<Desc/Clms Page number 1>
Metalldampfeiitladungsapparat.
Die Erfindung betrifft einen Metalldampfentladungsapparat, insbesondere einen Quecksilber- dampfstromrichter.
Es sind bereits Metalldampfentladungsapparate bekannt geworden, die Metallgefässe haben, bei denen in den Entladungsraum Kühleinbauten eingeführt sind. So sind zentrale Kühleinbauten bekannt geworden, die die Form zylindrischer Körper haben. Diese Kühleinbauten sind am Deckel der metallenen Entladungsgefässe befestigt und reichen bis in die Nähe der Kathodenoberfläche. Derartige Kühleinbauten werden mit Wasser gespeist, das eine ausreichende Kühlwirkung ergibt. Die Wasserkühlung erhöht jedoch das Gewicht der Stromrichteranlage einerseits durch das Gewicht des Kühlwassers und anderseits durch die zur Aufnahme dieses Gewichtes erforderliche schwerere Ausführung des Gefässes und der Kühlmittelleitung.
Bei Kühlung mit Luft hingegen treten aus dem Grunde Schwierigkeiten auf, weil der zu kühlende Innenraum sehr klein ist und nicht genügend grosse Flächen aufweist, die die Luftkühlung wirksam gestalten könnten.
Gemäss der vorliegenden Erfindung wird eine wirksame Luftkühlung erzielt, bei der die vorerwähnten Nachteile vermieden werden, wenn man den Kühleinbau mit Luftkühlung versieht, bei der die Geschwindigkeit der Kühlluft an den heissesten Stellen, nämlich in der Nachbarschaft der Kathode am grössten ist. Zu diesem Zweck empfiehlt es sich, den Kühleinbau so auszuführen, dass sein waagrechter Querschnitt nach der Kathode hin abnimmt.
Der neue Entladungsapparat bietet den Vorteil, dass die Wasserkühlung vollkommen entbehrlich wird und dass eine Verschlechterung des Vakuums durch Hereindiffundieren von Wasserstoffionen, wie dies bei Anwendung von Wasserkühlung der Fall ist, vermieden wird. Man erzielt bei dem neuen Entladungsapparat ausser der Beseitigung der eingangs erwähnten Nachteile den Vorteil, dass der Apparat pumpenlos betrieben werden kann, ohne dass eine Verschlechterung des Vakuums im Laufe des Betriebes eintreten kann. Der pumpenlose Betrieb aber und die besondere Ausgestaltung der Kühleinbauten haben eine erhebliche Kosten-und Gewichtsersparnis zur Folge, die die Wirtschaftlichkeit von Stromrichteranlagen, die mit dem neuen Entladungsapparat bestückt sind, erhöht.
Hinzu kommt auch noch, dass die Form der neuen Kiihleinbauten, besonders vorteilhaft ist. Die ans der Kathode aufsteigenden Metalldämpfe finden nicht, wie bei den bekannten Einbauten, Prallflächen vor, die den Metalldampf nach den Randgebieten ablenken, in denen die Anoden angeordnet sind, in deren Nähe kondensierende Metalldämpfe Rückzündungen, Kurzschlüsse und ähnliche Störungen hervorrufen können. Der neue Entladungsapparat zeichnet sich daher durch hohe Betriebssicherheit und grosse Lebensdauer aus.
Nach der vorliegenden Erfindung kann der Lüfter unmittelbar an dem Metallgefäss selbst vorzugsweise oberhalb, angebracht sein, u. zw. so, dass der Kühlluftstrom den Lüftermotor von den warmen Metallwänden trennt.
In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele dargestellt.
Die Fig. 1 bis 6 zeigen verschiedene Formen von Quecksilberdampfstromrichtern mit Eisengefässen in senkrechtem Schnitt.
