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Elektrische Entladungsröhre Es sind verschiedene Konstruktionen elektrischer
Entladungsröhren mit einer zylindrischen, gekühlten Wand bzw. einem gekühlten Wandteil
bekannt. Im allgemeinen handelt es sich dabei um elektrische Entladungsröhren großer
Leistung mit Anodenkühlung. Man hat vorgeschlagen, solche Anoden mit Kühlrippen
auszustatten. In der Praxis zeigt es sich nun, daß es zur Erzielung des gewünschten
Kühleffektes erforderlich ist, solchen Kühlrippen eine ziemlich große Oberfläche
zu geben.
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Dies bringt mit sich, daß die Rippen eine große Länge in radialer
Richtung haben. Zu dem Nachteil, daß ein derartiger Aufbau viel Raum beansprucht
und schwer wird, kommt noch des weiteren, daß ein großerTemperaturabfall in denRippen
eintritt und die großen Abmessungen eine erhebliehe, meist sehr unerwünschte Steigerung
der elektrischen Kapazität herbeiführen.
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Zur Erzielung einer Gewichtsersparnis hat man versucht, die Rippen
aus Aluminium herzustellen anstatt aus Kupfer, das wegen seiner guten Wärmeleitfähigkeit
als der geeignetste Werkstoff zu betrachten ist. Auf diesem Wege wird wohl eine
Gewichtsersparnis erzielt, aber weil Aluminium eine geringere Wärmeleitfähigkeit
als Kupfer hat, wird der Temperaturabfall in den Rippen größer, wodurch die Kühlung
weniger wirksam ist.
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Die Erfindung setzt sich zum Ziele, sämtliche angeführten Mängel zu
vermeiden und erreicht dies durch einen solchen Aufbau des Kühlsystems, daß sich
an die Außenseite der an der Röhre angeordneten Organe, welche die parallelen Wege
für das Kühlmittel bilden, eine Anzahl im wesentlichen
parallel.
zur' Röhrenachse -verlaufender, vorzugsweise dreieckiger Zwischenwände anschließt,
die in Verbindung mit den Außenwänden eine Anzahl Kanäle für die Zu- undA.bführung
des Kühlmittels. bilden.
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Auf diese Weise kann man mit schmäleren Rippen auskommen, wodurch
ein geringerer Temperaturabfall entsteht und die ganze Konstruktion so viel kleiner
wird, daß man sogar bei Verwendung des bevorzugten Kupfers im Verhältnis zu den
bekannten Konstruktionen ein kleineres Gewicht erzielt. Infolge des geringenTemperaturabfalles
kann die Belastung des zu kühlenden Teiles, z. B. einer Anode, hoch sein. Außerdem
wird die elektrische Kapazität der mit einem Kühler versehenen Anode infolge der
kleineren Abmessungen gegenüber den bekannten Konstruktionen wesentlich verringert.
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Außerdem kann der erfindungsgemäße Aufbau ohne Bedenken auch bei sehr
langen Anoden verwendet werden, was bei den bekannten Konstruktionen nicht der Fall
war.
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BeiVerwendung von Kühlrippen in axialerRichtung hat die neue Bauart
noch einige zusätzliche Vorteile gegenüber den bekannten Ausführungsformen. Durch
die geringeren Abmessungen ist die gesamte.Wärmeleitung in axialer Richtung des
ganzen Systems Anode und Kühler geringer als bei den bisher verwendeten Konstruktionen.
Dies hat den großen Vorteil, daß an demjenigen Ende der Anode, wo die Wärmeentwicklung
gering ist, eine beträchtlich niedrigere Temperatur herrscht als an der.. Stelle,
wo-dieWärmeentwicklung maximal ist. Im allgemeinen hat nun bei Entladungsröhren
mit Glaskörper und Metallanode die Metall-Glas-Verbindung eine. -minimale Wärmeentwicklung.
Infolgedessen erhält diese Stelle bei den hier vorgeschlagenen Konstruktionen eine
niedrigere Temperatur als die übrigen Anodenteile, wodurch einerseits die Gefahr
von Sprüngen, Undichtigkeiten usw. viel kleiner wird und andererseits Betrieb bei
einer höheren Anodentemperatur möglich ist, ohne daß die Gefahr einer Überhitzung
der Metall-Glas-Verbindung besteht.
