DE1015946B - Anode fuer Senderoehren - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine Anode für Senideröhren der Hcehfrequ.enzteichnik, für Röntgenröhren tu dgl., deren vom Vakuum nach außen führender' Teil mit einem Hohlraum versehen ist, der eine Kühlflüssigkeit enthält.

Die Anoden von Senderöhren der Hochfrequeimztechnik werden, von. einem Strom von Elektronen hoher Geschwindigkeit getroffen, deren: Energie sich dabei in Wärme verwandelt. Die Abfuhr dieser Verlustwärme ist ein schwieriges Problem, da die Wärmequelle in der hochevakuierten. Röhre liegt, deren Temperatur aus Gründen, der Haltbarkeit ein bestimmteis Maß nicht übersteigen-darf, und die: Wärme außerhalb der Röhre a.u die Umgebung abgegeben werden, muß. Man bildet deshalb in dar Regel bekannterweise die Anode als gut wärmeleitenden Metallstab' aus und versieht sie außerhalb' der Röhre mit metallischen Rippen, die man durch strömende Luft kühlt. An: dar Stelle, wo die Anode aus der Röhre heraustritt, ist das Glas der Röhre vakuumdicht an. das Metall der Anode angeschmolzen. Die Schwierigkeiten der Ausführung dieser Verbindung wachsen erheblich mit den. Abmessungen, weshalb man bemüht ist, den Durchmesser dar Anode klein, zu halten. Man baut auch Röhren mit Kühlung der Anode durch strömendes Wasser; damit ist der Nachteil dauernden Wasserverbrauchs verbunden und die Unbequemlichkeit, Wasserleitungen an unter elektrischen Spannungen, stehende Apparate anzuschließen.

Das gleiche Problem der Elektrodenkühlung liegt vor bei Röntgenröhren., wo die Anode, die man hier meist als Antikathode bezeichnet und an der die auftretenden. Elektronen Röntgenstrahlung entstehen lassen, nicht auf zu hohe Temperatur kommen darf.

Es sind auch Kühlvorrichtungen für Anoden, von elektrischen Entladungsgefäßen bekannt, bei deinen Quecksilber eine andere Flüssigkeit mit hohem Siedepunkt innerhalb der Anode verdampft und der Dampf durch den rohrförmigen Anodenscha.ft zu einer außerhalb des Entladungsgefäßes liegenden Kondensationska.mmer geleitet wird.

Die Erfindung löst das Problem der Wärmeabfuhr aus Senderöhren, Röntgenröhren u, dgl. und besteht darin, daß die Kühlflüssigkeit, in. solcher Menge in dem Hohlraum enthalten; ist, daß diese sich bei der Betriebstemperatur der Röhre in. der Nähe ihres kritischen Zustandes befindet. Bei der einfachsten. Ausführung hat die Anode die Gestalt, eines geschlossenen Rohres, dessen Hohlraum bei atmosphärischem Druck zu etwa einem Drittel mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, während der Rest des Hohlraums vom Dampf dieser Flüssigkeit eingenommen wird. Bai Erwärmung auf die kritische Temperatur dehnt sich die Flüssigkeit etwa, auf das Dreifache ihres Volumens

Anmelder:

Dr.-Ing. Dr. rer. nat. h. c. Ernst Schmidt,
München 27, Rümelinstr. 8

Dr.-Ing. Dr. rer. nat. h. c. Ernst Schmidt, München,
ist als Erfinder genannt worden

aus und nimmt dann den ganzen Hohlraum ein. Zugleich steigt der Druck a,uf den kritischen. Wert, der bei den, meisten Flüssigkeiten, zwischen. 40 und 100'at liegt. Als Flüssigkeiten, deren kritische Temperatur in der Nähe der bisher bei Senderöhren. üblichen Temperaturen, von. etwa 200 bis 250° C liegt, kommen z. B. die folgenden Stoffe in. Frage, wobei die jeweilige kritische Temperatur in Klammern hinzugefügt ist: Allylchlorid (185°), Monofluortrichlormethan. (196°), Normalpentan (197°), Diäthylamin (223°), Methylalkohol (235°), Normalhexan (235°), Aceton. (236°), Normalheptan (267°), Benzol (289°). Doch ist diese Aufzählung nur beispielhaft zu verstehen; auch wenn man, aus irgendwelchen Gründen höhere oder niedere Anodentemperaturen zulassen will, gibt es eine genügende Auswahl von Flüssigkeiten.

Die zunächst überraschende Kühlwirkung eineis mit einer Flüssigkeit in der Nähe ihres kritischen. Zustandes gefüllten Rohres, das an seinem unterem Ende geheizt, an. seinem oberen Ende gekühlt wird, beruht auf folgenden. Umständen: In. einem solchen Rohr steigt die von unten, her erwärmte und dadurch leichter gewordene Flüssigkeit nach oben, gibt dort Wärme ab und sinkt dann dank ihres größeren spezifischen Gewichtes im abgekühlten Zustand wieder herab. Dieser Wärmetransport durch sogenannte »natürliche Konvektion« ist um so intensiver, je größer der thermische Ausdehnungskoeffizient und je größer die spezifische Wärme der Flüssigkeit ist. Andererseits wird die natürliche Konvektion durch die Zähigkeit dar Flüssigkeit behindert. Bei Annäherung an den kritischein Punkt steigen bekanntlich sowohl der Ausdehnungskoeffizient wie die spezifische Wärme stark an, und. im kritischen. Punkt selbst werden beide Werte unendlich groß. Die Zähigkeit der Flüssigkeit nimmt dagegen mit steigender Temperatur ab und hat demnach am kritischen Punkt, also dar höchsten' Temperatur, bei der ein Stoff sich noch in flüssigem Zustand befinden kann, ihren kleinsten Wert. Auf diese

