DE1062825B

DE1062825B - Device for the boiling cooling of electron tubes with outer anode

Info

Publication number: DE1062825B
Application number: DEC6684A
Authority: DE
Inventors: Charles Beurtheret
Original assignee: Compagnie Francaise Thomson Houston SA
Current assignee: Compagnie Francaise Thomson Houston SA
Priority date: 1951-12-04
Filing date: 1952-11-19
Publication date: 1959-08-06

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Siedekühlung von Elektronenröhren mit äußerer Anode, wie sie bei Rundfunksendern, Gleichrichtern, Hochfrequenzwechselstromerzeugern oder für ähnliche technisch-industrielle Zwecke Verwendung finden, und bezweckt im besonderen, eine Kühlvorrichtung dieser Art, bei welcher eine Flüssigkeit in Berührung mit der als Wärmeableiter ausgestalteten, erhitzten Anode zur Verdampfung gebracht wird, so auszubilden, daß sie auch bei Speisung mit rohem, d. h. unbehandeltem Wasser einwandfrei arbeitet.The invention relates to a device for evaporative cooling of electron tubes with an external anode, as they are in radio transmitters, rectifiers, high-frequency alternating current generators or for similar technical-industrial Purposes find use, and aims in particular, a cooling device this Type in which a liquid comes into contact with the heated anode designed as a heat sink Evaporation is brought to form so that it is also when fed with raw, d. H. untreated Water works perfectly.

Wenn nämlich bei dieser Siedekühlung Rohwasser als zu verdampfende Flüssigkeit benutzt wird, hat die Erfahrung gezeigt, daß zwar der größte Teil des in einem derartigen Wasser vorhandenen Kesselsteins sich in Form von Schlamm oder Grieß am Boden des zur Aufnahme des Wasser die Anode mit Abstand umgebenden Mantels absetzt, aber eine kleine Menge Kesselstein sich auch an dem Wärmeableiter niederschlägt und dessen Wärmeabgabewirkung beeinträchtigt. If raw water is used as the liquid to be evaporated in this evaporative cooling, the Experience has shown that most of the scale present in such water in the form of sludge or grit at the bottom of the anode to absorb the water at a distance surrounding jacket settles, but a small amount of scale is also deposited on the heat sink and its heat dissipation effect is impaired.

Bei einer Vorrichtung zur Siedekühlung von Elektronenröhren mit äußerer Anode wird Rohwasser dadurch in einem von Kesselstein vollständig oder mindestens in praktisch befriedigendem Ausmaß befreiten Zustand zur Berührung mit der erhitzten Anode gebracht, daß nach der Erfindung eine an beiden Enden offene Muffe einen, als Anode ausgebildeten Wärmeableiter mit Abstand innerhalb eines sie ihrerseits mit Zwischenraum umschließenden, mit dem Rohwasser gespeisten Mantels umgibt und im Zusammenwirken mit zwischen ihr und dem Mantel angeordneten Lenkflächen das Rohwasser vor dem Auftreffen auf den Wärmeableiter zum Durchlaufen einer langen Bahn veranlaßt, auf der es durch die von dem siedenden Wasser an dem Wärmeableiter erhitzte Muffe auf eine Temperatur gebracht wird, bei der es am unteren Ende der Muffe den größten Teil seines Kesselsteins abgibt, bevor es durch Thermosiphonwirkung den seine Verdampfung herbeiführenden Wärmeableiter erreicht.In a device for evaporative cooling of electron tubes with an external anode, raw water is thereby produced in a completely or at least practically satisfactory extent freed from scale State brought into contact with the heated anode, that according to the invention, one at both ends open sleeve a heat sink designed as an anode at a distance within one of them in turn Surrounding the intermediate space, fed with the raw water jacket surrounds and interacts with arranged between her and the jacket steering surfaces the raw water before it hits the Caused the heat sink to travel a long path, on which it by the boiling Water on the heat sink heated sleeve is brought to a temperature at which it is at the lower end the socket releases most of its scale before it evaporates through the thermosiphon effect causing heat sink reached.

