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Publication number: DEV0005355MA
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BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

Tag der Anmeldung: 15. Januar 1953 Bekanntgemacht am 1. März 1956Registration date: January 15, 1953. Advertised March 1, 1956

DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kühlung von Körpern zwecks kontinuierlicher Wärmeabführung von denselben, wobei eine Z wischen ■ schicht zwischen dem zu kühlenden Körper und 5 dem Kühlmittel vorhanden ist, zumindest an jenen Stellen der Körperoberfläche, auf die ein Kühl- | mittelstrom auftrifft. Die Zwischenschicht ist mit dem Material der zu kühlenden Körperfläc'hen und ί gleichzeitig mit mindestens einer Materialkompo-,o nente deis auftreffenden Kühlimittelstromes artver- ; wandt. Diese Materiailkomponente gehört gleiich-I zeitig einer Gruppe von Materialien an, die gute i Wärmeleitfähigkeit besitzen.The invention relates to a method for cooling of bodies for the purpose of continuous heat dissipation from the same, with a Z between ■ Layer between the body to be cooled and 5 the coolant is present, at least on those Places on the surface of the body on which a cooling | medium current impinges. The intermediate layer is with the material of the body surfaces to be cooled and ί at the same time with at least one material composite, etc. nent of the impinging coolant flow artver- ; turns. This material component belongs to equal-I present a group of materials that have good thermal conductivity.

Bei der Einrichtung zur Durchführung des Kühl-5 Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Oberfläche des zu kühlenden Körpers, mindestens stellenweise, mit einer Zwischenschicht bedeckt, die sich unter Vermeidung jeder dlie Wärmeleitung beeinträchtigenden Trennschicht in alle Poren und Unebenheiten der zu kühlenden Oberflächen erstreckt und einen guten Wärmekontakt zwischen diesen und dem Kühlmittel herstellt. Hierzu besteht die Zwischenschicht aus einem Material, das demjenigen der zu kühlenden Körperflächen und_; mindestens einer Materialkomponente des Kühlmittels artverwandt ist. Für das Kühlmittel sind Einrichtungen vorhanden, die dasselbe in einem kontinuierlichen Strom auf die Zwischenschicht der zu kühlenden Körperflächen leiten und dort insbesondere jene Materialkomponente desIn the device for carrying out the cooling method according to the present invention, the surface of the body to be cooled is covered, at least in places, with an intermediate layer, which extends into all pores and unevenness of the surfaces to be cooled while avoiding any separating layer that would impair heat conduction creates good thermal contact between them and the coolant. For this purpose, the intermediate layer consists of a material that is similar to that of the body surfaces to be cooled and _; at least one material component of the coolant is related. Devices are available for the coolant which direct the same in a continuous stream to the intermediate layer of the body surfaces to be cooled and there in particular that material component of the

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Kühlmittels, die diem Material der Zwischenschicht artverwandt ist, in enge Berührung mit derselben bringen. Hierbei bewirkt diese Materialkomponente des Kühlmittels, infolge ihrer Zugehörigkeit zu einer Gruppe von Materialien guter Wärmeleitfähigkeit, in besonderem Maße die Wärmeabführung von den beaufschlagten Körperoberflächen. Coolant used in the interlayer material is related, bring into close contact with the same. This is what causes this material component of the coolant, due to its belonging to a group of materials with good thermal conductivity, especially the heat dissipation from the exposed body surfaces.

Auf den mannigfachsten Gebieten der TechnikIn the most varied areas of technology

ίο stellt sich das Problem, sich im Betrieb·erhitzende Körper zu kühlen. Dabei kann es sich bei den Körpern um flächenhafte Gebilde, Drähte, Düsen usw. handeln. . _: ίο the problem arises of cooling down hot bodies during operation. The bodies can be flat structures, wires, nozzles, etc. . _:

Es ist bekannt, daß bei zahlreichen Einrichtungen und Apparaturen der Wirkungsgrad von der maxitnal zulässigen Arbeitstemperatuir gewisser Teile abhängig ist. Main denke hier bei spiels weise nur an die Anode von Elektronenröhren, Düsen, Drähte von Temperatursitrahlern uisw. In allen diesen Fällen stellt sich die Aufgabe, die momentan auftretenden großen Wärmemengen räscheBtens abzuführen, damit eine Überlastung des Materials, aus dem der betreffende Körper besteht, nicht eintritt. Es wurde bereits versucht, mit verdampf baren Teilchen in einem Gasstrom von kleinen Flächen Wärme abzuführen, ebenso mit Flüssigkeiten auch metallischer Natur; .alle diese Verfahren führten jedoch nicht zum gewünschten Erfolg, da es nicht gelang, zwischen dem Kühlmittel und 'der zu küh-Lenden Fläche einen entsprechend engen Kontakt zum Wärmeübergang herzustellen. Alle diese heute bekannten Kühlmethoden gestatten daher eine momentane Wärmeabfuhr nicht, so daß, wie schon eingangs angedeutet, in sehr vielen Fällen mit niedrigeren Wirkungsgraden, d. h. niedriger Temperatur belastung der Körper, gearbeitet werden, muß. Der Grund, weshalb die heute allgemein üblichen Kühlverfahren versagen, ist im folgenden zu sehen:
Alle bis heute bekannten gasförmigen oder flüssigen Kühlmittel sind schlechte Wärmeleiter, und es ist daher unvermeidlich, daß eich die Wärme auf der zu kühlenden Fläche an der Übergangsstelle zum Kühlmittel staut. Diese Wärmestauung kann bei fließenden Kühlmitteln noch verstärkt werden, wenn sie nach Aufnahme von Wärmeenergie noch eine Zeitlang, beispielsweise durch Wirbelbildung, im zu kühlenden Bereiche verbleiben. Der Wärmeübergang von einer zu kühlenden Fläche auf das Kühlmittel ist aber ebenfalls sehr unvollkommen.It is known that the efficiency of numerous devices and apparatuses depends on the maximum permissible working temperature of certain parts. Main only think of the anode of electron tubes, nozzles, wires of temperature radiators, etc., for example. In all of these cases, the task is to dissipate the currently occurring large amounts of heat as quickly as possible so that the material of which the body in question is not overloaded does not occur. Attempts have already been made to dissipate heat from small areas with vaporizable particles in a gas stream, as well as with liquids of a metallic nature; However, none of these processes led to the desired success, since it was not possible to establish a correspondingly close contact for heat transfer between the coolant and the surface to be cooled. All these cooling methods known today therefore do not allow a momentary dissipation of heat, so that, as already indicated at the beginning, in very many cases it is necessary to work with lower degrees of efficiency, ie lower temperature load on the body. The reason why today's common cooling methods fail can be seen below:
All the gaseous or liquid coolants known to date are poor heat conductors, and it is therefore inevitable that the heat accumulates on the surface to be cooled at the transition point to the coolant. This accumulation of heat can be intensified with flowing coolants if, after absorbing thermal energy, they remain in the area to be cooled for a while, for example due to the formation of eddies. The heat transfer from a surface to be cooled to the coolant is also very imperfect.

Jede feste Schicht hat bei noch so guter mechanischer Bearbeitung oder auch nach chemischer Behandlung eine rauhe und unebene Oberfläche. Diese Unebenheiten bedingen bei. der bisherigen Kühlung das Verbleiben von Luftrüekstäriden und damit Lücken und Fugen zwischen zu kühlender Fläche und Kühlmittel. Bei Erwärmung der Kühlfläche dehnt sich die Luft in den Zwischenräumen erheb-No matter how good mechanical processing or chemical treatment, every solid layer has a rough and uneven surface. These bumps cause. the previous cooling the remaining air gaps and thus gaps and joints between the surface to be cooled and coolant. When the cooling surface is heated, the air in the spaces expands considerably.

. lieh aus und verhindert an vielen Stellen eine direkte innige Berührung des Kühlmittels mit der zu ' kühlenden Fläche und damit einen einwandfreien Wärmeübergang auf das Kühlmittel. Dazu kommt noch, diaß eine Oxydschicht, eine unvermeidliche Wasserhaut oder VerunTeiniigungsschichten, .die bekanntlich auch durch lang andauerndes Erhitzen nicht 'entfernbar sind, ihrerseits eine Trennschicht bilden, die dem Wärmeübergang hinderlich . ist.. borrowed and prevented one in many places direct intimate contact of the coolant with the surface to be 'cooled and thus a perfect one Heat transfer to the coolant. In addition, there is an oxide layer, an inevitable one Water skin or layers of pollution, which are known to be caused by long-lasting Heating not 'removable, in turn form a separating layer that hinders the transfer of heat . is.

Selbst in solchen Fällen, wo es gelingt, derartige unerwünschte Trenmschichten zwischen den zu kühlenden Flächen eines Körpers und dem Kühlmittel zu beseitigen und während des Betriebes zu vermeiden, ist der Wirkungsgrad der Kühlung nach den üblichen Verfahren unbefriedigend. Dies rührt vor allem von der meist schlechten Wärmeleitfähigkeit der bisher verwendeten Kühlmittel flüssigen und gasförmigen Aggregatzustandes her.Even in those cases where it is possible to create such undesirable separation layers between those to be cooled To remove surfaces of a body and the coolant and to avoid them during operation, the efficiency of the cooling by the usual methods is unsatisfactory. This is stirring especially from the mostly poor thermal conductivity of the previously used liquid coolants and gaseous aggregate state.

