Einrichtung zur Kühlung der Anode einer Entladungsröhre. Bei Entladungsröhren, vor allem Sende röhren und Gleichrichterröhren, die zur Ab gabe grosser Leistungen bestimmt sind bezw, mit grosser spezifischer Anodenbelastung be trieben werden, ist man zur künstlichen Kühlung der Anode übergegangen, indem man die Anode zu einem Teil der Wand des Vakuumgefässes macht und an ihr entlang ein Kühlmittel, insbesondere Wasser, strö men lässt, welches die in der Anode ent wickelte Wärme aufnimmt und abführt.
Die bei gegebener Durehflussmenge des Kühl mittels abführende Wärmemenge hängt von dem zulässigen Unterschied zwischen der Ein- und Austrittstemperatur des Kühl- mittels ab. Erfahrungsgemäss darf man bei der zumeist angewandten Wasserkühlung keine höhere Austrittstemperatur als etwa 65 C zulassen.
Wird das Wasser heisser, so bilden sieh Dampfbläschen, die sich an der Anodenoberfläche festsetzen und durch Be hinderung des Wärmeaustausches an dieser Stelle eine örtliche Überhitzung der Anode und ihre rasche Zerstörung herbeiführen. Man muss ferner damit rechnen, dass das Kühlwasser in der heissen Jahreszeit und in tropischen oder subtropischen Gegenden mit einer Temperatur von 3i0 C und mehr zu fliesst, so dass der verfügbare Temperatur unterschied oft nur 30bis 40 C beträgt und die je Sekundenliter abgeführte Wärmemenge gering ist.
Man muss daher mit verhältnis mässig grossen Durchflussmengen des Kühl mittels arbeiten, und dies führt zu grossen Rückkühlanlagen und zu einem grossen Lei stungsaufwand für die Aufrechterhaltung des Wasserumlaufes, Gegenstand. der Erfindung ist eine Ein richtung zur Kühlung .der Anode einer Ent ladungsröhre, bei der die Anode einen Teil der Vakuumgefässwaudbildet und mit einem Kühlmittelstrom in Berührung steht. Sie kennzeichnet sich dadurch, dass, im Kühl mittel durch Ausnützung der Fliehkraft ein senkrecht wenigstens gegen einen Teil der Anodenoberfläche gerichteter Druckanstieg erzeugt ist.
Dieser Druckanstieg, der in sei ner Wirkung einem künstlichen Schwerefeld gleichkommt, behindert, sofern er genügend hoch gemacht wird, bei Verwendung eines flüssigen Kühlmittels die Blasenbildung im Kühlmittel bezw. hält die Blasen klein und hat ausserdem zur Folge, dass sieh die Blasen in Richtung des Drucl#:
gefälles bewegen und ausserordentlich schnell abgeführt werden. Man kann infolgedessen eine wesentlich höhere Erwärmung des Kühlmittels, bei hin reichend grossem Drucl@gefälle sogar bis zum Siedepunkt, zulassen und entweder bei ge gebener Durchflussmenge die Anode erheblich stärker belasten oder bei gleicher Anoden belastung die Durchflussmenge herabsetzen.
Durch Steigerung der spezifischen Anoden belastung ist es ferner möglich, die Anoden oberfläche für eine gegebene Gesamtanoden- belastung kleiner zu halten und damit die Abmessungen und die Betriebskapazität der Röhre zu verkleinern, was sich vor allem bei Röhren für kurze und ultrakurze Wellen und für breite Frequenzbänder günstig aus wirkt. Zur Erzeugung der Fliehkraft muss das Kühlmittel in Rotation versetzt werden. Durch eine schnelle Rotation lässt sich bei flüssigen Kühlmitteln leicht ein Druckan stieg von mehreren Atmosphären je ein Weg strecke erzielen.
Die Rotation des Kühlmittels kann entweder durch Drehung der Röhre oder bei feststehender Röhre mittels eines Rührwerkes oder mittels eines ruhenden Leit- schaufelsystemes herbeigeführt werden. In der Zeichnung sind diese drei Ausführungs möglichkeiten schematisch angedeutet.
Fig. 1 zeigt im Längsschnitt und Quer schnitt eine Röhre, deren rohrförmige Anode 1. in an sich bekannter Weise die innerste Elektrode des Systems bildet, auf welehes von innen nach aussen ein Gitter 2 und die aus mehreren Segmenten bestehende Glüh- kathode 8 folgen.
Das Gitter ist mit dem äussern, aus Metall bestehenden Zylinder- mantel 4 durch radiale Rippen leitend ver bunden, wodurch die Röhre für die soge- nannte Kathodensteuerung besonders geeignet wird, bei welcher das Gitter auf festem Po tential gehalten und die Steuerspannung der Kathode zugeführt wird. Die Elektroden sind durch Keramikscheiben 5, die gleichzeitig einen Teil der Gefässwand bilden, gegenein ander isoliert. Die ganze Röhre wird in eine schnelle Rotation um die Achse 6 mit bei spielsweise<B>100</B> bis 200 UpM versetzt, wo durch das in Richtung des Pfeils 7 oder in entgegengesetzter Richtung durch die Anode hindurchfliessende Wasser gegen die Innen wand der Anode gedrückt wird.