Der mit der Anode vereinigte Wärmeableiter kann beispielsweise so ausgebildet sein, daß er lotrechte, durch dicke massive Wandungen begrenzte Führungskanäle für das Rohwasser aufweist oder aus kurzen, dicken, an der Außenseite der Anodenwand vorgesehenen Höckern besteht. Die Muffe kann zusammen mit dem sie umgebenden unteren Teil des das Wasser enthaltenden Mantels durch ein rasch lösbares Verbindungs- und Abdichtungsglied an den als Dampfsammler ausgebildeten oberen Mantelteil angeschlossen sein, auf dem ein mit der Anode über dem Wärmeableiter verbundener ringförmiger Zwischenteil aufruht. Auch kann zur Aufrechterhaltung eines konstanten Flüssigkeitsspiegels im Mantel mit diesem einThe heat sink combined with the anode can be designed, for example, so that it is vertical, has guide channels for the raw water limited by thick solid walls or from short, thick bumps provided on the outside of the anode wall. The sleeve can be put together with the surrounding lower part of the jacket containing the water by a quickly releasable connection and sealing member connected to the upper jacket part designed as a steam collector on which an annular intermediate part connected to the anode above the heat sink rests. This can also be used to maintain a constant liquid level in the jacket

Vorrichtung zur Siedekühlung
von Elektronenröhren mit äußerer AnodeDevice for evaporative cooling
of electron tubes with an external anode

Anmelder:
Compagnie Frangaise Thomson-Houston_r ParisApplicant:
Compagnie Frangaise Thomson-Houston _r Paris

Vertreter: Dipl.-Ing. C. demente, Patentanwalt,
Deggendorf, Krankenhausstr. 26Representative: Dipl.-Ing. C. demente, patent attorney,
Deggendorf, Krankenhausstr. 26th

BeanspructLte Priorität:
Frankreich, vom 4. Dezember 1951Claimed priority:
France, December 4, 1951

Charles Beurtheret, Saint-Germain-en-Laye
(Frankreich),
ist als Erfinder genannt wordenCharles Beurtheret, Saint-Germain-en-Laye
(France),
has been named as the inventor

kleiner Vorratsbehälter über ein durch einen Schwimmer gesteuertes Ventil in Verbindung stehen. Ferner kann für die Überwachung der Konstanz des Flüssigkei.tsspiegels in dem Mantel in diesen ein zusätzlicher Flüssigkeitsstrom eingeleitet werden, der ein geringes Trägheitsvermögen aufweist und dauernd mit geringer Zufuhr gespeist wird. Die an beiden Enden offene Muffe erhält zweckmäßig eine nach dem unteren geschlossenen Ende der Anode hin sich verjüngende Kegelstumpfform.small storage container are connected via a valve controlled by a float. Further can for monitoring the constancy of the liquid level in the jacket in this an additional Liquid flow are introduced, which has a low inertia and continuously with less Feed is fed. The sleeve, which is open at both ends, expediently receives one after the lower one closed end of the anode tapering towards a truncated cone.

Die Zeichnung veranschaulicht die Anodenkühlvorrichtung nach der Erfindung beispielsweise in einerThe drawing illustrates the anode cooling device according to the invention, for example in one

Ausführungsform in rein schematischer Darstellung. Abb. 1 zeigt die den Anodenkörper umschließende Vorrichtung in ihren Einzelheiten im Achsschnitt, und Abb. 2 läßt ihren Einbau in das ganze Kühlsystem einer Elektronenröhre erkennen.Embodiment in a purely schematic representation. Fig. 1 shows the one surrounding the anode body Device in its details in axial section, and Fig. 2 shows its installation in the entire cooling system an electron tube.

Abb. 2 läßt ihren Einbau in das ganze Kühlsystem einer Elektronenröhre erkennen.Fig. 2 shows their installation in the entire cooling system of an electron tube.