Das Kühllverfahren gemäß der Erfindung beseitigt diese beiden Mängel der bisherigen Kühlung von Körpern mittels flüssiger oder gasförmiger Kühlmittel. Einerseits ist der zu kühlende Körper, zumindest an jenen Oberflächenstellen, an denen afJr Kühlmittelstrom auf trifft, mit einer Zwischenschicht versehen, die den Wärmetransport aus den zu kühlenden Körperflädhen fördert, wozu sie aus einem Material besteht, das mit demjenigen der zu küh- !enden Flächen artverwandt ist. Das die Kühlung bewirkende Kühlmittel weist ebenfalls mindestens eine Materialkomponente auf, die mit der Zwischenschicht artverwandt ist und gleichzeitig gute Wärmeleitfähigkeit besitzt.The cooling method according to the invention eliminates these two deficiencies of the previous cooling of bodies by means of liquid or gaseous coolants. On the one hand, the body to be cooled is provided with an intermediate layer, at least at those surface points where the coolant flow impinges, which promotes the transport of heat from the body tissues to be cooled, for which purpose it consists of a material that is identical to that of the body to be cooled Is related to surfaces. The coolant effecting the cooling also has at least one material component which is related to the intermediate layer and at the same time has good thermal conductivity.

In 'einer vorzugsweisen Ausführung des Verfahrens ist in dem die Kühlung bewirkenden Kühlmittel mindestens eine Materialkomponente guter Wärmeleitfähigkeit vorhanden, die ein Molekulargewicht besitzt, das angenähert gleich groß ist wie das Molekulargewicht des Materials, aus dem die Zwischenschicht besteht. Ferner kann in einer weiteren beispielsweisen Ausführung die dem Kühlmittel beigefügte Materialkomponente guter Wärmeleitfähigkeit mit dem Material identisch sein, aus dem die Zwischenschicht besteht, so daß dieselbe ständig neu- und nachgebildet wird.
^: Die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist so gestaltet, daß ein kontinuierlicher KühP mittelstrom auf die zu kühlenden, mit einer Zwi-■sehenschnellt versehenen Körperflächen prallt und dabei insbesondere dessen Materialkomponente gülter Wärmeleitfähigkeit mit der Zwiisohenschicht in enge Berührung gebracht wird, was eine besonders wirksame Wärmeabführung ergibt.In a preferred embodiment of the method, the coolant causing the cooling contains at least one material component of good thermal conductivity which has a molecular weight that is approximately the same as the molecular weight of the material from which the intermediate layer is made. Furthermore, in a further exemplary embodiment, the material component of good thermal conductivity added to the coolant can be identical to the material from which the intermediate layer is made, so that the same is constantly being recreated and reproduced.
^: The device for carrying out the process is designed so that a continuous flow of coolant strikes the body surfaces to be cooled, which are provided with an intermediate layer, and in particular its material component of valid thermal conductivity is brought into close contact with the intermediate layer, which is particularly effective Heat dissipation results.

Eine beispielsweise Ausführung der Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht in einer elektrischen Entladungsröhre bzw. deren Anode. In dem vorliegenden Beispiel besteht die Anode aus Gold, und ihr wird ein Kühlmittelstrom zugeführt, der mindestens zum Teil aus Quecksilber besteht. Das Quecksilber wird der zu kühlenden Stelle der Goldschicht zugeführt, dringt in die Oberfläche der Goldischicht unter Amalgamhildung ein und bildet eine neue Oberfläche aus flüssigem Quecksilber. Damit entsteht eine innige Verbindung zwischen dem Anodenmaterial, also der Goldplatte, und dem Quecksilber, die einen vollkommen stauungsfreien. Wärmeübergang gestattet. Irgendwelche Trennschichten, wie eingangs erwähnt, bestehen nicht mehr, und auch eine Wärmestauung durch einge-An example embodiment of the device for performing the method consists of a electric discharge tube or its anode. In the present example, the anode consists of Gold, and a stream of coolant is fed to it, which consists at least in part of mercury. The mercury is fed to the point of the gold layer to be cooled and penetrates the surface of the Gold layer with amalgam formation and forms a new surface from liquid mercury. In order to creates an intimate connection between the anode material, i.e. the gold plate, and the Mercury, which is completely free of congestion. Heat transfer permitted. Any separating layers As mentioned at the beginning, there is no longer any heat build-up due to

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schlossene Luftblasen oder Oberflächenungenauiigkeirten ist ausgeschlossen.closed air bubbles or surface imperfections is excluded.

Da das Quecksilber ein praktisch gleiches Molekulargewicht wie das Gold hat, kann auch die Wärmeabgabe vollkommen erfolgen.Because the mercury has practically the same molecular weight just like gold, heat can also be given off completely.

Es erfolgt weiterhin die Zuführung eines zusätzlichen Kühlmittelstromes, beispielsweise Wasser, der seinerseits nun dem Quecksilber die aufgenommene Wärme entzieht und somit die unmittelbare ίο Wiederverwendung des Quecksilbers zu Kühlzwekken ermöglicht.An additional flow of coolant, for example water, is also supplied. which in turn now withdraws the absorbed heat from the mercury and thus the immediate heat ίο Enables reuse of the mercury for cooling purposes.

Das Verfahren gemäß der Erfindung und die Einrichtung zur Durchführung desselben sind nachstehend an Hand von Fig. ι und 2 beschrieben, wovon darstelltThe method according to the invention and the means for carrying out the same are as follows with reference to Fig. ι and 2 described, of which represents

Fig. ι eine beispielsweise Ausführung des Prinzips des Kühlverfahrens in schematiseher, stark vergrößerter Wiedergabe,Fig. Ι an example of an embodiment of the principle of the cooling process in a schematic, greatly enlarged reproduction,

Fig. 2 eine weitere beispielsweise Ausführung des Kühlverfahrens bei rohrartigen Gebilden;2 shows a further exemplary embodiment of the cooling method in the case of tubular structures;

Fig. 3 zeigt eine schema tische Darstellung des Kühlprinzips für die beispielsweise Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Fig. 4,Fig. 3 shows a schematic representation of the cooling principle for the device for example Implementation of the method according to FIG. 4,

Fig. 4 den schein at is eben Aufbau einer Röntgenröhre, 4 shows the structure of an X-ray tube,

Fig. 5 einen Vertikalschnitt der Anode der Röntgenröhre nach Fig. 4,FIG. 5 shows a vertical section of the anode of the X-ray tube according to FIG. 4,

Fig. 6 einen H or izonta !schnitt dar Anode nach6 shows a horizontal section of the anode

Fig. 5,Fig. 5,

Fig. 7 eine schematische Darstellung der Führung des Kühlmittels.7 shows a schematic representation of the routing of the coolant.

Eine beispielsweise Darstellung des Prinzips des Küblverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt schematisch und in stark vergrößertem Maßstab die Fig. 1. Die zu kühlende Körperfläche 1 ist im 'Querschnitt wiedergegeben und: besitzt eine mit unvermeidlichem Unebenheiten behaftete Grenzfläche 2, auf der eine Zwischenschicht 3 vorgesehen ist. Gegen diese Zwischenschicht ist ein Kühlmittelstrom 4 gerichtet, dessen Strömungs>richtung die Pfeile 5 und 6 andeuten. Besitzt die Körperfläche 1 eine höhere Temperatur als der Kühlmittelstrom 4, so entsteht im Körper 1 ein Temperatuirgef alle, dessen Richtung (von höherer zu niedrigerer Temperatur) durch die Pfeile 7 angedeutet ist. Der Energietranspoirt, im üblichen Sprachgebrauch auch »Wärmeistrom« genannt, erfolgt ebenfalls in Richtung der Pfeile 7, also von der heißeren Körperfläche ι zur Zwischenschicht 3 und dem Kühlmittel-So strom 4.An example illustration of the principle of the Küblververfahren according to the present invention FIG. 1 shows schematically and on a greatly enlarged scale. The body surface 1 to be cooled is reproduced in 'cross section and: has an inevitable unevenness afflicted boundary surface 2, on which an intermediate layer 3 is provided. There is a flow of coolant against this intermediate layer 4, the flow direction of which is indicated by arrows 5 and 6. Has the body area 1 a higher temperature than the coolant flow 4, a temperature arises in the body 1, its Direction (from higher to lower temperature) is indicated by the arrows 7. The energy transporter, in common parlance also called »heat flow«, also takes place in the direction the arrows 7, so from the hotter body surface ι to the intermediate layer 3 and the coolant So electricity 4.

Es ist eine bekannte Tatsache, daß eine Körperflache ι bzw. deren Grenzfläche 2 nur unter großen Schwierigkeiten und bedeutendem technischem, Aufwand völlig rein von Eremdsuhstanzen gemacht werden kann. Völlig unmöglich ist es aber, eine derart gesäuberte Grenzfläche 2 während längerer Zeit in diesem Zustand zu erhalten, insbesondere wenn es sich um die zu kühlende Körperfläche eines betriebsmäßig stark erhitzten Apparateteils handelt.It is a known fact that a body surface ι or its interface 2 only with great difficulty and significant technical effort can be made completely pure from Eremdsuhstanzen. But it is completely impossible to have one to maintain such cleaned interface 2 for a long time in this state, in particular if it is the area of the body to be cooled of a part of the apparatus that is very hot during operation.