Das mittels des Ventilators 1 von unten gekühlte Stromrichtergefäss 2 besteht aus Eisen und hat zur Hauptsache die Form eines steilwandigen Kegelstumpfes 3, in dessen Mantel die Anodenarme 4
<Desc/Clms Page number 2>
steil eingesetzt sind. Die Anodenarme 4 haben Kühlrippen 5. Auf dem als doppelwandiger Kegelstumpf ausgebildeten Deckel 6 befindet sich ein zweiter Ventilator 7, der mit dem Innern des Kühleinbaues 8 in Verbindung steht.
Der Kühleinbau 8 ist in seinem oberen Teil 9 zylindrisch, im unteren Teil 10 konisch ausgebildet, derart, dass der Teil mit geringstem Querschnitt in der Nachbarschaft der Kathoden
EMI2.1
Führung 11, die im Ausführungsbeispiel zur Rückleitung der durch den hohlen doppelwandigen Konus 6 angesaugten Kühlluft dient. Die Ansaugöffnung 12 des doppelwandigen Konus 6 liegt so, dass die frische Luft aus dem Gebiet der Anodeneinführungen abgesaugt wird. Die frische Luft gelangt dann durch den zwischen dem Aussenmantel und dem inneren Einbau 11 befindlichen Hohlraum zur Spitze 13 des konischen Teiles, um durch die Öffnung 14 oder die Löcher 15 im Innern des Teiles 11 zum Ventilator 7 geführt zu werden.
Durch die Verjüngung des Querschnitts des Kühleinbaues im unteren Teil wird eine Erhöhung der Geschwindigkeit des Kühlmittels erreicht und damit dessen Wirksamkeit gesteigert. In dem Hohlraum 16 können sieh Kühlrippen 17 und 18 befinden, die nach Grösse und Zahl von oben nach unten abnehmen.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 nimmt der Kühlluftstrom seinen Weg in umgekehrter Richtung. Er wird von dem Ventilator 19 angesaugt, wird gegen den unteren Teil 20 des Kühleinbaues 24 gedrückt und steigt durch den Hohlraum 22 zum Deckel zurück, durch dessen hohle Wände 2. 3 er zu den Austrittsdüsen 24 gelangt, die ihn unmittelbar gegen die Anodeneinführungen 25 richten. Hier vereinigt sich der aus den Düsen 24 austretende Abluftstrom mit dem von unten aufsteigenden Luftstrom, dessen Strömungsrichtung durch den Pfeil 26 veranschaulicht ist. Es wird so eine intensive Kühlung der Anodeneinführungsstellen erzielt.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 wird der Luftstrom aus dem aufsteigenden Kühlstrom bei 27 angesaugt und mittels des Gebläses ? durch die Düsen 29 gegen die Anodeneinführungen 30 gedrückt.
Auch hier befinden sich in dem Hohlraum 31 des Küleinbaues 32 Rippen 33, die an der Aussenwand des Kühleinbaues angeschweisst sind.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 wird bei. 34 frische Luft angesaugt, nachdem sie, wie angedeutet, die Anodeneinführungen gekühlt hat. Der Austritt der Abluft erfolgt oberhalb des Gefässes bei 35. Bei der Ausführungsform nach Fig. a sind besondere Ansaugrohre 36 vorgesehen, die die frische Luft aus dem Gebiet der Anodeneinführungen aufnehmen.
Bei den geschilderten Ausführungsformen kann die Kappe 37 des Kühleinbaues unter Umständen als Ziind-oder Erregerelektrode verwendet werden. Zu diesem Zweck muss sie in an sich bekannter Weise an eine Stromleitung angeschlossen und in geeigneter Weise isoliert werden.
Der in Fig. 6 mit 38 bezeichnete Kühleinbau hat an seinem der Kathode gegenüberliegenden konischen Ende, dem die Kühlluft durch den äusseren Teil 39 zuströmt und aus dem die Kühlluft durch den mittleren Teil 40 zurüekgeleitet wird, einen Abweiskörper 41, der in die Spitze 42 eingesetzt ist. Der Abweiskörper ist so ausgeführt, dass die Kühlluft bei 43 in lebhafte Umwälzbewegung versetzt wird und längs der Oberfläche des konisehen Abweisers 41 nach dem mittleren Teil 40 geleitet wird. Die Oberfläche des konischen Abweiser 41 kann durch die Anbringung von Rippen od. dgl. vergrössert werden.
