Dispositif de refroidissement pour tubes thermioniques. La présente invention a pour objet un dispositif de refroidissement pour tubes thermioniques présentant une anode qui fait partie de leur enveloppe et munis d'une che mise de refroidissement.
On a l'habitude actuellement de refroi dir des tubes de ce genre en prévoyant une chemise autour de l'anode et en obligeant de l'eau à couler à l'intérieur et à travers cette chemise. Un des inconvénients de ces dispo sitifs connus de refroidissement des tubes thermioniques avec de l'eau, est que la quan tité d'eau nécessaire et par conséquent la di mension générale du dispositif sont grandes par rapport à la dimension des tubes. Il est nécessaire d'avoir un réservoir surélevé ou un autre dispositif à pression, par exemple une pompe de capacité relativement grande, pour introduire le courant d'eau requis et il existe le danger de détérioration en cas d'ar rêt ou de manque de la pompe, lorsque cette dernière est employée.
Le dispositif selon la présente invention est caractérisé en ce qu'il est de dimensions et de forme telles que la chaleur créée par la ou les électrodes à refroidir, est suffisante pour Faire porter à l'ébullition l'eau se trouvant dans la ou les chemises, de telle sorte que la majeure partie au moins du refroidissement est effectuée par la chaleur latente d'évapo ration de l'eau.
Dans une forme d'exécution, la ou les chemises de l'anode peuvent être comprises dans un circuit fermé comportant un conden- seur, ce circuit contenant insuffisamment d'eau pour être plein et ledit condenseur étant placé de manière à fonctionner comme un condenseur à surface pour condenser en eau la vapeur qui a été chassée par ébullition de la ou des chemises, cette eau étant rame née à la ou aux chemises.
Le dessin annexé représente schématique ment, à titre d'exemples, plusieurs formes d'exécution du dispositif suivant l'invention.
Fig. 1 est un schéma d'une première forme d'exécution; Fig. 2 représente un détail de cette forme d'exécution; Fig. 3 et 4 sont deux schémas montrant deux autres formes d'exécution.
A la fig. 1, un tube a thermionique du type dans lequel l'anode fait partie de l'en veloppe, est introduit en ayant l'anode di rigée vers le bas dans une chemise ou une première chambre B, le tube étant placé et disposé de telle sorte que le joint habituel en tre l'anode métallique ordinaire et la partie en verre de l'enveloppe, se trouve à l'exté rieur de la chemise.
A partir d'un point se trouvant à ou près de l'extrémité supérieure de la chemise, une conduite C pour la vapeur, inclinée en montant, conduit dans une deuxième cham bre E qui constitue un condenseur. La con duite C pour la vapeur mène dans cette chambre E près de son point le plus bas, la dite chambre présentant des tubes transver saux passant à travers elle et communiquant à leurs deux extrémités avec l'air ambiant, ou bien la chambre peut consister en tout ou partie en ce que l'on appelle un radiateur en nid d'abeilles. Il est prévu un ventilateur J entraîné par un moteur ou un autre moyen,
pour chasser de l'air froid à travers les tubes ou les ouvertures en nid d'abeilles, pour condenser la vapeur se trouvant dans le radiateur.
La partie inférieure du condenseur est reliée par une conduite F à une troisième chambre G dont la partie supérieure est pla cée à un niveau situé légèrement au-dessus de celui de la partie supérieure de la chemise B. Cette chambre G est à son tour reliée à une extrémité d'une conduite D, dont l'au tre extrémité remonte vers et est reliée à l'extrémité inférieure de la * chemise B.
Une soupape de secours, de la forme d'un siphon M, est représentée ajustée au sommet de la chambre G, mais elle peut être ajustée à n'importe quelle autre partie du dispositif.
Suffisamment d'eau est versée dans le dispositif, par exemple par un dispositif de remplissage (non représenté) se trouvant au- dessus du condenseur, pour le remplir jus- qu'à un niveau atteignant environ l'extré mité inférieure de la conduite C de vapeur. Avant que le dispositif soit mis en marche, le condenseur E sera plein d'air, mais cet air sera déplacé à travers la soupape M ou à travers des moyens équivalents et il sera remplacé en tout ou partie par de la vapeur pendant le fonctionnement. Le siphon 31 se ferme de lui-même avec la vapeur conden sée, peu après que l'air a été chassé.
Si on le désire, le condenseur E peut présenter une ouverture permanente à son sommet, mais le condenseur doit alors être suffisamment grand pour empêcher un échappement de vapeur non condensée.
En fonctionnement, lorsque l'anode du tube devient chaude, l'eau se trouvant dans la chemise entre en ébullition et la vapeur passe dans la conduite C jusque dans le condenseur pour être condensée par les sur faces de refroidissement de celui-ci, l'eau condensée tombant à travers la conduite F dans la chambre G et s'écoulant de là au fond de la chemise pour remplacer l'eau qui a été évaporée.