Gemäß Abb. 1 tritt das als Kühlmittel zu verdampfende, unbehandelte Rohwasser über die einen kleinen Durchmesser aufweisende Speiseleitung 2 in den oberen Teil des Mantels 1 ein, wo es auf einem Flüssigkeitsspiegel 30 durch eine geeignete Leitungsanlage gehalten wird. Eine innerhalb des Mantels 1 angeordnete kegelige Muffe 31, vorzugsweise aus gut wärmeleitendem Metallblech, die an ihren beiden Enden offen ist, umgibt mit geringem Abstand den mit der Anode vereinigten, aus kurzen und dickenAccording to Fig. 1, the untreated raw water to be evaporated as a coolant enters the upper part of the jacket 1 via the feed line 2, which has a small diameter, where it is held at a liquid level 30 by a suitable pipe system. A conical sleeve 31 arranged inside the jacket 1 , preferably made of a highly thermally conductive sheet metal, which is open at both ends, surrounds the short and thick one united with the anode at a small distance

909 580/320909 580/320

Höckern bestehenden Wärmeableiter 32, durch den sie auf eine höhere Temperatur als der Mantel 1 gebracht wird, so daß sie etwa 100° C erreicht.Bumps existing heat sink 32, by means of which it is brought to a higher temperature than the jacket 1 , so that it reaches about 100.degree.

Das Rohwasser erhitzt sich daher in Berührung mit der metallischen Außenfläche der eine Temperatur von rund IOO⁰C aufweisenden Muffe 31, die mit Rippen 33 zur Vergrößerung ihrer Wärmeabgabefläche versehen sein kann. Eine von der Innenseite des Mantels 1 abstehende schraubenlinig gewundene Lenkfläche 34, z. B. aus Blech, von der in Abb. 1 nur der Querschnitt ersichtlich ist, zwingt das Rohwasser, in einer langen Bahn den Raum zwischen dem Mantel 1 und der Muffe 31 zu durchströmen, wie die Pfeile 35 in Abb. 1 andeuten. Wenn das Wasser am tiefsten Punkt der Muffe 31 ankommt, hat es auf diese Weise eine Temperatur erreicht, welche die mittlere, etwa 80° C betragende Temperatur überschreitet, bei welcher die Kesselsteinablagerungen auftreten. Das Wasser gibt daber, während es sich noch zwischen dem Mantel 1 und der Muffe 31 befindet, die schlammigen und die festen Kesselsteinniederschläge von Kesselstein an den Boden des Mantels 1 ab, von wo sie durch ein Ventil 36 entleert werden können.Therefore, the raw water heated in contact with the metallic outer surface of a temperature of about ⁰ C IOO having sleeve 31 which may be provided with ribs 33 to increase its heat dissipation area. A from the inside of the shell 1 protruding helically wound steering surface 34, for. B. made of sheet metal, of which only the cross section can be seen in Fig. 1, forces the raw water to flow through the space between the jacket 1 and the sleeve 31 in a long path, as the arrows 35 in Fig. 1 indicate. When the water arrives at the lowest point of the sleeve 31 , it has reached a temperature in this way which exceeds the mean temperature, which is approximately 80 ° C., at which the scale deposits occur. While it is still between the casing 1 and the sleeve 31 , the water releases the sludgy and solid scale deposits of scale to the bottom of the casing 1 , from where they can be emptied through a valve 36.

Zur Feststellung und Überwachung der am Boden des Mantels 1 abgelagerten Kesselsteinmenge kann an das untere Mantelende 1 ein Glaszylinder 36' angesetzt sein, der durch das Ventil 36 für gewöhnlich abgeschlossen ist. Das von diesem Kesselstein befreite, abgeklärte Wasser wird nach dem Wärmeableiter 32 durch dessen Verdampfungswirkung in der Richtung des Pfeiles 37 hingezogen und durch die Berührung mit den Buckeln oder Rippen des Wärmeabieiters in an diesem hochsteigenden, mehr oder weniger Wasserteilchen mit sich reißenden Dampf übergeführt.For the detection and monitoring of deposited at the bottom of the jacket 1 scale amount of a glass cylinder can be set 36 'at the lower end of casing 1 which is closed by the valve 36 usually. The clarified water freed from this scale is drawn towards the heat sink 32 by its evaporation effect in the direction of the arrow 37 and, when it comes into contact with the humps or ribs of the heat sink, is converted into more or less water particles that rise up on it and carry it with it.