In dem den äusseren Luftweg 39 von dem inneren Rückweg 40 trennenden Rohr 44 können Löcher oder Schlitze 45 vorgesehen werden, die einen Teil des der Spitze des Kühlkörpers zugeführten Luftstromes unmittelbar in den Rückweg 40 treten lassen. Diese Löcher oder Schlitze haben den Vorteil, dass ein Teil der im mittleren Teil des Kühlkörpers vorgewärmten Luft unmittelbar wieder abgeführt werden kann, so dass die frische Luft in stärkerem Masse nach der unteren Spitze des Kühlkörpers strömt. Der Abweiskörper ist vorteilhaft so in die Spitze des Kühleinbaues eingesetzt, dass er selbst mit dem Queeksilberdampf nicht in Berührung kommt.
Wesentlich ist es jedoch, dass er mit der Spitze des Kühleinbaues in ausgezeichnetem Wärmekontakt steht.
Wie man aus den dargestellten Ausführungsformen ersieht, ist es wertvoll, den Lüfter unmittelbar an die Metallgefässe selbst, u. zw. vorzugsweise oberhalb, anzubringen, derart, dass der Kühlluftstrom den Lüftermotor von den warmen Metallwänden trennt. Es wird so erreicht, dass eine zu starke Erwärmung des Lüftermotors vermieden wird, die eine Verkürzung der Lebensdauer des Lüfters zur Folge haben würde. In den dargestellten Ausführungsformen ist der Lüfter an dem von dem Ent- ladungsraum abliegenden Ende des Kühleinbaues angebracht.
Wie man aus den dargestellten Ausführungsformen sieht, beträgt der waagrechte Querschnitt des Kühleinbaues in Kathodennähe nur einen Bruchteil des waagrechten Querschnittes des Kühleinbaues im oberen Teil des Kondensationsraumes. Eine solche Ausgestaltung des Kühleinbaues hat den Vorteil, dass der Kühlluftstrom im unteren Teil, d. h. also in der Nachbarschaft der Kathode zur grössten Wirksamkeit gebracht wird, da der Kühlluftstrom hier infolge der Form des unteren Teiles des Kühleinbaues die grösste Geschwindigkeit hat.
Mit dem in Fig. 6 dargestellten Kühleinbau wird eine besonders wirksame Kühlung unmittelbar über der Kathode erzielt. Hier ist eine starke Kühlung aus dem Grunde wertvoll, weil so dem aus der Kathode emporschiessenden Dampf in erheblichem Masse Wärme entzogen wird, so dass die Kühlflächen im oberen Teil des Gefässes nicht in so starkem Masse beansprucht werden. Auch die Kühlung der Kathode selbst wird durch die neue Anordnung entlastet, da der grösste Teil der Wärme, die im Kathodenfall
<Desc/Clms Page number 3>
und in dem Teil der positiven Säule auftritt, der sieh in nächster Nähe der Kathode befindet, mit dem neuen Kühleinbau wirksam abgeführt wird.
Die übrigen Wärmemengen werden durch die besondere
Konstruktion der Stromrichtergefässe, insbesondere durch den flachen Boden und die tief unten angesetzten metallenen Arme abgeleitet. Wenn durch die besondere Ausgestaltung des Gefässes an und für sich schon eine beträchtliche Verminderung der Ausmasse des Gefässes ermöglicht worden ist, so wird diese Verminderung der Ausmasse durch den neuen Kühleinbau noch weiter gefördert, da nun auch noch die geringen, in Nähe der Kathode auftretenden Wärmemengen unmittelbar durch Kühlluft wirksam abgeleitet werden.
