Катодный узел электронной лампы

Катодный узел электронной лампы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Х АВТОРСКОМУ СВ ЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических Рвспублик (ii> 868880 (61) Дополнительное к авт. свмд-ву

Р1)М. Кл.з (22) Заявлено 14. 01. 80 (21) 2869653/18-25 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 300981. Бюллетень Йо 36

Дата опубликования описания 30. 09. 81

Н 01 J 1/20

Государственный комнтет

СССР яо делан нзобретеинй н открытий (53) УДК 621.385. . 032. 223 (088.8) (72) Авторы изобретения

В.И. Резников и В. И. Адамовский

« (71) Заявитель (54) КАТОДНЫЙ УЗЕЛ ЭЛЕКТРОННОИ ЛАМПЫ

Изобретение относится к радиоэлектронике, конкретно к катодным узлам электронных ламп с испарительным охлаждением.

Известны электродные узлы для электронных ламп с. испарительным охлаждением, содержащие бойлер, конденсатор и паропровод для передачи пара из бойлера в конденсатор и. воз- О врата конденсата в бойлер (1 ).

В этом устройстве тепловосПринимающий и теплорассеивающий участки смещены друг относительно друга в осевом направлении так, что хотя бы один иэ концов их не совпадает. В результате этого пути тепловых потоков через стенку удлиняются и устанавливается больший температурный градиент между тепловоспринимающим и теплорассеивающим участками, а также большая неизотермичность теплорассеивающей поверхности.

При включении источника тепла жидкость на теплорассеивающей поверхности начинает кипеть. Особенности кипения на такой неизотермической поверхности заключаются в сосуществовании различных режимов кипения: пленочного на наиболее нагретой части поверхности, переходного и разви- 30 того пузырькового — на срединной части поверхности и слаборазвитого пузырькового либо конвективного теплообмена — на более холодной части поверхности. При возрастании теплового потока область с пленочньи режимом кипения увеличивается, а остальные области смещаются в сторону более холодной части поверхности.

Пленочный режим кипения характеризуется малым коэффициентом теплоотдачи н большими градиентами температуры от стенки к жидкости..Слаборазвитое пузырьковое кипение и конвективный теплообмен характеризуется малым коэффициентом тенлоотдачи и малыми градиентами температуры.

С наибольшей эффеKTивностью теплоотдача осуществляется на части поверлности с переходным и раэвитыа пузырьковым кипением.

К недостаткам этого устройства следует отнести то, что часть теплорассеиваюшеи поверхности блокируется пленочным режимом кипения и это уменьшает средний коэффициент теплоотда и. Кроме того, для стабильной работы теплорассеивающего устройства необходимо предусматривать резервную (холодную) часть поверхности со сла868880 боразвитым пузырьковым кипением.

)тс> еще больше уменьшает средний ко

:.ффициент теплоотдачи, отнесенный ко всей поверхности теплообмена.

Следует также отметить, что работа теплорассеивающего устройства регламентируется допустимой разностью температур поверхности тепловоспринимающего участка и невозмущенных слоев жидкости, у теплорассеивающего участка. Для радиоэлектронных ламп эта разность температур может достигать нескольких сотен градусов. Эффективное использование такого температурного напора таит в себе большие потенциальные возможности для интенсификации теплообмена в теплорассеивающем устройстве. Большая часть этой допустимой разности температур теряется в стенке при удлинении пути тепловых потоков, а также неэффективно используется в пленоч- 20 ном режиме кипения.

Известна также конструкция катодного узла для электронной лампы с эмитирующейl. поверхностью, расположенной на наружной стороне резервуара, содержащего теплоноситель, соединенный паропроводом с конденсатором.

Катодная ножка представляет собой цилиндрический корпус, ограниченный снизу плоским дном. Внутри катодной ножки в области самого катода создан резервуар, содержащий сопло с отверстиями и теплоноситель. В нем обеспечивается процесс испарения, конденсации и циркуляции теплоносителя на горячих и холодных участках катодного узла. В качестве теплоносителя используется, например кальцинированная сода, температура плавления которой 840-850 С, что обеспечивает поддержание, температуры на ка- 4О тоде около 850 С

Таким образом, для обеспечения требуемого теплового режима катода используется высокотемпературный теплоноситель. Для таких теплоносителей коэффициент теплопередачи сравнительно невысок. Это вынуждает интенсифицировать циркуляцию теплоносителя в катодной ножке, вводя, на- gp пример, сопло с отверстиями, т.е. ведет к усложнению конструкции .

Не использ; ется высокая допустимая температура эмитирующей поверхности катода для увеличения теплопередающей способности катодного узла.

Разность температур катода и теплоносителя мала также из-за высокотемпературного теплоносителя.

Увеличение мощности тепловыделения или плотности теплового потока в бО устройстве приводит к росту температурных напряжений в конструкции, разрушению катодной ножки вследствие температурных напряжений или переже65

Мощность, подводимая к эмитирующей поверхности ограничена размером теплоотдающей поверхности, которая равна или меньше размеров тепловоспринимающей поверхности, и коэффициентом теплоотдачи высокотемпературного теплоносителя, который сравнительно невелик.

Цель изобретения — повышение надежности работы устройства и увеличение равномерности термостабилизации на его эмитирующем участке.

Указанная цель достигается тем,что в катодном узле с эмитирующей поверхностью, расположенной на наружной стороне корпуса, содержащего теплоноситель, соединенный паропроводом с конденсатором, в корпусе установлена втулка из материала с высокой теплопроводностью, в которую вставлен стакан конической формы, образующий своей наружной поверхностью с втулкой зазор, заполненный материалом с низкой теплопроводностью (например, керамикой или парами теплоносителя).

