Dispositif pour refroidir un tube électronique. lia présente invention a pour objet -Lui dis positif pour refroidir un tube électronique, notamment dans un émetteur radioélectrique, dans un redresseur ou dans un générateur de courant à haute fréquence à usages industriels.
On sait que les tubes électroniques mettant en jeu (le grosses puissances doivent être re froidis par des moyens artificiels, le rayonne ment et les courants de convection du milieu fluide ambiant étant insuffisants pour éviter un échauffement exagéré. On utilise à cette fin deux modes de refroidissement L'un consiste à disposer autour du tube électronique, et particulièrement de son anode, une chemise dans laquelle on maintient une circulation très rapide d'un liquide, en vue d'éviter la formation de vapeur et la nais- sanee du phénomène de caléfaction, à juste titre redoutés, puisqu'ils entraînent le plus souvent la destruction du tube, par perfora tion de sa paroi anodique.
Etant donnée la faible élévation de la température du liquide réfrigérant tolérable pour des raisons (le sécu rité, il est nécessaire d'en utiliser un volume important et ce liquide doit être distillé, pour éviter la formation de sédiments sur les pa rois à refroidir. Le volume de liquide, en. général d'eau, dont on doit assurer le débit, exige des canalisations de section importante, posant de délicats problèmes de réalisation du fait de la nécessité d'isoler l'anode par rap port au sol. Cette condition est remplie en allongeant le trajet de ]'eau au moyen de tubulures isolantes en forme de serpentin, ce qui crée des pertes de charges importantes et oblige à utiliser des pompes de circulation de puissance élevée.
D'autre part, des asservisse ments doivent être prévus pour éviter que les tubes restent sous tension lorsque la circula tion s'arrête ou même se ralentit.
L'autre anode de refroidissement, qui a été de plus en plus utilisé au cours des deux der nières décades, utilise une circulation forcée d'air à grande vitesse, que l'on fait passer à travers des ailettes assujetties à l'anode et aux sorties d'électrodes à refroidir. Ce mode est actuellement. applicable aux tubes dont, .la puissance dissipée est de quarante kilowatts au plus. Il est difficile d'assurer un fonction- riement raisonnablement silencieux; la capa cité entre anode et terre étant très notablement. accrue, la limite des fréquences élevées que l'on peut amplifier en utilisant certains mon tages se trouve notablement abaissée.
Il. résulte de ces circonstances que, si ce mode de refroidissement a des avantages in contestables sur le précédent, il présente encore des difficultés d'emploi et est. limité à des puissances relativement peu élevées.
On a également proposé d'utiliser pour le refroidissement des anodes l'absorption très importante de chaleur qui accompagne l'éva poration et de condenser la vapeur de faon que le circuit, de refroidissement soit fermé et que le niveau du liquide reste constant autour des anodes. Ce procédé n'a. jusqu'à présent donné lieu à aucune réalisation industrielle.
Ce procédé présente de nombreux avan tages.
L'évaporation de l'eau absorbant environ 600 kilocalories par kilogramme d'eau, le débit d'eau se trouve réduit à environ un litre/minute pour 40 kilowatts dissipés. Il s'en suit que la tu@-auterie d'adduction d'eau peut être d'un faible diamètre, ce qui permet d'iso ler le tube du sol, du point de vue haute ten sion, au nioven d'une canalisation isolante de (luelques décimètres de long.
<B>Il</B> permet en outre de réduire l'importance de tout organe tournant (pompe ou ventila teur), et parfois même de supprimer quasi totalement cet organe, ce qui simplifie consi dérablement l'installation et améliore son rendement énergétique.
La présente invention a pour objet un dis positif pour refroidir un tube électronique comportant une anode qui constitue une par tie de la paroi du tube, par évaporation d'un liquide réfrigérant au contact de la. surface de ladite anode. Ce dispositif est susceptible de réalisations industrielles et sert principale ment à assurer l'entretien constant d'une pel licule de liquide à. la surface de l'anode à refroidir et à éviter la possibilité de forma tion de points chauds dans la masse à, refroi dir.
Le dispositif objet, de l'invention est carac térisé en ce qu'il comprend un radiateur soli daire de et en bon contact thermique avec cette anode, présentant des protubérances courtes et épaisses, les dimensions des protu- béranees de ce radiateur étant grandes par rapport à l'épaisseur de l'anode d'un tube de construction habituelle et par rapport aux di inensions des bulles de vapeur produites par ébullition dans les conditions normales de fonctionnement du tube, ledit radiateur étant disposé de façon telle qu'il soit immergé dans le liquide absorbant, par évaporation, la elia- leur libérée sur l'anode.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, neuf formes d'exécution du dispo sitif faisant l'objet de l'invention. La fig. 1 est une vue en coupe, à brande échelle, d'une première forme d'exécution du corps anodique d'un tube électronique et d'une chemise d'eau associée.
Les fig. ?, 3a, 3P, 4, 5\\, 5', 6, 7 et 9 repré sentent. des variantes de détail d'un radiateur associé audit. corps anodique.
Les fig. 8\1 et 8'' sont- des vues en coupe axiale représentant des radiateurs formés d'éléments tels que ceux représentés aux fig. 5n et 5\' respectivement.
La fig. 10 est une vue en perspective représentant encore une autre variante de radiateur.
Les fig. 11 et 1? représentent deux va riantes de la chemise d'eau, applicables à la :-éfrigératioii de tubes à anode extérieure du type représenté à la fig. 11.
La fig. 7.3 représente schématiquement une deuxième forme d'exécution prévue pour le re- froidissement de trois tubes électroniques.
Les fi-. 14 et 15 représentent deux va riantes de détail d'un joint d'étanchéité entre un tube et sa chemise.
Les fig. 16 et 17 représentent sehémati- quenient une troisième forme d'exécution. Les fig% 18 et 19 représentent respective ment, de façon sehématique, une quatrième et une cinquième forme d'exécution applicables à des tubes d'émission de t@-pes différents.
