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The piping 10 comprising an insulating element 11 conducts the water vapor produced in a condenser 7; Condensed skin brought to a temperature
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The temperature, which may only be slightly lower than its boiling temperature, is reintroduced into tank 1.
Of course, the water jacket 5 and the anode of the lamp that it contains must be adapted to this role of boiler. Suitable devices will be used for this purpose, and in particular those described above.
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The boiling temperature of the water in the boiler 5 being entirely defined by the pressure which prevails in the steam line 10, it is provided, according to the invention $ 'to control this pressure by any means.
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suitable system, such as, for example, a controlled capsule 12, capable of controlling by 9 inteéd3.ai d, 9 a xervo-ccwmande or pressure switch 12 bis directly or indirectly), Inefficiency of the condenser 7. This control may be obtained by any one of the means available to the technician, in particular by modifying the speed of the engine 9 or by
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remote control of a valve or of a damper regulating the flow of external refrigerant.
Furthermore, there will be provided on the pipe 10 a safety device 13 consisting of one or more calibrated valves, intended to limit the maximum and minimum values of the pressure in this pipe with respect to atmospheric pressure. The valve fixing the. minimum value will preferably be connected to a tank containing an inert non-oxidizing gas at atmospheric pressure, not shown in the figure.
Figure 23 shows schematically a simplified variant of the invention, according to which it is possible to eliminate the pump 2 and its motor 3. by ensuring the filling of the boilers 5 by a simple communication with a tank 14 equipped with a float valve 15 connected by a
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piping to the reservoir 1 so as to maintain a constant water level at 14.
The motor 9 ensuring the circulation of the external coolant of the condenser is driven by a small steam turbine supplied in series between the pipe 10 and the condenser 7. A pipe 16 ensures the pressure equilibrium between l. the air contained in the upper part of the tank 14 and the steam in the pipe 10. This pipe is essential
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For the satisfactory operation of the installation it is indeed necessary that a pressure balance be established so that the operating conditions can be effectively controlled at all times.
Provided that the reservoir 1 is placed at a sufficient height above the reservoir 149, it can be seen that this device borrows the necessary energy.
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In certain favorable cases, the turbine 9 can even supply, in addition a generator 17 returning electrical energy, for example to the electrical network, for its operation. rod feeding the tubes
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To prevent corrosion by 1-hot distilled water of the various parts of the installation and in particular the boilers, it may be useful to provide the devices according to 1-'invention., A degasser system for the purpose of rapidly removing oxygen dissolved in water;
for the same purpose, it may be useful to provide corrosion-resistant coatings on all metal parts in contact with water vapor.
In the foregoing, distilled water has been mentioned as a refrigerant fluid, but it is understood that any other suitable fluid can be used. In particular, as appears in FIG. 24, raw water can be used.
In fact, as a result of the mechanical agitation created by the vapor bubbles leaving the surface, which rise through the liquid, the mineral salts and other impurities contained in the water are reduced to the state of a powdery precipitate which it is found at the bottom of the tank, and Inexperience has shown that no scaling occurs; the surface of the radiator remains free of any hard and compact deposits which could modify its thermal properties.
There is shown at 5 in the figure, the assembly consisting of the tube and the jacket containing the refrigerant liquid which is water. This feeds the tank via the pipe 4 of small section arriving in the jacket ,, below the liquid level. To simplify the drawing, only one tube has been shown in the jacket, but it is obvious that this is in no way limiting and that it can be assumed that there are several tubes in this jacket. or possibly several individual jackets fed in parallel by the water inlet 4.
According to a particularly simple variant of the invention, where there is one or more tubes in each of the two jackets of the system, the water supply 4 can be constituted by the inductance of the oscillating circuit associated with said tubes or groups of said tubes, only one of which is shown in the figure. In this case, it is advantageous to place the auxiliary supply reservoir 14 at the neutral point of the oscillating circuit so that it is constantly maintained at a substantially zero HF potential. while being brought to the continuous anode potential., This reservoir supplies the cooling jacket (s) of the anode structures at a constant level.
The auxiliary tank is joined, via an insulating coil 70 to a pressurized water supply via a tap 15. As has been said, the refrigerant liquid which fills it. all these pipes are ordinary water. It contains a lot of limestone impurities. to build up scale in the pipes. It is known to add certain compounds having water to $ 1. the effect of precipitating the impurities under the form of an uncured sludge which settles at the bottom of the receptacles and in particular of the chair (s) and thus avoid any deposit of an adhesive layer on the walls, but , as stated above, this is generally not necessary.
A sludge evacuation device 71 is provided.
It is, however, necessary to have insulating pipes 70 of section greater than that which could be used in the case of distilled water. The necessary length of the insulating tube is increased due to the increased cross section and the relatively high conductivity of the raw water, which is why it is necessary to have a coil. On the other hand, it is possible to place on either side of the insulating coil, the two elements 72 and 73 of a known device eliminating the effects resulting from the electrolysis of the salts constituting the impurities.
An automatic water level adjustment device is provided in the auxiliary tank 15, for example with a float. For the sake of simplicity, line 16 has been omitted, cf. figure 23, ensuring the pressure balance between 11 and 15.
The steam channeled through the discharge pipe 11 comprising an insulating part, is condensed in a condenser 7 and the heat recovered from this point can be used for all purposes - for example, for heating.
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age of the station or for remote hot water distribution. There is in fact a source of hot water at a temperature of 100 C. A radiator 7 'is placed in series with the condenser 7 which serves to dissipate at losses the calories not absorbed in the user circuit.
The condensed liquid is collected in a tank 74. The capacity of 7 'is sufficient so that, even if the hot water obtained in-7 is not needed, the liquid is still condensed.
If the distilled liquid is not used, an overflow pipe 75 allows this liquid to be returned to the jacket or the group of jackets 5.
The control valves 76 of the limestone sludge evacuation devices can be controlled manually each time the tubes are stopped or automatically by an electric circuit controlled from the main power switch-of those. The taps 76 can be mechanically coupled to the tap 77 controlling the raw water supply.