CH643681A5 - Dispositif de refroidissement et condensateur comprenant un tel dispositif. - Google Patents

Description

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REVENDICATIONS

1. Dispositif de refroidissement, comportant un soufflet tubu-laire expansible (18) à paroi ondulée, caractérisé en ce qu'il comprend un déflecteur allongé (21) monté à l'intérieur du soufflet, et des moyens (22,24,31) pour admettre un courant de fluide de refroidissement dans l'espace existant entre la surface intérieure de la paroi du soufflet et le déflecteur, le déflecteur étant agencé pour défléchir le courant de fluide de refroidissement dans les ondulations

(29) de la paroi ondulée.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le déflecteur allongé (21) est en forme d'hélice circulaire, ses surfaces hélicoïdales (30) défléchissant le courant de fluide de refroidisement.

3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le soufflet (18) est de section trasversale circulaire et que son diamètre minimal ne dépasse le diamètre extérieur des surfaces hélicoïdales

(30) du déflecteur (21) que de ce qu'il faut pour lui permettre de se déplacer librement le long du déflecteur.

4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le fluide est introduit à l'une des extrémités du soufflet (18).

5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'axe (2) du déflecteur allongé (21) et celui du soufflet tubu-laire (18) coïncident sensiblement.

6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le déflecteur allongé (21) est en forme d'hélice circulaire à plusieurs départs.

7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le déflecteur allongé (21) a une longueur qui correspond au moins approximativement à la longueur minimale du soufflet (18) lorsqu'il est contracté.

8. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que le déflecteur (21) est agencé de manière que, lorsque le soufflet (18) est déployé, il soit positionné vers l'extrémité du soufflet où le fluide de refroidissement est introduit.

9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le fluide de refroidissement est introduit et évacué à la même extrémité du soufflet (18), le fluide étant amené à s'écouler sur la surface extérieure du déflecteur (21) lorsqu'il est introduit, et étant renvoyé le long d'un canal formé à l'intérieur du corps du déflecteur.

10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la paroi ondulée du soufflet (18) est en bronze phosphoreux.

11. Condensateur variable comprenant un dispositif de refroidissement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend deux ensembles de lames (1, 4) dont l'un est porté par l'une des extrémités, mobile, du soufflet tubulaire expansible (18).

Il est parfois nécessaire de monter un soufflet expansible dans des composants électroniques à grande puissance travaillant à des niveaux de puissance pouvant nécessiter la dissipation d'une grande quantité d'énergie à l'intérieur du soufflet lui-même. Par exemple, un soufflet est souvent monté dans un condensateur variable de grande puissance pour permettre aux lames du condensateur d'être déplacées pour faire varier la capacité. Il est possible de faire passer un fluide de refroidissement sur la surface du soufflet afin d'empêcher la formation de points chauds localisés où le soufflet peut surchauffer dangereusement. Il semble que ces difficultés proviennent de la configuration ondulée de la surface du soufflet, et la présente invention a pour but de réaliser un dispositif de refroidissement perfectionné permettant de remédier à ce problème, notamment dans un condensateur variable.

Le dispositif de refroidissement selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend un soufflet tubulaire expansible à paroi ondulée, un déflecteur allongé monté à l'intérieur du soufflet, et des moyens pour admettre un courant de fluide de refroidissement dans l'espace existant entre la surface intérieure de la paroi du soufflet et le déflecteur, le déflecteur étant agencé pour défléchir le courant de refroidissement dans les ondulations de la paroi ondulée.

Le soufflet peut être déployé et conracté comme un accordéon lorsque les deux extrémités du soufflet sont tirées à l'écart l'une de l'autre ou poussées l'une contre l'autre. La surface de la section trasversale du soufflet varie cycliquement entre des valeurs minimales et des valeurs maximales le long de sa longueur, et la région du soufflet située entre deux positions consécutives pour lesquelles la surface est minimale sera dénommée ci-dessous une ondulation.

De préférence, le déflecteur allongé se présente sous la forme d'une hélice circulaire, ses surfaces hélicoïdales défléchissant le courant de fluide de refroidissement. Il est préférable que le soufflet soit de forme cylindrique, c'est-à-dire que sa section transversale soit circulaire et que son diamètre minimal ne soit que légèrement supérieur au diamètre extérieur des surfaces hélicoïdales du déflecteur.