In das untere verjüngte Ende der kegelstumpfförmigen Muife 31 ist ein mechanisches Filter 37' eingebaut, durch welches das Wasser hindurchtreten muß, bevor es nach dem Wärmeableiter 32 gelangt. Durch die Auffangwirkung dieses Filters wird erreicht, daß die Strudel, die sich um den Wärmeableiter 32 infolge der in dessen Nähe in der Wasser-Dampf-Emulsion auftretenden Wirbel bilden, nicht auf das im unteren Teil des Mantels 31 befindliche Wasser und insbesondere nicht auf das am Boden des Mantels 31 etwa gerade abgelassene, mit Kesselsteinablagerungen verschlammte Wasser übertragen werden. Um aus dem nach dem Sammler 3 geleiteten Dampf das von diesem etwa noch mitgerissene Wasser zu beseitigen, ist dem Sammelraum 3 ein am unteren Ende gelochter Zylinder 22 vorgeschaltet, der den Dampfstrom zu einer mehrfachen Richtungsumkehr gemäß dem in Abb. 1 eingezeichneten zweimal geknickten Pfeil zwingt.A mechanical filter 37 'is built into the lower tapered end of the frustoconical tube 31 , through which the water must pass before it reaches the heat sink 32. The catching effect of this filter ensures that the vortices that form around the heat sink 32 as a result of the eddies occurring in the water-steam emulsion in its vicinity do not affect the water in the lower part of the jacket 31 and in particular not the at the bottom of the shell 31 about just drained, silted with scale deposits are transferred. In order to eliminate from the directed to the collector 3 vapor which by this example still entrained water, the collecting space 3 is connected upstream of a perforated at the lower end of cylinder 22 to a multiple reversal of direction according to force the flow of steam to the drawn in Fig. 1 twice bent arrow .

Der Mantel 1 ist vorzugsweise aus zwei Teilen 39 und 40 zusammengesetzt, die durch ein rasch lösbares ringförmiges Dichtungs- und Verbindungsglied 38 miteinander vereinigt sind. Der zylindrisch ringförmige obere Mantelteil 39, der in eine den Zylinder 22 umschließende Ausbauchung übergeht, weist an seinem oberen Ende einen Flansch auf, mit dem ein von der Anode über dem Wärmeableiter 32 nach oben ragender kegeliger Zwischenteil nicht verschweißt ist. Der untere Mantelteil 40, in dem sich der Kesselstein ablagert, kann sehr leicht ohne eine besondere, an der Elektronenröhre auszuführende Vorbereitungsmaßnahme zusammen mit der von ihm getragenen Muffe 31 in seiner Achsrichtung nach Lösung des Verbindungsgliedes 38 von der Anode zu Reinigungszwecken abgezogen werden, und ebenso ist die einfach The jacket 1 is preferably composed of two parts 39 and 40 which are combined with one another by a quickly releasable annular sealing and connecting member 38. The cylindrical, ring-shaped upper jacket part 39, which merges into a bulge surrounding the cylinder 22 , has at its upper end a flange to which a conical intermediate part protruding upward from the anode above the heat sink 32 is not welded. The lower shell part 40, in which the scale is deposited, can very easily be removed from the anode for cleaning purposes, together with the sleeve 31 carried by it, after loosening the connecting member 38, and also without any special preparatory measures to be carried out on the electron tube is it easy

■ auf einen Innenflansch am oberen Ende des unteren Mantelteiles 40 aufgelegte Muffe 31 bequem von diesem zur Freilegung seines Inneren abhebbar.■ sleeve 31 placed on an inner flange at the upper end of the lower casing part 40 can be conveniently lifted from the latter to expose its interior.

Abb. 2 veranschaulicht eine Anlage zur Speisung der Anodenkühlvorrichtung nach Abb. 1 mit Rohwasser unter Anwendung eines Speichers für das Destillat und einer Sicherheitsvorrichtung für die Durchführung der Kühlung. Der das Kühlwasser und die zu kühlende Anode enthaltende Mantel 1 steht gemaß Abb. 2 über die mit dem DampfumIenkungszylinder 22 versehene Ausbauchung seines Oberteiles und das Dampfsammelrohr 3 sowie über das sich anschließende senkrechte Rohr 23 mit einem von einer Rohrschlange 5' durchsetzten Kondensor 5 in Verbindung, der die angesammelte destillierte Flüssigkeit nach einem mit einem Entnahmehahn 42 versehenen Speicherbehälter 41 abgibt.Fig. 2 illustrates a system for feeding the anode cooling device according to Fig. 1 with raw water using a storage tank for the distillate and a safety device for carrying out the cooling. The jacket 1 containing the cooling water and the anode to be cooled is connected, as shown in Fig. 2, via the bulge of its upper part provided with the steam deflection cylinder 22 and the steam collecting pipe 3, as well as via the adjoining vertical pipe 23 with a condenser 5 penetrated by a pipe coil 5 ' , which discharges the accumulated distilled liquid to a storage container 41 provided with a tap 42 .

