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BELL TELEPHONE MANUFACTURING COMPANY.
4, rue Boudewyns Anvers.
PERFECTIONNEMENTS A LA CONSTRUCTION DES ANODES,
Cette invention fait l'objet d'une demande de brevet déposée aux Etats-Unis d'Amérique le 4 décembre 1944 au nom de Mr. Charles Vincent LITTON.
L'invention se rapporte aux tubes à décharge électronique et, plus particulièrement ,à un mode de construction des anodes pour tubes thermioniques de grande puissance, tels que ceux qui sont utilisés à l'étage de sortie d'un transmetteur à ondes porteuses.
Dans les tubes thermioniques de grande puissance il est souvent désirable de réaliser le refroidissement de l'anode pour prévenir celle-ci des effets nuisibles d'une surchauffe pendant le fonctionnement du tube. Quand on utilise de tels moyens de refroidissement, il est préférable d'assurer une bonne conduction de la chaleur entre l'anode et la substance qui servira à extraire la chaleur , aussi bien pour garantir entre les deux un gradient de température convenable que pour éviter la surchauffe de la substance qui extrait la chaleur.
L'anode , cependant, est soumise à des effets de dilatation lorsque la température s'élève et quand on fait usage d'un refroidissement par circulation de fluide il est difficile de réaliser à la fois, la bonne conduction entre l'anode et la substance destinée extraire la chaleur et, en mena temps, de laisser à l'anode la possibilité de !:lE! dilater quand la température augmente, faute de quoi elle
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subirait des effets structuraux qui détérioreraient ses parois.
L'un des objets de la présente invention est de réaliser une structure d'anode de tube thermionique, refroidi par la circulation d'un fluide fournissant une bonne voie de conduction entre l'anode et le fluide de refroidissement , et permettant en même temps la dilatation de l'anode soua l'action des changements de température.
Un autre objet de l'invention est de réaliser une structure d'anode de tube thermionique refroidi au moyen d'un dispositif de circulation de fluide relié à l'anode par une bome voie de conduction, le dit dispositif étant libre de se dilater axialement dans sa propre masse lorsque l'anode se dilate axialement , et sans gêner la libre expansion de l'anode.
Un autre objet de l'invention est de réaliser une structure d'anode de tube thermionique possédant un système de refroidissement par circulation d'un fluide dans un serpentin tubulaire, avec des pièces distinctes conductrices de la chaleur situées entre les spires du serpentin et la structure de l'anode, ce qui permet aux spires du serpentin de se séparer lorsque le massif de l'anode se dilate axialement.
D'autres objets de l'invention deviendront apparents au cours de la description qui va être faite. Les dessins qui accompagnent cette description ,et qui illustrent plusieurs réalisations préférentielles sont les suivants :
La figure 1 est une vue en élévation de coté et partiellement en coupe, d'une structure d'anode présentant l'une des formes de l'invention ;
La figure 2 est un fragment d'une coupe à travers la paroi de l'anode de la figure 1 et est destinée à illustrer la façon dont l'anode se dilate et les effets produits par cette dilatation sur les organes de refroidissement ;
La figure 3 représente en élévation et partiellement en coupe l'anode de la figure 1 quand les diverses parties qui la composent sont en état de dilatation'
La figura @ est une vue en élévation d'une forme de l'invention légèrementdifférente de celle de la figure 1, le nombre des anneaux conducteurs de la chaleur étant ici supérieur au nombre de spires du serpentin où circule le fluide refroidisseur;
La figure 5 est une vue en élévation , d'une forme de serpentin refroidisseur différente de celle qui était sur les figures 1, :: et3;
et
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La figure 6 représente une coupe d'une autre' forme de l'invention dans laquelle, au lieu d'installer des anneaux conducteurs de la chaleur , un seul organe spirale, ayant la même section transversale que les anneaux , est disposé à la place de ceux-ci.
