WaterCoolingForLargeTubes.pdf

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L--,
Water Cooling for Large
Tubes
Thomas
Hoppe,
DJSRE
Blumenstr.
5, D-92245 Kiimmertsbruck
Abstract:
Water Cooling has been
used
lor
years
in amateur radio for cooling small pla-
nar
triodes
like the 2C39 to achieve higher
power on 23cm. This article describes how
real high
power tubes
like the GS35 can be
used effectively
and quiet
with water
cooling.
Kurzfassung
: In
Leistungsverstarkern
lur
23cm mil den kleinen Trioden 2C39 ist Was-
serkuhlung Oblich, um die Rohren gezielt
Oberlasten zu konnen. Das w1rd benutzt, urn
genugend Leistung auf 23crn EME zu gewin-
nen. Hier wird beschrieben, wie man Wasser-
kuhlung fur richtige Hochleistungstrioden w1e
Fig.
1:
Selection
of Tubes suited for Water Cooling
27
DUBUS 2/1999
Thomas Hoppe. DJSRE:
Water
Cooling
for
Lorge Tubes
die GS35 einsetzt, um e1nen
le1sen
und
tem-
peraturstabilen Verstarker
zu
erhalten
kleinen Funkbuden,
wo
der Schall
sich
nicht
verlauft,
wird
das
Empfangen
schwachster
EME-Signale auf
die
Dauer zermurbend. Es
wird
versucht, die Gerauschkulisse des Ra-
diallufters mit geschfossenen Kopfh5rern
und
entsprechender Lautstarke
zu
ubertonen.
Das isl nach einiger Zeit ermudend, fuhrt
sicherlich zu schlechtem Horverhalten bzw.
auf Dauer evtl. sogar
zu
GehorscMdigungen.
Wer
hofft, mil auf
Wasserkuhlung umgebau-
ten Rohren die
Leistungsfahigkeit
seiner PA
zu steigern, dem sei hier gleich Einhalt gebo-
ten. Die Belastbarkeit der
Anode wird
bei
richtiger Ausfuhrung in der Tat verbessert. Die
uberschlagliche
Warmebelastung
der
Anode-
noberflache wird bei
Wasserkuhlung
mil 100
W/cm2
angegeben,
wahrend bei LuftkOhlung
nur ca. 30-60
W/cm2
angesetzt
werden.
Meist wird die maximale Ausgangsleistung
1edoch von anderen Parametern,
wie z.B.
dem Gitterstrom, begrenzt. Gerade im
inter-
mittierenden
Betrieb
wird die
Anodenverlust-
leistung wohl eher selten leistungsentschei-
dend. Viel mehr gilt es, bei den umgebauten
Rohren deren Gesamtkonzeption
zu beach-
1. EinfUhrung
Der vorhegende
Artikel
beschreibt den Um-
bau von
lultgekuhlten
Rohrenverstarkern auf
Wasserkuhlung. Dabei
nutzt man
die Beson-
derheit
e1rnger
Rohrentypen, den Anoden-
kuhler abnehmen zu konnen
(Foto
1).
Eine
konkrete Aufbauanleitung soil rncht erfolgen,
vielmehr
sollen
dem interess1erten Nachbau-
er
die
Kenntrnsse verm11telt
werden, das
Kuhlsystem fur seinen
individuellen
Einsatz-
zweck zu bemessen.
2. Warum Wasserkuhlung?
Im 1ndustriellen Bereich
linden
wasserge-
kuhlte
Rohren dort Verwendung, wo der Ein-
satz in
stark staubhalt1ger Luft erfolgen mur3,
oder wo
die
Verwendung von gerauschinten-
siven Radialluftern unerwunscht ist. Gerade
letzterer
Aspekt war es, der
meinen ..Chefme-
chaniker..
Kurt,
DL
1RCG, und mich bewogen
hat,
diese
Art der Kuhlung
einmal
fur Ama-
teurfunkzwecke zu testen. Denn gerade
in
Fig.
2: View
on modified
GS35
DUBUS 2/1999
28
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- L - --
Thomas Hoppe. DJSRE: Water Cooling for Lorge Tubes
ten. Viele mussen
in ihrer Gesamtheit in die
Kuhlung
mit einbezogen
warden,
d.h. jeder
Kontaktring,
jedes
Keramikteil
und jeder
Ubergang von
verschiedenen
Materialien
mussen entsprechend den jeweiligen Vorga-
ben gekuhlt warden.
Nur
bei
wenigen
Rohren
wird
auch im kommerziellen Einsatz nur die
Anode
gekuhlt. In
unserem
Fall
wird
die
Hauptwarmemenge an der Anode durch das
Wasser
abgefiihrt. Die ubrigen Teile der Aoh-
re hingegen durfen nicht vergessen werden.
Der Kuhlaufwand
ist jedoch gering, so dal3
kleine, leise Computerlufter (axial), unter-
s!Utzt durch eine Vergr613erung der Oberfla-
che an den Kontaktringen, hier vollends ge-
nugen (Fig.
