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Gleichrichterentladungsgefäss mit mehreren Anoden.
Bei den bekannten Gleichrichterentladungsgefässen wird die Gleichrichtung von Wechselströmen durch eine Gas-oder Dampfentladung zwischen einer Kathode und einer oder mehreren Anoden erzielt.
Die Ventilwirkung der Entladung ist dadurch bedingt, dass die Oberfläche der festen oder flüssigen Kathode sich ganz oder teilweise auf einer derartig hohen Temperatur befindet, dass sie in hohem Masse Elektronen emittiert.
Die Entladung kann dabei in dem Dampf des Kathodenmaterials vor sich gehen, dem unter Umständen Fremdgase, wie z. B. Argon, zugesetzt wird, oder in einem Edelgas oder in einer Mischung aus mehreren Edelgasen.
In derartigen Entladungsgefässen mit mehreren Anoden treten nun im Betriebe bisweilen Rückzündungen auf, bei denen sich eine Bogenentladung zwischen den Anoden ausbildet. Diese Rückzündungen machen sich nicht nur unliebsam bemerkbar durch Betriebsstörungen, sondern führen infolge der ausserordentlich grossen dabei auftretenden Ströme zu Zerstörungen des Gleichrichtergefässes oder anderer elektrischer Einrichtungen.
Das Entstehen von Rückzündungen ist durch das Auftreten von Glimmentladungen zwischen den Anoden zu erklären. Eine Glimmentladung setzt ein bei genügendem Gasdruck und hinreichend hoher Spannung zwischen den Anoden. Unter Umständen schlägt dann diese Entladung in einen Lichtbogen zwischen den Anoden um und führt so zur Rückzündung. Es ist also Vorbedingung für eine Rückzündung, dass sich zwischen zwei Anoden eine Glimmentladung ausbildet.
Es sind nun eine Reihe von Einrichtungen bekannt, die das Einsetzen dieser Glimmentladung und damit das Auftreten von Rückzündungen verhindern sollen. Insbesondere versucht man Rückzündungssicherheit des Kolbens zu erreichen, indem man das Auftreten der Glimmentladung zwischen den Anoden durch die Ausbildung besonderer Anodenarme von geeigneter Länge und Form zu verhindern sucht.
Weiterhin hat man Metallteile auf der Innen-oder Aussenseite des Kolbenarmes angebracht, um zu verhindern, dass sich in der Nähe der Anoden die für eine Glimmentladung nötigen starken Felder ausbilden. Zu diesem Zweck sind die Metallteile entweder isoliert oder werden auf ein geeignetes Potential
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der Anoden mit Kanten oder Spitzen versieht oder die Anoden mit einer zylindrischen, isolierten Hülle in einem Abstand umgibt, der kleiner ist als die Dicke des Kathodendunkelraumes der Glimmentladung bei der während des Betriebes an den Anoden herrschenden Dampfdichte. Auf diese Weise soll der Kathodenfall heraufgesetzt und damit die Gefahr einer Rückzündung vermindert werden. Jedoch gelingt es mittels der bekannten Vorrichtungen nicht, Rückzündungen völlig zu vermeiden.
Durch die Erfindung soll nun ein wirkungsvoller Schutz gegen Rückzündungen auf einem völlig neuen Wege erreicht werden. Eine schon lange bekannte Erfahrung, welche durch das sogenannte Hittorfsche Umwegrohr demonstriert zu werden pflegt, zeigt, dass sich eine Entladung zwischen zwei Elektroden nur dann ausbildet, wenn der Entladung der genügende Raum zur Verfügung steht. Verringert man den Abstand zweier Elektroden auf ein gewisses Mindestmass, so steigt die für die Entladung benötigte Spannung rasch an, bis schliesslich die Entladung aussetzt. Nach Seeliger bezeichnet man die Entladungen, welche durch allzu grosse Nähe der Elektroden behindert werden, kurz als behinderte Entladungen.
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Gemäss der Erfindung wird daher eine äusserst grosse Sicherheit des Gleichrichters gegen Ruckzündungen dadurch erreicht, dass die der Gasentladung ausges tzten Flächen der Anoden einander derartig genähert sind, dass die Entstehung einer Glimmentladung zwischen den Anoden wesentlich behindert wird. Der Abstand, um den die Oberfläche, einer Anode von der benachbarten entfernt sein darf, ohne dass eine Glimmentladung auftritt, ist dabei um so kleiner, je grösser die Dichte des Quecksilberdampfes ist.
In manchen Fällen, insbesondere bei Gleichrichtern für höhere Leistungen, wird es nicht möglich sein, die Anoden derart auszuführen, dass die Oberfläche einer Anode in allen ihren Punkten den andern Anoden so weit angenähert ist, dass eine Glimmentladung zwischen den einzelnen Anoden bei normalen Betriebsverhältnissen nicht möglich ist. In diesem Falle kann man eine Behinderung der Glimmentladung dadurch erreichen, dass man die Flächen einer jeden Anode, die den andern Anoden nicht zugewandt sind, mit einem isolierenden Überzug oder einer isolierenden oder isoliert angebrachten Hülle umschliesst, soweit diese Flächen für das Arbeiten der Anoden in der Flussrichtung nicht wesentlich sind.