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Wie bereits erwähnt, kann man bei Anwendung der der Erfindung zugrunde
liegenden Erkenntnis zu einem Kühlsystem kommen, das viel kleinere Abmessungen hat
als bei den nach bisher üblichen Verfahren gekühlten Entladungsröhren. Wenn es sich
um eine Entladungsröhre von verhältnismäßig kleiner Leistung handelt, wird es nach
der Erfindung im allgemeinen möglich sein, die Röhre und das entsprechende Kühlsystem
baulich zu vereinigen. Bei Entladungsröhren mit größerer Leistung wird der Zusammenbau
der Entladungsröhre mit dem dazugehörigen Kühlsystem, das also aus den die Wege
des Kühlmittels bildenden Organen und einem oder mehreren Kanalsystemen besteht;
nicht immer möglich. sein, so daß man die Röhre und die erwähnten Organe aus einigen
getrennten Elementen aufbauen wird. Man kann sich z. B. vorstellen, daß man den
zu kühlenden Teil einer solchen Entladungsröhre, also in der Regel dieAnode, auf
die übliche Weise ausbildet und ihn in einer entsprechend bemessenen Höhle des Kühlsystems
anordnet. In diesem Falle wird man die Teile der Kanäle des Kühlsystems vorzugsweise
aus Isolierstoff herstellen, um die elektrischen Eigenschaften der Röhre nicht zu
beeinträchtigen. Wenn man hingegen die Röhre und das Kühlsystem baulich als ein
Ganzes ausbildet; so ist es infolge des klein bemessenen Kühlsystems häufig möglich,
auch sämtliche Teile des Kühlsystems aus Metall, z. B. aus Kupfer, herzustellen.
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Eine andere Möglichkeit besteht darin, die vorstehenden stehenden
Teile, z. B. die Rippen, an der Anode zu befestigen und die Kanäle zur Zufuhr oder
Abfuhr des Kühlmittels als gesonderte Bauteile herzustellen. In diesem Falle werden
die Rippen vielfach aus Metall, z. B. Kupfer, bestehen, während man die Wände der
Kanäle aus Isolierstoff herstellen kann.
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Wenn z. B durch eine sehr große Länge des zu kühlenden Teiles der
Entladungsröhre eine erhebliche Menge des Kühlmittels je Zeiteinheit längs des zu
kühlenden Röhrenteiles geführt werden muß und infolgedessen die Gefahr besteht,
daß das Kanalsystem sehr große radiale Abmessungen erhält, so empfiehlt es sich
nach einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Entladungsröhre, diese
mit mehr als einem Kanalsystem auszustatten, wobei die Systeme parallel zueinander
geschaltet sind.
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Aus dem obenGeschilderten geht hervor, daß die Erfindung gestattet,
das Kühlsystem einer Entladungsröhre viel kleiner zu bemessen, als es bisher möglich
war. Ferner kann man bei vielen Entladungsröhren, bei denen man bisher Flüssigkeitskühlung
anwendete, jetzt mit .Gaskühlung auskommen. Infolge der kleinen Abmessungen des
Kühlsystems ist sinngemäß seine Wärmekapazität auch gering. Nun würde z. B. beim
Ausfallen des elektrischen Stromes die Möglichkeit bestehen, däß der Ventilator,
der das Kühlmittel durch das Kühlsystem treibt, stehenbleibt. Zwar wird beim Ausfallen
der Spannung auch die Entladungsröhre außer Betrieb gesetzt, aber es kann in' ihr
eine so große Wärmemenge angesammelt sein, daß dadurch das Kühlsystem, z. B. durch
Schmelzen von Lötverbindungen od. dgl., beschädigt werden kann. Infolgedessen empfiehlt
es sich, in einer Anlage, die mit einer oder mehreren gekühlten Entladungsröhren
nach derErfindung versehen ist, Maßnahmen zu treffen, um nach der Außerbetriebsetzung
der Entladungsröhren, unabhängig von der Tatsache, ob eine elektrische Spannung
vorhanden ist oder nicht, den Kühlmittelstrom noch einige Zeit umlaufen zu lassen.