Existiert aber während dies Betriebes einer zu kühlenden Körperfläche ι ein mehr oder weniger zu-However, there is one to be cooled during this operation Body area ι a more or less increased

. ■: sammenhängender Belag von irgendwelchen Fremdsubstanzen auf seiner Grenzfläche 2, sei es nun, daß diese Fremdsubstanzen aus chemischen Verbindungen zwischen dem Material der Körperfläche 1 und der gasförmigen oder'flüssigen Umgebung gebildet sind oider aus adsorbierten gasförmigen oder flüssigen Partikeln bestehen, so stellt ein solcher Belag für den Wärmedurchgang von der' Körperfläche 1 zum Kühlmittel 4 eine Trennschicht dar und bewirkt eine unerwünschte Wärmestauung, die den Wirkungsgrad der Kühlung stärk beeinträchtigen kann. Diese nachteilige Wirkungsweise solcher Trennschichrten beruht auf der ungeordneten Struktur derartiger Beläge, die meist poröse oder schwammartige Gebilde darstellen und schlechte Wärmeleitfähigkeit bzw. beträchtliche Wärmestauungen ergeben können, auch wenn die Schichtdicke gering ist.. ■: coherent covering of any foreign substances on its interface 2, let it be that these foreign substances are made up of chemical compounds between the material of the body surface 1 and the gaseous or liquid environment are formed from adsorbed gaseous or liquid If there are particles, such a covering provides for the passage of heat from the body surface 1 to the coolant 4 represents a separating layer and causes undesirable heat build-up that the Can severely impair the efficiency of the cooling. This disadvantageous mode of action such Trennschichrten is based on the disordered structure of such coverings, which are usually porous or Represent spongy structures and poor thermal conductivity or considerable heat build-up can result, even if the layer thickness is small.

Nach der Erfindung wird die Entstehung von irgendwelchen unerwünschten Trennischichten verhindert, indem auf die Grenzfläche 2 der zu kühlenden Körperfläche 1 eine Zwischenschicht 3 aufgebracht wird, und zwar in einer Weise, daß die Anwesenheit auch nur minimaler Mengen von Fremd-Substanzen an der Grenzfläche 2 und innerhalb der Zwischenschicht 3 sicher vermieden ist. Derartige Zwischenschichten können je nach Art des Materials der Köirperfläiche 1 und desjenigen der ■Zwischenschicht 3 nach verschiedenen bekannten Verfahren hergestellt werden, insbesondere durch Aufdampfen im Vakuum, durch Kathodenzerstäubung, Adsorption, Absorption, Diffusion,, ferner mittels Elektrolyse und elektrochemischer Verfahren sowie durch chemische Methoden, durch Einbrennen, Oberflächenbehandlung mittels geschmolzener Substanzen und durch Einreiben.According to the invention, the formation of any undesirable separating layers is prevented, by applying an intermediate layer 3 to the interface 2 of the body surface 1 to be cooled in such a way that the presence of even minimal amounts of foreign substances at the interface 2 and within the intermediate layer 3 is safely avoided. Such Intermediate layers can, depending on the type of material of the body surface 1 and that of the intermediate layer 3 can be produced by various known methods, in particular by vapor deposition in a vacuum, through cathode sputtering, adsorption, absorption, diffusion, also by means of Electrolysis and electrochemical processes as well as chemical methods, by baking, Surface treatment by means of molten substances and by rubbing.

Das Material, aus dem die Zwischenschicht 3 besteht, muß artverwandt sein mit dem Material .der zu kühlenden Körperfläche 1. Das Kennzeichen » artverwandt« soll im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ein Material bezeichnen, das sich auf der jeweils vorhandenen Körperfläche 1 in Form einer relativ dünnen Zwischenschicht aufbringen läßt, das an der Grenzfläche 2 stark haftet, gegebenenfalls dort einen Mischkörper bildend, das bei den Betriebstemperaturen der Körperfläche 1 beständig ist und dauernd eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweist, so daß der Wäirmestrom inPfeilrichtung 7 von der Körperfläche 1 ohne merkliche Wärmestauung an der Grenzfläche 2 in die Zwischenschicht 3 gelangen kann. The material of which the intermediate layer 3 is made must be related to the material of the body surface to be cooled 1. The mark In the context of the present invention, "related" is intended to denote a material that apply to the body surface 1 present in each case in the form of a relatively thin intermediate layer leaves that adheres strongly to the interface 2, possibly forming a mixed body there, that is stable at the operating temperatures of the body surface 1 and permanently has good thermal conductivity so that the heat flow in the direction of the arrow 7 can pass from the body surface 1 into the intermediate layer 3 without noticeable heat build-up at the interface 2.

Die Wärmeabführung von der Zwischenschicht 3 erfolgt durch einen auf dieselbe auf treffenden Kühlmittelstrom 4, der entweder, wie in Fig. 1 schematisch durch verschieden große Partikel angedeutet, aus verschiedenen Maiterialkomponenten oder auch aus einem einheitlichen Material bestehen kann. Der Kühlmittelstrom 4 kann dabei, Materialkomponenten festen, flüssigen und gasförmigen Aggregat-ζuStandes umfassen, muß aber mindestens eine Materialkomponente enthalten (in Fig. 1 durch 8 angedeutet), die »artverwandt« mit dem Material der Zwischenschicht 3 ist, eine gute Wärmeleitfähigkeit besitzt und während, der Berührungsdauer ihrer einzelnen Partikel 8 mit der Zwischenschicht 3 eineThe heat is dissipated from the intermediate layer 3 by means of a coolant flow impinging on it 4, which either, as indicated schematically in FIG. 1 by particles of different sizes, can consist of different material components or of a uniform material. The coolant flow 4 can, material components solid, liquid and gaseous aggregate-ζuStandes include, but must contain at least one material component (indicated by 8 in Fig. 1), which is "related" to the material of the intermediate layer 3, good thermal conductivity has and during the contact time of their individual particles 8 with the intermediate layer 3 a

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möglichst große Wärmemenge aufnehmen und damit aus der Zwischenschicht 3 abführen kann. Durch das Vorhandensein einer solchen Materialkornponente mit guter Wärmeleitfähigkeit wird dieCan absorb the largest possible amount of heat and thus dissipate it from the intermediate layer 3. Due to the presence of such a material component with good thermal conductivity, the

.5 Kühl wirkung ganz bedeutend erhöht, was ohne weiteres einzusehen ist, da die sogenannte Wärmeleitzahl beispielsweise von Waissar etwa um den Faktor 23 besser ist als diejenige von Luft und die Wärmeleitzahl von Silber um dien Faktor 700 wieder um besser als. diejenige von Wasser ist. Bereits ein relativ geringer Volumenanteil einer Materialkomponente guter Wärmeleitfähigkeit, ■beispielsweise eines Metalls, in eimern flüssigen Kühlmittel, beispielsweise Wasser, kann somit die Wärmeafoführung durch das Kühlmittel ganz 'entscheidend verbessern. Derartige zusammengesetzte Kühlmittel können in einer großen Zahl von A^arianten hergestellt und je nach Verwendungszweck mit verschieden großer Kühlwirkumg benutzt werden..5 The cooling effect is significantly increased, which is easy It can be seen that the so-called thermal conductivity coefficient from Waissar, for example, by about the factor 23 is better than that of air and the coefficient of thermal conductivity of silver by a factor of 700 again to be better than. is that of water. Even a relatively small volume fraction of a material component with good thermal conductivity, ■ for example a metal, in buckets of liquid coolant, for example water, the heat dissipation through the coolant can thus be quite 'decisive improve. Such composite coolants can be produced in a large number of variants and depending on the intended use with different large cooling efficiency can be used.

Einige beispielsweise Ausführungen sind nachstehend angegeben, jedoch ist eine große Zahl weiter er Varianten gemäß der vorliegenden Erfindung möglich.Some exemplary implementations are given below, but a large number are wider Variants according to the present invention are possible.

Eine Mateirialkomponente guter Wärmeleitfähigkeit kann als feinverteilte Substanz festen Aggregatzuistarides von einer Flüssigkeit mitgefühirt und mit dieser als Kühlmittel verwendet werden. Dabei kann es sich um ein Suspension oder Aufschlämmung der festen Substanz in der Flüssigkeit handein oder auch um eine mehr oder weniger ausgeprägte kolloidiale Lösung bekannter Herstelluingsweise, besonders um Diiispersoildkolloide. Solche Kühlmittel sind beispielsweise Suspensionen von Metallpulver in geeigneten Flüssigkeiten, Derart feinverteilte feste Substanziell guter Wärmeleitfähigkeit können auch von einem Gasstrom mitgeführt und im dieser Form als Kühlmittel angewendet werden, wobei durch bekannte Herstellungsverfahren der Stauibteichnik die Pairtikelgrößen in gewissen relativ engen Grenzen gehalten werden können.A material component with good thermal conductivity can be entrained by a liquid as a finely divided substance and solid aggregate be used with this as a coolant. This can be a suspension or a slurry the solid substance in the liquid or a more or less pronounced one Colloidal solution of known manufacturing method, especially around diispersoild colloids. Such Coolants are, for example, suspensions of metal powder in suitable liquids, such Finely divided solid substance with good thermal conductivity can also be carried along by a gas stream and used in this form as a coolant , whereby the pair sizes in certain relatively narrow limits can be kept.

