AT144282B

AT144282B - Vakuumentladungsgefäß mit von der Pumpe getrenntem Vakuumgefäß und reiner Quecksilberkathode.

Info

Publication number: AT144282B
Authority: AT
Inventors: Walter Lehmann
Original assignee: Walter Lehmann
Priority date: 1933-09-26
Filing date: 1934-07-30
Publication date: 1936-01-10

Description

EMI1.1

Bei Vakuumentladungsgefässen, also Quecksilberdampfgleichrichtern, Umrichtern und Invertern, insbesondere mit von der Pumpe getrenntem Vakuumgefäss und reiner Quecksilberkathode, bei denen in einem Vakuumgefäss mehrere Anoden einer gemeinsamen Kathode gegenüberstehen, ist es erforderlich, die einzelnen Anoden in je einer Anodenkammer unterzubringen, um Rüekzündungen zu vermeiden, die dadurch entstehen können, dass Ionen aus dem nach den benachbarten Anoden fliessenden Lichtbogen einer sperrenden Anode zugeführt werden.

Ein weiterer Grund für Rückzündungen ist, dass der von der Kathode ausgehende äusserst heftig bewegte Quecksilberdampfstrahl in grossen Mengen Quecksilberionen mit sich reisst.

Gemäss der Erfindung werden zur Vermeidung von Rückzündungen und eines starken Lichtbogenabfalles bei Gleichrichtern mit von der Pumpe getrenntem Vakuumgefäss in dieses chemisch inaktive Gase, z. B. Edelgase, in der Grössenordnung von ein bis mehrere Hundertstelmillimeter Hg-Säule eingefüllt.

Füllt man dagegen, wie es bereits für andere Zwecke vorgeschlagen wurde, Edelgase in der Grössenordnung von 1 mn Hg-Säule und mehr ein, so treten die zu vermeidenden Störungen in erhöhtem Umfange ein.

Es können sämtliche Edelgase, also Helium, Neon, Argon, Krypton, Xenon verwendet werden.
Da der von der Kathode ausgehende direkte Quecksilberdampfstrahl im allgemeinen in einem besonderen Kondensationsraum niedergeschlagen wird, besteht die Möglichkeit, dass die in das Gefäss eingefüllten Edelgase in den oberen Teil dieses Kondensationsraumes durch die Wirkung des Strahles gedrängt und dort zurückgehalten werden, so dass trotz des Einfüllens von Edelgasen nach einiger Zeit eine Verarmung an Edelgasteilchen in der Umgebung der Anoden eintritt.

Gemäss der weiteren Erfindung werden daher die Raumteile des Vakuumgefässes, in denen der direkte von der Kathode ausgehende Quecksilberdampfstrahl das eingefüllte Edelgas zu komprimieren bestrebt ist, durch besondere Wege mit der Umgebung der Anoden verbunden, so dass das Edelgas die Möglichkeit hat, durch diese besonderen Wege immer wieder zu entweichen und zurückzukehren in die Umgebung der Anoden. Es entsteht also ein kontinuierlicher Kreislauf des Edelgases, der von dem von der Kathode ausgehenden Quecksilberdampfstrahl angetrieben wird.

Ferner ist der zwar geringfügigen, aber doch stets vorhandenen Gasaufzehrung Rechnung zu tragen. Bei Vakuumentladungsgefässen, die viele Tausende von Betriebsstunden ihre Eigenschaften bewahren sollen, ist es erforderlich, die Edelgasmenge aus besonderen Vorratsbehältern zu ergänzen, die entweder von Hand oder selbsttätig in Abhängigkeit von einer Vakuummesseinrichtung betätigt werden, so dass eine ausreichende Menge Edelgas aus dem Vorratsgefäss in das Vakuumentladungsgefäss nachströmt.

An Hand der Zeichnungen soll die Erfindung näher erläutert werden.

Fig. 1 zeigt einen Gleichrichter gemäss der Erfindung mit seinen Kondensatoren im Längsschnitt, der längs der Linie 1-1 der Fig. 2 geführt ist. Fig. 2 zeigt einen Querschnitt der Fig. 1. Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform des Gleichrichters im Längsschnitt, bei der eine Vorrichtung zur selbsttätigen Nachfüllung des chemisch inaktiven Gases vorgesehen ist. Fig. 4 zeigt diese Ausführungsform im Querschnitt, und Fig. 5 stellt eine abgeänderte Ausführungsform eines Einzelteiles der Nachfiilleinrichtung gemäss Fig. 3 dar.

