AT150791B

AT150791B - Umlaufender Flüssigkeitsgleichrichter.

Info

Publication number: AT150791B
Authority: AT
Inventors: Emil Otto Kieffer; Guenter Dipl Ing Barby
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 1934-12-07
Filing date: 1935-12-07
Publication date: 1937-09-25

Description

Umlaufender Flüssigkeitsgicielirichter.

Bei Flüssigkeitsstrahlgleichrichtern, bei denen ein umlaufender Flüssigkeitsstrahl an festliegenden Kontakten vorübergeführt wird, ergibt sich die Schwierigkeit, dass die durch Spritzen hervorgerufene feine Verteilung der Flüssigkeit in dem ganzen Raum des Flüssigkeitsstrahles unübersehbar vergrössert wird und bei Mehrphasengleichrichtern sogar Kurzschlüsse zwischen den Phasen hervorgerufen werden.

Diese Schwierigkeit soll nach der Erfindung dadurch behoben werden, dass die Berührungs- flächen der festen Kontakte, an denen der Flüssigkeitsstrahl vorbeigeführt wird, ungefähr in der Austrittsrichtung des Flüssigkeitsstrahles angeordnet sind, so dass der Flüssigkeitsstrahl die Kontaktflächen streifend berührt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung veranschaulicht, die einen Gleichrichter, dessen Flüssigkeitsstrahl um eine senkrechte Achse umläuft, in Fig. 1 in einem Schnitt durch die umlaufende Achse darstellt und in Fig. 2 in einem Schnitt senkrecht zu dieser Achse. Die beiden Hälften der Figuren zeigen dabei zwei verschiedene Einzelheiten in der Ausführung.

Mit I ist das die umlaufenden Teile und die festen Kontakte des Gleichrichters sowie die leitende Flüssigkeit enthaltende Gefäss bezeichnet, das aus einem unten geschlossenen und oben offenen zylindrischen Teil 3 und einem Deckel 2 besteht. In dem Gefäss 1 ist ein Zuführungsrohr 4 angeordnet, das mit Düsen 5 versehen ist, die mit ihm umlaufen und durch die die Flüssigkeit den festen Kontakten 6 zugeführt wird. Die Berührungsflächen der Kontakte 6 sind im Winkel zur Umlaufrichtung des Flüssigkeitsstrahles, u. zw. ungefähr in dessen Austrittsrichtung, angeordnet, so wie es für Leitschaufeln von Turbinen bekannt ist.

Die Kontakte 6 bestehen aus Metallstücken, die in der Richtung, die der Flüssigkeitsstrahl nehmen soll, ausgehöhlt sind. Ausserdem ist aber auch noch die von dem Flüssigkeitsstrahl berührte leitende Fläche der Kontakte dadurch vergrössert, dass in den Kontakten Wände 7 angeordnet sind, die den Flüssigkeitsstrahl unterteilen, so dass er die Zwischenwand auf beiden Seiten berührt. Um durch diese Wände den sanften Eintritt des Flüssigkeitsstrahles in die Leitschaufeln nicht zu stören, sind auch die Düsen, die den Flüssigkeitsstrahl den Leitschaufeln zuführen, mit Zwischenwänden 8 versehen, die in Richtung der Zwischenwände der Leitschaufeln liegen.

Ferner sind an den nach aussen liegenden Seiten der Leitschaufeln noch Flügel 9 in Richtung der Zwischenwände angebracht, die ohne Verringerung des Kriechweges eine Überlappung beim Übergang von einer Phase auf die andere ermöglichen.

Zu beiden Seiten der festen Kontakte 6 sind ebenfalls leitschaufelähnliche Isolierstüeke 10 angebracht, die, wie Fig. 2 zeigt, in radialer Richtung über die metallischen Leitschaufeln hinaus verlängert sind, um den Kriechweg für den elektrischen Strom an der Abflussseite des Flüssigkeitsstrahles zu verlängern. Die Kontakte 6 liegen zwischen zwei Ringen 11 und 12 aus Isolierstoff. Sie sind an dem oberen Ring 11 mit Hilfe von Bolzen 13 befestigt, die ihre Bohrungen in dem Kontakt vollständig ausfüllen und zu diesem Zweck unten abgeschrägt sind. Diese Bolzen dienen zugleich zur Stromleitung. Sie sind zu diesem Zweck durch Stücke 14 aus Isoliermaterial gegen den Deckel 3 isoliert
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takte 6 Aussparungen, die in den Ring, der z.