Die Einhaltung eines gleichbleibenden Flüssigkeitsspiegels bei der Speisung des Mantels 1 ist mit niede- rem Druck von einem mit einem Reiniger bekannter Bauart vereinigten Vorratsbehälter 20' aus gewährleistet, dem von dem verfügbaren allgemeinen Wasserverteilungssystem aus durch ein von einem Schwimmer beherrschtes Rohr Rohwasser zugeführt wird, so daß die Wasserspeisung des Mantels 1 der Kühlvorrichtung mit einem unter dem Druck des Wasserverteilungssystems liegenden Druck erfolgt. Der Vorratsbehälter 20', der für mehrere Anodenkühlvorrichtungen nach Abb. 1 gemeinsam sein kann, ist über die senkrechte Leitung 19 mit einer einen konstanten Flüssigkeitsspiegel im Mantel 1 einstellenden Vorrichtung verbunden, die in der Hauptsache aus der geerdeten Isolierrohrschlange 43 und dem deren Anschluß an ein Gefäß 12 und damit an den Einlaßstutzen 2 des Mantels 1 beherrschenden und von einem Schwimmer 17' im Gefäß 12 gesteuerten Ventil 44 besteht. Das nur ein kleines Fassungsvermögen besitzende Gefäß 12 ist mit dem Oberteil des Mantels 1 durch eine in ihm den gleichen Druck wie im Dampfraum des Mantels herstellende Ausgleichsleitung 16' verbunden. The maintenance of a constant liquid level when feeding the jacket 1 is ensured with low pressure from a reservoir 20 ' combined with a cleaner of known type, to which raw water is fed from the available general water distribution system through a pipe controlled by a float, so that the water supply to the jacket 1 of the cooling device takes place at a pressure which is below the pressure of the water distribution system. The storage container 20 ', which can be common for several anode cooling devices according to Fig. 1, is connected via the vertical line 19 to a device which sets a constant liquid level in the jacket 1 , which mainly consists of the earthed insulating pipe coil 43 and its connection to a Vessel 12 and thus on the inlet port 2 of the jacket 1 dominating and controlled by a float 17 ' in the vessel 12 valve 44 consists. The vessel 12 , which has only a small capacity, is connected to the upper part of the jacket 1 by a compensating line 16 ′ which produces the same pressure in it as in the steam space of the jacket.

Das im Speicherbehälter 41 angesammelte Kondenswasser fließt durch das Überlaufrohr 45 einer Sicherheitsvorrichtung 46 zu, die in bekannter Weise als mit Kontakten in seinem Inneren versehener Behälter ausgestaltet sein kann und von der aus eine Rohrleitung 47, 48 das Kondenswasser in den Kühlflüssigkeitsstrom zur Wiederausnutzung zurückführt. Der nur mit unbehandeltem Frischwasser gespeiste Vorratsbehälter 20' dient lediglich zur Lieferung der Rohwassermengen für den Ausgleich der beim Ablassen von Kondenswasser aus dem Behälter 41 durch den Hahn 42 auftretenden Verluste. Der 'im Behälter 46 herrschende Druck wird durch eine Ausgleichsleitung 16" gleich dem Druck im Mantel 1 gehalten.The condensed water collected in the storage container 41 flows through the overflow pipe 45 to a safety device 46 , which can be designed in a known manner as a container provided with contacts in its interior and from which a pipe 47, 48 returns the condensed water to the cooling liquid flow for reuse. The storage container 20 ′, which is only fed with untreated fresh water, serves only to supply the raw water quantities to compensate for the losses occurring when draining condensation water from the container 41 through the tap 42. The pressure prevailing in the container 46 is kept equal to the pressure in the jacket 1 by a compensating line 16 ″.

