Катодный узел электронной лампы

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯХ АВТОРСКОМУ СВ ЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Рвслубликрц 868880 1) Дополнительное к авт. свмд(22) Заявлено 14.01.80 (2с присоединением заявкм Ио(23) Приоритет М. Кл 9653/18-2 Н рственный номнтетСССРелам нзобретеннйн открытий о ублмковано 300981. Бюллетень Йо 36 опубликования описания 30. 09. 81 К 621. 385) Заявител АТОДНЫЙ УЗЕЛ ЭЛЕКТРО ЛАМПЫ 2 ох- начи, воз 2 Изобретенитронике, конкэлектронных ллаждением.Известны электродные узлы для электронных ламп с. испарительным лаждением, содержащие бойлер, ко денсатор и паропровод для перед пара из бойлера в конденсатор и 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. Особеннос ти кипения на такой неизотермической поверхности заключаются в сосуществовании различных режимов кипения: пленочного на наиболее нагретой част поверхности, переходного и развие относится к радиоэлекретно к катодным узламамп с испарительным охтого пузырькового - на срединнойчасти поверхности и слаборазвитогопузырькового либо конвективного теплообмена - на более холодной частиповерхности. При возрастании теплового потока область с пленочньаа режимом кипения увеличивается, а остальные области смещаются в сторонуболее холодной части поверхности.Пленочный режим кипения характеризуется малым коэффициентом теплоотдачи н большими градиентами температуры от стенки к жидкостиСлаборазвитое пузырьковое кипение иконвективный теплообмен характеризуется малым коэффициентом тенлоотдачи и малыми градиентами температуры.С наибольшей эффективностью теплоотдача осуществляется на части по верлности с переходным и развитымипузырьковым кипением,К недостаткам этого устройстваследует отнести то, что часть теплорассеивающей поверхности блокируется пленочным режимом кипения и этоуменьшает средний коэффициент теплоотдаи. Кроме того, для стабильнойработы теплорассеивающего устройстванеобходимо предусматривать резервную 30 (холодную) часть поверхности со сла 868880боразвитым пузырьковым кипением. Этс еще больше уменьшает средний ко" эффициент теплоотдачи, отнесенный ко всей поверхности теплообмена.Следует также отметить, что работа теплорассеиьающего 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 тепло- рассеивающем устройстве, Большая часть этой допустимой разности температур теряется в стенке при удлинении пути тепловых потоков, а также неэфФективно используется в пленоч ном режиме кипения.Известна также конструкция катод- ного узла дляэлектронной лампы с эмитирующей 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 О тоде около 850 С Таким образом, для обеспечениятребуемого теплового режима катодаиспользуется высокотемпературныйтеплоноситель. Для таких теплоносителей коэффициент теплопередачи сравнительно невысок. Это вынуждает интенсифицировать циркуляцию теплоносителя в катодной ножке, вводя, например, сопло с отверстиями, т.е,ведет к усложнению конструкции.Не использ ется высокая допустимаятемпература эмитирующей поверхностикатода для увеличения теплопередающей способности катодного узла,Разность температур катода и теплоносителя мала также из-за высокотемпературного теплоносителя.Увеличение мощности тепловыделенияили плотности теплового потока в бОустройстве приводит к росту температурных напряжений в конструкции,разрушению катодной ножки вследствиетемпературных напряжений или переже 65 Мощность, подводимая к эмитирующейповерхности ограничена размеромтеплоотдающей поверхности, котораяравна 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,чтов катодном узле с эмитирующей поверхностью, расположенной на наружнойстороне корпуса, содержащего теплоноситель, соединенный паропроводомс конденсатором, в корпусе установлена втулка из материала с высокойтеплопроводностью, в которую вставленстакан конической формы, образующийсвоей наружной поверхностью с втулкойзазор, заполненный материалом с низкой теплопроводностью (например, керамикой или парами теплоносителя).На чертеже изображена предлагаемаяконструкция катодного узла в разрезе,общий вид,На наружной поверхности корпуса 1катодного узла установлен охлаждаемый катод 2 электронной лампы. Вкорпус 1 вставлена втулка 3, выполненная из теплопроводного материала,в которую с зазором вставлен стакан4, имеющий коническую форму. Зазормежду стаканом и втулкой заполнен материалом с низкой теплопроводностью5, например керамикой.