B. aus Porzellan besteht, eingefräst oder eingeschliffen werden können. Der untere Ring 12 ist mit Hilfe von Schrauben-17 an den Kontakten befestigt. Die Isolierstücke 10 sind ebenfalls in Aussparungen der Ringe 11 und 12 eingesetzt.

Der Flüssigkeitsstrahl wird durch die Kontakte in schräger Richtung nach unten geführt, um den Abfluss aus den Kontakten zu erleichtern. Entsprechend ist auch die Düse 5 nach unten geneigt, um den Zufluss zu den Schaufeln zu erleichtern. Die Flüssigkeit wird der Düse in dem Rohr 4 von unten nach oben zugeleitet, das zentral zur Drehachse der Düse angeordnet und oben nach aussen abgebogen ist, so dass die Flüssigkeit einen sanften Übergang zu der Düse 5 hat. Innerhalb des Rohres ist ein schneckenförmiger Teil 18, durch den die Flüssigkeit hochgedrückt wird, angeordnet. Die innen hohle Schnecke umfasst konzentrisch einen feststehenden Führungsbolzen 19 mit geringem Abstand.

Durch den Umlauf der Schnecke wird die Flüssigkeit selbsttätig gefördert. Die Selbstförderung könnte auch durch ein umlaufendes Rohr 34 erreicht werden, das an seinem unteren Ende mit der Öffnung in die Drehrichtung abgebogen ist, wie in den rechten Hälften der Figuren gezeigt ist.

Das Zuführungsrohr 4 mit den angesetzten Düsen 5 ist mit einer Welle 20 verbunden, die durch den Deckel 2 hindurchgeführt und in einem Lager aufgehängt ist, das auf dem Deckel 2 ruht und dessen Führung 21 zweckmässig mit dem Deckel verschweisst ist. Die Welle hängt in dem als besonderes Kugel-
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und den Befestigungsstellen der Düsen ist noch das Rollenlager 25 als Führungslager vorgesehen.

Der dargestellte Gleichrichter zeigt zugleich einen besonders vorteilhaften Bau, insofern mehrere zu derselben Phase gehörige feste Kontakte 6 in der Umlaufrichtung des Flüssigkeitsstrahles angeordnet sind und eine dieser Vermehrung der festen Kontakte entsprechende Anzahl von umlaufenden Düsen 5 vorgesehen ist. Die zu derselben Phase gehörigen Kontakte werden dabei einander parallel geschaltet,
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die Kontakte 26 und für die dritte die Kontakte 36. Durch diese Anordnung kann der Gleichrichter gegenüber einer Anordnung mit einer einzigen Düse je Phase erheblich verkleinert werden. Ausserdem wird die Umdrehungszahl des Flüssigkeitsstrahles verringert, was ebenfalls zur Einschränkung des Spritzens beiträgt.

Um den Kriechweg zwischen den festen Kontakten und dem Spiegel der in dem Gefäss ruhenden Flüssigkeit zu vergrössern, ist eine Schicht 27 aus isolierendem Material in Gestalt eines Drehkörpers vorgesehen, der mit Zwischenwänden in Gestalt von Rippen 28 versehen ist, die die Gebiete der einzelnen Phasen voneinander abtrennen.

Die Förderung der Flüssigkeit kann dadurch erheblich erleichtert und der Bau der zur Förderung
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kanal zugeführt wird, der von einer grösseren Anzahl in ihn einmündender Förderkanäle gespeist wird. Diese Anordnung ist in Fig. 3 und 4 der Zeichnung veranschaulicht, die einen senkrechten und einen
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Düsen 102 und den feststehenden Kontakten 103 zeigen. Wie ersichtlich, liegen die Düsen 102 an einem Tragkörper 104, der einen ringförmigen Kanal 105 besitzt und mit dem die Düsen 102 in Verbindung stehen. Ausserdem sind in dem Tragkörper 104 von unten nach oben verlaufende Förderkanäle 106 vorgesehen, die den unteren Teil des Flüssigkeitsbehälters mit dem Kanal 105 verbinden.

