DE973654C - Siedekuehleinrichtung fuer elektrische Entladungsgefaesse - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 21. APRIL 1960

T 2567 VIII c / 2ig

(Ges. v. 15. 7. 1951)

Es ist bekannt, elektrische Entladungsgefäße und insbesondere die als einen Teil der Gefäßwand ausgebildeten Anoden derselben durch einen Luftoder Wasserstrom künstlich zu kühlen. Bei der Luftkühlung kann man zwar an sich durch Erhöhung der Kühlluftmenge die an einer bestimmten Fläche in Wärme umgesetzte Verlustleistung steigern, jedoch setzen die Kosten des hierzu notwendigen Gebläses der Erhöhung eine obere Grenze. Bei der Wasserkühlung ist der Kühlwirkung durch die Blasenbildung im Kühlmittel, das sogenannte Rauschen, eine obere Grenze gezogen. Eine weitere bekannte Art der Kühlung ist die Siedekühlung, bei welcher das in flüssigem Zustand an die zu kühlende Fläche herangeführte Kühlmittel, vorzugsweise Wasser, verdampft und der zu kühlenden Fläche nicht bloß die zur Erhitzung des

Kühlmittels auf den Siedepunkt erforderliche Wärme, sondern auch noch Verdampfungswärme entzogen wird. Wenn es gelingt, zum Ersatz für die verdampfte Flüssigkeit fortlaufend neue Flüssigkeit an die zu kühlende Fläche heranzuführen, so ist der von der einen bestimmten Oberfläche abzuführenden Wärmemenge nach oben praktisch keine Grenze gesetzt. In Wirklichkeit bereitet jedoch das Heranführen der Flüssigkeit an die zu kühlende Fläche erhebliche Schwierigkeiten, welche durfch die vorliegende Erfindung überwunden werden.

Es ist bekannt, in einer Siedekühlanlage einen verstärkten Wasserumlauf durch eine außerhalb des Kühlgefäßes befindliche Pumpe und durch parallel zu der zu kühlenden Anode verlaufende Rohre zu erzwingen (vgLdeutsche Patentschriften 547 090

909 765/24-

und 752 528). Diese Mittel und auch die Bewegung des Wassers im Siedegefäß durch ein Flügelrad genügen jedoch nicht, um die Siedekühlung voll zur Wirkung zu bringen. Es bildet sich nämlich längs der zu kühlenden Fläche eine Art Dampfpolster, welches sich nur schwer von dieser ablöst und einer unmittelbaren Berührung zwischen der Kühlflüssigkeit und der zu kühlenden Fläche im Wege steht. Infolgedessen wird die Wärmeaufnahmefähigkeit des Kühlmittels nicht voll ausgenutzt und die Anodentemperatur weniger erniedrigt. Es ist bereits bekannt, diese als »Leidenfrost-Phänomen« bekannte Erscheinung durch Aufsprühen des gesamten verwendeten Kühlmittels unter Hinzufügung von Luftbläschen zu unterdrücken. Hierzu ist ein erheblicher Aufwand an mechanischer Energie erforderlich.

Gemäß vorliegender Erfindung werden in einer Siedekühleinrichtung für elektrische Entladungsgefäße, bestehend aus einem das zu kühlende Entladungsgefäß aufnehmenden Siedebehälter und einer Rückkühlanordnung, von der die verdampfte Flüssigkeit als Kondensat dem Siedebehälter wieder zugeführt wird, mit Mitteln zur Beseitigung des Leidenfrost-Phänomens zwei Kühlungskreisläufe gebildet, deren einer in an sich bekannter Zirkulation Kühlflüssigkeit durch das Siedegefäß befördert und deren anderer über eine Pumpe und ein Rohrsystem führt und einen in diesem zweiten Kreislauf zwangläufig in Umlauf gesetzten Teil des Kondensats über Austrittsdüseu unter Druck gegen die zu kühlende Fläche spritzt.

Um den Dampfteilchen möglichst wenig Anlaß zu einem Aufenthalt an der zu kühlenden Wand zu geben, empfiehlt es sich, dieser eine glatte Oberfläche zu geben.

Der für den zweiten Kreislauf benötigte Teil des Kondensats wird dem ersten Kreislauf zweckmäßig an einer Stelle entnommen, an der es die niedrigste Temperatur hat. Besondere Maßnahmen zur Kühlung der in diesem Kreislauf bewegten Flüssigkeit sind nicht erforderlich.

Ein Beispiel für die Ausführung des Erfindungsgedankens ist in Abb. 1 schematisch dargestellt. Das zu kühlende Entladungsgefäß hat eine topfförmige Metallanode 1 und einen Glaskörper 2, durch welchen die übrigen Elektroden herausgeführt sind. Die Anode ragt in das Siedegefäß 3, welches von einem auf Isolatoren 4 ruhenden Gestell 5 getragen wird. Das Kühlmittel im ersten Kühlungskreislauf strömt aus dem Sammelbehälter 6 durch das Zuflußrohr 7 in das Siedegefäß und wird an der Anode in Dampf verwandelt. Dieser steigt nach oben und gelangt durch das Dampfabführungsrohr 8 in die Kühlschlange 9, die von dem Rückkühlbehälter 10 umschlossen wird. Der Rückkühlbehälter wird von dem durch das Kühlwasserzuflußrohr 11 einströmenden und durch das Kühlwasserabflußrohr 12 ausströmenden Kühlwasser durchflossen. In das Zu- und das Abflußrohr sind Isolierstrecken 13 eingeschaltet. Um einen möglichst hohen Kühlerwirkungsgrad zu erzielen, ist es zweckmäßig, den Kühlwaeserzu- und -ablauf und auch die beiden Isolierstrecken völlig getrennt voneinander zu verlegen, so daß kein Wärmeübergang von dem warmen Abwasser zum Frischwasser stattfinden kann. Das in der Kühlschlange niedergeschlagene Kondensat wird durch das Rücklaufrohr 14 dem Sammelbehälter zugeführt.