La fig. ?0 représente - schématiquement une sixième forme d'exécution adaptée < i un tube présentant une anode de forme diffé rente des formes usuelles.
La fig. ?1 est le schéma d'un dispositif classique pour le refroidissement d'un en semble de tubes électroniques.
Les fi--. ?? et \?3 sont. les seliémas respectifs d'une septième et d'une huitième forme d'exé- eution du dispositif, agencées pour le refroi dissement d'un ensemble de tubes électroni ques, et la fig. ?4 est le schéma d'une neuvième forme d'exécution, agencée pour fonctionner avec de l'eau brute comme liquide de refroi dissement.
La. fig. 1 est. une vue en coupe, à grande échelle, d'une première forme d'exécution et montre le corps anodique d'un tube électroni que portant un radiateur épais et d'une en ceinte ou chemise utilisée comme bouilleur.
Le radiateur 21 est fixé à l'anode comme il est d'usage courant, par exemple au moyen d'une soudure à basse température 23. <B>il</B> est essentiellement constitué d'ailettes longi tudinales massives 24 de largeur bien infé rieure à celle des radiateurs des tubes refroi dis par circulation d'air. Ces ailettes présen tent de préférence une base large au voisinage de l'anode et une section droite triangulaire ou trapézoïdale. Cette forme favorise l'éva cuation des bulles de vapeur se formant sur les ailettes par les cheminées délimitées ainsi entre les ailettes elle-mêmes et entre les ailettes et la chemise d'eau.
Elles peuvent être obtenues par fraisage d'une pièce brute mas sive, par exemple, ou utilisées brutes de fon derie avec éventuellement une passe clé finis sage.
Ce radiateur est plongé dans une chemise 5 remplie (l'eau dont le niveau 26 est maintenu par ailleurs constant, de faon que le radia teur y baigne entièrement. La chemise peut être constituée, en totalité ou partiellement, en matière transparente (verre pyrex par exem ple) permettant de vérifier le bon fonctionne ment du dispositif. L'ensemble du radiateur et de la chemise d'eau constitue un bouilleur dans lequel la. chaleur dégagée par l'anode a pour effet d'amener l'eau à ébullition. Une caractéristique essentielle du dispositif réside dans la forme que l'on donne aux surfaces de refroidissement. Cette forme assure un déga gement facile des bulles de vapeur et une grande turbulence de l'émulsion d'eau et de vapeur autour des ailettes.
L'alimentation en eau de la chemise n'a d'autre but que de compenser la perte d'eau due à l'évaporation. L'alimentation petit donc être faite soit par le haut, soit par le bas de la chemise. Cette première forme d'exécution est alimentée par le bas, en 27. La chemise est reliée, par ailleurs, à sa partie supérieure, à un collecteur de vapeur 28 et à une canali sation 29 dirigée vers le haut et ayant pour but, d'une part, de canaliser la vapeur d'eau qu'on réutilise après condensation, d'autre part, de permettre la séparation, par gravité, de la vapeur et de l'eau qu'elle entraîne du fait de la grande vitesse dont elle est animée quand elle quitte le collecteur.
Accessoirement, un orifice de trop-plein 30 est prévu pour assurer le maintien du niveau d'eau, la chemise étant alimentée d'une façon continue. Ce trop-plein est inutile lorsque la chemise est. alimentée par communication di recte avec un réservoir à, niveau constant, ainsi qu'on le verra plus loin.
Un épaulement est. prévu à la partie supé rieure du collecteur 28, pour supporter le tube qui repose, par un épanouissement d'une collerette 36, sur un joint d'étanchéité 37, dont une description est faite plus loin (fig. 14 et 15). Deux bossages 38 permettent l'accrochage de poignées isolées thermique- ment. Il est ainsi possible d'extraire rapide ment le tube de sa chemise d'eau en cas de mauvais fonctionnement, en soulevant l'ensem ble constitué par le tube et son radiateur hors de la chemise. Le radiateur peut étre à nou veau utilisé sur un autre tube lorsque le pre mier est. hors d'usage.
Lorsque l'échange de chaleur se fait à la pression atmosphérique, le simple poids du tube assure l'étanchéité en 37.
Dans le cas où le dispositif fonctionne à suie pression supérieure à. la pression atmo sphérique, la fixation du tube est assurée soit par un verrouillage mécanique à commande rapide, soit, de préférence, par un appareil autoclave; on décrira en détail une telle forme d'exécution en référence à, la fi-. 19. Ces appareils connus en eux-mêmes n'ont pas été représentés sur la fig. 1. Dans les deux cas, le remplacement d'un tube détérioré petit se faire très rapidement, puisqu'il ne nécessite ni arrêt ni remise en route d'un appareil quel conque de pompage ou de ventilation.
Ainsi qu'il est d'usage, l'eau servant au refroidissement doit être distillée et, éven tuellement, dégazée. Le radiateur peut être constitué, par exemple, en cuivre ou en alu minium, sa surface étant. de préférence traitée de façon à être protégée contre l'effet corrosif. de l'eau bouillante (chromage, dorure, ete.), afin d'éviter la formation -d'une pellicule d'oxyde qui pourrait. diminuer la qualité du contact thermique entre le radiateur et l'eau.
Le radiateur, ainsi qu'il est d'usage, peut être nettoyé périodiquement. Des expériences réalisées ont montré que la différence maxi mum de température en régime de fonctionne ment entre le radiateur et l'eau bouillante est voisine de 10 , ce qui est notoirement insuffi sant pour donner naissance au phénomène re douté de caléfaction.
La fig. ? représente une variante du ra diateur. On remarque que les ailettes ont la forme de pyramides obliques, obtenues par exemple en usinant avec tin tour des saignées perpendiculaires à des ailettes longitudinales telles que celles décrites en référence à la fig. 1. La surface supérieure de contact 31 de chaque ailette est à peu près horizontale. Le dégagement des bulles de vapeur est assuré par gravité sur des surfaces verticales 3?. Il est facilité, sur une surface inférieure 33 très oblique de chaque ailette, par un brassage dû aux bulles provenant des ailettes situées immé diatement au-dessous.
