Устройство охлаждения электронной лампы

 

Союз Соввтскмн

Соцмалмстмчвсккн

Республик

«1i 658622 и

l

I (6!) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 28.03.77 (21) 247 1д99у18-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано25.04. 79. Бюллетень №15 г (51) М. Кл.

Н 01 У 19/74

ГвеударатвеннаФ квинтет

СССР

Ао делам нзаеретеннй

II етнритнй (53) УДК 621.385..6(088.8) Дата опубликования описания 26.04.79 (72) Авторы изобретения

В. И. Резников, С. И. Рябченков и А. И. Бондаренко (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ОХЛАЖДЕНИЯ ЭЛЕКТРОННОЙ ЛАМПЫ

Устройство охлаждения относится к области электротехники и предназначено дпя эффективного охлаждения различных источников тепла и может быть использовано в электронике больших мощностей, металлургии, ядерной энергетике, силовой полупроводниковой технике, ракетном двигатепестроении и, в частности, дпя ис парите пьн ого ох паж дени я мощных электронных ламп в радиоэлектронике.

Известные устройства испарительного охпажцения содержат бойлер, конденсатор и транспортное средство дпя передачи пара из бойлера в конденсатор и возврата конденсата в бойлер (1). Охпаждаемый элемент помещается внутрь бойлера, либо. находится вне бойлера, контактируя с последним. Бойлер заполнен жидкостью, кипящей на поверхности, к которой подводится тепло. Лпя значительного повышения коэффициента теппоотдачи поверхность теплообмена выполняется оребренной, шероховатой ипи на нее наносится пористый слой. Известно, что в условиях, когда жидкость, заполняющая бойлер, кипит на поверхности с пористым споем, получен наибольший коэффициент теппоотдачи.

Одной из важных задач, решаемых

S при создании устройств испаритепьного охлаждения, является обеспечение беспрепятственного отвода пара из бойлера в конденсатор и возвращения конденсата. От того, как решена эта задача, заев висит хоподопроизводитепьность устройства и допустимые тепповые нагрузки на поверхности охйаждаемого элемента. Йпя этих цепей используются разпичныв завихритепи, прямые и наклонные лопатки, т трубки и т.д.

Известно также устройство охлажде ния электронной лапмы, которое представляет собой замкнутый полый баллон, содержащий ахлаждаемый электрод, бой26 пер конденсатор, отбойную решетку и транспортчое средство. Бойлер представляет собой цилиндрическую камеру, ограниченную снизу плоским дном. На бо8622 .

3 65 ковой поверхности бойлера снаружи закреплен катод — охпаждаемый элемент электронной лампы, а изнутри нанесен пористый слой, аналогичный капиппярнопористой структуре тепловых труб. Свободное пространство внутри бойлера и пористый спой заполнены жидкостью(21.

Бойлер с помощью расширяющейся части баллона соединен с ципиндрическим конденсатором. Стенки расширяющейся части баллона также покрыты пористым споем, являющимся продолжением пористого слоя бойлера. Бойлер отделен от остального объема баллона соплом, сужающимся по направлению к конденсатору. В стенках сопла выпопнено множество отверстий. Над выходом сопла установлен@ отбойная решетка. Соппо предназначено дпя сжатия и турбупизации потока пара, выходящего иэ бойлера. После выхода из сопла пар резко расширяется и происходит сепарация избыточной влаги. Отбойная решетка препятствует проникновению капель жидкости в конденсатор и направляет их в накопительную емкость,:распопоженную между степками расширяющейся части баппона и сопла. В эту же емкость поступает из конденсатора конденсат, стекая по стенкам баллона. Возврат конденсата из накопительной емкости в бойлер осуществляется двумя путями - по пористому слою вследствие капиллярных сип непосредственно к поверхности теппообмена и через отверстия в стенках сопла в виде капель и струй в свободный объем бойлера, Наибольшей эффективностью рассмотренное устройство будет обладать топьzo при условии, что свободное пространство внутри бойлера в процессе работы будет постоянно заполнено жидкостью.

Сужающееся сопло, примененное в устройстве, обладает большим гидрав- лическим сопротивлением, намного большим, чем сопротивление всех остальных участков устройства охлаждения. Введение сопла приведет к значительному повышению давления в бойлере. Соответственно повысится температура насыщения жидкости (температура кипения) и температура охпаждаемого катода электронной папмы. При этом даже незначительные колебания объемного расхода пара через соппо, вызываемые, например, изменением тепловой нагрузки катода, будет в значительной мере изменять давление в бойлере и, связанные с ним колебания температуры катода могут достичь недопустимых величин.

Высокое статическое давление в бойлере препятствует проникновению капель

5 и струй через отверстия в стенках нижней части сопла. На остальной части сопла капли и струи жидкости будут проникать через отверстия в стенках, однако высокий динамический напор в турi0 булизированном потоке пара будет препятствовать опусканию их в бойлер. Поток . пара будет дробить эти струи и капли, захватывать их и выносить через сопло.

Через некоторое время после начала работы устройства жидкость из бойлера переместится в накопительную емкость, а некоторая ее часть будет циркулировать в контуре "накопительная емкость— стенка сопла - поток пара — пространство над соплом — накопительная емкость .

Нарушится основное условие высокой хоподонроизводительности ус ройства— бойлер освободится от жидкости. Отсутствие жидкости в свободном объеме бойлера превратит устройство в обычную

t тепловую трубу. Возврат конденсата в зону испарения будет осуществляться с

Ф этого момента только пористым споем.

Теппопередающая способность устройства и допустимые тепловые нагрузки на катоде резко уменьшатся, Белью настоящего изобретения. является устранение указанных недостатков, увеличение производительности

35 устройства охлаждения, повышение удель.ной мощности, отводимой от электрода и стабилизация его температуры.