Der Tragkörper ist hiebei vorteilhaft aus zwei Teilen 107 und M hergestellt, von denen der untere Teil 107 die Förderkanäle 106 enthält, während der obere Teil 108 eine ringförmige Aussparung besitzt, die beim Zusammensetzen der beiden Teile 107 und 108 den ringförmigen Kanal 10. bildet. In dem Kanal 105 ist dann immer eine grössere Menge von Flüssigkeit vorhanden, als zur Speisung der Düsen benötigt wird.

Eine weitere Verbesserung des Gleichrichters besteht darin, dass die im Gleichstromkreis in Berührung mit Flüssigkeit anodisch wirkenden Teile aus einem Stoff hergestellt oder mit einem solchen Stoff überzogen werden, der gegen anodische Korrosion unempfindlich ist. Solche Teile sind z. B. die
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Ende Durchflussöffnungen 110 für die Flüssigkeit enthält, und die den Zweck hat, die Zuführung der Flüssigkeit zu den unteren Öffnungen der Führungskanäle 106 zu erleichtern. Zwischen dieser Schutz-
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rosion unempfindlich ist. Zu demselben Zweck sollen auch die an dem umlaufenden Düsenträger angesetzten Teile 111 der Düsen aus korrosionsbeständigem Material hergestellt werden.

Schwierigkeiten bereitet auch die gegenseitige Isolation der festen Kontakte 103, die von der Flüssigkeit durchströmt werden. Auch bei Verwendung von bestem Isolierstoff bleibt immer noch ein Kriechweg, der mehr oder weniger mit Feuchtigkeit bedeckt ist. Dieser Nachteil kann dadurch vermieden werden, dass als Isolierstoff Luft verwendet wird, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Die Kontakte 103,
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Zur Verlängerung des Kriechweges kann des weiteren an dem Deckel 113 auf dem Teilkreis für die Tragbolzen 112 ein Ring 115 aus gut isolierendem Stoff, so z. B. aus Glimmer, angeordnet werden. Ferner können die die Bolzen 14 umgebenden Isolierhüllen 116 mit Querrippen 117 versehen werden, die zweckmässig nach unten abgebogen sind, wie ebenfalls in Fig. 3 der Zeichnung veranschaulich ist.

Ein weiterer erheblicher Vorteil ergibt sich, wenn der Antrieb für die umlaufenden Düsen anstatt oberhalb des Gleichrichtergefässes unterhalb dieses Gefässes angeordnet wird, wie in Fig. 3 durch das herausragende, mit einer Keilnut 120 versehene Ende 119 der Düsenwelle 118 angedeutet ist. Dann werden die Kontaktstellen leichter zugänglich für die Kontrolle. Dies wird noch mehr erleichtert, wenn in der Mitte des Deckels 113 Fenster 121 angeordnet werden, durch die ein Blick auf die Übergangsstelle der Flüssigkeit von den Düsen in die Schaufeln möglich ist. Beobachtungsfenster 122 können auch an den Seiten des Flüssigkeitsbehälters angebracht werden. Das Lager des Düsenträgers wird vorteilhaft an einer geeigneten Stelle von diesem isoliert.

Um die genaue Einstellung der Phasen zu ermöglichen, soll der Deckel drehbar angeordnet werden. Zu diesem Zweck werden die in ihm zum Durchstecken der Befestigungsbolzen 123 vorgesehenen Löcher 124 als in der Umfangsrichtung verlaufende Langlöcher ausgebildet.

Bei allen bisher gebrachten Ausführungsbeispielen besteht ein Spalt zwischen den umlaufenden Düsen und den festen Kontakten, durch den nur Flüssigkeit, u. zw. mit einem verhältnismässig kleinen Querschnitt, von den Düsen zu den Schaufeln überströmt. Diese Strecke bildet daher einen verhältnismässig grossen Übergangswiderstand zwischen Düsen und festen Kontakten. Dieser Übergangswiderstand soll, wie in den Fig. 5 und 6 veranschaulicht, dadurch herabgesetzt werden, dass die Düsen 125 in die festen Kontakte 126 eingreifen. Ermöglicht wird dies dadurch, dass die Wände der Düsen und der festen Kontakte sowie gegebenenfalls auch in diesen beiden Teilen angeordnete Zwischenwände in der Drehrichtung der umlaufenden Düsen verlaufen.