Une telle disposition des ailettes assure une grande facilité de dégage ment aux bulles de vapeur, tant par les clic- minées verticales ména-ées entre elles que par la forme de l'espace entre les extrémités des ailettes et la paroi de la. chemise d'eau. Cette disposition a pour effet d'augmenter notable ment la turbulence de l'émulsion d'eau et de vapeur qui est utilisée pour renouveler en per manence une pellicule d'eau en contact avec le radiateur.
La fi-. 3 , est une vue développée d'une portion de la surface du radiateur qu'on vient de décrire. La fi-. 31, est une vue semblable d'une autre variante dans laquelle les pyra mides sont disposées en quinconce. Cette dis position, qui complique la forme des cheminées verticales, a pour effet. d'augmenter la turbu lence de l'émulsion vapeur-liquide. Cette va riante, avantageuse du point de vue du fonc tionnement, présente l'inconvénient de nécessi ter un usinage plus compliqué du radiateur. Il faut en effet tailler dans la masse deux familles d'hélices de pas opposés.
L'augmentation de la surface de contact entre l'eau et le radiateur par rapport à la surface anodique ne dépend que de la forme des pyramides: elle est théoriquement indé pendante de leur grandeur, unie diminution de leurs dimensions étant compensée par une augmentation de leur nombre.
U n compromis peut être choisi en faisant intervenir le prix de la matière première et le prix de l'usinage. Les surfaces élémentaires doivent toutefois rester grandes par rapport aux dimensions des bulles de vapeur. Le radia teur est donc d'autant moins encombrant qu'il est conçu pour fonctionner avec un dé gagement razetix constitué par des bulles plus petites, c'est-à-dire que la pression de fone- tionneinent du dispositif est plus élevée.
A la limite, on peut concevoir un radiateur cons titué par tune granulation pyramidale suffi samment petite pour qu'on puisse l'obtenir par moletage de la surface extérieure du ra diateur ou niênie de la surface (le l'anode.
La fig. -1 représente tune troisième variante permettant d'amener de l'eau à l'état liquide à. la base des ailettes. Dans ce but, des canaux longitudinaux 39 garnis d'un revêtement ther- iniquement isolant. 40 sont prévus à la base des ailettes \?-I. C e revêtement isolant- a pour but d'éviter l'évaporation de l'eau tant qu'elle n'a pas quitté les eanaux 39.
Il en résulte une circulation ordonnée, l'eau. arrivant par les canaux 39 et. la vapeur s'échappant vers l'extérieur par les cheminées 34.
Selon une quatriènne variante préférée, le radiateur est constitué par assemblage d'élé ments séparés, par exemple identiques, consti tuant un nianehon que l'on fixe à l'anode lisse du tube de n'importe quelle façon con nue.
On a représenté sur les fig. 5" et 51 deux types Sic. et. Sb de tels éléments. Ce sont des rondelles. La rondelle Sa peut être obtenue par matricage ou coulée centrifuge. La ron delle Sb, de, prix de revient encore plus bas, est prise dans de la tôle épaisse, emboutie et découpée. On a. représenté en coupe, sur la fil",. 8a, un radiateur obtenu par pressage de rondelles du type 8a.
Les rondelles constituant le radiateur représenté sur la fig. 8\' sont assemblées par soudure directe sur l'anode du tube. On peut obtenir facilement, en décalant les dents de deux rondelles successives, une disposition des ailettes en quinconce, ainsi qu'il apparaît. sur la. vue développée de la fig. 9. On remarquera que cette disposition ne peut être obtenue que par le procédé de construction considéré. Ces rondelles se prê tent également au montage du radiateur par autofrettage thermique soit sur l'anode elle- même, soit sur un cylindre intermédiaire.
Selon une cinquième variante, le radiateur est fait d'une pièce unique constituée, par exemple, par une cornière de profil conve nable, enroulée en hélice, ainsi que cela est représenté sur la fi-. 7. On peut ainsi réaliser un radiateur analogue à. celui représenté sur la fig. 8", mais dans lequel le contact ther mique est assuré par l'élasticité même de la structure en hélice.
On peut également constituer le radiateur par assemblage d'éléments longitudinaux iden tiques, lisses ou dentelés, usinés dans de la barre étirée de profil convenable. ru élément d'une telle variante est représenté sur la fig. 6. L'assemblage petit. être assuré par frettage, comme pour les douves d'un tonneau.
Selon d'autres variantes, les ailettes peu vent également être constituées par des picots 31' rapportés sur une pièce cylindrique ou sur le corps anodique lui-même. Ces picots sont. directement soudés électriquement par con tact, ou avec interposition de métal d'apport, de façon à, présenter une distribution en quin conce, telle que celle représentée à la fig. 10. On peut également prévoir des perforations ,dans lesquelles on enfonce à force des picots. Les picots représentés sur la figure sont de forme cylindrique, mais il est bien entendu que cette forme n'est donnée qu'à titre d'exemple.
Afin d'alléger la structure rayonnante, on peut être amené à la réaliser en un métal léger, en aluminium par exemple, présentant une conductibilité thermique assez élevée pour assurer le transfert des calories nécessaires. Il est bon, dans ces conditions, de prévoir à la surface de contact un revêtement en cuivre ou en argent conférant à l'ensemble les pro priétés thermiques désirées.
Quelle que soit la construction du radia teur, il est essentiel que l'épaisseur moyenne de la structure anodique (anode -I- radiateur) soit, de L'ordre du centimètre, épaisseur trop élevée pour permettre un dégazage facile de cette structure en cours de fabrication.
L'anode munie de son radiateur ainsi réalisée peut être ensuite soumise à un traite ment. mécanique ou à une attaque chimique ou électrique en vue d'obtenir un état de surface favorable à l'échange thermique, c'est-à-dire la suppression du poli éventuel de sa surface.