Es entsteht ein senkrecht zur Achse 6 gerichtetes Druck gefälle, demzufolge die an der Anodenober- fläcbe gebildeten Dampfblasen sich rasch ge gen die Mitte der Wasserströmung bewegen und von dieser mitgerissen werden. Dadurch wird einerseits die Gefahr des Festsetzens von Dampfblasen an der Anodenoberfläche vermieden und anderseits werden die mitt leren Stromfäden an der Wärmeabfuhr in stärkerem Masse beteiligt, als es ohne das radiale Druckgefälle der Fall wäre. Die Drehung der Röhre kann entweder mittels eines mechanischen Getriebes, z.
B. eines Riemen- oder Zahnradgetriebes, das zweck mässig an der geerdeten Aussenseite der Röhre angreift, oder dadurch bewirkt werden, dass ein Teil des Aussenmantels der Röhre als Läufer, insbesondere als Kurzschlussanker, eines Elektromotors ausgebildet wird. Die rohrförmige Anode ist an beiden Enden mit Hilfe von Stopfbuchsen 8 gegen den ruhen den Teil der Kühlrohrleitung abgedichtet. Die Stromzuführungen zu den einzelnen Elektroden werden zweckmässig als Schleif ringe ausgebildet, von denen die Schleifringe 9 für die Kathode angedeutet sind.
Der Heiz wechselstrom kann in an sich bekannter Weise auch induktiv auf die sich bewegende Röhre übertragen werden, so dass Schleifringe für ihn dann entbehrlich sind. Für den Übergang der Hochfrequenz werden die Schleifkontakte zweckmässig mittels ring förmiger Kondensatorbelegungen, von denen die eine feststeht und die andere sich mit der Röhre bewegt, kapazitiv überbrückt.
Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch eine gleichartig aufgebaute Röhre, welche jedoch feststehend zu denken ist. Die Bezugs zeichen haben hier dieselbe Bedeutung wie in Fig. 1. Die rotierende Bewegung wird dem Wasser mittels eines Rührwerkes erteilt. Dieses besteht aus einer in der Mitte der Anode gelagerten Achse 10, welche radial gerichtete Flügel 11 trägt und von einem von Isolatoren 12 getragenen Elektromotor 1:ä angetrieben wird.
Fig. 3 stellt im Längs- und Querschnitt eine Anordnung dar, die sich dadurch aus zeichnet, dass die rotierende Bewegung des Kühlmittels ohne bewegte Teile erzeugt wird. Der Kühlflüssigkeit wird vielmehr durch ein feststehendes Leitschaufelsystem, das ähnlich wie bei einer Francis-Turbine ausgebildet ist, eine rotierende Bewegung erteilt. Die Leit- schaufeln 14 haben einen gegen den Anoden durchmesser gekrümmten Querschnitt, sind parallel zur Anodenachse angeordnet und un ten durch eine Scheibe 15 miteinander ver bunden.
Das in axialer Richtung längs des Pfeils 7 einströmende Wasser tritt radial in die Zwischenräume zwischen den Leitschau feln ein und erhält durch diese eine tangen- tiale Bewegungskomponente, d. h. es wird in Rotation versetzt und läuft schliesslich wie der längs der Innenseite der Anode in axialer Richtung ab. Auch in diesem Falle entsteht ein auf die Anodenoberfläche senkrecht ge richtetes - Druckgefälle, welches Gasblasen von der Anode ablöst.
Bei der Beschreibung der Ausführungs beispiele wurde Wasser als Kühlmittel ge nannt. Natürlich können mit denselben Vor teilen auch andere Kühlmittel, wie z. B. 01, verwendet werden. Der Erfindungsgedanke, senkrecht zur Anodenoberfläche einen Druck anstieg im strömenden Kühlmittel hervorzu- rufen, ergibt selbst bei Luftkühlung Vorteile. welche darin bestehen, dass eine gründliche 4 Durchmischung der kühlen Luft mit der erwärmten Luft stattfindet und dadurch der Kühlluft-Ausnutzungsfaktor besonders hoch wird.
Device for cooling the anode of a discharge tube. In the case of discharge tubes, especially transmission tubes and rectifier tubes, which are intended for the delivery of high powers or which are operated with a high specific anode load, the artificial cooling of the anode has been made by making the anode part of the wall of the vacuum vessel and a coolant, in particular water, can flow along it, which absorbs and dissipates the heat developed in the anode.
The amount of heat dissipating from the cooling means for a given flow rate depends on the permissible difference between the inlet and outlet temperature of the coolant. Experience has shown that with the mostly used water cooling, the outlet temperature must not be higher than about 65 C.