Указанная цель достигается тем, что

4Q транспортное средство выполнено в виде копокопообразного диффузора с расположенным в нем попым шаром, жестко соединенным с проходящим сквозь него штоком, один конец которого подвешен к отбойной решетке на пружине, а второй конец выполнен в виде поршня и входит в цилиндрическую камеру с впускным и выпускным клапанами, расположенную в бойлере.

На приведенном чертеже изображен общий вид предложенного устройства охлаждения в разрезе. Охпаждаемый катод 1 закреплен на наружной боковой поверхности бойлера 2. На чертеже показаны также анод 3 и магнитная система 4 электронной пампы.

Внутренняя боковая поверхность бойлера 2 покрыта пористым слоем 5, выполненным, например, иэ нескольких

658622

В статическом состоянии бойпер 2, пористый спой 5, камера 16, трубопроводы 19 и часть накопитепьной емкости заполнены жидкостью с температурой (т, ) меньше температуры насыщения ($ ). Шар 11 со штоком 12 удерживается пружиной 15 таким образом, что нижний конец штока, выполненный в виде поршня, находится в верхней части. камеры 16.

Работа устройства основана на известном факте возникновения силы,.толкающей шар навстречу обтекающему его в диффуэоре потоку пара. Г!ри включении эпектронной лампы от катода 1 в бойлер 2 начинает поступать тепло. Жид I кость в бойпере нагревается до температуры насыщения и закипает. Образующийся пар выходит через диффуэор 8, обтекая при этом шар 1 l. Скорость пара в наиболее узком сечении между шаром

11 и стенкой диффузора 8 будет максимальной. Сразу за шаром скорость

55 споев мепкоячеистой металлической сетки . Бойлер 2 отделен от остального объема баплона, содержашего конденсатор 6 и расширяющуюся часть 7, при помощи колоколообразного диффузора 8. 5

В нижней части диффузора. 8 выполнены отверстия 9. Со стороны бойлера 2 отверстия 9 закрыты пористым слоем 5.

Стенки диффузора 8 и расширяющаяся часть 7 баллона образует емкость, в 10 которой скапливается конденсат 1О., Через отверстия 9 конденсат 10 впиты- вается пористым слоем 5 и вспедствие капиплярных сил распре де ляется по всему слою. По оси диффузора 8 размещен попьгй шар 11, жестко соединенный со штоком 12. Верхний конец штока 12 входит во втулку 13 отбойной решетки 14и свободно подвешен к ней с помощью пружины 15. Один конец пружины 15 закреппен на втулке 13, второй — на штоке 12. Нижний конец штока 12 выпопнен в виде поршйя и входит в камеру

16. В основании камеры 16, упирающемся в дно бойлера, установлен выпускной обратный кпапан 17 и имеются отверстия

18 дпя выхода конденсата в бойлер. Камера 16 фиксируется по оси бойлера с помощью одного ипи нескольких трубо проводов 19. Трубопроводы 19 соединяют накопительную емкость с камерой 16.

Ha axone каждого трубопровода 19 в камеру 16 установлен впускной обратный кпапан 20.

35 пара резко падает. Б струе, обтекаюшей переднюю часть шара, давление будет намного меньше, чем эа шаром. Благодаря этой разности давлений, на шар действует сила, двигающая его ко входу в диффуэор. Чем бопьше скорость пара, тем больше сила, действующая на шар.

При движении ко входу в диффузор, шар 11 увлекает шток 12 и растягивает пружину 15.,Павпение в камере 16. под воздействием нижнего конца штока 12 повышается, выпускной обратный кпапан 17 открывается и в бойлер 2 через отверстия 18 поступает порция жидкости, недогретой до температуры насыщения.

Процесс парообраэования "гасится" на время, пока поступившая жидкость не нагреется до температуры .насыщения.

Поток пара уменьшится и шар 11 со штоком 12, под воздействием пружины, 15 возвратится B исходное оложеиие

При этом выпускной обратный кпапан 17 закрывается и в камеру 16 через трубопроводы 19 и впускные обратные кпапаны 20 всасывается следующая порция жипкости, недогретой до температуры насыщения.

Подкачка конпенсата, саморегупируемая потоком пара, позволяет поддерживать в бойлере требуемый уровень жидкости и обеспечивать, таким образом, условия, необходимые для найбопьшей эффективности устройства охлаждения эпектронной лампы. При этом в нескопько раэ увеаичивается удельная тепповая мощность, отводимая от катода и стабит пизируется его температура.

Формула изобретения

Устройство охлаждения электронной пампы, содержащее охпаждаемый эпектрод, бойлер, конденсатор, отбойную решетку и транспортное средство, о ти и ч а ю m е е с я тем, что, с целью увеличения производительности устройства охпаждения, улучшения стабипизации температуры электрода, транспортное средство выполнено в виде колоколообразного диффузора с расположенным в нем полым шаром, жестко соединенным с проходящим сквозь него штоком, один конец которого подвешен к отбойной решетке на пружине, а второй конец выполнен в виде поршня и входит в цилиндрическую камеру с впускным и выпуск(j 18(i ) ным клапанами, расположенную в бойлере.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Составитель Е. Шитова

Редактор A. Абрамов Техред Э. Чужик Корректор М. Пожо

Заказ 2067/48 Тираж 922 Подписное

1Л11ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий .11;3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал 1ГПП Патент", г. Ужгород, уп. Г!роектная, 4

17

1 1!атлант Г1)Ч 34 34 4 108) кп. 165-74, 1970.

2. I!атент Великобритании Хю l2637OG, кл. 11 I Q, 1970.