PATENT-ANSPRÜCHE : 1. Metalldampfentladungsapparat, insbesondere Queeksilberdampfstromrichter, mit Metallgefäss und in den Entladungsraum eingeführtem Kühleinbau, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühleinbau Luftkühlung hat und sein unterer Teil als sich nach der Kathode zu verjüngender, schlanker Konus ausgebildet ist.
<Desc / Clms Page number 1>
Metal vapor charge apparatus.
The invention relates to a metal vapor discharge apparatus, in particular a mercury vapor converter.
Metal vapor discharge devices have already become known which have metal vessels in which cooling fixtures are inserted into the discharge space. Central cooling installations have become known which have the shape of cylindrical bodies. These cooling components are attached to the cover of the metal discharge vessels and extend to the vicinity of the cathode surface. Such cooling installations are fed with water, which gives a sufficient cooling effect. However, the water cooling increases the weight of the converter system on the one hand due to the weight of the cooling water and on the other hand due to the heavier design of the vessel and the coolant line required to absorb this weight.
When cooling with air, on the other hand, difficulties arise because the interior space to be cooled is very small and does not have sufficiently large surfaces that could effectively make air cooling.
According to the present invention, effective air cooling is achieved in which the aforementioned disadvantages are avoided if the cooling installation is provided with air cooling in which the speed of the cooling air is greatest at the hottest points, namely in the vicinity of the cathode. For this purpose, it is advisable to design the cooling installation in such a way that its horizontal cross section decreases towards the cathode.
The new discharge apparatus offers the advantage that water cooling is completely unnecessary and that a deterioration in the vacuum due to the inward diffusion of hydrogen ions, as is the case when using water cooling, is avoided. In addition to eliminating the disadvantages mentioned at the outset, the new discharge apparatus has the advantage that the apparatus can be operated without a pump without the vacuum being able to deteriorate during operation. However, the pump-free operation and the special design of the cooling installations result in considerable cost and weight savings, which increase the economic efficiency of power converter systems that are equipped with the new discharge apparatus.
In addition, the shape of the new cooling installations is particularly advantageous. The metal vapors rising from the cathode do not find, as with the known internals, baffles that deflect the metal vapor to the edge areas in which the anodes are located, in the vicinity of which condensing metal vapors can cause backfires, short circuits and similar faults. The new discharge apparatus is therefore characterized by high operational reliability and a long service life.
According to the present invention, the fan can be attached directly to the metal vessel itself, preferably above, u. zw. so that the cooling air flow separates the fan motor from the warm metal walls.
Some exemplary embodiments are shown in the drawing.
1 to 6 show various forms of mercury vapor converters with iron vessels in vertical section.
The converter vessel 2, cooled from below by means of the fan 1, consists of iron and is mainly in the form of a steep-walled truncated cone 3, in the jacket of which the anode arms 4
<Desc / Clms Page number 2>
are used steeply. The anode arms 4 have cooling fins 5. On the cover 6, which is designed as a double-walled truncated cone, there is a second fan 7, which is connected to the interior of the cooling installation 8.
The cooling installation 8 is cylindrical in its upper part 9 and conical in its lower part 10, such that the part with the smallest cross section is in the vicinity of the cathodes
EMI2.1
Guide 11, which in the exemplary embodiment serves to return the cooling air sucked in through the hollow double-walled cone 6. The suction opening 12 of the double-walled cone 6 is located so that the fresh air is sucked out of the area of the anode inlets. The fresh air then passes through the cavity located between the outer jacket and the inner installation 11 to the tip 13 of the conical part in order to be guided through the opening 14 or the holes 15 in the interior of the part 11 to the fan 7.
The tapering of the cross section of the cooling installation in the lower part increases the speed of the coolant and thus increases its effectiveness. In the cavity 16 see cooling fins 17 and 18 are located, which decrease in size and number from top to bottom.
In the embodiment according to FIG. 2, the cooling air flow takes its path in the opposite direction. It is sucked in by the fan 19, is pressed against the lower part 20 of the cooling installation 24 and rises through the cavity 22 to the cover, through the hollow walls of which it reaches the outlet nozzles 24, which direct it directly against the anode inlets 25 . Here the exhaust air flow emerging from the nozzles 24 unites with the air flow rising from below, the flow direction of which is illustrated by the arrow 26. Intensive cooling of the anode insertion points is achieved in this way.