Pour favoriser le renouvellement de la pellicule de liquide autour de l'anode, on peut utiliser un liquide mouillant comme liquide réfrigérant ou modifier les propriétés super ficielles du liquide utilisé, de façon connue, par addition d'un agent mouillant; dans cer tains circuits, il importe que l'agent mouillant n'augmente pas trop la conductibilité élec trique du liquide réfrigérant.
Les<U>fi-.</U> 11 et 1\? représentent en détail deux variantes de la chemise contenant le liquide réfrigérant, variantes selon lesquelles on a, prévu un dispositif à chicanes ou à centrifugation permettant d'éliminer une par tie importante du liquide entraîné par la vapeur ati cours de l'ébullition. Afin de faci liter la compréhension, on a désigné les élé ments correspondants par les mêmes chiffres de référence que dans les figures précédentes.
j'ne canalisation isolante d'alimentation en liquide de la. chemise 5 est. représentée en 27 sur la fi-. 11. Ainsi qu'il apparaît, cette cana lisation de faible diamètre pénètre profondé ment à. l'intérieur de la chemise 5, elle est fixée à l'aide de joints du genre presse-étoupe qui assurent. l'étanchéité.
Il en est de même d'une canalisation iso lante de sortie 29. On peut ainsi limiter la longueur du tuyau isolant à l'extérieur de la chemise à la longueur minimum assurant un isolement efficace dans l'air, tout en pré- voyant à l'intérieur des canalisations une lon gueur suffisante pour assurer l'isolement dans le liquide ou la vapeur.
Il se dégage donc, par gravité et à la sur face supérieure de la chemise, de la vapeur qui constitue taie émulsion dans le liquide et qui entraîne une quantité assez considé rable de celui-ci. Afin d'assurer la sépara tion du liquide entraîné, on augmente la lon gueur du parcours de la vapeur au moyen d'un jeu de chicanes 43, 44, respectivement. solidaires d'une collerette du tube et de la chemise d'eau.
On a. représenté en trait mixte le trajet de la. vapeur. Il est, bien entendu que toute disposition d'obstacles s'opposant à la simple montée de la vapeur et lui faisant faire des détours conviendrait également.. 'Selon la va riante représentée à la fig. 12, on assure la séparation de l'eau entraînée par centrifuga tion. On voit que la vapeur qui monte est déviée vers l'extérieur par la collerette tron conique, jusque dans une conduite 45 enroulée en spirale autour de la partie supérieure de la. chemise. La circulation de vapeur à travers la. conduite 45 développe une force centrifuge qui tend à projeter le liquide contre les parois latérales du bouilleur, d'où il retombe dans la chemise.
La fig. 13 représente, d'une façon schéma tique, une deuxième forme d'exécution du dispositif, prévue pour le refroidissement de trois tubes électroniques. Ainsi qu'on le voit, trois radiateurs 21a, 21b, 21c baignent dans une chemise 5 de dimensions suffisantes qui est. alimentée en eau froide par des canalisa tions isolantes 27u et 27b, la vapeur étant évacuée par des canalisations isolantes 29c, et 29b.
Les fig. 1.1 et 15 représentent, deux va riantes préférées des joints assurant- l'étan chéité entre la chemise et le tube, tout en établissant un contact électrique entre une collerette portée par celui-ci et la chemise.
Le profil de la collerette 36 de la<U>fi-.</U> 1.1 présente une première partie<B>À</B> B recourbée vers l'extérieur, suivie d'une partie B C rec tiligne (inclinée par exemple à 45 sur la ver- ticale), qui assure le contact électrique avec la chemise 5, ainsi qu'il. a été dit. plus haut. La partie supérieure<I>C D</I> F. de la collerette est repliée vers l'extérieur de fanon que son extré mité D E soit normale au joint 37.
La, partie inférieure .1 B de la collerette joue le rôle clé déflecteur de vapeur et tend à, écarter celle-ei du joint, ainsi que cela est représenté par la flèche 46. Cette vapeur est captée par une canalisation 29 qui communi que avec le collecteur de vapeur, ainsi qu'il a été précisé plus haut.
Lorsque l'on est amené à remplacer le tube utilisé, i1 suffit de l'extraire de la, chemise et d'y placer un nouveau tube. Cependant, avec la variante de la fig. 14, il peut. se faire que l'extrémité de la collerette 36 ne repose pas exactement au même endroit du joint 37 qui n.'est pas remplacé. Le tube précédent peut avoir creusé un sillon dans ce joint, ce qui peut entraîner des fuites. Il est donc préfé rable de changer le joint. 37. Cette opération peut être assez longue puisqu'elle exige de décoller l'ancien joint avant d'introduire le nouveau.
On a représenté sur la fig. 15 une variante préférée selon laquelle le joint se trouve automatiquement remplacé en même temps que le tube puisqu'il est porté par eelui-ci, ainsi qu'il apparaît en 37' de cette figure. Le profil de la collerette est légère ment. modifié à. cet effet. Il comprend une pre mière portion courbe À B, suivie d'une partie linéaire B C qui est, en contact électrique avec des ressorts de contact, non représentés, dis posés sur une pièce 29 de la chemise 5.
La partie supérieure D E de la collerette est recourbée vers l'extérieur de façon à consti tuer une gorge dans laquelle est collé un joint d'étanchéité 37'. Celui-ei est écrasé sur une extrémité conique de la pièce 29, qui pour rait aussi venir directement. en contact avec la partie B C de la collerette.
Les fig. 16 et 17 représentent une troi sième forme d'exécution dans laquelle la tur bulence de l'émulsion est augmentée en favo risant, à l'aide d'un manchon intérieur, l'effet de thermosiphon qui tend à se produire entre la vapeur plus chaude et le liquide moins chaud.
On a. représenté, en 21, une structure ano dique comportant un radiateur à ailettes ana logue à l'un de ceux décrits plus haut.