Dies kann z. B. dadurch bewirkt werden, daß auf der Ventilatorwelle ein Schwundgrad
mit einer ausreichenden Masse angeordnet wird. Die parallel geschalteten Wege für
das kühlende Mittel können nach der Erfindung längs des zu kühlenden Wandteiles
oder längs der wärmeübertragenden Organe auf diesem Röhrenteil im wesentlichen quer
zur Röhrenachse verlaufen. Baulich ist dies z. B. durchführbar, wenn auf dem zu
kühlenden Wandteil eine Anzahl ringförmiger Platten in Abständen
voneinander
angeordnet wird. Auch ist es möglich, auf diesen Röhrenteil einen oder mehrere Metallstreifen
hochkantig zu wickeln und daran zu befestigen. Um hierbei die gewünschten Kanalsysteme
zu bilden, kann man nach der Erfindung an die Außenseite der Organe, die auf dem
zu kühlenden Röhrenteil die parallel geschalteten Wege für das Kühlmittel bilden,
eine Anzahl sich im wesentlichen parallel zur Röhrenachse erstreckender, vorzugsweise
dreieckiger Zwischenwände anbringen, die in Verbindung mit anderen Zwischenwänden
je eine Anzahl von Kanälen für die Zu-und Abführung des Kühlmittels bilden. -Man
kann dabei die Röhre mit den Zwischenwänden an eine Zu- und eine Abführungsleitung
für das Kühlmittel anschließen, wobei durch einen Ventilator eine Strömung des Kühlmittels
längs des zu kühlenden Röhrenteiles entsteht. Im allgemeinen ist es vorteilhaft,
den Ventilator in einer Druckleitung (nicht in einer Saugleitung) unterzubringen,
weil das Volumen des kalten Kühlmittels, das also noch nicht durch die von der Röhre
abgegebene Wärme erhitzt worden ist, beträchtlich kleiner als das Volumen des bereits
von der Röhre erwärmten Kühlmittels ist.
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Die Zwischenwände, die nach der letzterwähnten Ausführungsform der
Erfindung im wesentlichen parallel zur Achse des gekühlten Röhrenteiles verlaufen
sollen, können dann die Form von gleichschenkeligen Dreiecken haben, deren Symmetralen
die Röhrenachse senkrecht schneiden. Diese Formgebung gestattet im allgemeinen eine
sehr kleine Oberfläche der Zwischenwände, wodurch dieRöhre, die mit einem solchen
Kühlsystem versehen ist, eine geringe elektrische Kapazität hat. Diese Ausbildung
ist dann auch besonders dazu geeignet, die Zwischenwände und den zu kühlenden Röhrenteil
aus einem Ganzen herzustellen, wobei dann die Zwischenwände in der Regel aus Metall
sind.
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Wenn eine Entladungsröhre, bei der der zu kühlende Wandteil sehr groß
ist, in der beschriebenen Weise mit zwei Kanalsystemen für die Zufuhr oder Abfuhr
des Kühlmittels ausgestattet werden muß, so empfiehlt es sich nach einer anderen
Ausführungsform der Erfindung, zwei solcher -Kanalsysteme an eine gemeinsame Zufuhr-
oder Abfuhrleitung anzuschließen, die den zu kühlenden Röhrenteil als eine zvIindrischeDose
umschließen kann. Nach der Erfindung ist es auch möglich, die parallel geschalteten
Wege für das Kühlmittel im wesentlichen parallel zur Achse des zu kühlenden Röhrenteiles
zu legen.
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Die diese Wege bildenden Organe können aus einem oder mehreren im
Zickzack gefalteten Metallstreifen bestehen, die z. B. durch Löten an dem zu kühlenden
Röhrenteil befestigt sind. Rings um diese Organe, die also die parallel geschalteten
Wege für das Kühlmittel bilden, kann nach der Erfindung eine Anzahl von Kammern
gebildet sein, die wechselweise mit der Zuführungs- und mit der Abführungsleitung
des Kühlmittels in Verbindung stehen. Dabei können die senkrecht zur Röhrenachse
stehenden Wände der Kammern von zweckmäßig rechteckigen, vorzugsweise quadratischen
Platten gebildet werden. Die die.,#"ußenw ände der Kammern bildenden Zwischenwände
können nach der Erfindung aus umgebogenen Teilen dieser Platten bestehen. All die
Außenwände der Kammern können dann zwei Zuführungs- und/oder Abführungskanäle für
das Kühlmittel anschließen.
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Es sei bemerkt, daß das Kühlsystem nach der vorliegenden Erfindung
nicht nur zur Kühlung voll Senderöhren, sondern auch. für Röntgenröhren, Gleichrichterröhren
usw. geeignet ist, kurz gesagt, in sämtlichen Fällen, wo eine wirksame Kühlung einer
Entladungsröhre erwünscht ist.
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An Hand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.