Bei einem Kühlmittel mit mindestens einer Materialkomponente festen Aggregatzustandes in einem Flüssigkeits- oder Gasstrom als Trägermittel kann diese Materialkomponente dem Trägermittel ständig in gleichbleilbcnideim Volumenverhältniis beigemischt sein.. Es. besteht aber auch die Möglichkeit, diese feste Materialkomponente im Kühlmittel erst ■ unmittelbar vor dessen Auftreffen auf die zu kühlende Zwischenschicht zu erzeugen, beispielsweise indem dort zwei Flüssigkeiten, zwei Gasströme oider je eine Flüssigkeit, und ein Gasstrom sich mischen und die feste Substanz als chemisches Reaktionsprodukt in feiner Verteilung entsteht.In the case of a coolant with at least one material component solid aggregate state in one Liquid or gas flow as the carrier means this material component can constantly be added to the carrier means mixed in with the same volume ratio be .. it. however, there is also the possibility of this solid material component in the coolant only ■ immediately before it hits the one to be cooled To create an intermediate layer, for example by placing two liquids and two gas flows there or each a liquid, and a gas flow itself mix and the solid substance arises as a chemical reaction product in fine distribution.

Eine solche Erzeugung der festen Materialkomponente kann in ähnlicher Weise auch durch eine Reaktion von mehr als zwei Bestandteilen dies Kühlmittels erfolgen.Such a production of the solid material component can in a similar way also by a Reaction of more than two components of the coolant respectively.

Eine Materialkomponente guter Wärmeleitfähigkeit kann auch als feinverteilte Substanz flüssigen Aggregatz'ustandes von einer Flüssigkeit mitgefühirt undi so als Kühlmittel verwendet werden. Die Materialkomponente guter Wärmeleitfähigkeit bildet miit der Flüssigkeit, falls es sich um nicht mischbare Flüssigkeiten handelt, eine Suspension oder eine kolloidale Mischung.A material component with good thermal conductivity can also be liquid as a finely divided substance The state of aggregation is carried along by a liquid and can thus be used as a coolant. The material component of good thermal conductivity forms miit of the liquid, in the case of immiscible liquids, a suspension or a colloidal mixture.

Eine derartige flüssige Materialkomponente guter Wärmeleitfähigkeit kann auch als Aerosol oder Nebel von einem Gasstrom mitgefühirt werden und auf diese Weise einen Kühlmittelstrom bilden.Such a liquid material component of good thermal conductivity can also be used as an aerosol or Mist are entrained by a gas flow and thus form a coolant flow.

Bei einer flüssigen Materialkomponente guter Wärmeleitfähigkeit, mitgeführt von einem Flüssigkeits- oder Gasstrom, kann die Erzeugung dieser Materialkomponente auch entweder so erfolgen, daß dieselbe ständig in gleichbleibender Konzentration im flüssigen oder gasförmigen Kühlmittel vorhanden ist oder aber erst unmittelbar vor dessen Aufprall auf die zu kühlende Zwischenschicht gebildet wird. In letzterem Falle werden entweder zwei Flüssigkeiten, zwei Gasströme oder je eine Flüssigkeit und¹ ein Gas in geeigneter Weise gemischt und die flüssige Materialpomponente durch deren chemische Reaktion erzeugt. Am Bildungsprozeß können natürlich auch mehr als zwei flüssige oder gasförmige Komponenten beteiligt sein.In the case of a liquid material component with good thermal conductivity, carried along by a liquid or gas stream, this material component can also be generated either in such a way that it is constantly present in a constant concentration in the liquid or gaseous coolant or only immediately before it impacts the intermediate layer to be cooled is formed. In the latter case either mixed two liquids, two gas streams or between a liquid and a gas ¹ in a suitable manner and the liquid Materialpomponente generated by the chemical reaction. Of course, more than two liquid or gaseous components can also be involved in the formation process.

Schließlich können auch dampfförmige Materialkomponenten guter Wärmeleitfähigkeit in einer Flüssigkeit oder in einem Gasstrom als Kühlmittel Verwendung finden, wobei dieselben entweder in ständig konstant gehaltener Konzentration in der Flüssigkeit bzw. im Gasstrom vorhanden sind oder aber erst unmittelbar vor dem Aufprall dies Kühlmittels auf die zu kühlende Zwischenschicht in dem- ■ ' selben gebildet werden. Die Erzeugung kann wieder durch mehrere flüssige oder gasförmige Kornponenten und deren Reaktion 'erfolgen.Finally, vaporous material components with good thermal conductivity can also be used in one Liquid or in a gas stream as a coolant use, the same either in constantly kept constant concentration in the liquid or in the gas flow or but only immediately before the impact of this coolant on the intermediate layer to be cooled in the same to be made. The generation can again be through several liquid or gaseous components and their reaction '.

Der Anteil der gut leitenden ■ Materialkomponente im Kühlmittel richtet sich nach der abzuführenden Wärmemenge, der Temperatur der zu kühlenden Zwischenschicht und idem Kühlmittel, der Stirömungsgeischwindigkeiit und der Menge des zugeleiteten Kühlmittels sowie den thermischen Eigenschaften der verschiedenen hierbei (beteiligten Materialien. Es ergibt sich hierbei die Möglichkeit, die Konzentration der gut leitenden Materialkorri -105 ponente im Kühlmittel auch von Hand oder automatisch zu regulieren, und zwar abhängig von den ■ Betriebsbedingungen, beispielsweise der Temperatur der zu kühlenden Körperflädhe oder der vom Kühlmittel abgeführten Wärmemenge.The proportion of the highly conductive ■ material component in the coolant depends on the amount of heat to be dissipated, the temperature of the intermediate layer to be cooled and the coolant, the flow velocity and the amount of coolant supplied, as well as the thermal properties of the various materials involved possibility of the concentration of the highly conductive Materialkorri - 105 component in the coolant by hand or automatically to regulate, and depending upon the ■ operating conditions, such as temperature to be cooled Körperflädhe or discharged from the refrigerant amount of heat.

Bei der .Wärmeabführung von" der Zwischenschicht 3 durch den Kühlmittelstrom. 4 bzw. vorwiegend durch dessen gut leitende Materialkomponente ist von. Wichtigkeit, daß sich dort, wo der Kühlknlttelstrotn 4 auf die Zwischenschicht 3 aufprallt, keinesfalls eine Trennschicht aus Fremdisubstanzen bilden kann. Zu diesem Zweck werden die außer der gut leitenden Materialkoimponente im Kühlmiittelstrom enthaltenen Bestandteile flüssigen oder gasförmigen Aggregate u stan des in solcher Weise ausgewählt, daß dieselben eine Schutzschicht bzw. eine Schutzgasatmosphäre !zumindest in der Umgebung der Auftreffstellen des Kühlmittels bilden. In solchen Fällen, wo es die Gestaltung der zu^; kühlenden Fläche zuläßt, kann der ganze Außenraum außerhalb der Zwischenschicht 3 (in Fig. 1In the case of the "heat dissipation from" the intermediate layer 3 through the coolant flow 4 or primarily through its highly conductive material component, it is important that a separating layer of foreign substances cannot under any circumstances form where the cooling ball 4 strikes the intermediate layer 3 For this purpose, the components of liquid or gaseous units contained in the coolant flow in addition to the highly conductive material component are selected in such a way that they form a protective layer or a protective gas atmosphere! at least in the vicinity of the point of impact of the coolant the design of ^to; allows cooling surface, the whole external space may be provided outside the intermediate layer 3 (in Fig. 1

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mit 9 bezeichnet) mit einer flüssigen, dampf- oder gasförmigen Schutzsubstanz geeigneter Art ausgefüllt sein und durch diese Schutzsubstanz hindurch der Kühlmittelstrotn auf die zu kühlende Zwischenschlicht geleitet werden.denoted by 9) with a liquid, steam or be filled in gaseous protective substance of a suitable type and through this protective substance the coolant streaks onto the intermediate layer to be cooled be directed.

