DE1034282B - Vorrichtung zur Verdampfungskuehlung von intermittierend betriebenen Elektronenroehren mit aeusserer Anode - Google Patents

Description

Zur Kühlung von Elektronenröhren mit äußerer Anode, wie sie bei Rundfunksendern, Gleichrichtern, Hochfrequenzgeneratoren oder für ähnliche technischindustrielle Zwecke Verwendung finden, ist es bekannt, die mit der Verdampfung von Wasser verbundene beträchtliche Wärmeabsorption mit Hilfe eines mit der Anode einen Gesamtkörper von großer mittlerer Dicke gegenüber der normalen Anodenwandstärke bildenden Wärmeabieiters und eines diesen umgebenden, die zu verdampfende Flüssigkeit und das Kondensat aus dem entstehenden Dampf aufnehmenden Behälters auszunutzen.

Bei dieser Siedekühlvorrichtung werden an dem die eigentliche Anodenfläche auf ein Mehrfaches vergrößernden Wärmestrahler die sich an diesem bildenden Dampfblasen durch die Wirbel, welche die durch die Tauchsiedewirkung der heißen Anode erzeugten Emulsion von Flüssigkeit und Dampf in der die Anode umgebenden Kühlmittelmasse hervorruft, selbsttätig losgelöst und von der Emulsion mitgenonitnen, so daß an der Anodenoberfläche ein diese benetzender, für die Wärmeübertragung wichtiger Flüssigkeitsfilm unter ständiger Erneuerung dauernd aufrechterhalten bleibt und die eine Zerstörung der Anodenwandung herbeiführende örtliche thermische Isolierung der Anode durch Entstehung einzelner heißer Stellen vermieden wird.

Da bei diesem Anodenkühlsystem einerseits das aus dem Wärmestrahler und dem wassergefüllten Mantel gebildete Siedegefäß zur Aufrechterhaltung einer die sämtlichen Teile der Anode auf deren ganzer axialer Länge und mit konstantem Spiel bedeckenden Flüssigkeitsmenge über eine die Wasserverluste durch Verdampfung ausgleichende, gegebenenfalls eine Pumpe enthaltende Leitung gespeist und anderseits der Dampfauslaß an einen Kondensator und dieser wiederum an eine Kondensatrückflußleitung angeschlossen werden muß, sind außer dem Siedegefäß noch Rohre entsprechender Länge und weitere Behälter und Geräte vorzusehen, wodurch sich eine verhältnismäßig umfangreiche und raumbeanspruchende Gesamtlage und eine damit zwangläufig verbundene Erhöhung der Herstellungs- und der Betriebskosten der ganzen Kühlanordnung ergibt.

Bei einer Vorrichtung zur Verdampfungskühlung von intermittierend betriebenen Elektronenröhren mit äußerer Anode mit Hilfe eines mit dieser einen Gesamtkörper von großer mittlerer Dicke gegenüber der normalen Anodenwandstärke bildenden Wärmeableiters und eines diesen umgebenden, die zu verdampfende Flüssigkeit und das Kondensat aus dem entstehenden Dampf aufnehmenden Behälters ist erfindungsgemäß die den Wärmeableiter samt Anode umschließende Menge Flüssigkeit so reichlich bei Vorrichtung zur Verdampfungskühlung

von intermittierend betriebenen
Elektronenröhren mit äußerer Anode

Anmelder:

Compagnie Frangaise Thomson-Houston, Paris

Vertreter: Dipl.-Ing. C. elemente, Patentanwalt,
Deggendorf, Krankenhausstr. 26

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 9. April 1953

Charles Beurtheret,

Saint-Germain-en-Laye (Frankreich),

ist als Erfinder genannt worden

entsprechender Größe des vorzugsweise geschlossenen Behälteres bemessen, daß in der jeweiligen Arbeitsperiode der Elektronenröhre eine unterhalb der Siedegrenze bleibende Temperatur in einem hierfür genügend weit vom Wärmeableiter entfernten Teil der Flüssigkeitsmasse aufrechterhalten und in diesem die Kondensation des sich entwickelnden Dampfes herbeigeführt wird, während das Wärmeableitungsvermögen des Behälters derart gewählt ist, daß dadurch die Temperatur der ganzen erwärmten Flüssigkeitsmasse in der jeweiligen Ruhepause der Elektronenröhre auf einen deren neuerliche Inbetriebnahme ermöglichenden Wert vermindert wird.