In the embodiment according to FIG. 3, the air flow is sucked in from the rising cooling flow at 27 and by means of the fan? pressed against the anode inlets 30 by the nozzles 29.
Here, too, there are ribs 33 in the cavity 31 of the cooling installation 32, which are welded to the outer wall of the cooling installation.
In the embodiment of FIG. 4 is at. 34 fresh air is drawn in after it has cooled the anode inlets as indicated. The exhaust air is discharged above the vessel at 35. In the embodiment according to FIG. A, special suction pipes 36 are provided which take up the fresh air from the area of the anode inlets.
In the embodiments described, the cap 37 of the cooling unit can be used as a trigger or excitation electrode. For this purpose, it must be connected to a power line in a manner known per se and suitably insulated.
The cooling installation denoted by 38 in FIG. 6 has at its conical end opposite the cathode, to which the cooling air flows through the outer part 39 and from which the cooling air is guided back through the middle part 40, a deflector body 41 which is inserted into the tip 42 is. The deflector body is designed in such a way that the cooling air is set into a lively circulating movement at 43 and is guided along the surface of the conical deflector 41 to the central part 40. The surface of the conical deflector 41 can be enlarged by attaching ribs or the like.
In the tube 44 separating the outer air path 39 from the inner return path 40, holes or slits 45 can be provided which allow part of the air flow fed to the tip of the cooling body to pass directly into the return path 40. These holes or slots have the advantage that part of the air preheated in the middle part of the heat sink can be discharged again immediately, so that the fresh air flows to the lower tip of the heat sink to a greater extent. The deflector body is advantageously inserted into the tip of the cooling installation in such a way that it does not itself come into contact with the queek silver vapor.
However, it is essential that it has excellent thermal contact with the tip of the cooling installation.
As can be seen from the illustrated embodiments, it is valuable to attach the fan directly to the metal vessels themselves, u. between. Preferably above, to be attached in such a way that the cooling air flow separates the fan motor from the warm metal walls. It is achieved in this way that excessive heating of the fan motor is avoided, which would result in a shortening of the service life of the fan. In the illustrated embodiments, the fan is attached to the end of the cooling installation remote from the discharge space.
As can be seen from the illustrated embodiments, the horizontal cross section of the cooling installation near the cathode is only a fraction of the horizontal cross section of the cooling installation in the upper part of the condensation space. Such a design of the cooling installation has the advantage that the cooling air flow in the lower part, i. H. thus in the vicinity of the cathode is brought to the greatest effectiveness, since the cooling air flow has the greatest speed here due to the shape of the lower part of the cooling installation.
With the cooling installation shown in FIG. 6, particularly effective cooling is achieved directly above the cathode. Strong cooling is valuable here because a considerable amount of heat is extracted from the steam shooting up from the cathode so that the cooling surfaces in the upper part of the vessel are not stressed to such an extent. The cooling of the cathode itself is also relieved by the new arrangement, since most of the heat is absorbed by the cathode
<Desc / Clms Page number 3>
and occurs in the part of the positive column which is in close proximity to the cathode, is effectively dissipated with the new cooling installation.
The remaining amounts of heat are due to the special
Construction of the converter vessels, derived in particular by the flat bottom and the metal arms set low down. If the special design of the vessel in and of itself enables a considerable reduction in the dimensions of the vessel, this reduction in dimensions is further promoted by the new cooling installation, since the small amounts of heat occurring in the vicinity of the cathode now also occur can be effectively discharged directly by cooling air.
PATENT CLAIMS: 1. Metal vapor discharge apparatus, in particular Queek silver vapor converter, with a metal vessel and a cooling installation inserted into the discharge space, characterized in that the cooling installation has air cooling and its lower part is designed as a narrow cone that tapers after the cathode.