Cette structure repose, par l'intermédiaire d'une collerette 36, :sur un joint. étanche 37 (ainsi qu'on vient de le dire), disposé dans une chemise 5 alimentée en liquide à sa partie inférieure, en 27. La vapeur est recueillie par une canalisation 29, de forte section; on crée éventuellement sur son trajet des perturba tions au moyen de tout. dispositif approprié, tel qu'un jeu de chicanes.
Un manchon cylindrique 47 est. disposé coaxialement à l'anode. On, a représenté res- pectivement par les flèches 48 et 47' le par cours de l'émulsion eau-vapeur et celui de cette dernière seule. La ligne 42 représente le niveau de l'eau.
La densité de l'émulsion diminue au voi sinage du corps anodique, là, où se produit. l'évaporation, ce qui tend à entraîner l'émul sion vers le haut, entre la structure anodique et le cylindre 47. Il se crée ainsi, à la partie inférieure de ladite structure, une aspiration de liquide qui tend à ramener le liquide ou l'émulsion plus dense entre la .structure et le cylindre par abandon d'une partie de la va peur entre le cylindre 47 et la chemise 5. La vapeur s'échappe en 47'. On n'a pas repré senté, pour simplifier, le dispositif de fixa tion du manchon 47, solidaire soit. de la che mise #:), soit de la structure 21.
Le manchon cylindrique 47 organise la circulation du liquide et de l'émulsion liquide- vapeur, de façon qu'elle soit dirigée longitu dinalement, et comporte une rotation autour du manchon présentant une vitesse radiale orientée vers l'extérieur, clans l'espace com pris entre la structure anodique et le man chon. De la sorte, le liquide est. rejeté vers la structure anodique par la force centrifuge.
Cette organisation de la trajectoire du liquide a encore pour effet d'assurer que toute la masse du liquide soit réchauffée au voisinage de 100 , ce qui favorise l'évacuation des calo ries par ébullition en permettant. la formation de grosses bulles de vapeur nourries par toute la masse du liquide et en favorisant l'ébulli tion dans toute la masse du liquide et même à sa surface, de façon connue.
La. fia. 17 représente une variante dans laquelle la turbulence de l'émulsion se dépla çant sous l'effet de siphon est. augmentée par des dents 49 portées par l'une des faces du manchon 47. Ces dents pourraient également être portées par la face interne de la che mise 5. Elles peuvent être obtenues en décou pant des languettes dans une feuille de tôle que l'on rapporte ensuite sur un cylindre rigide après avoir rabattu lesdites languettes 49. Celles-ci jouent le rôle de déflecteurs de va peur et tendent à. écarter de la surface de la structure anodique les bulles de vapeur qui s'y forment.
Dans certains cas particulièrement sim ples, une turbulence suffisante de la vapeur peut être obtenue en disposant simplement ces défleeteurs tels que ceux représentés en 49 sur la, paroi interne d'un manchon 47. Il n'est bien entendu pas exclu de disposer de tels dé flecteurs sur plusieurs des surfaces consi dérées.
Dans certaines formes d'exécution, il peut être intéressant d'ajouter en suspension dans le liquide réfrigérant des particules dures qui, entraînées par celui-ci, ont. tendance à venir gratter la surface de la structure anodique, de faeon à la nettoyer.
Les fig. 18 et 19 représentent respective ment une quatrième et une cinquième forme d'exécution applicables à un tube électronique du puissance élevée dont l'anode est dirigée vers le haut, le ballon et les broches de con nexion étant disposés en dessous de cette anode. La chemise d'eau est légèrement. modi fiée et prend la forme d'un simple manchon cylindrique ou cylindro-conique ouvert. vers le haut.
Dans la quatrième forme d'exécution re présentée à la. fi-. 18 et applicable à des tubes électroniques de grande puissance, un tube 50 muni d'un radiateur 21 repose, par une colle rette 36, sur le fond d'un manchon cylindrique 5, constituant une chemise, un joint élastique 3 7 maintenu par un dispositif de serrage étant interposé entre le tube et la chemise; l'ensem ble est supporté par des pieds 51 reposant sur des isolateurs 5?, l'ensemble 51 et 52 étant. d'une dimension telle que le dispositif puisse être posé sur le sol sans que les parties fra giles 53 du tube 50 risquent d'être détériorées.
La chemise 5 est munie de poignées 54, de préférence thermiquement isolées, permettant la manipulation même lorsque la chemise est chaude, une canalisation isolante 55 fixée à la chemise 5 par un joint presse-étoupe 56 est munie à son extrémité supérieure d'un em bout permettant son raccordement, par l'in termédiaire d'un dispositif dit à démontage rapide<B>57,</B> comportant par exemple un joint métalloplastique, à la canalisation 58 compor tant une partie souple 59. On pourrait égale ment utiliser, entre la chemise et les canali sations associées, un joint rapide du type à baïonnette.
L'ensemble 50 à 57 décrit ci-dessus peut donc être mis hors service par une manoeuvre rapide, qui peut d'ailleurs être facilitée par la présence de roulettes sous les isolateurs 52.
L'alimentation en liquide de l'ensemble peut être réalisée par tout. dispositif capable d'assurer un niveau constant dans la. chemise :5, selon le principe des vases communicants.
Il peut. être commode, dans certains cas, d'assurer la vidange du liquide chaud rem plissant la chemise 5 avant d'exécuter la ma- noeuvre de découplement de l'ensemble. Cela. peut être réalisé à l'aide d'un réservoir auxi liaire mobile, selon le principe des vases com municants.
Dans la. cinquième forme d'exécution, re présentée à. la fig. 19, un tube et, son dispo sitif de réfrigération constituent un ensemble autonome pouvant grandement simplifier une installation. Ce dispositif de réfrigération est. à circuit fermé, de sorte que, dans certains cas, l'ensemble peut être mobile et permettre un dépannage rapide d'un émetteur compre nant un tel ensemble. Cette forme d'exécution est notamment applicable aux tubes de puis sance réduite. La fig. 19 représente schémati quement un tube 50 et sa chemise de réfrigé- ration 5 remplie de liquide jusqu'à un niveau 4?. Cette forme d'exécution comprend égale ment Lin joint rapide 57 facilitant un échange du tube 50.