Nach der Erfindung wird auf diese Weise eine Anodenkühlvorrichtung geschaffen, bei der in ein und demselben, mit Wasser gefüllten Behälter sowohl die Verdampfung von Flüssigkeit durch die Tauchsiederwirkung der heißen Anode wie auch die Kondensation des entstehenden Dampfes und die Rückführung des Kondensats zur Anode stattfindet und die sich daher infolge des Fortfalles von Rohrleitungen und zusätzlichen Behältern und Apparaten durch eine sehr geringe Raumbeanspruchung und eine weitgehende Vereinfachung und Verbilligung der Bauart und der Wirkungsweise auszeichnet. Die von der Anode während einer kurzen Arbeitsperiode abgegebene Wärme erzeugt Dampfblasen, die sich in Be-

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rührung mit dem dickwandigen Gesamtkörper von Wärmeableiter und Anode bilden sowie sich dann beim Übertritt in die Masse des Kühlwassers kondensieren und dieses allmählich erhitzen. Solange dabei die Temperatur der Flüssigkeit im Behälter unter etwa 90° C bleibt, arbeitet die ganze Kühlvorrichtung ohne jedes Freiwerden von Dampf bei geringem Druck.

Für die durch einfachen Umlauf von Wasser zu

dichte Anschluß des Flansches des Anodenhalsteiles 3 an die Kopfwand des Behälters 5 ist unter Zwischenlage eines Dichtungsringes ohne Verschraubung lediglich durch das Gewicht der Elektronenröhre 1 gewährleistet.

Die Deckwand des Behälters 5, der auf Isolatoren 6 ruht, ist außer mit einem Trichter 9 zum Einfüllen der Flüssigkeit noch mit einem federbelasteten Ventil 11 versehen, das sich bei einem die Atmosphäre um

bewirkende Kühlung von Gleichrichteranoden und für io einige Hundertstel überschreitenden Innendruck des die normale Ölkühlung von Elektronenröhren ist es Raumes 2, wie er bei einem zufälligen, ungewöhnlich bereits bekannt, den Gleichrichter bzw. die Elek- hohen Anstieg der mittleren Temperatur des Wassers tronenröhre in einem großen, mit der Kühlflüssigkeit im Behälter 5 entsteht, selbsttätig nach einem Rohr gefüllten Behälter anzuordnen. Demgegenüber han- 10 öffnet, das den austretenden Dampf ableitet und delt es sich erfindungsgemäß nicht lediglich darum, 15 die Berührung dieses Dampfes und eines etwaigen den zu kühlenden Körper mit einer beträchtlichen Kondenswassers mit dem über dem Behälter 5 beMenge von flüssigem Kühlmittel zu umgeben, sondern findlichen Teil der Röhre 1 verhindert, während ein um die Ausnutzung der großen Kühlflüssigkeitsmasse an der Seitenwand des Behälters 5 abgezweigter zur Schaffung einer nur mit einem Behälter ohne zu- Niveauanzeiger 8 nachzuprüfen gestattet, ob der sätzliche Gefäße und Apparate und ohne besondere ao Wärmestrahler 4, wie erforderlich, vollständig in die Rohrleitungen arbeitenden Verdampfungskühlvor- Flüssigkeitsmasse 12 eingetaucht ist. Ein metallischer richtung für außenliegende Röhrenanoden. Zylinder 7, der den unteren Teil des Wärmestrah-