На чертеже изображена предлагаемая конструкция катодного узла в разрезе, общий вид.

На наружной поверхности корпуса 1 катодного узла установлен охлаждаемый катод 2 электронной лампы. В корпус 1 вставлена втулка 3, выполненная из теплопроводного материала, в которую с зазором вставлен стакан

4, имеющий коническую форму. Зазор между стаканом и втулкой заполнен материалом с низкой теплопроводностью

5, например керамикой.

В стакан налит теплоноситель б, например вода. Корпус 1 и конденсатор 7 соединены паропроводом 8.

Устройство работает следующим образом.

При включении электронной лампы на катоде 2 выделяется тепло.

Тепло от катода 2 вследствие большого термического сопротивления слоя керамики 5 растекается по теплопроводной втулке 3 и распределяется равномерно по стенке конического стакана 4. Отвод тепла.с конического стакана осуществляется в.режиме развитого пузырькового кипения жидкого теплоносителя б, причем интенсивность кипения поддерживается одинаковой на всей внутренней поверхности стакана.

Образующий пар по паропроводу поступает в конденсатор, где конденсируется. Конденсат стекает обратно в конический стакан 4. В указанной конструкции при нагреве катода 2 на внутренней поверхности стакана 4 устанавливается тепловой поток, определяющийся теплопроьодностью.конструкции внутрь, стакана и зависящий от следующих величин: теплопроводности и толщины стенки катодной ножки, теплопроводности и

868880.толщины керамики или другого заполнителя зазора, теплопроводности и толщины материала стакана.

Такое устройство приводит к увеличению размеров теплоотдающей поверхности и установлению такого режима теплоотдачи, что возможно применение теплоносителей, имеющих температуру кипения значительно ниже, чем рабочая гемпература эмитирующей поверхности, например воды. Применение воды в качестве теплоносителя тем более удобно, что коэффициенты теплоотдачи при ее кипении значительно выше, чем при использовании в качестве теплоносителя расплава кальцинированной соды.

Размеры зазора и теплопроводность его наполнителя такие, что на внутренней поверхности стакана 4 устанавливается температура, соответствующая развитому кипению выбранного теплоносителя 6.

Для катодного узла, в котором в качестве теплоносителя используется вода, при давлении близком к атмосферному, развитому кипению соответствует температуре 120 С.

При нагреве эмитирующего участка

2 на внутренней поверхности стакана

4 установится расчетный температурный напор,а перепад в стенке катодного узла составит:

8= т9- То, где T9 — температура эмитирующей поверхности, Т вЂ” температура развитого кипеО ния выбранного теплоносителя при заданном давлении.

Для предлагаемого катодного узла температурный перепад в стенке составляет:

9 = 850-120=730 С

Этот же температурный перепад устанавливается вдоль стенки катодного узла. Под действием температурного напора тепловой поток передается участкам стенки катодного узла,удаленным от эмитирующей поверхности и вдоль стенки установится соответствующий градиент температур. Размеры зазора 5, заполненного керамикой, меняются по длине катодной ножки и рассчитываются, исходя из условий поддержания заданной температуры на внутренней поверхности стакана и температуры стенки катодной ножки в данном сечении.

Втулка 3 из теплопроводного материала, установленная в корпусе 1 катодного узла, служит для уменьшения градиента температур на эмитирующем участке 2 катодного узла, так как благодаря ее высокой теплопроводности выделяющееся тепло перетекает вдоль стенки катодного узла с меньшим градиентом температур.

При указанной выше конструкции стенки катодной ножки на эмитирующей поверхности устанавливается температурный перепад, обусловленный разностью тепловыделения на эмнтирующей поверхности и на поверхности стакана теплопроводностью и толщиной втулки и стенки катодного узла. Установка внутри стенки катодной ножки втулки, выполненной из материала с высокой теплопроводностью, способствует установлению более равномерного поля .температур на поверхности катодного узла, а установка стакана позволяет равномерно распределить тепловой поток по стенке катодного уз20 ла и довести его до плотности наиболее рациональной в условиях эксплуатации с использованием наиболее эффективных теплоносителей.

Формула изобретения

1. Катодный узел электронной лампы с эмитирующей поверхностью,расположенной на наружной стороне корпуса, содержащего теплоноситель, соединенный паропроводом с конденсатором, отличающийся тем, что, с целью повьзаения надежности работы и увеличение равномерности термостабилизации на эмитирующем участке, в корпусе установлена втулка из материала е высокой теплопроводностью, в которую вставлен стакан конической формы, образующий своей наружной поверхностью с втулкой зазор, заполненный материалом с низкой теплопроводностью.

2. Катодный узел по п.1, о т л и45 ч а ю шийся тем, что в качестве материала с низкой теплопроводностью использована керамика.

3. Катодный узел по п.1, о т л ич а ю щ и и с я тем, что в качестве

Я материала с низкой теплопроводностью использованы пары теплоносителя.

Источники информации,. принятые во внимание при экспертизе

S$

1. Патент CIA 9 3196936, кл. 165-47, опублик. 1970.

2. Патент Великобритании

9 1263766, кл. H 1 0, опублик. 1972 (прототип).

868880

Тираж 787 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и бткрытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Заказ 8344/77

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород,ул. Проектная,4

Составитель Г. Жукова

Редактор A. Власенко Техред Т.Маточка Корректор Г. Решетник