Le diamètre d'une canalisation 60 est réduit au-dessus du joint 57. Comme dans la quatrième forme d'exécution, un tube iso lant 55 est disposé entre la Banalisation 60 et une canalisation 61 conduisant la vapeur à un condenseur 62. Le liquide réfrigérant con densé retombe automatiquement dans la che mise 5, à travers les canalisations 61 et. 60 et le tube isolant 55.
Le condenseur 62 est refroidi par échange de chaleur, au moyen d'un serpentin à circu lation d'eau 63-64. Il pourrait, également être muni d'un radiateur à ailettes refroidi à l'air libre, ou par de l'air soufflé si besoin est, ou par un procédé complexe.
La canalisation 61 étant, dans sa partie supérieure, au potentiel de la masse, on peut, sans difficulté, disposer le condenseur en un point convenable, éventuellement assez éloigné du tube, et où se produit une circulation d'air, tel le toit de l'immeuble abritant une installa tion qui comprend le dispositif. Ainsi qu'il est d'usage, la forme des ailettes que peut porter le condenseur dépend du mode de refroidisse ment envisagé.
Le dispositif fonctionnant en circuit fermé, on peut toutefois lui adjoindre un dispositif limiteur ou régulateur de pression.
On peut également prévoir un dispositif de sécurité sensible au niveau du liquide dans la chemise 5. Celle-ci étant portée à un poten tiel électrique élevé par rapport à la terre, ce dispositif de sécurité sera avantageusement contenu dans un petit réservoir annexe, non représenté, réuni à. la chemise 5 par deux cana lisations isolantes de petit diamètre situées l'une au-dessous du niveau -l2, l'autre au- dessus.
La fig. <B>'</B>0 représente une sixième forme d'exécution adaptée à un tube présentant une anode de forme différente des formes habi tuelles et rencontrée dans certains tubes d'émission, notamment. clans des tubes pour ondes courtes. Il est bien entendu que cette forme d'exé cution est représentée à titre d'exemple et que le dispositif est susceptible d'être adapté à toutes les formes d'anodes, soit que cette anode ait la forme d'un disque plat ou d'une structure rentrante, soit qu'elle ait la forme d'un cylindre creux, etc.
Notamment lorsqu'on a affaire à une structure rentrante, on peut éliminer la chemise et utiliser l'intérieur de l'anode comme bouilleur, à condition de pré voir un radiateur à l'intérieur de ladite struc ture.
La fi-. 20 montre un dispositif adapté à une anode qui a la. forme d'un cylindre dont l'extrémité porte une collerette repliée deux fois à angle droit, les bords de cette colle rette étant parallèles au cylindre principal. Une telle forme d'anode est utilisée notam ment dans les tubes de puissance fonctionnant en ondes courtes, car elle permet de réduire les distances entre les différentes électrodes, ainsi que les dimensions de celles-ci. La struc ture anodique est réunie, par l'intermédiaire d'une pièce conique 22b soudée à un collier 70 solidaire de l'anode, à une ampoule 65 dont seule une fraction est représentée sur la figure.
Ainsi qu'il apparaît, la partie cylin drique de l'anode est entourée par une pre mière chemise 66 alimentée à, sa partie infé rieure par une canalisation 27 de faible sec tion à partir d'un réservoir de liquide réfri gérant. La circulation du liquide est entrete nue, ainsi qu'on le précisera phis loin, de façon que le liquide déborde constamment à la partie supérieure 12 de la chemise, retombant sous forme de gouttelettes 67 dans la. partie inférieure d'une seconde chemise 68.
Ce liquide est alors évacué par une canalisation 69, de faible section. lie, débit .entretenu dans la chemise d'eau 66 est juste suffisant pour que le niveau du liquide affleure au bord supé rieur de cette chemise d'une façon continue, malgré l'évaporation qui se produit au voisi nage de la surface anodique 22. Cette surface porte tin radiateur à protubérances du type spécifié ci-dessus. La vapeur s'échappe à la partie supérieure et le liquide déborde par dessus la chemise 66. La séparation liquide- vapeur se fait facilement dans la chemise exté rieure 68, la vapeur étant recueillie par une canalisation 29 à grande section et dirigée vers un collecteur général alimentant éventuelle ment un condenseur.
Ainsi qu'il apparaîtra dans ce qui suit, une fraction (lu fluide réfri gérant est recueillie sous forme de liquide non évaporé qui est .dirigé vers le réservoir d'ali mentation.
Seule, la chemise intérieure 66 est alimen tée à niveau constant, soit à partir d'un réser voir principal disposé phis haut, soit à partir d'un réservoir et par l'intermédiaire d'une pompe de circulation de très faible puissance, ou d'un moyen équivalent utilisant un effet de trompe ou d'entraînement par la vapeur. Le schéma général de L'alimentation peut être celui représenté sur la fig. 22, dans lequel l'eau recueillie par la conduite 69 est envoyée dans un réservoir situé plus bas que la che mise 66, une pompe d'entretien assurant la constance du niveau du liquide dans celle-ci. La vapeur recueillie en 29 peut être conden sée, dans un condenseur auxiliaire, ainsi qu'il est. précisé plus loin.
Un jeu de chicanes peut être disposé sur le trajet de l'émulsion vapeur- liquide, entre le niveau supérieur de la che mise 66 et le fond de la chemise extérieure 68. Celle-ci constitue avec l'enveloppe du tube un ensemble étanche, le collier 70 étant solidaire d'un épaulement de la chemise extérieure. L'étanchéité peut être assurée par un joint convenable et par gravité, le poids du tube re posant sur la chemise par l'intermédiaire du collier 70.
