DE902062C

DE902062C - Einrichtung zur Kuehlung der Antikathode von Roentgenroehren und aehnlichen Entladungsapparaten

Info

Publication number: DE902062C
Application number: DEA11640D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Anton Eisl
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1941-03-19
Filing date: 1941-03-19
Publication date: 1954-01-18

Description

Einrichtung zur Kühlung der .Antikathode von Röntgenröhren und ähnlichen Entladungsapparaten Es ist bekannt, die Antikathode von Röntgenröhren und ähnlichen Entladungsapparaten mit Flüssigkeiten, beispielsweise Wasser oder Öl, dadurch zu kühlen, daß sie hohl ausgebildet werden und durch den Hohlraum, der beispielsweise spiralförmig sein kann, der Flüssigkeitsstrom geleitet wird. Bei den bekannten Ausführungsformen werden in einer aus gut wärmeleitendem Material bestehenden Platte, die auf ihrer einen Seite das hochschmelzende Antikathodenmetall trägt, Rinnen oder Furchen vorgesehen, durch die der Kühlmittelstrom geleitet wird. Diese Rinnen oder Furchen werden aus dem Material der Platte herausgearbeitet oder durch Gießen hergestellt. Sie sind daher im Verhältnis zum Durchmesser der Antikathode nur niedrig, so daß die auf diese Weise erzielbare Oberfläche, die mit dem Kühlmittel in Berührung steht, nur sehr klein ist. Für Röntgenröhren hoher Leistung muß dann daher bei den bekannten Antikathodenkonstruktionen das Kühlmittel sehr rasch fließen, um trotz dieses Mangels die Antikathode auf genügend niedriger Temperatur halten zu können. Man könnte auch die zylindrische Wandung der Anode sehr dick ausführen, um auf diese Weise möglichst viel Wärme dem Kühlmittel zuzuführen. Die hohe Kühlmittelgeschwindigkeit erfordert wegen der mit der Geschwindigkeit stark zunehmenden Flüssigkeitsreibung eine Pumpe sehr großer Leistung. Die Steigerung der Flüssigkeitsgeschwindigkeit ist zudem eine recht unvollkommene Maßnahme, weil sich bei hoher Belastung bei Wasserkühlung trotz hoher Geschwindigkeit eine Dampfblasenschicht auf- .der Oberfläche der Kühlrippen, die in das Kühlmittel hineinragen, ausbildet und weil bei Ölkühlung sich an diesen Stellen nach kurzer Zeit eine die Wärmeableitung sehr stark behindernde ölschlammschicht bzw. Kruste von verkohltem Öl ansetzt.
Diese Nachteile werden bei der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Kühlung der Antikathode von Röntgenröhren und ähnlichen Apparaten dadurch vermieden, daß auf der dem Flüssigkeitsstrom ' zugekehrten Seite der Antikathode eine ein- oder mehrfache Spirale aus die Wärme gut leitendem Blech unter Vermeidung eines Wärmeübergangswiderstandes aufgelötet ist. Die an der Antikathodenstrnfläche frei werdende Wärme wird der Spirale, deren Höhe von der gleichen Größenordnung ist wie der Durchmesser der Anode, zugeführt und auf das Kühlmittel übertragen. Die Wandstärke wird so groß gewählt, daß die von der Antikathode übernommene Wärme ohne sehr großes Temperaturgefälle übernommen werden kann.
Dies wird dadurch erreicht, daß der Gesamtquerschnitt des die Wärme ableitenden Metalls in Richtung der Wärmeströmung etwa gleich dem für die Strömung des Kühlmittels verbleibenden Querschnitt ist.
Die Verwendung von mehrgängigen Spiralen bietet den Vorteil, daß der Strömungswiderstand gegenüber der eingängigen Spirale wesentlich herabgesetzt ist. Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Kühlung der Antikathode hat vor den bekannten Einrichtungen den Vorteil, daß sowohl der Querschnitt für die Wärmeableitung im Metall als auch der Übergangsquerschnitt vom Metall zum Kühlmittel bei sehr kleinen Abmessungen des Kühlkörpers groß gemacht werden können. Bei den bekannten Einrichtungen hätte eine Vergrößerung des einen Querschnitts immer notwendigerweise eine Verkleinerung des anderen Querschnittes zur Folge.
Die Figuren zeigen in zum Teil schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung. Die aus hochschmelzendem Metall, beispielsweise Wolfram, hergestellte Antikathodenscheibe i ist in dem beispielsweise aus Kupfer bestehenden Anodenkopf 2 eingebettet, auf dem eine doppelgängige Spirale 3,4 aus Kupfer hart aufgelötet ist. Auf das,der Antikathode abgewandte Ende dieser Spirale ist ein Deckel aufgelötet, der das Rohr 6 trägt, durch das das Kühlmittel den beiden Teilen der doppelgängigen Spirale 3, 4 bei 5 zugeführt wird. Am äußeren Rande verläßt das Kühlmittel den spiralförmigen Spalt, nachdem es die .der Kühlspirale 3, 4 zugeführte Wärme aufgenommen hat, und wird durch die zylindrische Anodenbohrung 7 fortgeleitet.
An Stelle der doppelgängigen Spirale kann, wie bereits erwähnt, auch eine drei- oder viergängige Spirale Anwendung finden. In manchen Fällen wird man sich auch mit einer einfachgängigen Spirale begnügen. In diesem Fall ist jedoch der Strömungswiderstand bei gleicher Flüssigkeitsmenge ganz bedeutend größer als bei einer doppel- oder mehrgängigen Spirale.
Bei einem Kühlspiralendurchmesser von etwa 3 5 mm wird man beispielsweise die Wandstärke der Spirale 3, 4 gleich 45 mm und den Spalt gleich o,5 mm wählen. Die Höhe der Kühlspirale soll möglichst groß sein; um eine große Fläche für den Wärmeübergang zu schaffen. Sie richtet sich nach dem im Teil 2 und 3 auftretenden Temperaturgradienten und wird zweckmäßigerweise etwa von dergleichenGrößenordnung gewählt wie derDurchmesser der Kühlspirale.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zur Kühlung der Antikathode von Röntgenröhren und ähnlichen Entladungsapparaten mittels eines Flüssigkeitsstromes, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem Vakuumraum abgekehrten Seite der Antikathode eine ein- oder mehrfache Spirale aus die Wärme gut leitendem Blech unter Vermeidung eines Wärmeübergangswiderstandes aufgelötet ist, deren Höhe von der gleichen Größenordnung ist wie der Durchmesser der Anode und in deren Zwischenraum das flüssige Kühlmittel geführt wird.
2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtquerschnitt des die Wärme ableitenden Metalls in Richtung der Wärmeströmung etwa gleich dem für die Strömung des Kühlmittels verbleibenden Querschnitt ist.
3. Einrichtung nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine mehrgängige Spirale vorgesehen. ist, durch deren verschiedene Gänge das Kühlmittel parallel geführt wird.
4. Verfahren zur Herstellung einer Einrichtung nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Spirale und das sie umgebende Rohr mit der Antikathode sowie die Spirale mit ihrem Deckel vorzugsweise gleichzeitig mit Hilfe von Silberfolien, vorzugsweise durch Hochfrequenzerhitzung im Vakuum, verlötet werden.