Um bei einer etwa auftretenden übernormalen lers 4 innerhalb des Behälters 5 mit Abstand umgibt Temperaturerhöhung im Flüssigkeitsbehälter der und in geringer Höhe über dem Behälterboden an Siedekühl vorrichtung nach der Erfindung ein Ent- 25 diesem oder der Anode abgestützt ist, verstärkt die weichen von Dampf zu ermöglichen, kann der Wasser- Wärmeströmung innerhalb der Wassermasse 12 und behälter bei sonst geschlossener Ausführung über dem führt die nahe dem Behälterboden befindliche Flüssig-Flüssigkeitsspiegel mit einem selbsttätigen feder- keit dem unteren Anodenende zu, was die Kühlwirbelasteten Ventil versehen sein, das sich nach einem kung der ganzen Wasserfüllung des Behälters 5 be-Dampfabführungsrohr bei einem etwas über dem 30 günstigt.

Atmosphärendruck liegenden Innendruck des Behäl- Für eine Elektronenröhre 1, die in der Stunde

ters öffnet. Ferner kann der untere Teil des mit der einige Minuten arbeitet, muß das Wasservolumen 12 Anode vereinigten Wärmeabieiters mit Abstand von i_n dem Behälter 5 etwa das Zehnfache der Wassereinem in dem Flüssigkeitsbehälter in geringer Höhe menge betragen, die bei einem unter Verwendung des über dessen Boden angeordneten und abgestützten ₃₅ gleichen Wärmestrahleranode 4 mit Kühlmittelumlauf Zylinder umgeben sein, der die Kühlung der Anode über einen Kondensator und gegebenenfalls eine dadurch vervollkommnet, daß er die am Behälter- Pumpe arbeitenden Kühlsystem erforderlich ist, und boden befindliche kältere Flüssigkeit nach dem unte- dementsprechend ist der Behälter 5 zu bemessen, desren Anodenende leitet. Die Erzielung des erf order- _S€n Außenfläche zur Steigerung der Wärmeabstrahliehen Wärmeableitungsvermögens des Wasserbehäl- ₄₀ lung mit Kühllamellen versehen oder der Einwirkung ters kann dadurch begünstigt sein, daß dieser mit eines Ventilators oder sonst eines Kühlers ausgesetzt

sein kann. Beim Betrieb der Röhre 1 bilden sich am heißen Wärmestrahler 4 Dampfblasen, die ungefähr nach den durch die gekrümmten Pfeile angedeuteten 45 Bahnen in der Wassermasse 12 ihren Weg nehmen und diese erwärmen sowie sich dann kondensieren. Die Erhöhung der Temperatur der Flüssigkeit ruft Wärmeströmungen hervor, deren Stärke durch das Vorhandensein des Zylinders 7 gesteigert wird, der Gemäß der Zeichnung ist eine für intermittierenden 50 als Leitfläche für die Zuführung von Wasser mit Betrieb bestimmte Elektronenröhre 1 mit einer äuße- niedriger Temperatur zu dem unteren Ende der ren Anode versehen, die mit einem z. B. durch kurze Anode 4 wirksam ist.

und dicke, über ihre Zylinderwandung verteilte Die Kühlung der Elektronenröhre 1, die mit dem