Die Zusammensetzung des Kuhlmittelstromes 4 aus verschiedenen Materia !komponenten, darunter mindestens einer mit guter Wärmeleitfähigkeit, stellt den allgemeiinsten Fall für die Ausführung des Kühlverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung dar. Unter gewissen Umständen ist auch ein Kühlmittel strom 4 von Vorteil, der aus einheitlichem Material flüssigen oder gasförmigen Aggregatzustandes besteht, das gute Wärmeleitfähigkeit besitzt und mit dem Material der Zwischenschicht 3 artverwandt ist. Eine beispielsweise Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens in dieser Variante läßt sich unter Verwendung von Quecksilber als Kühlmittel 4 durchführen. Das Quecksilber wirdThe composition of the coolant flow 4 from various materia! components, including at least one with good thermal conductivity, represents the most general case for the execution of the There is also a coolant in certain circumstances stream 4 is advantageous, which consists of a uniform material in a liquid or gaseous state of aggregation exists, which has good thermal conductivity and is related to the material of the intermediate layer 3 is. An example embodiment of the method according to the invention in this variant can be carried out using mercury as the coolant 4. The mercury will

.20 dabei als Kühlmittel ström ohne Beimengung anderer Materialkoimpomenten der zu kühlenden Körperfläche ι zugeleitet und als Zwischenschicht 3 eine Amalgamsahiicht benutzt, die an der Grenzfläche 2 ■ mit dem Material der zu kühlenden Körperfläche 1 eine Legierung bildet, wenn dessen Material dem Quecksilber artverwandt ist. Dabei kann dann auf eine Schutzsubsitanz für die Außenseite der Zwischenschicht 3 verzichtet werden, wenn es die Gestaltung der Körperfläche 1 zuläßt, daß sie längs ihrer gesamten Ausdehnung in einem Quecksilberbad' siich befindet, durch das hindurch der Quecksilberstrom auf die Zwischenschicht 3 geleitet wird. Bei dieser beispielsweisen Ausführung kann aber auch das Kühlmittel aus einem Gasstrom mit hohem Gehalt an Quieeksiilberineibel bestehen, der gegen die zu kühlende Körperwand 1 bzw. die Amalgam-. Zwischenschicht 3 spritzt. Der gasförmige Bestandteil des Kühlmittelstrames wird dabei so ausgewählt, daß er eine Schutzgasatmosphäre in der Umgebung der Außenseite der Zwischenschicht 3 schafft..20 flows as a coolant without adding any other Material coimpomenten of the body surface to be cooled ι supplied and as an intermediate layer 3 a Amalgamsa are not used, which are located at the interface 2 ■ forms an alloy with the material of the body surface 1 to be cooled, if its material is the Mercury is related. A protective substitution for the outside of the intermediate layer can then be used 3 can be omitted if the design of the body surface 1 allows it to be longitudinal its entire extent is in a mercury bath through which the mercury stream is passed onto the intermediate layer 3. In this exemplary embodiment, however, also the coolant consist of a gas stream with a high content of Quieeksiilberineibel, which against the to be cooled body wall 1 or the amalgam. Interlayer 3 injected. The gaseous component of the coolant flow is selected so that it creates a protective gas atmosphere in the area the outside of the intermediate layer 3 creates.

Für die beispielsweise Durchführung des Verfahrens nach Art der Fig. 1 ist von Wichtigkeit, daß das Auftreffen des· Kühlimittelstromes 4 auf die zu kühlende Zwischenschicht 3 in bestimmter Art und¹ Weise erfolgt. Wie in Fig. 1 schematisch angedeutet, muß unbedingt gewährleistet sein, daß zumindest die Partikel 8 der gut leitenden Materiialkomponente zu einem möglichst hohen Prozentsatz tatsächlich auf die Außenseite der Zwischenschicht 3 auftreffen, wozu- der KüMmittelstrom geeignete Quersehnittsform und zweckmäßigen AnsteiUwinkel gegen die Zwischenschicht 3 aufweisen muß. Ferner ist von Einfluß auf gute Wärmeabführung durch den Kühlmittelstrom, daß dessen Geschwindigkeit und Gestalt die Partikel 8 der gut leitenden Materialkomponente, nachdem dieselben die Zwischenschicht 3 berührt und ihren Anteil an Wärmeenergie aufgenommen haben, möglichst rasch aus dem zu kühlenden Oberflächenbereich der Zwischenschicht 3 fortschafft, um durch deren zu langes Verweilen den Zustrom weiterer Partikel 8 nicht zu stören. ■ ■ · ■For example carrying out the method according to the type of FIG. 1 is of importance that the impingement of the Kühlimittelstromes · 4 is carried out to be cooled intermediate layer 3 in certain type and ¹ manner. As indicated schematically in Fig. 1, it is essential to ensure that at least the particles 8 of the highly conductive material component actually hit the outside of the intermediate layer 3 in the highest possible percentage, for which the coolant flow has a suitable cross-sectional shape and appropriate angle of inclination against the intermediate layer 3 got to. Furthermore, good heat dissipation through the coolant flow is influenced by the fact that its speed and shape removes the particles 8 of the highly conductive material component from the surface area of the intermediate layer 3 to be cooled as quickly as possible after they have touched the intermediate layer 3 and have absorbed their share of thermal energy. in order not to disturb the influx of further particles 8 by lingering too long. ■ ■ · ■

Die vor allem durch die gut leitende Materialkomponiente des Kühlmittels abgeführte Wärmemenge kann dem Kühknittelstrom wieder entzogen werden durch ein Kühlsystem bekannter Bauart, vorzugsweise durch Beifügung eines sekundären Kühlmittels, oder jede andere geeignete Methode. In diesem Falle besteht die Möglichkeit, das primäre Kühlmittel in einem Kreislauf dauernd wieder zu verwenden. Je nach Art der Zusammensetzung des Kühlmittels aus verschiedenen Mate-Tiailkomponemtein festen, flüssigen und gasförmigen Aggregatzustandes ist die Einschaltung von Mitteln zur getrennten Zurückgewinmung der einzelnen Komponenten im unvermischten Zustand erforderlich. Mainly due to the highly conductive material components The amount of heat dissipated by the coolant can be withdrawn from the coolant flow again are by a cooling system of known type, preferably by adding a secondary Coolant, or any other suitable method. In this case there is the possibility of the primary To continuously reuse coolant in a circuit. Depending on the type of composition of the coolant from various material components solid, liquid and gaseous aggregate state is the involvement of means required for separate recovery of the individual components in the unmixed state.

Eine vorzugsweise Ausführungsvariante des Kühlverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet ein Kühlmittel mit mindestens einer Materialkomponente guter Wärmeleitfähigkeit, deren Partikel in ihrem Molekulargewicht dem Molekulargewicht der Zwischenschicht und' des Materials der zu kühlenden Körperfläche annähernd gleichkommen. In dicisem Falle ist der Wärmeenergieübergang von der Zwischenschicht auf die einzelnen Partikel der gut leitenden Materiälkoniponente des Kühlmittels besonders günstig, also die Kühilwirkung besonders groß.A preferred variant of the cooling method according to the present invention uses a coolant with at least one material component that has good thermal conductivity, their particles in their molecular weight the molecular weight of the intermediate layer and 'des Material approximately equal to the body surface to be cooled. In this case there is the transfer of heat energy from the intermediate layer to the individual particles of the highly conductive material component the coolant is particularly cheap, so the cooling effect is particularly great.

Sehr vorteilhaft ist bei dien verschiedenen beispielsweisen Ausführungen 'des vorliegenden Kühlverfahrens eine solche Wahl von Zwischenschicht und gut leitender Materialkomponente des Kühlmittels, daß die Zwischenschicht von der gut ledtenden Materialkomponente erzeugt oder zumindest im Betrieb dauernd nachgebildet wird.It is very advantageous in the case of various examples Embodiments of the present cooling method include such a choice of intermediate layer and highly conductive material component of the coolant, that the intermediate layer of the well-conductive Material component is generated or at least continuously reproduced in operation.

Diese beiden, letztgenannten Merkmale des Kühl-Yerfahrens sind in dem bereits 'erläuterten Ausführungsbeispiel mit Quecksilber als Kühlmittel verwirklieht, wenn die zu kühlende Körperfläche aus einem Metall besteht, das mit Quecksilber ein Amalgam bildet. Es ist dabei sowohl eine angenäherte Gleichheit der Molekulargewichte iwie auch die ständige Neubildung der Amalgam-Zwischenschicht durch die gut leitende Materialkomponente des Kühlmittels erzielt.These last two features of the cooling process are realized in the already 'explained embodiment with mercury as a coolant, when the body surface to be cooled consists of a metal that interacts with mercury Amalgam forms. There is both an approximate equality of the molecular weights and also the constant regeneration of the amalgam intermediate layer due to the highly conductive material component of the coolant achieved.

Eine weitere beispielsweise Ausführung des Kühlverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt die Fig. 2 in schematischer Darstellung. Die zu kühlende Körperfläche ist hier die Innenseite eines Rohres 10, von der ein beispielsweise von unten in Richtung der Pfeile 11 verlaufender Wärraestrom abgeführt werden soll, wozu der Innenraum des Rohres 10 mindestens teilweise von einem Kühlmittel 12 ausgefüllt ist, das in Richtung der Pfeile 13 strömt. Die zu kühlende Innenfläche des Rohres 10 weist eine Zwischenschicht 14 auf, die aus einem Material besteht, das sowohl mit dem Material der Rohrinnenwandung wie auch mit mindestens einer Materialkompöinente des Kühlmittels artverwandt ist, welche Materialkomponente gute Wärmeleitfähigkeit besitzt. Auch bei dieser beispielsweisen Ausführung kann das Kühlmittel entweder aus einer einheitlichen Flüssigkeit aus einem Material guter Wärmeleitfähigkeit oder aus einerAnother exemplary embodiment of the cooling method according to the present invention Fig. 2 shows in a schematic representation. The body surface to be cooled is the inside here of a tube 10, one of which runs, for example, from below in the direction of the arrows 11 Heat flow is to be dissipated, including the interior of the tube 10 at least partially from a coolant 12 is filled, which flows in the direction of the arrows 13. The inner surface to be cooled of the tube 10 has an intermediate layer 14, which consists of a material that is both with the Material of the pipe inner wall as well as with at least one material component of the coolant is related to which material component has good thermal conductivity. Also with this one, for example Execution can be the coolant either from a uniform liquid from one Material with good thermal conductivity or from a

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mindestens zwei Matenialkomponenten enthaltenden Flüssigkeit bestehen, wobei in letzterem Falle mindestens ©ine der Materialkamponenten eine Substanz festen, flüssigen..oder gasförmigen Aggregatzustandes mit guter Wärmeleitfähigkeit ist. Ferner kann als Kühlmittel auch ein Dampfstrom aus Material guter Wärmeleitfähigkeit verwendet werden oder ein mindestens zwei Materialkomponenten aufweisender Dampf durch das RAr strömen, wobei in letzterem Falle mindestens eine der Materialkomponenten eine Substanz festen, flüssigen oder gasförmigen Aggregatzustandes mit guter Wärmeleitfestigkeit ist. ■ .consist of at least two material components containing liquid, in the latter case at least One of the material components is a substance in a solid, liquid or gaseous state of aggregation with good thermal conductivity. Furthermore, a stream of steam can also be used as the coolant Material with good thermal conductivity can be used or at least two material components having steam flow through the RAr, wherein in the latter case, at least one of the material components is a solid, liquid or substance is gaseous aggregate state with good thermal conductivity. ■.