La figure 1 représente une réalisation préférentielle de l'invention caractérisée par sa simplicité et la facilité de fabrication.
Le tube thermionique à grande puissance 1 qui est, par exemple, un tube transmetteur, possède la cathode et la grille habituelles dont l'ensemble est indiqué par un trait interrompu 2. L'anode tubulaire 3 de ce tube en forme la paroi externe et elle est scellée à son sommet à une enveloppe de verre 4 qui l'isole des autres éléments.
L'anode 3 est de section circulaire et l'on dispose autour d'elle un nombre important de pièces conductrices de la chaleur , telles que des anneaux plat; 5, de cuivre ou de tout autre métal bon conducteur. Ces anneaux sont soudés à l'anode par leurs surfaces internes 6, ou bien ils peuvent lui être fixés de tout autre façon qui puisse assurer une bonne conductivité de la chaleur entre les surfaces internes des anneaux et la surface externe de l'amde. Les anneaux sont placés de préférence , les uns contre les autres, pour augmenter la masse de l'anode et pour que la voie d'écoulement de la chaleur créée entre l'anode et les surfaces extérieures des anneaux soit la plus large possible.
En contact étroit avec les surfaces extérieures des anneaux on trouve un conduit ou des conduites 7 réservées à la circulation du fluide refroidisseur.
Ces conduites peuvent être disposées sous la :forme d'un serpentin métallique, par exemple en cuivre, muni d'orifices d'entrée et de sortie convenables (non représentés sur la figure ), de telle sorte que l'eau ou tout autre fluide refroidisseur est introduit en S à la partie supérieure du serpentin et s'échappera par l'orifice 9 au bas de celui-ci.
Les surfaces internes des spires du serpentin 7 sontm de préférence , soudées aux surfaces extermes des anneaux 5, comme on le voit en 10 sur les figures 1 et 2 et par les surfaces ombrées sur la figure 5
Dans les réalisations Préférentielles représentées par les figures 1 à 3, le tuyau traversé par le fluide possède, dans chaque spire, la même dimension ver- ticale que l'un des anneaux et il y a un tour de'serpentin par anneau avec la particularité que les tours du serpentin ne peuvent pas être alignés exactement sur les anneaux et que chaque tour de serpentin traverse d'un anneau' sur l'anneau suivant.
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En conséquence, chaque tour du serpentin n'est soude à un anneau particulier que sur une partie d'ailleurs la plus grande, de sa circonférence et lorsqu'il traverse la ligne de séparation de deux anneaux il est laissé sans être soudé ni l'un, ni à l'autre . Ainsi, dans la figure 3, chaque tour 7 du serpentin est soudé à l'anneau associé à partir de la ligne pointillée 11 en allant vers la gauche et vers l'arrière et jusqu'à la ligne pointillée 12 en tournant de l'arrière vers l'avant . Entre les deux lignes pointillées 11 et 12 il n'y a pas de soudure sur la partie de la circonférence qui est en avantde la figure .
Quoique les parties soudées de chaque tour de serpentin ne puissent plus prendre du jeu, les parties non soudées peuvent se déformer légèrement lorsque l'anode se dilate axialement , etles tours au serpentin se séparent alors comme on le voit sur la figure 3.
La température de la surface intérieure de chaque anneau sera approximativement la même que la température de la paroi extérieure de l'anode et, par suite, la même dilatation existera à cet endroit pour les deux matériaux constructifs s'ils sont du même métal* Le métal de chaque anneau se refroidit à mesure que l'on se rapproche de la surface extérieure ou l'anneau est en contact avec le serpentin de refroidissement et, par suite, se dilatera de moins en moins dans le sens axial et la section transversale da chaque anneau doit prendre, sous l'influence de la chaleur transmise, la'forme particulière qui a été représentée en exagérant sur la figure 2 mais dans laquelle les spires du serpentin 7 se séparent l'une de l'autre.