Höcker 4 gebildeten Wärmeableiter zu einem Gesamt- Beginn der Betriebsperiode einsetzt, dauert an, sokörper von gegenüber der normalen Anodenwand- 55 lange die Erwärmungstemperatur des Wassers in dem stärke großer mittlerer Dicke vereinigt ist und an Behälter 5, welche unterhalb der Siedetemperatur von ihrem oberen Ende in einen kegeligen Halsteil 3 über- 100° C bleiben muß, nicht gleichförmig geworden ist, geht. Mittels eines vom Halsteil 3 ausgehenden Kreis- während in den Ruhepausen des intermittierenden Beflansches ist die Anode 4 auf die mit einer ent- triebes das Wasser durch die gegebenenfalls, z. B. sprechenden Aussparung versehene Kopfwand eines 60 durch Lamellen oder Rippen oder Kühlluftbeaul· geschlossenen, z. B. zylindrischen Behälters 5 aufge- schlagung verstärkte Wärmeableitungswirkung der setzt, der mit Wasser 12 gefüllt ist, in das die Anode B ehälter wandung 5 auf die für das Wiederanlassen mit ihren Höckern 4 vollständig eintaucht, während der Röhre 1 erforderliche Temperatur abgekühlt wird, der den Anodenhaisteil 3 umgebende obere Ab- Durch Steigerung dieser Wärmeabstrahlung des Beschnitt 2 des Behälterinnern frei von Flüssigkeit sein 65 hälters, z. B. durch Vermehrung der die Behälterkann. Der Behälter 5 hat im Vergleich zur Anode 4 oberfläche vergrößernden Lamellen und durch Vergroßes Volumen, das von der Länge der Arbeits- und wendung leistungsfähigerer Ventilatoren, kann man der Ruheperioden des intermittierenden Betriebes der nach Bedarf einerseits eine Verkürzung der zur ErRöhre 1 und dem Wärmeableitungsvermögen der Be- niedrigung der Temperatur des erhitzten Wassers hälterwandung abhängt. Der gas- und flüssigkeits- 70 auf den Ausgangswert notwendigen Zeitspanne und

einer durch Wellungen oder Rippen vergrößerten abstrahlenden Umfläche ausgebildet oder der Einwirkung eines Ventilators oder einer Kühlschlange ausgesetzt ist.

Die Zeichnung veranschaulicht die Anodenkühlvorrichtung nach der Erfindung beispielsweise in einer Ausführungsform in teilweise geschnittener Seitenansicht.

anderseits eine Verlängerung der zulässigen Dauer der Arbeitsperiode der Röhre erreichen.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Vorrichtung zur Verdampfungskühlung von intermittierend betriebenen Elektronenröhren mit äußerer Anode mit Hilfe eines mit dieser einen Gesamtkörper von großer mittlerer Dicke gegenüber der normalen Anodenwandstärke bildenden Wärmeabieiters und eines diesen umgebenden, die zu verdampfende Flüssigkeit und das Kondensat aus dem entstehenden Dampf aufnehmenden Behälters, dadurch gekennzeichnet, daß die den Wärmeableiter (4) samt Anode umschließende Menge Flüssigkeit so reichlich bei entsprechender Größe des vorzugsweise geschlossenen Behälters (5) bemessen ist, daß in der jeweiligen Arbeitsperiode der Elektronenröhre (1) eine unterhalb der Siedegrenze bleibende Temperatur in einem hierfür genügend weit vom Wärmeableiter (4) entfernten Teil der Flüssigkeitsmasse (12) aufrechterhalten und in diesem die Kondensation des sich entwickelnden Dampfes herbeigeführt wird, während das Wärmeableitungsvermögen des Behälters (5) derart gewählt ist, daß dadurch die Temperatur der ganzen erwärmten Flüssigkeitsmasse (12) in der jeweiligen Ruhepause der Röhre

(1) auf einen deren neuerliche Inbetriebnahme ermöglichenden Wert vermindert wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsbehälter (5) eine durch Wellungen, Lamellen, Rippen oder sonstwie vergrößerte Oberfläche aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsbehälter (5) an seiner Oberfläche der Einwirkung von Kühlluft oder Kühlwasser ausgesetzt ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der geschlossene Behälter (5) an seiner Kopfwand mit einem selbsttätigen Ventil (11) versehen ist, das sich nach einem Dampfabführungsrohr (10) bei einem die Atmosphäre etwas überschreitenden Innendruck des Behälters (5) öffnet.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Teil des mit der Anode vereinigten Wärmeableiters (4) mit Abstand von einem in dem Flüssigkeitsbehälter (5) in geringer Höhe über dessen Boden angeordneten und abgestützten Zylinder (7) umgeben ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 385 389;
belgische Patentschrift Nr. 504 253;
britische Patentschriften Nr. 225 836, 445 831.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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