1 ist der als Kathode dienende Quecksilberspiegel des Gleichrichters und 2 sind die sechs Anoden, die in Anodenrohren 5 untergebracht sind. Das Vakuumgefäss besteht aus einem Oberteil 3 und einem Unterteil 4. In dem Oberteil befindet sich der zur Kondensation der Hauptmenge des aus der Kathode 1 verdampfenden Quecksilbers dienende Dom 6. Die Anodenarme 5 und der Dom 6 sind von der Kühlflüssigkeit 7 umspült. Im Unterteil 4 ist über der Kathode 1 ein Führungsrohr 8 angeordnet, welches den Quecksilberdampf zu dem Kondensationsdom 6 leitet. Die Kühlung des Unterteiles erfolgt durch die Kühlflüssigkeit 9. Von der einen Anode 2 nach der Kathode 1 ist der Weg des Lichtbogens durch eine gestrichelte Linie angedeutet.

Zur Kondensation der siedenden Kühlflüssigkeit dienen die Kondensoren 13 bzw. M, die durch die Rohrleitungen 11 bzw. 12 mit den Kühlräumen in Verbindung stehen.

Die Kondensoren sind in einem Luftschacht 15 angeordnet und werden durch den Ventilator 16 gekühlt.

Wie bereits dargelegt, wird das eingefüllte Edelgas sich durch die Wirkung des Quecksilberstrahles in dem oberen Teil des Kondensationsraumes 6 sammeln. Um es von hier in die Umgebung der Anode 2 zu bringen, sind Rohrleitungen 17 vorgesehen, die mittels Stützen 18 befestigt sein können. Die Einströmöffnung der Rohrleitungen 17 ist der gekühlten Wandung des Kondensationsraumes zugekehrt, wie die Fig. 1 erkennen lässt. Hiedurch wird die Rohrmündung dem direkten Strom des Quecksilberdampfes entzogen ; ausserdem ist es vorteilhaft, die Edelgase an einer solchen Stelle aus dem Kondensationsraum herauszuleiten, die verhältnismässig kalt ist.

Bei der Ausführung gemäss den Fig. 3 und 4 sind an Stelle der Rohre 17 direkte Verbindungsrohre 19 zwischen den Anodenkammern 5 und dem Kondensationsraum 6 vorgesehen. Um die Rohrmündungen vor dem direkten Strom des Quecksilberdampfes zu schützen, ist ein besonderer Schirm 20 angebracht.

Bei einer derartigen Anordnung der Verbindungswege entsteht ein kontinuierlicher Kreislauf des Edelgases, der ungefähr genau so wie-der Strom-der- ionisierten Gase verläuft.

Ferner ist eine Nachfüllvorrichtung für das chemisch inaktive Gas vorgesehen. Diese besteht aus dem aus Eisenblech od. dgl. hergestellten Vorratsgefäss 31 für das als chemisch inaktives Gas dienende Edelgas, welches mit dem Kondensationsraum 6 eine konstruktive Einheit bildet. Im Boden des Vorratsgefässes befindet sich ein rohrförmiger Ansatz 33, in welchen der gasdurchlässige Korper, z. B. eine Glasfritte, eingesetzt ist. Die Glasfritte 34 wird zweckmässig mit einem Glasrohr 44 und dieses mit einem Metallrohr 45, welches mittels eines Zwischenstückes an den Ansatz 33 angeschweisst ist, vakuumdicht verschmolzen. Während des Betriebes ist die Glasfritte 34 normalerweise mit Quecksilber 35 bedeckt und hiedurch verschlossen. In das Quecksilber taucht ein Verdrängungskörper 36 ein.

Dieser wird durch die Magnetspule 37 vermittels des Magnetkernes 38 angehoben, welcher sich in einem Rohr 48, zweckmässig aus unmagnetischem Stahl bewegt. Dabei senkt sich das Quecksilber 35 und gibt die Fritte 34 frei, so dass Edelgas aus dem Vorratsgefäss 31 nachströmen kann. Die Erregung der Spule 37 wird durch ein Vakuummeter, welches nicht mit dargestellt ist, selbsttätig in Abhängigkeit von dem Vakuumdruck im Innern des eigentlichen Vakuumgefässes derart gesteuert, dass bei zu hohem Vakuum der Gasdurchtritt freigegeben wird.