In Fig. i ist ein System zur Kühlung einer erfindungsgemäßen Entladungsröhre schematisch
dargestellt. Dieses Kühlsystem findet bei Kühlung der Anode der Entladungsröhre
Anwendung, die in Fig. 2 schematisch in Seitenansicht dargestellt ist und von der
die Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III in Fig. z darstellt. Nach dem gleichen
Prinzip ist auch die Entladungsröhre nach'Fig. -. gekühlt, von der Fig. 5 einen
Schnitt nach der Linie V-V in Fig.4 darstellt. Fig. 6 zeigt eine etwas geänderte
Ausführungsform einer Entladungsröhre nach der Erfindung, bei der ebenfalls die
Kühlung gemäß dem in Fig. i dargestellten System Anwendung findet. In Fig.7 ist
ein anderes Kühlsystem nach der Erfindung dargestellt. Dieses Kühlsystem kommt bei
der erfindungsgemäßen Ausbildung einer Entladungsröhre nach Fig.8 zur Verwendung.
Fig. 9 ist ein Schnitt nach der Linie IN-I1 in Fig. B.
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In Fig. i ist die zu kühlende Kupferanode einer solchen Röhre mit
40 bezeichnet. An dieser Anode ist, z. B. durch Löten, eine Anzahl ringförmiger
Platten derart befestigt, daß diese Platten senkrecht zur Anodenachse stehen und
gegenseitig einen gewissen Zwischenraum aufweisen. In Fig. i sind der Schnitt der
Anoded.o und die Ansicht einer solchen Platte .I1 teilweise dargestellt.
All der Außenseite der Platten .Ii sind Zwischenwände 4.2 derart befestigt,
daß sie im wesentlichen parallel zur Anodenachse verlaufen. Die zwischen diesen
Zwischenwänden 42 gebildeten Kanäle .I3 dienen abwechselnd für die Zuführung und
Abführung des Kühlmittels (s. die angegebenen Pfeile). Das Kühlmittel kommt dabei
mit den Platten .I1 in Berührung (gegebenenfalls auch mit der Anode selbst), über
Wege, deren Länge nur gering ist im Vergleich zu den Abmessungen der zu kühlenden
Oberfläche, in diesem Fall der Außenwand der Anode. Auf diese Weise entsteht eine
sehr wirksame Anodenkühlung. Auf der Anode ist eine große Anzahl von Ringen .I1
angeordnet, so daß die Anode von einer sehr großen Anzahl parallel geschalteter
Gasströme gekühlt wird, die beim Ausüben ihrer Kühlwirkung eine sehr kurze Strecke
zurückzulegen haben.
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Bei der nach dem aus Fig. i ersichtlichen Prinzip gekühlten Anode
der Entladungsröhre nach
Fig. 2 und 3 sind auf der Anode 44 die
ringförmigen Platten 45 befestigt, die untereinander Zwischenräume von einer Höhe
p aufweisen. An vier Stellen weisen diese Ringe eine Aussparung auf, in die die
aus Metallblech hergestelltenKanäle 46 hineinpassen, die in ihren Seitenkanten längliehe
Schlitze 47 aufweisen, in denen die Räume zwischen den Platten 45 münden. Die Kanäle
46 erweitern sich von oben nach unten und münden in eine Rohrleitung 48, in der
von einem nicht dargestellten Ventilator ein Unterdruck erzeugt wird. Infolgedessen
wird, wie insbesondere aus Fg. 3 hervorgeht, Luft aus der. Umgebung der Röhre angesaugt,
die in die Räume zwischen den ringförmigen Platten 45 auf der Anode 44 gelangt,
in diesen Räumen den Platten 45 und der Anode Wärme entzieht, dann durch die Schlitze
47 in die Kanäle 46 gelangt und -darauf durch die Leitung 48 abgeführt wird.
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Bei der Ausbildung nach den Fig. 4 und 5 sind die Wege, über welche
das Kühlmittel mit den zu kühlenden Teilen der Röhre in Berührung steht, noch kürzer.
Ebenso wie es bei der Ausbildung nach den Fig.2 und 3 der Fall ist, befindet sich
auf der zu kühlenden Anode 5o eine große Anzahl von Ringen 51, die untereinander
einen gewissen Zwischenraum aufweisen. An die Außenseite dieser Ringe schließen
die dreieckigen Zwischenwände 52 an, die in Fig. 4 in Seitenansicht dargestellt
sind. Diese-Zwischenwände bilden eine Anzahl radialer Kanäle rings um die Anode.
Sie sind abwechselnd an der oberen Seite 53 oder an der Unterseite 54 abgeschlossen.
In Fig. 5 sind die an der oberen Seite abgeschlossenen Kanäle schraffiert angedeutet.
Die an ihrer oberen Seite geöffneten Kanäle dienen der Luftzufuhr. Wenn die Kühlluft
in einen Raum zwischen zwei Ringen 51 gelangt ist, bewegt sie sich, wie aus Fig.