Zwischen dem Behälter 46 und dem Mantel 1 findet ein dauernder schwacher Übergang von Kondenswasser statt, so daß das isolierend wirkende Rohrstück 48 stets mit Wasser gefüllt ist, was notwendig ist, damit die Isolierung zwischen dem Mantel 1 und der auf Erdpotential zu haltenden Sicherheitsvorrichtung 46 durch ein Rohrstück 48 von geringer Länge gewährleistet ist. Zur Aufrechterhaltung dieses Flüssigkeitsüberganges wird durch die Leitung 16" in den Behälter 46 eine kleine Menge von Kondenswasser, z. B. das sich in der hochsteigenden Dampfleitung 23 durch natürliche Abkühlung bildende Kondenswasser, eingespritzt. Eine in einer Ausbauchung der Rohrleitung 23 an der Einmündungssteile der Leitung 16" vorgesehene ringförmige Schrägfläche 51 Between the container 46 and the jacket 1 there is a permanent weak transition of condensation water, so that the insulating pipe section 48 is always filled with water, which is necessary for the insulation between the jacket 1 and the safety device 46 to be kept at ground potential a pipe piece 48 of short length is guaranteed. In order to maintain this fluid transition is fed through line 16 'into the container 46, a small amount of condensation, z. B. the forming in the high-rising steam line 23 by natural cooling condensation water injected. One of in a bulge of the pipe 23 at the junction Steep Annular inclined surface 51 provided for line 16 ″

Claims

causes the small amount of condensation water formed in the pipe 23 to flow off to the pipe 16 ″. In this way, a constant fluid connection between the safety device 46 and the jacket 1 can be maintained through the intermediary of the pipeline 47, 48, which is due to the small cross section and relatively short length causes the fluid movement thus induced to have very little inertia, which is necessary if the safety device is to have a low time constant. The utilization of the condensate of the conduit 23 in the safety device 46 is also advantageous in that it maintains the earth potential is facilitated with the safety device 46. When starting the entire cooling system according to Fig. 2, the container 46 and the pipeline 47, 48 must be filled with condensed water or, and for taking up the scale deposits from the jacket 1 during its cleaning, a collecting vessel 50 can be arranged below it. Patent claims:

1. A device for boiling electron tubes with an outer anode using raw water, characterized in that a sleeve (31) open at both ends has a heat sink designed as an anode (32) at a distance within a space surrounding it, fed with the raw water Mantle (1) surrounds and interacts with between her and. The guide surfaces (34) arranged on the jacket cause the raw water to pass through a long path before it hits the heat sink (32) , on which it is brought to a temperature by the sleeve (31) heated by the boiling water on the heat sink (32) at which it releases most of its scale at the lower end of the socket before it passes through a thermosiphon

effect reaches the heat sink (32) causing its evaporation (Fig. 1).

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the sleeve (31) together with the surrounding lower part (40) of the jacket (1) by a quickly releasable connecting and sealing member (38) to the upper jacket part designed as a steam collector ( 39) is connected, on which an annular intermediate part connected to the anode via the heat sink (31) rests (Fig. 1).

3. Apparatus according to claim 1 and 2, characterized in that to maintain a constant liquid level (30) in the jacket (1) with this a small storage container (20 ') via a valve (44) controlled by a float (17') is in connection (Fig. 1 and 2).

4. A ⁷ Orrichtung according to any one of claims 1 to 3, characterized in that for monitoring the constancy of the liquid level in the jacket (1) in this an additional liquid flow (47, 48) is introduced, which has a low inertia and only Condensation water leads and is continuously fed with a small supply (Fig. 2).

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the sleeve (31) open at both ends has a truncated cone shape tapering towards the lower closed end of the anode (32) (Fig. 1).

Considered publications:
German patent specifications No. 254 946, 257 346,
836, 284 117, 397 218, 496 461, 541 780, 546 156, 090, 598 026, 632 817, 639 336, 645 892, 650 177, 586, 668 376, 697 721, 804 939;

Austrian Patent Nos. 87 501, 122 941; Swiss patents No. 109 997,
698, 117,881;

French Patent No. 777 077;
USA - Patent Regulations No. 1 903 945, 1 924 368,
110,774;

The publication "25 Years of Telefunken", 1928, p. 138.

1 sheet of drawings