Selon les principes décrits jusqu'ici, on peut. réaliser des dispositifs pour le refroidisse ment de jeux de tubes électroniques d'une grande simplicité et. d'un rendement supé rieur à tout autre type de dispositif, ainsi qu'on peut en juger en comparant le schéma d'un dispositif classique (fig. 21) avec ceux de diverses formes d'exécution (fig. 22, 23 et 24).
Le dispositif classique que représente la fi-. 21 comporte une pompe 2 entraînée par un moteur 3. Cette pompe fait circuler l'eau dans un ensemble de canalisations de grand diamètre 4, alimentant des chemises d'eau 5 de tubes électroniques. Ces chemises d'eau qui sont maintenues à des potentiels électriques élevés sont réunies aux canalisations 4 par des canalisations isolantes 6. L'eau chauffée au contact des anodes dans les chemises 5 passe ensuite dans un appareil réfrigérant 7 qui est un échangeur de chaleur refroidi soit par con tact avec l'air ambiant, soit par une circula tion auxiliaire d'eau ordinaire.
Cet. appareil échangeur nécessite généralement une pompe ou un ventilateur 8, entraîné par un moteur 9.
-Avec le type de dispositif couramment utilisé, l'évacuation de l'énergie superflue dis ponible sur les anodes entraîne la, consomma tion d'une énergie motrice absorbée par les moteurs 3 et 9; cette énergie s'ajoute à celle déjà perdue par dissipation dans les anodes et correspond à 10 à 15% de la valeur de celle-ci.
La nécessité de dépenser une puissance no table dans les pompes auxiliaires tient essen tiellement au fait. que, selon la technique actuellement utilisée d'une faqon générale, il est reconnu qu'il convient de ne pas dépasser. clans les chemises d'eau :5, une température maximum de l'ordre de 50 à 60 C, pour avoir une marge clé sécurité suffisante vis-à-vis de la température d'ébullition, ce phénomène de vant à tout prix être évité.
Pour cette raison, il est nécessaire d'aec.é- lérer la vitesse du fluide dans les chemises d'eau 5; on atteint couramment 8 à. 10 in par seconde. Il en résulte des pertes de eliar@ge importantes et la pompe doit fournir une éner gie relativement grande. De plus, l'échange de chaleur avec le milieu extérieur, qui se fait sous un faible gradient de température, exige un grand débit du fluide réfrigérant extérieur qui refroidit l'appareil 7.
La fi-. 22 représente les divers éléments d'une septième forme d'exécution. De l'eau distillée (et de préférence privée de l'oxy gène qui a pu s'y dissoudre), contenue dans un réservoir 1, de faible volume, est mise en circulation comme précédemment, irais par une petite pompe 2 qu'entraîne un moteur 3 de très faible puissance, cette circulation ré- duite n'ayant pas d'autre but que de mainte nir des chemises 1 constamment pleines d'eau, le niveau étant fixé par un ajutage de sortie servant de trop-plein .
Les canalisations -1 peuvent être de section beaucoup plus faible que dans le cas précé dent, d'où réduction de la longueur des tubu lures isolantes.
Dans ces conditions, la dissipation d'éner- 1ie sur l'anode du tube considéré a pour effet d'amener rapidement l'eau à la chaleur latente d'évaporation .
Une tuyauterie 10 comportant des élé ments isolants 11 conduit la vapeur d'eau pro duite dans un condenseur 7; l'eau condensée ramenée à. une température qui peut n'être que légèrement inférieure à sa température d'ébullition, est réintroduite dans le réser voir 1.
Bien entendu, les chemises d'eau 5 et les anodes clés tubes qu'elles contiennent doivent. être adaptées à ce rôle de bouilleurs. On utilise dans ce but des dispositifs adéquats, et. notam ment des dispositifs tels que ceux décrits ci- dessus.
La. température d'ébullition de l'eau dans chaque bouilleur 5 étant. entièrement définie par la pression qui règne dans la canalisation de vapeur 10, il est. prévu de contrôler cette pression par tout appareil approprié, tel, par exemple, qu'une capsule manométrique 12, ca pable de commander, par l'intermédiaire d'une servocommande ou manostat 12'"9, directe ment ou indirectement., l'efficacité du conden- seur 7. Cet asservissement peut être obtenu par l'un quelconque des moyens qui sont à la disposition du technicien, notamment par mo dification de la. vitesse du moteur 9 ou par télécommande d'une vanne ou d'un registre réglant le débit du fluide réfrigérant exté rieur.
Par ailleurs, il est prévu sur la Banalisa tion 10 un dispositif de sécurité 13 constitué par une ou plusieurs soupapes tarées, desti nées à limiter les valeurs maxima et minima de la pression dans cette tuyauterie, par rap port à la pression atmosphérique. La soupape fixant la valeur minimum est de préférence connectée à un réservoir non représenté conte nant un gaz inerte, non oxydant à la pression atmosphérique.
La fig. 23 représente, schématiquement, une huitième forme d'exécution simplifiée dans laquelle la pompe 2 et son moteur 3 sont supprimés, le remplissage des bouilleurs 5 étant assuré par une simple communication avec un réservoir 14 équipé d'un robinet à flotteur 15 relié par une canalisation au réser voir 1 de façon à maintenir en 14 lin niveau d'eau constant.
Le ventilateur 8 assurant la circulation du fluide extérieur de refroidissement, du conden seur est entraîné par une petite turbine à vapeur 9 disposée en série entre la canalisa tion 10 et le condenseur 7. rue canalisation 16 assure l'équilibre de pression entre l'air contenu dans la partie supérieure du réservoir 14 et la vapeur dans la tuyauterie 10. Cette canalisation est essentielle au fonctionnement satisfaisant du dispositif; il est. en effet néces saire qu'un équilibre de pression s'établisse de façon que les conditions de fonctionnement puissent être contrôlées efficaeeinent à chaque instant.