5 hervorgeht, in radialer Richtung und gelangt dann in einen Raum zwischen zwei
Zwischenwänden, der an seiner oberen Seite abgeschlossen ist, jedoch an seiner Unterseite
mit der Abführungsleitung 55 in Verbindung steht, in der wieder mittels eines nicht
dargestellten Ventilators ein Unterdruck aufrechterhalten wird.
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Bei der Ausbildung nach Fig. 6, bei der die zu Lzühlende Anode 6o
sehr lang ist, sind zwei parallel geschaltete Kanalsysteme zur Abführung derKühl-Luft
vorhanden, nämlich eines zwischen den Zwischenwänden 61 und eines zwischen den Zwischenwänden
6a. - Ebenso wie -in Fig. 4 sind auch hier die Räume zwischen den Zwischenwänden
61 und jene zwischen den Zwischenwänden 52 abwechselnd mittels weiterer Zwischenwände
in ihren oberen und unteren Seiten abgeschlossen. Die Räume zwischen- den Zwischenwänden
61, die in ihrer Unterseite geöffnet sind, und die Räume :wischen den Zwischenwänden
62, die an ihrer )beren Seite geöffnet sind, stehen mit einer geneinsamen Abführungsleitung
6,3 in Verbindung, lie die Röhre als zylindrische Dose 64 umschließt. Da die Zwischenwände
61 und 62 die Form von "leichschenkeligen Dreiecken aufweisen, deren Symrrietrale
senkrecht zur Anodenachse steht, kätin die radiale Abmessung der Zwischenwände 61
und 62 klein gewählt werden, was im Zusammenhang mit weitgehendster Verringerung
der elektrischen Kapazität der Röhre günstig ist, die durch das Vorhandensein dieser
aus Metall bestehenden Zwischenwände herbeigeführt wird.
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Bei der Ausbildung des Kühlsystems einer Entladungsröhre nach den
Fig. 7, 8 und 9 verläuft, im Gegensatz zu dem hinsichtlich der Konstruktionen nach
den Fig. i bis 6 Gesagten, die Richtung der Ströme des Kühlmittels, wenn dieses
seine Kühlwirkung ausübt, etwa parallel zur Anodenachse. Das Prinzip dieses Kühlverfahrens
geht aus Fig. 7 hervor, in der die Achse der Anode 70 mit H-H bezeichnet
ist. Diese Anode besitzt eine große Anzahl radialer, etwa parallel zur Achse H-H
verlaufender Rippen 71, die z. B. durch Festlöten eines im Zickzack gefalteten Metallstreifens
an der Anode entstehen können. An die Außenseite dieser Rippen schließt eine Anzahl
Platten 72 an, wobei die Räume zwischen diesen Platten wahlweise der Zu- oder Abführung
des Kühlmittels dienen. Dies` ist in Fig. 7 dargestellt.
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Die Zu- und Abführung des Kühlmittels ist, wie in Fig. 8 und g. gezeigt,
in einfacher Weise durchführbar. Dabei ist um die Außenseiten der Rippen 71 eine
Anzahl quadratischer Platten 73 in einem gegenseitigen Abstand q angeordnet. Abwechselnd
sind die Räume zwischen zwei Platten an den Seiten r und s oder
t und u abgeschlossen (Fig. 9.), wodurch eine Anzahl rohrförmiger Kammern
entsteht. An den Seiten t und u .schließen die Kanäle 74 an. Diese stehen also mit
denjenigen Kammern zwischen den Platten 73 in Verbindung, deren Seiten
t und u geöffnet sind. Wenn nunmehr in der Leitung 75, an welche die
Kanäle 74 anschließen, ein Unterdruck entsteht, so hat dies zur Folge, daß entsprechend
Fig: g Luft aus der Umgebung der Röhre in die Kammern, deren Seiten r und
s geöffnet sind, angesaugt wird, zwischen die Rippen 71 gelangt, dabei ihre Kühlwirkung
ausübt und nach Umlenkung in axialer Richtung in jene Kammern zwischen den Platten
73 gelangt, die an ihren Seiten t und it geöffnet sind, und dann durch die
Kanäle 74 in die Abführungsleitung 75 abgesaugt wird. Ebenso wie bei den bereits
erwähnten Ausführungsformen der Erfindung können im vorliegenden Falle die Platten
73 aus Metall oder aus Isolierstoff bestehen - und gegebenenfalls fest an der Anode
befestigt sein.