Um die Apparatur für die Regelung des Edelgaseintrittes gegen unzulässig hohe Erwärmung zu schützen, ist ein Schirm 46 vorgesehen.

Zum Evakuieren des eigentlichen Vakuumgefässes ist eine Rohrleitung 39 vorgesehen, die durch das Vorratsgefäss 31 durchgeführt ist. Diese Rohrleitung 39 befindet sich im Innern einer Rohrleitung 40 mit vergrössertem Durchmesser, die an die Vakuumpumpe angeschlossen ist. Man erreicht hiedurch, dass beim Ansaugen durch die Rohrleitung 40 gleichzeitig das eigentliche Vakuumgefäss und das Vorratsgefäss evakuiert werden. Nach beendigter Evakuierung werden die Rohrleitung 40 und die Rohrleitung 39 zusammen abgequetscht, so dass das Vorratsgefäss 31 mit dem Vakuumgefäss nur durch die Fritte 34 verbunden ist.

An Stelle der in Fig. 3 angegebenen Evakuierleitungen kann man auch die in Fig. 5 angegebene Leitung 47 verwenden. Bei einer solchen Führung der Rohrleitung 47 ist es ebenfalls möglich, von einer
Stelle aus beide Gefässe zu evakuieren. Nach beendigter Evakuierung wird dann der ausserhalb der
Gefässe liegende Teil der Rohrleitung 47 abgequetscht.

Sobald die Evakuierung und Formierung beendigt sind, wird durch die Rohrleitung 41 das für den Abschluss der Fritte 34 erforderliche Quecksilber 35 eingefüllt. Hierauf wird durch die gleiche Rohrleitung das Vorratsgefäss 31 mit Edelgas beschickt. Die Leitung 41 kann dann ebenfalls abgeschmolzen oder durch eine lösbare Absperrung, z. B. einen Hahn oder ein Ventil 42, abgeschlossen werden.

Um den Edelgasdruck in dem Vorratsgefäss überwachen zu können, ist noch ein vorzugsweise verkürztes Quecksilbermanometer 43 vorgesehen.

Das Vorratsgefäss für das Edelgas kann statt am oberen Ende des Kondensationsdomes für das
Quecksilber auch an irgendeiner andern Stelle des Vakuumgefässes angeordnet sein.

Es ist auch möglich, an Stelle einer Glasfritte als gasdurchlässigen Körper einen Körper mit einer feinen Bohrung, z. B. eine Lochscheibe, zu verwenden. Der Edelgasdruck in dem Vorratsgefäss muss dann derart bemessen sein, dass er nicht ausreicht, um das Quecksilber durch die Bohrung hindurch- zutreiben. Im übrigen ist der Vorgang sinngemäss genau so wie bei der vorstehend beschriebenen Aus- führung, so dass die Durchtrittsöffnung in Abhängigkeit von dem Gasdruck freigegeben wird,

An Stelle der vorstehend beschriebenen Nachfüllvorrichtung können auch in irgendeiner andern Weise ausgebildete Fülleinrichtungen treten.

Für Apparate mit metallenem Vakuumgefäss ist die Erfindung von besonderer Bedeutung, weil diese wegen besserer Beherrschung der Kühlung höhere spezifische Belastungen zulassen und infolgedessen eine genauere Einhaltung der Gasdichte in der Umgebung der Anoden verlangen.

PATENT-ANSPRÜCHE :
EMI3.1

Claims

2. Vakuumentladungsgefäss nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Verbindungswege zwischen der Umgebung. ^der Anoden und den Raumteilen des. Vakuumgefässes, in denen sich das inaktive Gas durch die Wirkung des Quecksilbexdampfstrahles vornehmlich sammelt, vorgesehen sind, die nicht der Wirkung des aus der Kathode austretenden Dampfstrahles ausgesetzt sind.

3. Vakuumentladungsgefäss nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintrittsöffnungen der Verbindungswege an möglichst kalten-Stellen des Kondensationsraumes für den Quecksilberdampf liegen und gegen den unmittelbaren Strom des Quecksilberdampfes durch ihre Lage und/oder besondere Schirme geschützt sind. EMI3.2 dem oberen Teil dbs Kondensationsraumes Verbindungsrohre unmittelbar durch die Kühlräume in die Umgebung der Anoden führen, so dass sich das inaktive Gas in demselben Kreislauf wie die ionisierten Gase bewegt, wobei die Eintrittsöffnungen der Rohre in den Kondensationsraum durch Schutzschirme gegen den direkten Quecksilberdampfstrom abgedeckt sein können.