В стакан налит теплоноситель б,например вода. Корпус 1 и конденсатор 7 соединены паропроводом 8.Устройство работает следующим образом.При включении электронной лампына катоде 2 выделяется тепло.Тепло от катода 2 вследствие большого термического сопротивления слоякерамики 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 жидкоготеплоносителя б, причем интенсивность кипения поддерживается одинаковой на всей внутренней поверхностистакана.Образующий пар по паропроводупоступает 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 изависящий от следующих величин:теплопроводности и толщины стенки катодной ножки, теплопроводности итолщины керамики или другого заполнителя зазора, теплопроводности итолщины 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 эмитирующейповерхности, например воды. Применение воды в качестве теплоносителятем более удобно, что коэффициентытеплоотдачи при ее кипении значительно выше, чем при использованиив качестве теплоносителя расплавакальцинированной соды.Размеры зазора и теплопроводность его наполнителя такие, что навнутренней поверхности стакана 4устанавливается температура, соответствующая развитому кипению выбранного теплоносителя 6.Для катодного узла, в котором вкачестве теплоносителя используетсявода, при давлении близком к атмосФерному,развитому кипению соответствует температуре 120 а С.При нагреве эмитирующего участка2 на внутренней поверхности стакана4 установится расчетный температурный напор,а перепад в стенке катодного узла составит: 9= т 9- То,где Т 9 - температура эмитирующейповерхности,Т - температура развитого кипеОния выбранного теплоносителя при заданном давлении.Для предлагаемого катодного узлатемпературный перепад в стенке составляет:9 = 850-120=730 СЭтот же температурный перепад устанавливается вдоль стенки катодногоузла. Под действием температурногонапора тепловой поток передаетсяучасткам стенки катодного узла,удаленным от эмитирующей поверхности ивдоль стенки установится соответствующий градиент температур. Размерызазора 5, заполненного керамикой,меняются по длине катодной ножкии рассчитываются, исходя из условийподдержания заданной температуры навнутренней поверхности стакана итемпературы стенки катодной ножки вданном сечении.Втулка 3 из теплопроводного материала, установленная в корпусе 1катодного узла, служит для уменьшения градиента температур на эмитирующем участке 2 катодного узла, таккак благодаря ее высокой теплопроаодности выделяющееся тепло перетекаетвдоль стенки катодного узла с меньшимградиентом температур.При указанной выше конструкциистенки катодной ножки на эмитирующейповерхности устанавливается температурный перепад, обусловленный разностью тепловыделения на эмнтирующейповерхности и на поверхности стакана теплопроводностью и толщиной втулки и стенки катодного узла, Установка внутри стенки катодной ножки втулки, выполненной из материала с высокой теплопроводностью, способствуетустановлению более равномерногополя .температур на поверхности катодного узла, а установка стакана позволяет равномерно распределить тепловой поток по стенке катодного уз ла и довести его до плотности наиболее рациональной в условиях эксплуатации с использованием наиболееэффективных теплоносителей.Формула изобретения1, Катодный узел электронной лампы с эмитирующей поверхностью,расположенной на наружной стороне корпуса,содержащего теплоноситель, соединенный паропроводом с конденсатором,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повьзаения надежности работыи увеличение равномерности термостабилизации на эмитирующем участке,в корпусе установлена втулка из материала с высокой теплопроводностью,в которую вставлен стакан коническойформы, образующий своей наружной по верхностью с втулкой зазор, заполненныйматериалом с низкой теплопроводностью.2. Катодный узел по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в качествематериала с низкой теплопроводностью использована керамика.3Катодный узел по п. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что в качестве Я материала с низкой теплопроводностьюиспользованы пары теплоносителя.Источники инфбрмациипринятые во внимание при экспертизе51. Патент США 9 3196936,кл. 165-47, опублик. 1970.2. Патент Великобритании9 1263766, ул. Н 1 О, опублик. 1972Заказ 8344/77 Подписное ИП ко а СССРТираж 787И Государственногоделам изобретений иМосква, Ж, Рауш митет ткрыт кая н