Si on le désire, tout le dispositif peut être rendu étanche à la pression et peut être établi pour fonctionner à une pression appréciable supérieure à la pression atmo sphérique, dans ce cas, une soupape est ajus tée sur le condenseur et chargée à la valeur requise pour empêcher une élévation de la pression au-dessus d'une valeur déterminée à l'avance.
On remarquera que du fait de la valeur élevée de la chaleur latente de l'eau, la quantité d'eau nécessaire et, par conséquent, l'encombrement de tout le dispositif seront relativement petits.
Comme à une pression donnée, le point d'ébullition de l'eau est fixe, il n'est pas possible pour n'importe quelle partie du dispositif d'atteindre une température plus élevée que celle déterminée à l'avance et une quantité fixe d'eau (approximativement 27 gr à la minute) est évaporée pour chaque kilo watt dissipé à l'anode du tube. Des précautions doivent être prises, par exemple, par une disposition appropriée des conduites, pour assurer que le courant de vapeur venant de la chemise, passe par la conduite C supérieure et ne soit pas souf flé par la conduite de retour D.
Une forme spéciale de chemise d'eau qui facilite la mise en train de la circulation correcte dans le dispositif, est représentée à la fig. 2 qui est une élévation à moitié en coupe de la chemise en question. La chemise proprement dite B est munie de tubes de cir culation A qui tendent à provoquer un cou rant ascendant de l'eau dans la chemise elle- même par suite de la différence de densité entre le mélange de vapeur et d'eau dans la chemise elle-même et l'eau se trouvant dans les tubes A. Cette différence de densité est due principalement au fait que la vapeur dans le mélange eau-vapeur se trouvant dans la chemise proprement dite, est récoltée dans un espace annulaire Ai.
La vapeur quitte l'espace Ai par les tubes Az et coule dans une tête<I>As.</I> C et D correspondent aux conduites de vapeur et d'eau représentées à la fig. 1.
Pour empêcher toute possibilité de for mation de "places chaudes" dues à l'arrêt de bulles de vapeur au voisinage de la ou des anodes du tube, il est préférable de munir l'anode ou chacune des anodes d'un diffu seur, c'est-à-dire d'un dispositif consistant en une chemise libre présentant des canaux longitudinaux et entourant l'anode du tube, le but des canaux longitudinaux étant de provoquer l'écoulement de l'eau vers le haut le long de l'anode et ainsi d'empêcher la for mation de "places chaudes".
Un dispositif modifié que l'on préfère en pratique est représenté schématiquement à la fi,-. 3 annexée. Dans cette disposition, une chambre A' auxiliaire est employée, qui sert à récolter la vapeur et l'eau s'échap pant par ébullition de la chemise B et qui sont amenées à la chambre A' par une con duite A". La chambre A' est reliée au con- denseur E au moyen d'une conduite C de vapeur et également, comme représenté, au moyen d'une conduite A"' à la chambre G. Une petite pompe, de. préférence du type à engrenage, est placée dans la conduite D rejoignant la chambre G et le fond de la chemise et maintient une circulation cons tante dans la direction requise.
La disposi tion des conduites est telle que de la vapeur s'élève dans la conduite C et l'eau descend dans la conduite A"'.
Une autre modification comprend l'em ploi d'une soupape de sûreté dans la conduite A", réglée de manière à s'ouvrir à une pres sion qui peut être sensiblement supérieure à la pression atmosphérique. Cette soupape maintient une pression dans la chemise et dans les conduites qui lui sont associées, mais permet à de l'eau à une température supé rieure à 100 C de s'écouler dans la chambre A' qui est à la pression atmosphérique ou à une pression inférieure.
Une partie de cette eau se transforme immédiatement en vapeur, laquelle est à son tour condensée dans le con- denseur, une ou plusieurs pompes étant alors prévues pour retirer l'eau condensée du con- denseur et la ramener dans le système d'eau dont fait partie la chemise.
Avec cette disposition, il y aura une circulation d'eau entre la chemise et la chambre G et le but principal de cette circu lation d'eau sera d'empêcher l'arrêt ou l'occlusion de bulles de vapeur dans la che mise. On réalisera cependant que cette cir culation d'eau provoquera nécessairement un certain refroidissement supplémentaire de l'eau qui est distinct du refroidissement par évaporation, mais ce refroidissement supplé mentaire est relativement" petit et, en pra tique, sera généralement négligeable, le refroidissement principal étant celui produit par évaporation.