Durch diese Anordnung wird der Gesamtquerschnitt der Übergänge von den Düsen zu den Schaufeln ganz bedeutend erhöht. Sowohl Düsen als auch feste Kontakte werden des weiteren in der Drehrichtung der Düsen schräg verlaufend angeordnet, damit sie vollständig im Laufe der in dieser Richtung gerichteten Flüssigkeit liegen.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel für das Eingreifen einer umlaufenden Düse 136 in die festen Kontakte 137 zeigt Fig. 7. Hier besitzt die Düse Öffnungen 138, die nach den Innenwänden der Kontakte gerichtet sind und zweckmässig schräg zu diesen Wänden verlaufen. Durch diese Öffnungen wird die Flüssigkeit den Kontaktwänden zugeführt.

Ein anderes Mittel, den Widerstand zwischen Düse und festen Kontakten zu verringern, besteht darin, dass, wie in Fig. 8,9, 10 und 11 (die eine von oben nach unten gerichtete Düse zeigen) veranschaulich, innerhalb der Düse 127 ein in ihr gleitendes Kontaktstück 128 oder rollende Kontakt- stücke 129 angeordnet werden, die durch die Fliehkraft gegen die festen Kontakte 136 gedrückt werden.

Um hiebei eine fortlaufende Gleit-oder Rollbahn zu bilden, werden die festen Kontakte so ausgebildet, dass sie einander an den Ein-und Austrittskanten überlappen, wie Fig. 12 schematisch zeigt. Dabei wird an der ablaufenden Seite des Kontaktstückes ein Raum 130 gelassen, durch den die Flüssigkeit hindurchfliessen kann. Auch auf der Anlaufseite kann ein solcher Raum 131 vorgesehen werden. Bei dieser Anordnung wird für einen Teil der Stromflussperiode ein metallischer Kontakt gesichert, wodurch der Übergangswiderstand zwischen Düsen und festen Kontakten für diese Zeit bedeutend herabgesetzt werden kann.

Die festen Kontakte und auch die Düsen können in Form von Sieben 132 hergestellt werden.

Die Löcher dieser Siebe werden in diesem Falle vorteilhaft als Parallelöffnungen ausgebildet, die in der Drehrichtung der Düsen verlaufen, so dass sie der Bewegung der Flüssigkeit einen möglichst geringen Widerstand entgegensetzen.

Die Kontaktstücke 128 können in Richtung des Flüssigkeitsstrahles verlaufende Kanäle 133 erhalten, durch die ein Teil der Flüssigkeit als Schmiermittel für die Berührungsfläche zwischen dem Kontaktstück und dem Sieb geleitet werden kann.

Zur Übertragung des Stromes von den Kontaktstücken 128 auf den Düsenträger 104 können nachgiebige Leitungen zwischen diesen beiden Teilen angeordnet werden, die zweckmässig als Federn 1 : 34 aus gut leitendem Stoff ausgebildet werden, die die Fliehkraft zum Teil kompensieren können und damit die Reibungsverluste an den Berührungsflächen zwischen den nachgiebigen Kontaktstücken und den festen Kontakten verringern.

Um den Spannungsverlust zu beseitigen, der durch die Polaristationsspannung hervorgerufen wird, die durch den Gleichstrom zwischen dem Gefäss, an dem der eine Pol der Gleichstromleitung liegt, und dem Träger der umlaufenden Düse erzeugt wird, soll die Gleichspannung über eine Bürste abgenommen werden, die an einem geeigneten Teil des umlaufenden Düsenträgers schleift. Dies kann,
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freie Phasenenden an die Bolzen 13 angeschlossen werden. Diese leitende Verbindung tritt an Stelle der Verbindungsleitung 42 zwischen Sternpunkt und Gleichrichtergefäss.