Die Zwischenschicht 14 wird bei dieser beispielsweisen Ausführung nach Fig. 2 in gleicher Weise erzeugt und verwendet, wie bereits an Hand von Fig. ι beschrieben. Darüber hinaus braucht die Zwischenschicht 14 hier aber auch, falls das Kühl- ' mittel eine einheitliche oder aus mehreren Materialkomponenten bestehende Flüssigkeit ist, nicht unmittelbar an den Kühlmittelstrom 13 angrenzen, sondern an ihrer Innenseite mit einem Film in Berührung stehen, der einen kontinuierlichen Übergang zum Kühlmittelstrom 13 darstellt und aus einem Gemisch dampfförmiger und flüssiger Partikel der Materialkomponenten desselben besteht. Natürlich kann das Kühlmittel auch feinverteilte Materialkomponenten festen Aggregatzustandes enthalten, die im Übergangsfilm von der Zwischenschicht zum ■ Kühlmittelstrom diesen Aggregatzustand beibehalten oder auch zu einem Nebel flüssiger Partikel werden.The intermediate layer 14 is exemplified in this The embodiment according to FIG. 2 is generated and used in the same way as already with reference to Fig. Ι described. In addition, the intermediate layer 14 also needs here, however, if the cooling ' medium is a uniform liquid or a liquid consisting of several material components, is not directly adjoin the coolant flow 13, but in contact with a film on their inside stand, which represents a continuous transition to the coolant flow 13 and from a mixture of vaporous and liquid particles of the material components of the same. Of course, the coolant can also be finely divided material components in a solid aggregate state contained in the transition film from the intermediate layer to the coolant flow Maintain physical state or become a mist of liquid particles.

Die in Fig. 2 schematisch dargestellte beispielsweise Ausführung des Verfahrens liegt nicht nur bei rohrförmigen Gebilden mit Innenkühlung vor, sondern auch häufig bei massiven Körpern, vorzugsweise solchen aus Metall, die Bohrungen aufweisen, in welchen das Kühlmittel !zirkulieren kann. Eine beispielsweise Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß vorliegender Erfindung wird nachstehend beschrieben, und zwar handelt es sich um eine elektrische . Entladungsröhre, insbesondere um eine Röntgenröhre. Es ist bekannt, daß für eine ganze Reihe von röntgenologischen Anwendungen das Bedürfnis besteht, die Energiestrahlung gegenüber dem bisher erreichten Niveau zu verstärken. Damit muß aber auch die Belastbarkeit der Röntgenanode pro mm² Brennfleckfläche stark erhöht werden. Diese Belastbarkeit ist bisher deshalb begrenzt, weil die im Brennfleck entstehende und sich stauende Wärme ein'stetiges Ansteigen der Temperatur der Anode zur Folge hat. Der Schmelzpunkt des Anodenmaterials setzt der Belastbarkeit der Röhre und damit der Strahlenemission eine Grenze. Das Problem ist also im wesentlichen eine Kühlungsfrage. Gelingt es, die auftretende Wärme in genügender Menge und genügend rasch abzuführen, dann steigt die. Belastbarkeit. The exemplary embodiment of the method shown schematically in FIG. 2 is not only present in tubular structures with internal cooling, but also frequently in solid bodies, preferably those made of metal, which have bores in which the coolant can circulate. An example device for carrying out the method according to the present invention is described below, namely an electrical one. Discharge tube, especially an X-ray tube. It is known that for a whole series of radiological applications there is a need to increase the energy radiation compared to the level previously achieved. However, this also means that the load-bearing capacity of the X-ray anode per mm ^{2 of} focal spot area must be greatly increased. This load-bearing capacity has hitherto been limited because the heat generated and accumulated in the focal point results in a steady rise in the temperature of the anode. The melting point of the anode material sets a limit to the resilience of the tube and thus to the radiation emission. So the problem is essentially a question of cooling. If it is possible to dissipate the heat that occurs in sufficient quantity and sufficiently quickly, then the heat rises. Resilience.

Bei den heute bekannten Entladungsröhren ist als Anode ein wenigstens 1 mm dickes Wolframplättchen vorgesehen. Zur Erzeugung ausreichender Vakuumdichtigkeit ist dieser Anodenschicht eine wenigstens 1 cm dicke Kupferschicht aufgeschmolzen. Bei der momentan im Brennfleck entstehenden großen Hitze staut sich die Wärme in der schlecht leitenden Wolframanode, wobei die Stauung noch durch molekulare Risse in dem spröden Wolfram-Sintermetall erhöht wird. An der Übergangsstelle vom Wolfram zum Kupfer erfolgt eine weitere Wärmestauung, und erst nach Überwindung dieses zweiten Hindernisses kann die AVärme durch die dicke Kupferschicht zur Kühlfläche gelangen und abgeführt werden. Die Wärmeleitung vom Brennfleck bis zur Kühlfläche braucht eine erhebliche Zeitspanne, die durch die Wärmestauungen noch beträchtlich erhöht wird, so daß bei kurzzeitigen hohen Belastungen eine Wärmeabfuhr mit dem Kühlmittel praktisch überhaupt nicht eintreten kann. Dazu kommen aber noch einige weitere grundsätzliche Eigenschaften der bisherigen Röntgenröhre, die die Kühlung beeinträchtigen. Zunächst hat die feste Schicht auch bei noch SO' guter mechanischer Bearbeitung oder chemischer Behandlung eine rauhe und unebene Oberfläche, deren Nachteile bereits dargelegt wurden. Dazu kommt noch, daß eine Oxydschicht, eine unvermeidliche Wasserhaut oder Verunreinigungsschichten, die bekanntlich auch durch lang andauerndes Erhitzen nicht entfernbar sind, ihrerseits eine Trennschicht bilden, die dem Wärmeübergang hinderlich ist.In the discharge tubes known today, a tungsten plate at least 1 mm thick is used as the anode intended. This anode layer is used to create sufficient vacuum tightness melted a copper layer at least 1 cm thick. In the case of the currently occurring in the focal point high heat builds up the heat in the poorly conductive tungsten anode, whereby the Stowage is increased by molecular cracks in the brittle tungsten sintered metal. At the At the transition point from tungsten to copper, there is a further build-up of heat, and only after it has been overcome this second obstacle can heat the A through the thick copper layer to the cooling surface arrive and be discharged. The heat conduction from the focal point to the cooling surface needs a considerable period of time, which is still considerably increased by the heat build-up, so that In the case of brief high loads, heat is dissipated with the coolant practically at all cannot occur. But there are also some other basic properties of the previous X-ray tubes that impair the cooling. First of all, the solid layer also has at still so good mechanical processing or chemical Treatment of a rough and uneven surface, the disadvantages of which have already been outlined. In addition, there is an oxide layer, an inevitable skin of water or layers of pollution, which are known to be caused by long-lasting Heating cannot be removed, in turn forming a separating layer that prevents heat transfer is a hindrance.

In einer beispielsweisen Ausführung ist eine Röntgenröhre, die diese Nachteile nicht besitzt, an Hand von Fig. 3 bis 7 beschrieben. In der schematischen Darstellung des Kühlprinzips in Fig. 3 ist mit i_a der Brennfleck bezeichnet, der auf der dünnen Goldschicht 1 entsteht. Auf der nie vollkommen glatten und planen Rückseite 2 dieser Goldschicht bildet sich durch die Zuführung von Quecksilber zur Rückseite 2 eine dünne zusammenhängende Amalgamschicht 3 von dem molekular eindiffundierten Kühlmittel mit einer feinen Oberflächenschicht aus Quecksilber. Die Schichten 1 und 3 bilden eine Einheit. Die Platte 1 kann daher die Wärme an das mit ihr molekular verbundene Kühlmittel gleichen Molekulargewichtes trennschichtfrei abgeben. Der Kühlmittelstrom 4, der wiederum mit der Oberfläche eine trennschichtfreie Einheit bildet, wird zweckmäßig durch eine Leirung 15 zugeführt, in die eine Spirale 16 eingesetzt ist, so daß der Kühlmittelstrom in Rotation versetzt wird. Dieser Kühlmittelstrom 4 trifft auf die Schicht 3 auf und führt die Wärme sofort durch Konvektion aus dem Kühlbereich ab. Der Kühl- ϊ.15 mittelstrom 4, der nach erstem Zusammenstoß mit der gekühlten Fläche abgeführt wird, wird nun unmittelbar nach Verlassen des Kühlbereiches einem ruhenden oder auch fließenden, anders gearteten Kühlmittel 17, beispielsweise Wasser, zugeführt und gibt dort die aufgespeicherte Wärme an dieses ab. Damit ist der eigentliche Kühlmittelstrom, also das Quecksilber, neuerdings verwendbar. In an exemplary embodiment, an X-ray tube which does not have these disadvantages is described with reference to FIGS. 3 to 7. In the schematic representation of the cooling principle in FIG. 3, i _a denotes the focal spot that arises on the thin gold layer 1. On the never completely smooth and flat rear side 2 of this gold layer, the supply of mercury to the rear side 2 forms a thin coherent amalgam layer 3 of the molecularly diffused coolant with a fine surface layer of mercury. Layers 1 and 3 form a unit. The plate 1 can therefore give off the heat to the coolant of the same molecular weight, which is molecularly connected to it, without a separation layer. The coolant flow 4, which in turn forms a unit free of a separation layer with the surface, is expediently fed through a duct 15 into which a spiral 16 is inserted so that the coolant flow is set in rotation. This coolant flow 4 impinges on the layer 3 and immediately dissipates the heat from the cooling area by convection. The cooling medium flow 4, which is discharged after the first collision with the cooled surface, is now fed to a stationary or flowing, different type of coolant 17, for example water, immediately after leaving the cooling area, where it transfers the stored heat to it away. This means that the actual coolant flow, i.e. the mercury, has recently become usable.