A condition que le réservoir 1 soit. placé à une hauteur suffisante au-dessus du réservoir 74, on voit que ce dispositif emprunte l'éner gie nécessaire à son fonctionnement à la cha leur perdue qu'il a pour but d'évacuer. Dans certains cas favorables, la turbine 9 peut même entraîner, en outre, une génératrice 17 renvoyant de l'énergie électrique, par exemple au réseau électrique alimentant les tubes.
Pour éviter la corrosion par l'eau distillée chaude des diverses parties de l'installation et notamment des bouilleurs, il peut. être utile de munir les dispositifs décrits d'un appareil dégazeur ayant pour but d'éliminer rapide ment l'oxygène dissous dans l'eau; dans le même but, il peut être utile de prévoir des revêtements résistant à la corrosion sur toutes les pièces métalliques en contact avec la va peur d'eau.
Dans ce qui précède, on a mentionné l'eau distillée comme liquide réfrigérant, mais il est bien entendu que tout autre liquide approprié peut être utilisé.
On petit notamment, ainsi qu'il apparaît sur la fig. 24, utiliser de l'eau brute. En effet, par suite de l'agitation mécanique créée par les bulles de vapeur quittant la surface, qui montent à travers le liquide, les sels minéraux et autres impuretés contenues dans l'eau se trouvent réduits à l'état d'un précipité pulvé rulent qu'on retrouve au fond de la cuve, et l'expérience a montré qu'il ne se produit pas d'entartrage; la, surface dit radiateur reste libre de tout dépôt. dur et compact qui risque rait d'en modifier les propriétés thermiques.
La fig. 24 représente schématiquement. une neuvième forme d'exécution qui comprend un ensemble 5, constitué par un tube et par une eliemise contenant du liquide réfrigérant qui est. de l'eau. Cette chemise est alimentée en. eau par l'intermédiaire d'un tuyau 4, de faible section, arrivant dans la chemise, au-dessous du niveau de l'eau. Pour simplifier le dessin, on n'a représenté qu'un tube dans la chemise, irais il est. bien évident qu'on pourrait aussi prévoir une chemise contenant plusieurs tubes, ou éventuellement plusieurs chemises indivi duelles alimentées en parallèle par l'arrivée d'eau 4.
Selon une variante particulièrement simple, qu'il y ait un seul ou plusieurs tubes dans cha cune d'une ou de deux chemises du dispositif, le tuyau d'amenée d'eau 4 constitue l'induc tance du circuit oscillant associé aux tubes ou aux groupes de tubes, dont un seul est. repré senté sur la fig. 24. On a alors avantage à. disposer le réservoir auxiliaire d'alimentation 14 au point neutre du circuit, oscillant, de façon qu'il soit. constamment maintenu à. un potentiel IIT sensiblement nul tout en étant porté au potentiel anodique continu.
Ce réser voir alimente à niveau constant la ou les che mises de refroidissement des structures anodi- ques. Le réservoir auxiliaire 14 est réuni, par l'intermédiaire d'un serpentin isolant 70, à une alimentation d'eau sous pression, par l'in termédiaire d'un robinet 15. Ainsi qu'on l'a dit, le liquide réfrigérant qui remplit toutes ces conduites est de l'eau ordinaire. Elle con tient de nombreuses impuretés calcaires ten dant à entartrer les conduites. Il est connu d'ajouter à l'eau certains composés ayant pour effet de faire précipiter ses impuretés sous forme d'une boue non durcie qui se dépose au fond des récipients et notamment de la ou des chemises et d'éviter ainsi tout dépôt d'une couche adhérente sur les parois mais, ainsi qu'il est dit plus haut, cela n'est généralement pas nécessaire.
On prévoit un dispositif 71 d'évacuation des boues. Il est toutefois néces saire d'utiliser des tuyaux isolants 70 de sec tion supérieure à celle de ceux que l'on pour rait utiliser avec de l'eau distillée. La lon gueur nécessaire des tubes isolants se trouve augmentée par suite de cette section accrue et de la conductibilité relativement élevée de l'eau brute, c'est pourquoi il est nécessaire d'utiliser un serpentin. D'autre part, on peut disposer, de part et d'autre du serpentin iso lant 70, les deux éléments 7? et 73 d'un dis positif connu supprimant les effets résultant de l'électrolyse des sels constituant les impu retés.
Un dispositif de réglage automatique du niveau de l'eau 15 est. prévu dans le réservoir auxiliaire 14, par exemple un dispositif à flot teur. Pour simplifier, on n'a pas représenté la canalisation 16 représentée à la. fig. 23 et qui assure l'équilibre de pression entre la sortie de vapeur 11 et le réservoir 14. La vapeur canalisée par la. canalisation d'évacuation 11 qui comporte une partie iso lante est condensée dans un condenseur 7 et la chaleur récupérée dans ce condenseur peut être utilisée à toutes fins utiles, par exemple pour le chauffage de la. station ou pour ali menter un réseau de distribution d'eau chaude. On dispose en effet d'une source d'eau chaude à une température de 100 C.
On dispose, en série avec le condenseur 7, un radiateur 7' servant à dissiper par pertes les calories non absorbées dans le circuit d'utilisation. On récu père le liquide condensé dans un réservoir 74. La capacité du radiateur 7' est suffisante pour que, même si l'on n'a pas besoin de l'eau chaude produite dans le condenseur 7, le liquide soit quand même condensé.
Dans le cas où l'on n'utilise pas le liquide distillé, une canalisation de trop-plein 75 per met de renvoyer ce liquide dans la chemise ou dans le groupe de chemises 5.
Des robinets de commande 76 pour les dis positifs d'évacuation des boues calcaires peu vent être commandés manuellement à chaque arrêt de fonctionnement des tubes ou automa tiquement par un circuit électrique commandé à partir de l'interrupteur général d'alimenta tion de ceux-ci. On peut coupler mécanique ment les robinets 76 à des robinets 77 coin- mandant l'alimentation en eau brute.