De préférence, le fluide est introduit à l'une des extrémités du soufflet.

De préférence aussi, l'axe du déflecteur allongé est sensiblement aligné avec celui du soufflet tubulaire.

L'action du fluide de refroidissement s'êcoulant autour de l'hélice est de se propulser en direction centrifuge dans les ondulations de la paroi ondulée avec un mouvement tourbillonnaire, et de bons résultats peuvent être obtenus si le déflecteur se présente sous la forme d'une hélice circulaire à plusieurs départs, lequel comprend donc plusieurs hélices distinctes.

De préférence, la longueur axiale du déflecteur allongé correspond au moins approximativement à la longueur minimale du soufflet lorsqu'il est contracté et, de préférence aussi, le déflecteur est agencé de manière que, lorsque le soufflet est déployé, il soit positionné vers l'extrémité du soufflet où le fluide de refroidissement est introduit.

Dans ce cas, il est préférable que le fluide de refroidissement soit introduit et évacué à la même extrémité du soufflet, le fluide étant amené à s'écouler sur la surface extérieure du déflecteur lorsqu'il est introduit, et étant retourné le long d'un canal formé à l'intérieur du corps du déflecteur.

Le dispositif de refroidissement est avantageusement utilisé dans un condensateur variable, notamment à haute puissance, comprenant deux ensembles de lames, dont l'un est porté par l'une des extrémités, mobile, du soufflet tubulaire expansible.

L'échauffement du soufflet est provoqué par les courants haute fréquence élevés passant dans la surface ondulée du soufflet. L'énergie dissipée à l'intérieur du soufflet peut être réduite en minimisant la résistance électrique des parois du soufflet, mais le matériau choisi doit pouvoir se déformer élastiquement, étant donné que sa caractéristique principale est de pouvoir être utilisé pour la fabrication d'un soufflet.

De préférence, le matériau est le bronze phosphoreux.

Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemple:

la fig. 1 illustre un condensateur variable comprenant un dispositif de refroidissement selon la présente invention, et la fig. 2 montre de façon plus détaillée un élément du condensateur, partiellement en coupe.

Le condensateur variable représenté à la fig. 1 comprend un ensemble de lames cylindriques fixes 1 qui sont disposées concentrique-ment autour d'un axe de symétrie 2 et qui sont fixées fermement à une épaisse plaque de base en cuivre 3. Un second ensemble de lames cylindriques 4 est également monté concentriquement autour de l'axe 2, ces lames étant fixées fermement à une seconde plaque de cuivre 5. Les lames 4 peuvent être déplacées dans les deux sens de la flèche double 6, sous la commande d'un arbre rotatif 7.

L'arbre 7 est accouplé à l'aide d'une tige filetée 8 à un coulisseau taraudé 9 se déplaçant dans l'un ou l'autre sens de la flèche double 10, suivant le sens de rotation de l'arbre 7. Le coulisseau 9 est fixé rigidement à l'une des extrémités d'un tube creux 11 dont l'autre ex5

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trémité est reliée à la plaque 5. Ainsi, le degré de recouvrement ou de pénétration des lames 1 par les lames 4 peut être varié en faisant tourner l'arbre 7, et c'est le degré de recouvrement qui détermine la capacité effective du condensateur variable.

Le condensateur variable est destiné à travailler à des niveaux de s puissance très élevés, l'une des connexions électriques étant faite avec la plaque de cuivre 3 par l'intermédiaire d'un disque de cuivre extérieur 12, et l'autre connexion électrique étant faite avec une autre plaque de cuivre 13 par l'intermédiaire d'un anneau de cuivre 14. En fonctionnement, une tension très élevée, par exemple de l'ordre io de 30 kV, est appliquée entre les deux bornes électriques et, pour pouvoir assurer l'isolement électrique nécessaire, un manchon en céramique 15 est disposé comme représenté. Ce manchon délimite,

avec un manchon de cuivre 16, une enceinte 28 à l'intérieur de laquelle se trouvent les lames 1 et 4. 15

Le courant électrique à haute fréquence circule à partir de l'anneau 14 le long de la surface extérieure du manchon de cuivre 16,

puis en sens inverse le long de la surface intérieure de ce manchon, radialement le long de la surface intérieure de la plaque de cuivre 13 et, enfin, le long de la surface extérieure de la paroi d'un soufflet 18. 20 Le courant s'écoule le long d'une paroi extérieure de chacun des conducteurs en raison de sa très haute fréquence.