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Waise kann, manj, wie Versuche beweisen!, erreichan, daß ein. in dar gemannten Weise mit Flüssigkeit gefülltes, unten geheiztes und oben gekühltes Stahlrohr sich verhält wie ein; massiver Stab gleichen! Durchmessers aus einem Material mit dem IQ- bis 20fachen Wärmeleitvermögen reinen. Kupfers. Man. kann daher "Metallegierungen von geringeren, den; Werten von Glas nahekommenden Ausdehnungskoeffizienten., die man wegen der Möglichkeit des. Ausschmelzens dies Glaskörpers der Senderöhre braucht und die meist ein besonders niedriges Wärmeleitvermögen haben, eine erstaunlich hohe Wärmetransportleistung verleihen,, die weit über die Wärmeleitfähigkeit von Kupfer und Silber hinausgeht.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung beisteht darin, daß dieses Wännetraiisportvermögein. der Anodei bei niederen. Temperaturen sehr viel kleiner ist und erst bei Annäherung an die Betriebstemperatur und. damit an. die kritische Temperatur der Füllung hohe Werte annimmt. Auf diese Weise wird das Erreichen des Batriebsziistand.es der Senderöhre in erwünschter Weise beschleunigt.

Eine Atisführungsform der Erfindung zeigt als Beispiel 'die Abb. 1, welche die Durchführung der Anode durch den Glaskörper eimer Senderöhre darstellt. Darin, ist α der Metallkörper der Anode mit dem mit der Flüssigkeit gefüllten Hohlraum b, die bei Betriebstemperatur ihrem kritischen Punkt nahekommt, und. c ist der Glaskörper der Röhre. Das Glas ist hier an einer Auskragung d der Anode angeschmolzen, damit die durch den. hohen. Innendruck entstehende! elastische Aufweitung des Metalls nicht auf das Glas einwirkt. Bei e setzt sich die hier abgebrochen gezeichnete Anode in den Vakuumraum der Rohre hinein, fort; bei f, wo· die Anode ebenfalls abgebrochen dargestellt ist, können sich Kühloirgana, wie Rippen u. dgl., anschließen, welche die Wärme an. die Außenluft abgeben. In Abb·. 2 ist auf den zylindrischen oberen: Teil der Anode ein mit einem Rippenstern g versehener Zylinder h aus gut wärmeleitendem Metall aufgeschoben. Macht man dabei das Anodenrohr dünnwandig und läßt es mit Gleitspitze in. den Hohlzylinder des Rippenrohres hineinpassen, so wird sich bei Annäherung an den kritischen. Druck das dünnwandige Rohr α etwas aufweiten und fest an die innere Wand des mit Rippen besetzten. Zylinders h pressen, so daß ein guter Wärmekomtakt entsteht. Vor Erreichen, dier Betriebstemperatur ist dann, die Wärmeabfuhr schlechter, was wieder das Erreichen der Betriebstemperatur in erwünschter Weise beschleunigt. Außerdem läßt sich bei kalter Anode der Kühlstern, leicht abnehmen., .was den Transport und die Montage erleichtert. An Stelle des Rippenstames für Luftkühlung kann man auch einen wassergekühlten Zylinder verwenden, der in, der beschriebenen. Weise von der kalten. Anode leicht abgenommen und wieder an ihr angebracht werden kann.

Die Zeichnungen sind nur als Ausführungsbeispiele anzusehen, die manniigfacho Änderungen einschließein, insbesondere kann, der flüssigkeitsgefüllte Hohlraum mehr oder weniger weit in, den Vakuumraum hineinragenoder nur die Gegend der Glasanschmelzung erreichen,. Am oberen Ende kann der Hohlraum sich, gegebenenfalls in verzweigter Form, in die wärmeabführenden Organe, wie Rippen u. dgl., hinein erstrecken.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Anode für Senderöhren der Hochfrequmztechnik, für Röntgenröhren u. dgl., deren vom Vakuum nach außen führender Teil mit einem Hohlraum versehen ist, der eine .Kühlflüssigkeit enthält, dadurch gekennzeichnet, daß, die Kühlflüssigkeit in. solcher Menge in dem Hohlraum enthalten, ist, da.ß diese sich bei Betriebstemperatur in der Nähe ihres kritischen. Zustandes befindet.

2. Anode nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet, daß die Anschmelzung das Glaskörpers der Röhre an das Metall der Anode vermittels einer kragenartigen Erweiterung der letzteren erfolgt.

3. Anode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärme abgebende Organ der Anode mit Passung auf die entsprechend ausgebildete Anode geschoben, wird.

4. Anode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlflüssigkeit in dem Hohlraum aus Äthylchlorid, Monofluortrichlormeithan, Normalpenthan, Diäthylamin, Methylalkohol, Normalhexan,, Aceton, Nonnalheptam oder Benzol besteht.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 251346, 632 821, 650177.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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