5. Vakuumentladungsgefäss nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ausgleich der Gasaufzehrung ein'Vorratsbehälter für das inaktive Gas vorgesehen ist, aus dem die Gasfüllung in dem Vakuumgefäss von Hand oder selbsttätig in Abhängigkeit von dem Vakuumdruck in dem Gefäss nachgefüllt wird.

6. Vakuumentladungsgefäss nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratsbehälter mit dem Vakuumgefäss durch einen gasdurchlässigen Körper in Verbindung steht, der mit einer EMI3.3 keit der Eisenkern eines Magneten eintaucht, von dessen Eintauchtiefe das Freigeben oder Bedecken des gasdurchlässigen Körpers durch mehr oder minder starkes Verdr gen der Flüssigkeit bestimmt wird, und dass diese Eintauchtiefe von der Magneterregung abhängig gemacht ist, die ihrerseits durch eine Vakuummesseinrichtung derart gesteuert wird, dass der Gasdurchlass freigegeben wird, sobald der Vakuumdruck innerhalb einer vorbestimmten Grenze liegt.

7. Vakuumentladungsgefäss nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Boden des mit dem Vakuumgefäss baulich vereinigten metallenen Vorratsbehälters bzw. der Wandung des Vakuumgefässes ein rohrförmiger Ansatz eingesetzt ist, welcher in das Vakuumgefäss hereinragt und durch den gasdurchlässigen Körper, z. B. eine Glasfritte (Körper aus porösem Glas), abgeschlossen ist, und dass dieser Rohrstutzen oberhalb des gasdurchlässigen Körpers mit der gasundurchlässigen Flüssigkeit gefüllt ist, in welche der Verdrängerkörper eintaucht.

8. Vakuumentladungsgefäss nach den Ansprüchen 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorratsgefäss mit einer besonderen, verschliessbaren Zuleitung ausgerüstet ist, durch die nach dem Evakuieren und Formieren des Gefässes die zum Bedecken des gasdurchlässigen Körpers erforderliche Flüssigkeitsmenge sowie das Edelgas eingefüllt werden.

9. Vakuumentladungsgefäss nach den Ansprüchen 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Vorratsgefäss ein Manometer, zweckmässig ein verkürztes Quecksilbermanometer zur Überwachung des Edelgasdruckes angeordnet ist.

10. Vakuumentladungsgefäss nach den Ansprüchen 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zum gemeinsamen Evakuieren des Vakuumgefässes und des Vorratsgefässes eine Saugleitung durch das Vorratsgefäss geführt ist, welche mit einem Ende in dem Vakuumgefäss mündet und mit dem andern Ende in einer zweiten Saugleitung, welche ihrerseits in das Vorratsgefäss mündet.

11. Vakuumentladungsgefäss nach den Ansprüchen 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass auf das Vorratsgefäss ein Saugrohr aufgesetzt ist, in dessen lichten Raum unter Freilassung eines Zwischenraumes von unten her das in dem Vakuumgefäss mündende Saugrohr ein Stück hereinragt.

12. Vakuumentladungsgefäss nach den Ansprüchen 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein gebogenes Rohr vorgesehen ist, das mit dem einen Ende in dem Vakuumgefäss und mit dem andern Ende in dem Vorratsgefäss mündet, wobei ein Teil des Rohres ausserhalb der beiden Gefässe verläuft.

13. Vakuumentladungsgefäss nach den Ansprüchen 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der gasdurchlässige Körper mit dem Rohrstutzen zwischen dem Vorratsgefäss und dem Vakuumgefäss unmittelbar oder unter Zwischenfügung eines Glasteiles vakuumdicht verschmolzen ist. <Desc/Clms Page number 4>

14. Vakuumentladungsgefäss nach den Ansprüchen 5'bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass als gas durchlässiger Körper eine Metallscheibe mit einer feinen Bohrung vorgesehen und der Druck in dem Vorratsgefäss derart bemessen ist, dass er nicht ausreicht, um die gasundurchlässige Flüssigkeit durch die feine Bohrung hindurchzutreiben. EMI4.1