5,6).
Ganz ohne Lutter kommt
man also auch nach dem Umpau
leider
nicht
aus. Das
Ziel,
eine deutliche Aeduzierung
des U:irmpegels
zu
erreichen, wird dennoch
erreicht.
lauf, d h. vereinfacht Anschlul3 der Aohre an
einen Wasserhahn und anschliel3ende
Ent-
sorgung des erwarmten Wassers uber die
Kanalisation,
vollig undiskutabel. Und
nurdie
wenigsten
Funkfreunde
warden
zudem den
Funkbetrieb vom Bad oder gar vom stillen
6rtchen aus betreibenl
Was bleibt,
isl
der geschlossene Kuhlkre1s-
lauf. Er spart Wasser und erm6glicht zudem
den Einsatz destillierten Wassers, welches
durch seine Aeinheit ausre1chend 1solativ 1st
Zudem sind
in ihm
keine mineralischen Be-
standteile gelost, welche sich in Form von
Kalk
bzw. Kesselstein im Kuhler oder
ande-
ren Bestandteilen des noch zu beschre1ben-
den Kreislaufes festsetzen und diese zersto-
ren Der
Einsatz von echtem dest111ierten
Wasser
sei empfohlen Es kostet nur unwe-
senthch mehr als nur dem1neralisiertes Was-
ser, uber dessen Vemalten ke1ne Erfahrun-
gen vorliegen. Gerade der
Einsatz
von de-
stilliertem Wasser schafft jedoch
neue
Pro-
bleme, die beim Aufbau des Kuhlsystems
unbed1ngt
beachtet werden mussen. Es
1st,
bedingt dyrch seine Reinheit, aul3erst ag-
3. Welches Kuhlverfahren?
In Anbetracht der im Amateurbereich abzu-
tuhrenden Warmemenge sowie vom Umwel-
taspekt her gesehen ist ein oftener Kuhlkreis-
Fig.
3:
Finish
of the
anode
cooler
29
DUBUS 2/1999
Thomas Hoppe. DJ5RE: Water Cooling for Large Tubes
Abb./Fig. 4: Schematic Diagram
I
IO
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0
e
c::s
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·
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·
r-·-
.
·-
DUBUS 2/1999
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------
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·-·
Thomas
H6ppe. DJ5RE:
Water Cooling for Lorge Tubes
gressiv
gegenOber bestimmten Metallen
und
Kunststoffen.
Jegliches Herauslosen von
Stoffen aus
den
verwendeten Materialien
ist
unerwOnscht, da zum einen diese
Materialien
auf
Dauer
zerstort
werden,
zum
anderen die
gelosten lonen das
Wasser
verunreinigen
und als Ladungstrager die Isolation herabset-
zen.
haltens des
Wassers
sollte fur die wasserbe·
rOhrten
Teile ausschlie131ich Kupfer verwen·
det werden.
Messing
1st vollig ungeeignet, da
es zum Herauslosen der Zinkbestandteile
kommt und das
Metal!
sehr schnell zerstOrt
wird. Es bietet sich die Verwendung von
we1-
chen, biegsamen Kupferrohrchen aus dem
lnstallationsbereich an. Diese werden rneter-
weise von der Rolle verkauft und sind ab 6mrn
Aul3endurchmesser
erhaltlich. Zunachst wird
anstatt des
LuftkOhlers
ein
kleiner
Zylinder
aus
Messing
angefertigt, welcher auf die Auf-
nahme der Rohre pal3t. Bei Rohren der G17b·
Reihe oder den GS31-Typen genOgt e1ne
plane Auflageflache. Bet den 2C39-Rohren
mul3 das entsprechende Gewinde des auf·
schraubbaren Kuhlkopfes erstellt werden.
Bei
der hier getesteten GS35b bildet ein Ko-
nus den Obergang von der Anode zum Kuhl·
kopf.
Wer
keinen versierten
Metallbearbeiter
wie
DL
1
RCG
zur
Verfugung hat, kann auch
den LultkOhlkopl zerlegen, indem die Lamel-
len entfernt werden. Der Obrigble1bende Zy-
4. Der Kuhlkreislouf
Der
KOhlkreislauf
ist in
Abb.
4 aufskizziert. Er
mul3 unter dem
Aspekt
aufgebaut werden,
dal3
an der Anode
die
voile Spannung von
mehreren KV anliegt.
Zudem
muf3 die bereits
angesprochene
Agressivitat
des destillierten
Wassers
Beachtung linden.
Der Anodenkuhler
Dieses
Bauteil muf3 sehr sorgfaltig aufgebaut
werden,
damit die
Funktion
der
Ableitung
der
Warmemenge
in das Wasser aul Dauer ge-
geben ist.
Als Warmeleiter
kommen nur Me·
talle
in
Frage. Aufgrund des aggressiven Ver·
Fig.
5: View on Grid Clamp Inside the Anode Cavity
31
DUBUS
2/1999

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