On réalisera que les avantages pratiques importants suivants sont obtenus avec les dispositifs décrits ci-dessus: a) L'encombrement du dispositif peut être très petit; b) Il n'y a aucun danger de détérioration en cas de manquements de la pompe, vu qu'aucune pompe n'est indispensable et même si une pompe. est prévue dans le sys- tème de circulation d'eau de refroidissement, ce n'est pas un facteur important pour le refroidissement; . c) Il n'y a aucun danger de détérioration si le condenseur gèle, parce que le conden- seur ne doit pas contenir de l'eau;
d) Il ne doit y avoir aucune perte d'eau ou de vapeur, vu que tout le dispositif peut être disposé pour fonctionner à ou pratique ment à la pression atmosphérique, bien que si on le désire, un robinet à bille et une source indépendante d'eau peuvent être prévus pour maintenir le niveau d'eau correct dans le dispositif; e) Aucune préparation n'est nécessaire pour la mise en marche ou l'arrêt; f) On réalise une économie considérable par rapport à un système connu de refroi dissement à eau pour tubes thermioniques, par suite du prix relativement élevé de l'eau dans un tel système.
En effet, cette eau doit être pure, de manière à être de la résistance électrique nécessaire et de façon à ne pas donner lieu à une action électro lytique et chimique sur le métal avec lequel elle vient en contact. Le prix de l'eau dans un système de refroidissement à eau des tubes thermioniques se pré sente à la fois comme une chose de premier frais et comme une chose d'entretien par suite du remplacement de l'eau dû aux pertes, c'est-à-dire à l'évaporation.
En ce qui con cerne ce dernier point, on réalisera que l'effet de l'évaporation dans un système de refroidissement à eau est d'augmenter le pourcentage d'impuretés dans l'eau restante, impuretés qui tendent à se déposer sur les parties les plus chaudes du dispositif et qui diminuent grandement l'efficacité du refroi dissement.
En fait, la question d'obtenir et de maintenir un degré élevé de pureté de l'eau d'un tube thermionique refroidi à l'eau, est pratiquement de très grande importance et a donné de grandes difficultés dans le passé, de telle sorte que la présente invention, en diminuant grandement la quantité d'eau nécessaire, est de grand avantage pratique au point de vue de la pureté.
En effet, cet avantage est plus grand qu'il n'apparaît à première vue, parce que, dans les dispositifs décrits, l'agitation de l'eau par ébullition tend à faire tomber toutes les impuretés non dissoutes sous forme d'une boue relative ment inoffensive, au lieu de les transformer sous forme d'un dépôt dur figé aux parties les plus fortement chauffées du dispositif;
g) La possibilité d'effectuer un refroidis sement, à la pression atmosphérique (par op p osi *tion aux dispositifs de refroidissement <B>à</B> eau qui comprennent en général que la com pression de l'eau soit, dans les chemises d'eau, à une pression bien supérieure à la pression atmosphérique), apporte une dimi nution évidente des frais d'installation et d'entretien de la conduite et des joints simi laires,
ainsi qu'une diminution évidente des chances de détérioration des appareils avoi sinants par suite de l'eau ou de la vapeur s'échappant sous pression; h) Finalement, la grande résistance d'une colonne de vapeur par rapport à une colonne d'eau est un avantage important au point de vue électrique.
Si on le désire, un refroidissement à la vapeur à une température inférieure à 100 C peut être effectué en prévoyant une pompe à condenseur telle qu'elle est connue pour elle-même dans la pratique des moteurs à vapeur.
De plus, si on le désire, la chaleur créée dans le dispositif peut être utilisée pour le chauffage et pour d'autres buts, par exemple le condenseur peut être construit et disposé pour fonctionner comme un réchauffeur pour l'air à l'intérieur d'une station conte nant le dispositif et la disposition peut fa cilement être telle qu'elle ne provoque pas un tirage excessif.
Bien que des pompes ne soient pas indis pensables dans les dispositifs selon cette in vention, dans le cas d'une installation à plu sieurs tubes, il peut être avantageux d'em ployer une ou plusieurs pompes et un conden- seur commun pour plusieurs chemises, cha que tube ayant une chemise. Une disposition de ce genre, qui est généralement semblable à celle représentée à la fig. 3, est représentée schématiquement à la fig. 4 du dessin an nexé.
Les signes de référence de la fig. 4 correspondent à ceux de la fig. 3 et une nou velle description n'est pas nécessaire. Les pompes dans ce cas doivent seulement être petites et sont de préférence du type à engre nage.
Pour des raisons d'ordre électrique et dé pendant du circuit dans lequel le ou les tubes sont employés, il peut être nécessaire d'isoler de la. terre toute l'installation; dans ce cas le ou les moteurs entraînant la ou les pompes (si ces dernières sont employées), peuvent être munis d'un accouplement isolant ou bien la ou les pompes peuvent être en traînées par une courroie en une matière iso lante ou bien le moteur peut être bobiné de façon à marcher sur du courant alternatif et il peut être muni d'un transformateur d'iso lation à double bobinage. Des solénoïdes en tubes isolants peuvent être ajoutés en des points commodes du système de conduites, de façon à permettre à certaines parties de res ter à un potentiel élevé par rapport à la terre.