Die Entladungen, welche zwischen den ungeschützten Flächen der Anoden auf einem-räumlichen Umwege noch eintreten könnten, lassen sich dadurch wesentlich erschweren, dass man die hiefür in Betracht kommenden Räume nach Möglichkeit einschränkt.
Die Erfindung lässt sich auf einen grossen Teil der heute gebräuchlichen Gas-oder Dampfgleichrichter anwenden. Insbesondere kann sie Verwendung finden bei den bekannten Quecksilberdampfgleichrichtern und ferner bei Gleichrichtern ähnlicher Konstruktion mit andern flüssigen Kathodenmetallen und Legierungen. Alle Erfahrungen, die man bei diesen Gleichrichtern gemacht hat, insbesondere über Zusammensetzung des Kathodenmaterials, Gasfüllung des Entladungsraumes, Zündung und Aufrechterhaltung der Entladung, Betrieb usw. lassen sich auf die gemäss der Erfindung konstruierten Gleichrichter anwenden. Ferner kann die Erfindung auch benützt werden für gasgefüllte Gleichrichter mit Glühkathoden, wie sie neuerdings für grosse Stromstärken gebaut werden.
Bei derartigen Gleichrichtern ändern sich im allgemeinen Gasdruck und Gasdichte mit den Betriebsverhältnissen. Das gilt vor allem von den Quecksilberdampfgleichrichtern. Die Sicherheit. vor Rückzündungen wird bei steigender Dichte des Quecksilberdampfes geringer. Um die Dichte in der Umgebung der Anoden möglichst niedrig zu halten, werden die Anoden in einem Ansatzrohr angebracht, das am kältesten Teil des Kondensationsraumes angesetzt ist. Auf diese Weise erreicht man, dass in der Umgebung der Anoden der niedrigste Druck im ganzen Kolben herrscht. Da die Anoden und ihre Umgebung infolge der dort umgesetzten Energie sich auf beträchtlicher Temperatur befinden, ist die Dampfdichte dort entsprechend gering, was für die Vermeidung von Rückzündungen vorteilhaft ist.
In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele des Anmeldungsgegenstandes dargestellt.
In Fig. 1 ist das Glasrohr 1 das Ende eines Anodenarmes, in dem sich die konzentrisch zueinander angeordneten Anoden 2 und 3 befinden. Der Abstand dieser Anoden voneinander ist so klein, dass zwischen ihren einander zugekehrten Flächen im Innern des Hohlzylinders 2 eine Glimmentladung bei den zulässigen Belastungen des Gleichrichters nicht auftreten kann. Die Zuleitungen 4 und 5-zu diesen Anoden sind mit einem Isoliermantel umgeben, um auch zwischen ihnen das Auftreten einer Glimmentladung zu verhindern.
Eine andere Ausführungsform zeigen Fig. 2 und 3 im Längs-bzw. Querschnitt. Die Anoden 2, 3 und 6 sind auf einen solch geringen Abstand einander genähert, dass in den Zwischenräumen 16, 17, 18 und 9 die Entstehung einer Glimmentladung bei allen Betriebszuständen nicht möglich ist. Die Aussenseite sowie die beiden Endflächen der Anoden sind durch ein einheitliches, isoliertes Schutzschild z in geringem Abstand umgeben, so dass auch zwischen diesen Anodenflächen die Entstehung einer Glimmentladung verhindert wird.
Fig. 4 und 5 zeigen weitere Ausführungsformen der Erfindung, bei denen die Anoden zweckmässig in derselben Weise wie in Fig. 3 angeordnet sind.'In Fig. 4 ist jede Anode auf den von den übrigen Anoden abgewandten Flächen mit einer Schicht 22 aus Isoliermaterial bedeckt. In Fig. 5 hingegen sind die Anoden von der Gefässwand 1 so eng umgeben, dass auch auf den Aussenflächen eine Glimmentladung nicht auftreten kann, während die Oberflächen der Zuleitungen 4 und 5 der Anoden durch Glasröhre abgeschirmt sind. Der Lichtbogen brennt aus der Öffnung 9 heraus durch das Rohr 8 zu der Kathode 10.
Oberhalb der Kathode 10 befindet sich in dem Unterteil 15 des Gleichrichtergefässes die Zündanode 11 sowie die beiden Erregeranoden 12 und 13. Das aus der Kathode 10 verdampfte Quecksilber kondensiert auf der Fläche 15 des unteren Teils des Gleichrichtergefässes und wird zudem durch einen besonderen Schutzschirm 14 daran gehindert, in das Rohr 8 einzudringen. Infolgedessen ist, zumal bei der niedrigen Temperatur des Rohres 8, die Dampfdichte in dem oberen, sehr heissen Teil des Gefässes in der Umgebung der Anoden 2 und 3 besonders niedrig.
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