Le soufflet 18 est prévu pour empêcher l'air de pénétrer dans l'enceinte sous vide 28 par le truchement du mécanisme d'entraînement de l'arbre 7 utilisé pour déplacer les lames 4. L'une des extré- 25 mités du soufflet 18 est fixée de façon étanche aux gaz à la plaque 13, et l'autre extrémité est fixée de la même façon à la plaque 5. A la fig. 1, le soufflet 18 est représenté en position entièrement déployée.

Le soufflet 18 est de forme générale cylindrique, c'est-à-dire que sa section transversale est circulaire; son diamètre maximal est dé- 30 terminé par les bords extérieurs des ondulations 19, tandis que son diamètre minimal est déterminé par les bords intérieurs 20 des ondulations. La région située entre deux positions 20 consécutives et englobant une position 19 intermédiaire est dénommée une ondulation; une telle ondulation est désignée par l'indice de référence 29. 35 Un déflecteur 21 est monté à l'intérieur du soufflet 18 et est relié rigidement à la plaque de cuivre 13. Le déflecteur 21 présente une surface extérieure cylindrique dans laquelle est formée une rainure hélicoïdale à plusieurs départs, semblable au profil d'une vis filetée, mais dont la rainure hélicoïdale est beaucoup plus profonde. 40

Le déflecteur 21 est représenté de façon plus détaillée à la fig. 2.

Il se présente sous la forme d'un cylindre creux; le tube 11 est agencé pour coulisser à l'intérieur de celui-ci et pour être supporté par lui.

Alors que le courant doit pouvoir autant que possible s'écouler à travers des conducteurs en cuivre afin de minimiser les pertes résistives, le soufflet 18 doit nécessairement être constitué en un matériau tel que le bronze phosphoreux qui, bien que très valable pour la fabrication d'un soufflet, présente une résistance électrique plutôt élevée. Il en résulte que le soufflet 18 peut devenir très chaud, et on peut le refroidir en pompant de l'eau dans un orifice d'admission 22 et en évacuant l'eau chauffée par un orifice de sortie 23. L'eau s'écoule le long d'une cavité annulaire 24 et autour des spires hélicoïdales du déflecteur 21. Le mouvement tourbillonnant circulaire imprimé à l'eau par la forme de l'hélice propulse l'eau vers l'extérieur dans les ondulations 29 de la paroi ondulée du soufflet 18, entraînant ainsi l'air se trouvant dans les ondulations qui, sinon, pourrait rester emprisonné dans celles-ci. On a constaté que, bien que le déflecteur 21 soit beaucoup plus court que le soufflet 18 entièrement déployé, le mouvement tourbillonnaire de l'eau se poursuit jusqu'à l'extrémité du soufflet voisine des lames 4. Afin d'améliorer le mouvement tourbillonnaire de l'eau, le diamètre extérieur du déflecteur 21 doit être aussi grand que possible, tout en permettant aux bords intérieurs 20 du soufflet de glisser facilement sur celui-ci. Cela empêche qu'une quantité importante d'eau glisse simplement sans résistance sur la surface du déflecteur. L'eau chauffée par son passage à travers le soufflet passe par un trou 25 ménagé dans le tube 11, puis retourne le long de l'intérieur de ce tube creux et, par un autre trou 26 ménagé dans le coulisseau 9, jusqu'à l'orifice de sortie 23.

Le mouvement tourbillonnaire de l'eau induit par la forme du déflecteur 21 s'est révélé être un moyen de refroidissement très efficace du soufflet 18, sans pour autant gêner de façon sensible le débit d'eau, de sorte que la différence de température de l'eau entre l'entrée et la sortie est relativement faible, la température de sortie pouvant être maintenue au-dessous d'environ 85° C. Au-dessus de cette température, des bulles d'air peuvent se former dans l'eau, ce qui nuit aux propriétés de conduction thermique.

Comme indiqué plus haut, le déflecteur 21 est représenté de façon plus détaillée à la fig. 2. Le côté gauche du dessin montre une rainure hélicoïdale 30 à six départs et un trou 31 à travers lequel l'eau est admise dans la surface intérieure du soufflet. La partie de droite du dessin est une vue en coupe illustrant plus clairement le profil des ramures.

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1 feuille dessins