Um die an der Anode 1 entstehenden Dampfblasen von dort raschestens wegzuspülen und das Entstehen eines Dampfpolsters an der Anode zu verhindern, wird ein Teil des Kondensats vom Boden des Siedegefäßes, wo es die niedrigste Temperatur hat, von der Pumpe in den zweiten Kreislauf (Spülumlauf) gebracht. Es gelangt von der Pumpe 15 zu einem Rohrverteiler 16 und von dort in ein der Anode gegenüberstehendes Rohrsystem. Dieses besteht bei einer stehend aufgebauten zylindrischen Anode beispielsweise aus ringförmigen Spülrohren 17, die in verschiedener Höhe längs der Anode verteilt sind und gegen die Anode hin sich öffnende Düsen aufweisen, aus welchen das Kühlwasser in Richtung der Pfeile 18 gegen die Anode austritt. Die Düsen können als feine Löcher oder Schlitze oder auch als ein um die ganze Anode herumlaufender Schlitz ausgebildet sein. Die Spülrohre sind in solchen Abständen verteilt, daß zuverlässig die ganze Anodenoberfläche von dem Spülwasser bespritzt wird. Um den an der Anode erzeugten Dampf von dieser zuverlässig abzuleiten, sind Dampfleitflächen 20 vorgesehen, zweckmäßig an den Spülrohren 17 befestigt. Diese haben etwa die Form von sich nach oben hin erweiternden Kegelstumpfmantelflächen. Damit die am unteren Ende der Anode entstehenden Dampfteilchen nicht die oberen Teile der Röhre berühren, ist es günstig, wenn die unteren Dampfleitflächen sich auf einen größeren Durchmesser erweitern als die oberen. Die Pumpe 15 führt praktisch Anodenpotential und ist daher isoliert aufzustellen und über eine Isolierkupplung anzutreiben. Sie wird zweckmäßig dicht an dem Siedegefäß angebracht, damit der zweite Kühlumlauf kurz ist und einen geringen Strömungswiderstand darbietet.

Wenn das Entladungsgefäß liegend angeordnet ist, empfiehlt sich die in Abb. 2 schematisch angedeutete Ausbildung des die Düsen für den Spülumlauf tragenden Rohrsystems. Um die im Querschnitt sichtbare Anode 1 herum sind parallel zu ihrer Achse verlaufende Spülrohre 19 angeordnet, die an einen Rohrverteiler 16 (Abb. 1) angeschlossen werden und mit Düsen ausgestattet sind, durch welche das Spülwasser gegen die Anode gedrückt wird. Da die Unterseite des Entladungsgefäßes bei der liegenden Anordnung gegen die Oberseite infolge der Stauwirkung der Dampf blasen benachteiligt ist, kann zum Ausgleich an der Unterseite eine größere Anzahl von Spülrohren vorgesehen werden oder den unteren Spülrohren mehr Wasser als den oberen zugeführt werden.

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   i. Siedekühleinrichtung für elektrische Entladungsgefäße, bestehend aus einem das zu kühlende Entladungsgefäß aufnehmenden Siede-

   behälter und einer Rückkühlanordnung, von der die verdampfte Flüssigkeit als Kondensat dem Siedebehälter wieder zugeführt wird, mit Mitteln zur Beseitigung des Leidenfrost-Phänomens, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Kühlungskreisläufe gebildet sind., deren einer in an sich bekannter Zirkulation Kühlflüssigkeit durch das Siedegefäß befördert und deren anderer über eine Pumpe und ein Rohrsystem führt und ίο einen in diesem zweiten Kreislauf zwangläufig in Umlauf gesetzten Teil des Kondensats über Austrittsdüsen unter Druck gegen die zu kühlende Fläche spritzt.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch die Anordnung von Dampfleitflächen um das zu kühlende Entladungsgefäß, welche den Dampf von der gekühlten Röhrenwand ablenken und welche zweckmäßig die Form von sich nach oben hin erweiternden Kegelstumpfmantelflächen besitzen.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren Dampfleitflächen derart ausgebildet sind, daß sie von der Gefäßwand weiter weg führen als die weiter oben befindlichen.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zu kühlende Gefäßwand glatt ausgebildet ist.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4 mit stehend angeordnetem Entladungsgefäß, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrsystem aus mehreren übereinander angeordneten, die zu kühlende Gefäßwand mit Abstand umschließenden Ringrohren besteht.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 1 mit liegend angeordnetem Enladungsgefäß, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrsystem aus mehreren parallel zu der Achse der zu kühlenden Gefäßwand angeordneten Rohren besteht.
7. 7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die unterhalb des Entladungsgefäßes befindlichen Rohre zahlreicher sind oder mit mehr Wasser gespeist werden als die oberhalb des Entladungsgefäßes befindlichen Rohre.

   In Betracht gezogene Druckschriften:

   Deutsche Patentschrift Nr. 541 710;

   USA.-Patentschrift Nr. 2 110 774;

   »Fortschritte auf dem Gebiete der Röntgenstrahlen«, Bd. 61, 1940, S. 61;

   Druckschrift »Radiologie, Informationsblätter aus dem Laboratorium der Radiologie A. G.«, 1937, Nr. 3, S. 7;

   Auszüge deutscher Patentanmeldungen, S. 444: Auszug aus der Anmeldung R 99139 VIIIc/2ig.

   In Betracht gezogene ältere Patente:
   Deutsches Patent Nr. 804 939.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 909 7*5/24 4.60