Il peut sembler préférable d'avoir un serpentin dont les spires aient chacune la même épaisseur axiale que les anneaux qui entourent l'anode, mais cette condition n'est pas indispensable et l'on peut utiliser , si on le désire, des serpentins dont les spires soient plus épaisses, comme on l'a représenté sur la figure . Sur cette figure, la spire de serpentin 13 est plus épaisse qu'un anneau 5 et, par suite, il y a, au total , moins de tours de serpentin que d'anneaux.
La soudure des tours de serpentin sur les anneaux est réalisée comme il a été décrit plus haut, chaque spire étant soudée sur la plus grande partie de la circonfé-ence d'un anneau et un espace , libre de soudure , étant laissé entre les deux lignes verticales qui correspondent aux lignes 11 et 12 de la figure 3. Quand l'anode se dilate longitudinalement sous l'action de la chaleur les spires du serpentin peuvent jouer librement dans la zone où elles ne sont
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pas soudées-et cela permet leur séparation l'une de l'autre sur tout le pourtour extérieur sans qu'il y ait d'effort nuisible dans les parties soudées. Celles-ci suivent le mouvement de décollage, le serpentin formant toujours une spirale à pas augmenté.
Dans certains cas , il peut être désirable de disposer la tuyauterie comme il est représenté sur la figure 5, où la plus importante partie de chaque spire est à plat dans le même plan horizontal que l'un des anneaux , puis après un trajet incliné 15, on trouve une autre importante partie de spire à plat dans le plan horizontal de l'anneau suivant. Quand on adopte cette disposition de la tuyauterie avec des anneaux ayant la même épaisseur que la tuyauterie dans le seas axial de l'anode, comme la coïncidence exacte des surfaces 14 est assurée pendant la plus grande partie d'une spire , la soudure peut y être déposée sur toute l'épaisseur du tuyau et de l'anneau , ce qui réalise un meilleur joint conductif de la chaleur.
Si, au contraire, il y avait moins de tours de la tuyauterie que d'anneaux ou bien si la tuyauterie est disposée en spirale régulière comme dans les figures 1 à 3 il n'est pas possible de souder sur toute l'épaisseur l'anneau à l'élément de tuyauterie qui lui fait face, puisque le pas de la tuyauterie impose un recouvrement de celle-ci sur deux anneaux.
La façon la plus pratique de réaliser le dispositif de oonduction de la chaleur est celle qui fait usage d'anneaux comme dans les figures 1 à 5. Il peut cependant être désirable d'avoir des éléments conducteurs d'une seule pièce ayant la même section transversale que l'un des anneaux des figures précédentes et enroulés en spirale 16 autour de l'anode comme on le voit sur la figure 6. Dans ce cas , les épaisseurs de la spirale 16 et de la tuyauterie 7 sont les mêmes et le pas d'enroulementest le même de telle sorte que les surfaces intérieures de la spirale de tuyauterie 7 sont intégralement soudées aux surfaces extérieures de la spirale 16 des éléments conducteurs, tout le long de cette spirale.
Cela fournira une exellente voie pour l'écoulement de la chaleur et, en même temps, les spires des deux spirales pourront jouer à 1'écartement lorsque l'anode se dilatera dans le sens longitudinal.
Il est visible , par la description qui vient d'être faite que la structure d'anode qui est proposée réalise une excellente voie d'écoulement de la chaleur entre l'anode et le fluide de refroidissement tandis que, en même temps,
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les effets de la dilatation de l'anode sous l'action de la température peuvent s'exercer sans nuire à l'assemblage qui garantit le bon écoulement de la chaleur.
On évite ainsi les conséquences des efforts de dislocation qui se manifestent dans la structure des anodes après un certain temps de service.
Diverses modifications de l'invention apparaîtront d'elles mêmes aux hommes de l'art et sont couvertes par les caractéristiques qui en définissent la portée.