Claims

PATENT-ANSPRUCHE : 1. Umlaufender Flüssigkeitsstrahlgleichriehter, dadurch gekennzeichnet, dass die Berührungsflächen der festen Kontakte ungefähr in der Austrittsrichtung des Flüssigkeitsstrahles angeordnet sind, so dass der Flüssigkeitsstrahl die Kontaktflächen streifend berührt.

2. Gleichrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die festen Kontakte [ in Fig. 1,2 ; (103) in Fig. 3,4 ; (126) in Fig. 5, 6] nach Art von Leitschaufeln von Turbinen angeordnet sind.

3. Gleichrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die festen Kontakte [ usw.] aus Metallstücken mit Kanälen bestehen.

4. Gleichrichter nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch in der Richtung des Flüssigkeitsstrahles EMI4.1 mit Löchern oder Parallelöffnungen, die zweckmässig in der Drehrichtung der Düsen verlaufen, ausgebildet sein können.

5. Gleichrichter nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch in der Richtung des Flüssigkeitsstrahles verlaufende Flügel (9) an der Eintritts-und Austrittsseite der festen Kontakte.

6. Gleichrichter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zu Seiten der festen Kontakte liegende Isolierstücke (10), die zweckmässig in radialer Richtung über die Kontakte (6) hinaus verlängert sind.

7. Gleichrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die festen Kontakte zwischen EMI4.2 gebildet sind.

8. Gleichrichter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakte an dem einen Ring (11) befestigt sind, während der andere Ring (12) an ihnen befestigt ist, wobei die Befestigungsmittel (13) für die Kontakte (16) in ihrem Tragring (11) zweckmässig zugleich zur Stromleitung dienen.

9. Gleichrichter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Isolationsschicht (27) zwischen den festen Kontakten (6) und dem Flüssigkeitsspiegel.

10. Gleichrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit den umlaufenden Düsen aus einem Ringkanal (105) mit mehreren an dem Umfang dieses Kanals einmündenden Förderkanälen (106) zugeführt wird (Fig. 3,4).

11. Gleichrichter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragkörper (104) der umlaufenden Düsen (102) aus zwei Teilen (107 und 108) besteht, von denen der eine (108) eine Aussparung besitzt, durch die der Ringkanal (105) gebildet wird.

12. Gleichrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Gleichstromkreis in Berührung mit Flüssigkeit anodisch wirkende Teile, insbesondere die Mündung (111) der um- EMI4.3 unempfindlichem leitenden Stoff bestehen oder mit einem solchen Stoff überzogen sind (Fig. 3,4).

13. Gleichrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die umlaufenden Düsen (125) in die feststehenden Kontakte (126) eingreifen (Fig. 5-7).

14. Gleichrichter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse mit nach den Innenwänden der Kontakte (137) gerichteten, zweckmässig die Strahlrichtung verlaufenden Öffnungen (138) versehen ist.

15. Gleichrichter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass Wände und gegebenenfalls auch Zwischenwände der Düsen (125) und der festen Kontakte (126) in der Drehrichtung der umlaufenden Düsen verlaufen.

16. Gleichrichter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Wände und Zwischenwände in der Drehrichtung der Düsen (125) schräg verlaufen.

17. Gleichrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der umlaufenden Düsen (127) und auf den Schaufeln ein Kontaktstück (128 bzw. 129) gleitet oder rollt, das die Stromleitung während eines Teiles der Übergangsperiode des Stromes aufnimmt (Fig. 8-11).

18. Gleichrichter nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die festen Kontakte (132) an den Ein-und Austrittskanten parallel zur Drehachse einander überlappen.

19. Gleichrichter nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch in der Drehrichtung der Düsen seitlich des gleitenden oder rollenden Kontaktstückes (128 bzw. 129) angeordnete Flüssigkeit- kanäle (130, 131).

20. Gleichrichter nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktstück (128 bzw. 129) in Richtung des Flüssigkeitsstrahles verlaufende Kanäle (133) besitzt.

21. Gleichrichter nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche Kontaktstück (128) mit dem Düsenträger (104) durch eine Feder (134) aus leitendem Stoff verbunden ist.