In Fig. 4 ist nun der schematische Aufbau einer Röntgenröhre dargestellt. Die Anode 18 ist in einem4 shows the schematic structure of an X-ray tube. The anode 18 is in one

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Ring 19 eingeschmolzen ,und hat die noch näher zu erläuternde Form eines Hohlkegels. Der Ring istRing 19 is melted down, and has to be even closer explanatory shape of a hollow cone. The ring is

- mit einem Gewinde 20 versehen, mit welchem er auf die Kühlvorrichtung 21, die hier nicht näher dargestellt ist, aufgeschraubt ist. Der Anodenring 19 ist in einem Glaskörper 22 eingeschmolzen. Die- Provided with a thread 20, with which he is on the cooling device 21, which is not detailed here is shown, is screwed on. The anode ring 19 is melted into a glass body 22. the

Kathode 23 weist einen Glühfaden 24 auf, der im übrigen in bekannter Weise aufgebaut ist. Die Kathode ist mit einem Filter 25 abgeschlossen.Cathode 23 has a filament 24 which is in the the rest is constructed in a known manner. The cathode is closed with a filter 25.

Oberhalb der Kathode ist das Strahlenaustrittsfenster 26 auf entsprechenden Trägern 27 gelagert und eine Blende 28 vorgeschaltet. Auf dem Glaszylinder 22 ruht die Strahlenschutzblende 29, die gegebenenfalls noch ein Filter enthalten kann. Die Stromzufuhr ist in bekannter Weise ausgeführt.The radiation exit window 26 is mounted on corresponding supports 27 above the cathode and a diaphragm 28 upstream. The radiation protection screen 29 rests on the glass cylinder 22, the possibly also contain a filter. The power supply is carried out in a known manner.

In Fig. 5 ist der nähere Aufbau der Anode und ihrer Kühlvorrichtung dargestellt. Die Anode 18 sitzt, wie erwähnt, an einem Kupferring 19 und weist eine Hohlkegelform mit verschiedenen Absätzen 30, 31 auf. Auf der Anode, die in diesem . Beispiel aus Gold besteht, treffen die emittierten Elektronen, die aus dem Glühfaden 24 austreten, auf. Die Kühlvorrichtung besteht nun aus einem Hohlzylinder 32 und weist eine Reihe übereinander angeordneter, miteinander kommunizierender ringförmiger Kammern 33, 34, 35, 36, 37, 38 und 39 auf. Diesen ringförmigen Kammern wird über die Leitung 40 Quecksilber zugeführt. Dieses gelangt aus jeder Kammer über die bereits erwähnte in der Zuführleitung vorgesehene Spirale 16 auf die Rückseite der Anode. Dort prallt das Kühlmittel in der Pfeilrichtung 41 auf die Anodenrückseite auf und nimmt die Wärme von der Anode ab. Über die Leitung 42 wird ein weiteres Kühlmittel, beispielsweise Wasser, über den ringförmigen Hohlraum 43 zugeführt und gelangt durch entsprechende Öffnungen 44 ebenfalls in die die Anode umgebenden, gegebenenfalls durch Trennwände 45 unterteilten Hohlräume. Dabei wird jedoch dieser Kühlmittelstrom unterhalb des Quecksilberstroms der Anode zugeführt, so daß nur das Quecksilber in unmittelbare Berührung mit der Anode gelangt. Das abfließende Quecksilber mischt sich dann mit dem Wasser und gibt seine Wärme an das Wasser ab. Wasser und Quecksilber gelangen zusammen in den Stutzen 46, der als Sammelbehälter ausgebildet ist. Hier wird über ein U-Rohr 47, das sich im unteren Teil des Stutzens 46 ansammelnde Quecksilber abgeführt, während das Wasser über die Leitung 48 abgeleitet wird.In Fig. 5, the more detailed structure of the anode and its cooling device is shown. The anode 18 sits, as mentioned, on a copper ring 19 and has a hollow cone shape with various shoulders 30, 31 on. On the anode that is in this. Example is made of gold, hit the emitted Electrons emerging from the filament 24 on. The cooling device now consists of one Hollow cylinder 32 and has a number of superposed, intercommunicating annular Chambers 33, 34, 35, 36, 37, 38 and 39. These annular chambers is about the Line 40 supplied mercury. This comes from each chamber via the one already mentioned in the Feed line provided spiral 16 on the back of the anode. There the coolant collides with the Direction of arrow 41 on the back of the anode and removes the heat from the anode. Over the line 42 is another coolant, such as water, via the annular cavity 43 and also passes through corresponding openings 44 into the anode surrounding optionally subdivided by partition walls 45 cavities. However, this coolant flow is thereby below the mercury flow of the anode, so that only the mercury in comes into direct contact with the anode. The mercury flowing off then mixes with it the water and gives off its heat to the water. Water and mercury come together into the nozzle 46, which is designed as a collecting container. Here is a U-tube 47, which In the lower part of the nozzle 46 accumulating mercury is discharged while the water is over the line 48 is diverted.

In Fig. 7 ist nun noch gezeigt, wie beispielsweise mit einer in bekannter Weise ausgeführten Doppelpumpe der Kühlmittelumlauf besorgt werden kann. In einem Behälter 49, der ein Filter 50 enthält, wird über die Leitung 51 das Kühlwasser zugeführt. Dabei wird der Kühlwasserzufluß in be^ kannter Weise durch einen Schwimmer 52, der das Zuflußabsperrmittel 53 steuert, geregeilt. Das überflüssige Wasser wird über die Leitung 54 abgeführt.In Fig. 7 it is now also shown how, for example, with a double pump designed in a known manner the coolant circulation can be provided. In a container 49 containing a filter 50, the cooling water is supplied via line 51. The cooling water inflow is in be ^ In a known manner by a float 52 which controls the inflow shut-off means 53, regulated. The superfluous Water is discharged via line 54.

Aus dem Behälter 49 gelangt über die Leitung 55 das Wasser zu dem Doppelpumpenkörper 56, wo' es mittels der rotierenden Trommel 57 über die Leitung 58 in das Anodensystem eingepumpt wird.From the container 49, the water passes through the line 55 to the double pump body 56, where it is pumped into the anode system by means of the rotating drum 57 via the line 58.

In der zweiten Pumpe wird durch die auf derselben Achse 59 wie die Trommel 57 sitzende Trommel 60 der Ouecksilberumlauf besorgt. Das Quecksilber gelangt über die Leitung 61 ebenfalls in das Kühlsystem, wird in dem Abscheider 62 vom Wasser getrennt und gekühlt über die Leitung 63 der Pumpe wieder zugeführt. Das nunmehr die gesamte Wärme abführende Wasser wird über die Leitung 64 abgeleitet oder gegebenenfalls nach Abkühlung wieder neu verwendet.In the second pump is driven by the drum seated on the same axis 59 as drum 57 60 of the mercury circulation worried. The mercury also enters the cooling system via line 61, is separated from the water in the separator 62 and cooled via the line 63 of the Pump fed back in. The water that now removes all of the heat is passed through the pipe 64 derived or, if necessary, reused after cooling.

Der gezeigte schematische Aufbau der Röntgenröhre stellt selbstverständlich nur eine von zahlreichen Möglichkeiten dar. So> könnte beispielsweise die Anode auch aus einem anderen Material oder aus mehreren Schichten verschiedener Materialien bestehen und irgendeine andere Formgebung · beisitzen und die Zuführung der beiden Kühlmittel, gegebenenfalls auch nur eines auf das Anodenmaterial abgestimmten Kühlmittels, sowie der Aufbau des Kühlaggregates selbst könnte in irgendeiner anderen geeigneten Weise gewählt werden. Das oder die Kühlmittel könnten durch Gasdruck zugeführt werden. Wesentlich für die Erfindung ist die stauungsfreie, unmittelbare Abführung der durch das Elektroderibombardement entstehenden Wärme.The shown schematic structure of the X-ray tube is of course only one of many Possibilities. For example, the anode could also be made of a different material or consist of several layers of different materials and have some other shape and the supply of the two coolants, possibly also only one, to the anode material coordinated coolant, as well as the structure of the cooling unit itself could be in any in another suitable manner. The coolant or coolants could be caused by gas pressure are fed. Essential for the invention is the jam-free, direct discharge of the heat generated by the electroderibombardment.