If the water becomes hotter, steam bubbles form which attach themselves to the anode surface and cause local overheating of the anode and its rapid destruction by hindering the exchange of heat at this point. One must also expect that the cooling water flows in the hot season and in tropical or subtropical regions with a temperature of 30 ° C and more, so that the available temperature difference is often only 30 to 40 C and the amount of heat dissipated per liter of second is small .
You therefore have to work with relatively large flow rates of the cooling medium, and this leads to large recooling systems and a large amount of effort for maintaining the water circulation, object. The invention is a device for cooling the anode of a discharge tube, in which the anode forms part of the vacuum vessel and is in contact with a flow of coolant. It is characterized in that, in the coolant, by utilizing the centrifugal force, a pressure increase directed vertically at least against part of the anode surface is generated.
This pressure increase, which is equivalent to an artificial gravity field in its effect, hinders, if it is made sufficiently high, the formation of bubbles in the coolant BEZW when using a liquid coolant. keeps the bubbles small and also means that the bubbles are seen in the direction of the pressure:
move inclines and be removed extremely quickly. As a result, the coolant can be warmed up significantly more, with a sufficiently large pressure drop even up to the boiling point, and either with the given flow rate the anode can be subjected to a considerably higher load or the flow rate can be reduced with the same anode load.
By increasing the specific anode load, it is also possible to keep the anode surface smaller for a given total anode load and thus to reduce the dimensions and the operating capacity of the tube, which is especially true for tubes for short and ultra-short waves and for wide frequency bands has a favorable effect. To generate the centrifugal force, the coolant must be set in rotation. With liquid coolants, a rapid rotation can easily achieve a pressure increase of several atmospheres per one distance.
The rotation of the coolant can be brought about either by rotating the tube or, if the tube is stationary, by means of an agitator or by means of a stationary guide vane system. In the drawing, these three execution options are indicated schematically.
1 shows in longitudinal section and cross-section a tube whose tubular anode 1 forms the innermost electrode of the system in a manner known per se, on which a grid 2 and the incandescent cathode 8 consisting of several segments follow from the inside to the outside.
The grid is conductively connected to the outer metal cylinder jacket 4 by radial ribs, making the tube particularly suitable for the so-called cathode control, in which the grid is kept at a fixed potential and the control voltage is fed to the cathode . The electrodes are isolated from one another by ceramic disks 5, which also form part of the vessel wall. The whole tube is set in rapid rotation around the axis 6 with for example <B> 100 </B> to 200 rpm, where the water flowing through the anode in the direction of arrow 7 or in the opposite direction against the inner wall of the Anode is pressed.
A pressure gradient is created perpendicular to the axis 6, as a result of which the vapor bubbles formed on the anode surface move rapidly towards the center of the water flow and are carried away by it. On the one hand, this avoids the risk of vapor bubbles sticking to the anode surface and, on the other hand, the mitt sized current threads are involved in the dissipation of heat to a greater extent than would be the case without the radial pressure gradient. The rotation of the tube can either be by means of a mechanical gear, e.g.
B. a belt or gear drive, which acts appropriately on the grounded outside of the tube, or caused by part of the outer jacket of the tube being designed as a rotor, in particular as a short-circuit armature, of an electric motor. The tubular anode is sealed at both ends with the help of glands 8 against the resting part of the cooling pipe. The power supply lines to the individual electrodes are expediently designed as slip rings, of which slip rings 9 are indicated for the cathode.
The heating alternating current can also be transmitted inductively to the moving tube in a manner known per se, so that slip rings are then unnecessary for it. For the transition of the high frequency, the sliding contacts are expediently bridged capacitively by means of ring-shaped capacitor assignments, one of which is fixed and the other moves with the tube.
Fig. 2 shows a longitudinal section through a similarly constructed tube, which is to be thought of as being stationary. The reference characters here have the same meaning as in Fig. 1. The rotating movement is given to the water by means of an agitator. This consists of an axle 10 mounted in the middle of the anode, which carries radially directed vanes 11 and is driven by an electric motor 1: ä carried by insulators 12.
Fig. 3 shows in longitudinal and cross-section an arrangement which is characterized in that the rotating movement of the coolant is generated without moving parts. Rather, the cooling liquid is given a rotating movement by a fixed guide vane system, which is designed similarly to a Francis turbine. The guide vanes 14 have a cross section that is curved towards the anode diameter, are arranged parallel to the anode axis and are connected to one another by a disk 15 at the bottom.
The water flowing in in the axial direction along the arrow 7 enters the spaces between the guide vanes radially and receives a tangential component of movement through them, ie. H. it is set in rotation and finally runs like that along the inside of the anode in the axial direction. In this case, too, there is a pressure gradient directed perpendicularly to the anode surface, which detaches gas bubbles from the anode.
In the description of the execution examples, water was mentioned as a coolant. Of course, other coolants, such as. B. 01, can be used. The idea of the invention of causing a pressure increase in the flowing coolant perpendicular to the anode surface results in advantages even with air cooling. which consist in the fact that the cool air is thoroughly mixed with the heated air and the cooling air utilization factor is particularly high as a result.