Das Kühlverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist keineswegs auf die beschriebenen beispielsweisen Ausführungen beschränkt, sondern umfaßt alle jene Ausführungen, bei denen eine Zwischenschicht zwischen zu kühlender Körperfläche und Kühlmittel den Wärmekontakt herstellt, wobei mindestens eine Materialkomponente des Kühlmittels eine gute Wärmeleitung besitzt, vorwiegend die Wärmeabführung bewirkt und mit der Zwischenschicht artverwandt ist.The cooling method according to the present invention is by no means limited to the examples described Limited versions, but includes all those versions in which a The intermediate layer between the body surface to be cooled and the coolant creates thermal contact, wherein at least one material component of the coolant has good thermal conductivity, predominantly causes the heat dissipation and is related to the intermediate layer.

In der vorliegenden Beschreibung wird an verschiedenen Stellen der Begriff »Partikel« im Zusammenhang mit feinverteilter Materie benutzt. Dieser Sammelbegriff soll, da bei dispersen Systemen eine einheitliche Bezeichnungsweise nicht existiert, sowohl Moleküle in chemischer und physischer Betrachtungsweise umfassen wie auch kolloidale Gebilde, Suspensionen, Sedimentationen, Molekülgruppen, feinverteilte Materie in festem bzw. flüssigem bzw. gasförmigem Aggregatzustand und in beliebiger Umgebung, Aerosole, Nebel, Stäube, Dämpfe, Sublimentationen und alle sonstigen individuellen Kleingebilde.In the present description, the term "particle" is used in conjunction at various points used with finely divided matter. This collective term is not intended to be used in a uniform manner in the case of disperse systems exists, including molecules both chemically and physically colloidal structures, suspensions, sedimentations, groups of molecules, finely divided matter in solid resp. liquid or gaseous aggregate state and in any environment, aerosols, mists, dusts, Vapors, sublimations and all other individual small structures.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Cooling device whose surfaces to be cooled are flushed with a coolant and are covered with a layer that conducts heat well, characterized in that the The layer applied to the cooling surfaces consists of a material that corresponds to that of the cooling surface and at least one material component of the coolant is related.

2. Cooling device according to claim 1, characterized in that the layer on the surfaces to be cooled is applied in a way that minimizes any presence.

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V 53551 al 17 fV 53551 al 17 f

painful amounts of foreign substances between the body surfaces to be cooled and the Excludes intermediate layer.

3. Cooling device according to claim i, characterized in that. that the coolant in on known way from a uniform material liquid state of aggregation with good There is thermal conductivity.

4. Cooling device according to claim i, characterized characterized in that the coolant consists of at least one liquid and at least another material component.

5. Cooling device according to claims ι and 4, characterized in that the coolant at least one liquid and at least one further material component solid aggregate state in fine distribution, which material component is good Has thermal conductivity.

6. Cooling device according to claims 1 and 4, characterized in that the coolant consists of at least one liquid and at least Another material component is a liquid state of aggregation with good thermal conductivity consists.

7. Cooling device according to claims 1 and 4, characterized in that the coolant from at least one liquid and at least one further material component gaseous State of aggregation with good thermal conductivity exists.

8. Cooling device according to claim 1, characterized in that the coolant is a is uniform gaseous material of good thermal conductivity.

9. Cooling device according to claim 1, characterized in that the coolant in known Way consists of at least one gaseous material and at least one further material component.

10. Cooling device according to claims 1 and 9, characterized in that the coolant consists of at least one gaseous; material and at least one other material component in solid aggregate state in fine ' Distribution consists of which material component has good thermal conductivity.

11. Cooling device according to claims 1 and 9, characterized in that the coolant of at least one gaseous material and at least one further material component liquid aggregate state in fine distribution, which material component has good thermal conductivity.

12. Cooling device according to claims 1 and 9, characterized in that the coolant in a manner known per se from at least one gaseous material and at least Another material component in a gaseous state with good thermal conductivity consists.

13. Cooling device according to claims 1 and 5 to 7 and 10 to 12, characterized in that that the material components present in the coolant have good thermal conductivity always have a constant volume ratio to the other material components.

14. Cooling device according to claims 1 and 5 to 7 and 10 to 12, characterized in that the coolant present in each case Material components with good thermal conductivity only immediately before the coolant hits towards the. cooling body surface in the coolant flow through the interaction of these different material components are formed. .

15. Cooling device according to claims 1 and 5 to 7 and 10 to 12, characterized in that the concentration of the material component good thermal conductivity in the coolant depending on the operating conditions of the cooling process is regulated.

16. Cooling device according to claims 1 and 15, characterized in that the control of the concentration of the material component good thermal conductivity in the coolant automatically through suitable control variables of the cooling process he follows.

17. Cooling device according to claim 1, characterized characterized in that the surface to be cooled is provided with an intermediate layer located in a closed space, which is filled with a protective substance, the one hand for the supply of the coolant flow to the to. cooling surfaces are not an obstacle forms, but on the other hand the formation of disruptive precipitates of foreign substances on the surface the intermediate layer prevents.

18. Cooling device according to claims 1 and

17, characterized in that the protective substance is a liquid.

19. Cooling device according to claims 1 and 17, characterized in that the protective substance is a gas.

20. Cooling device according to claims 1, 17 to 19, characterized in that the protective substance is a material component of the coolant is.

21. Cooling device according to claim 1, characterized characterized in that the coolant flow when it impinges on the provided with a layer surfaces to be cooled have a cross-section and a direction of impingement that ensure close contact between the highly conductive surfaces Ensure material components of the coolant and the surfaces to be cooled, as well as a rapid continuation of the relevant material components from the impact zone after heat absorption has taken place.

22. Cooling device according to claim 1, characterized in that the coolant the Heat quantities dissipated from the body surfaces to be cooled by known ones Cooling method, preferably by means of a secondary coolant added to the primary coolant Coolant, can be withdrawn again,

660/263

V 53551a/17 fV 53551a / 17 f

23. Cooling device according to claims ι and 22, characterized in that in a known manner, the primary coolant after the dissipated amounts of heat are withdrawn from him, again in a continuous cycle is used.

24. Cooling device according to claim 1, characterized in that the surfaces to be cooled, the layers located on the same and at least one highly conductive material component of the coolant are approximately the same molecular weight.

25., cooling device according to claims 1 to 24, characterized in that the layers located on the body surfaces to be cooled generated by at least one material component of the coolant and during operation are continuously reproduced.

26. Cooling device according to claim 1, characterized in that for the cooling of Body surfaces made of metal, preferably those made of gold, a mercury amalgam as a layer is available.

27. Cooling device according to claims 1 and 26, characterized in that for the cooling of body surfaces made of metal, preferably those made of gold, with layers of mercury amalgam as a coolant, liquid mercury is present.

28. Cooling device according to claims 1, 26 and 27, characterized in that the coolant a gas stream with a dense mercury mist is present.

29. Cooling device according to claims 1 and 28, characterized in that the gaseous Component of the coolant a protective gas atmosphere for the surface of the amalgam interlayer forms.

30. Electrical discharge tube, preferably an X-ray tube, characterized in that that the anode according to the cooling device according to one of claims 1 to 29 is formed.

31. Discharge tube according to claim 30, characterized characterized in that the anode consists of several layers of different materials.

32. Discharge tube according to claim 30, characterized in that the anode has the shape having a hollow cone.

33. Discharge tube according to claim 32, characterized in that the hollow cone-shaped Has anode cylindrical shoulders.

34. Discharge tube according to claim 30, characterized in that around the anodes Chambers are arranged through which the mercury is fed to the back of the anode will.

35. Discharge tube according to claim 34, characterized in that in the supply line means are provided for the mercury immediately before the mercury exit point that give the mercury a rotating movement, for example.

36. Discharge tube according to claim 35, characterized in that in the supply means immediately before the exit point. spiral insert is provided.

37. Discharge tube according to claim 30, characterized in that in the lower part of the the supply line for the cooling water is arranged around the chambers arranged around the anodes, in such a way that the cooling water impinges on the mercury flowing off the anode.

38. Discharge tube according to claim 30, characterized in that around the hollow cone-shaped Anode several separate, each encompassing only a portion of the anode Chambers are provided, with each individual chamber mercury and cooling water is fed.

39. Discharge tube according to claim 31, characterized in that the around the hollow cone-shaped formed anode arranged chambers connected to a common discharge line for the mercury and the water are.

40. Discharge tube according to claims 30 and 39, characterized in that the discharge line for the mercury and the water in a separator for the mercury discharges, with the separated mercury via a pipeline of a pump for reuse is supplied, while the cooling water is discharged via a second pipe will.

41. Discharge tube according to claim 30, characterized in that a water container with adjustable inflow is provided, in which a filter for filtering the cooling water is built in that also the cooling water via an eccentric pump, on whose shaft a second eccentric pump for the Mercury is arranged to be pumped into the tube will.

Referred publications:
German Patent Nos. 288 122, 527 971, 288, 804 939;

French patent specification No. 980 631,

838808.

For this purpose 2 sheets of drawings