<Desc/Clms Page number 1>
Metalldampfstromrichter mit aus Metall bestehenden Anodenarmen.
Die Erfindung betrifft Metalldampfstromrichter mit luftgekühlten, aus Metall bestehenden
Anodenarmen, wobei das Stromrichtergefäss entweder aus Metall, beispielsweise aus Eisen, oder aber aus nichtleitendem Werkstoff, wie Glas, Quarz oder Porzellan, besteht.
Es ist von Wichtigkeit, bei Metalldampfstromrichtern mit aus Metall bestehenden Anodenarmen dafür zu sorgen, dass die Anodenarme in ausreichendem Masse gekühlt werden. Aus diesem Grunde war man bisher bestrebt, die Wärmeentwicklung in luftgekühlten Anodenarmen verhältnismässig klein zu halten und hat deshalb nur einen kleinen Teil der Entladungsbahn in die Anodenarme verlegt.
Man hat auch häufig zur Kühlung von aus Metall bestehenden Anodenarmen flüssige Kühlmittel, z. B. Wasser, herangezogen. Die Verwendung von Wasser als Kühlmittel hat jedoch den Nachteil, dass man bei einer Wasserkühlung mit der Kühltemperatur nicht über den Siedepunkt des Wassers gehen kann, so dass bei wassergekühlten Anodenarmen eine starke Kondensation des Quecksilbers in den Anodenarmen stattfindet, die zu Rückzündungen Anlass geben kann.
Zweck der Erfindung ist es, die Kühleinrichtungen der Metalldampfstromrichter mit luftgekühlten, aus Metall bestehenden Anodenarmen zu verbessern. Erfindungsgemäss wird das dadurch erreicht, dass die Anodenarme einen grossen Teil der Entladungsbahn, mindestens die Hälfte, umschliessen und an den Mantelflächen mit Kühlrippen versehen sind, die vorzugsweise an die Mantelflächen angeschweisst sind. Bei dem Stromrichter gemäss der Erfindung wird ein verhältnismässig grosser Teil der bei der Entladung entstehenden Wärme in den Anodenarmen erzeugt, welche die Wärme infolge ihrer guten Wärmeleitung rasch nach aussen befördern und dort von einer stark vergrösserten Oberfläche abstrahlen.
Die Ableitung des grössten Teiles der in der Entladung erzeugten Wärme durch die Anodenarme und die Vergrösserung der abstrahlenden Oberfläche derselben ist deshalb besonders wirksam, da die Entladungssäule gerade in den Anodenarmen in besonders innigem Kontakt mit der Wandung steht und daher die Wärme besonders gut abgeführt werden kann. Von ändern Gefässteilen konnte die Wärme selbst bei Anordnung von Kühlrippen an diesen Teilen nicht so gut abgeführt werden.
Es ist zweckmässig, die Zahl und/oder Grösse der Kühlrippen so zu wählen, dass sie nach der Anodenstirn hin mit dem Brennspannungsgradienten (V/em) zunehmen. Man erreicht hiedurch. dass die Stelle der Wandung der Anodenarme, der die meiste Wärme zugeführt wird, die grösste wärmeabstrahlende Oberfläche erhält. Die Kühlrippen können in beliebiger Weise an den Anodenarmen angebracht sein. In Fällen, in denen sie gleichzeitig die Führung des Kühlluftstromes übernehmen, kann man sie entweder parallel zur Achse der Anodenarme anordnen oder aber man legt die Kühlrippen geneigt zur Anodenarmachse etwa so, dass die Kühlluft gegen das mitzukühlende Gefäss geleitet wird.
Zwischen dem die Anoden enthaltenden Teil der Anodenarme und der Anodeneinführung sieht man in den längs des Anodenrohres verlaufenden Kühlrippen vorteilhaft Wärmedrosseln in Form von Schlitzen vor, so dass die Wärme von den Anodeneinführungen, die selbst Kühlkörper haben können, ferngehalten wird. Bei unter einem spitzen Winkel an das aus Metall bestehende Gefäss angesetzten Anodenarmen füllt man zweckmässig den kleinsten Winkel zwischen Anodenarm und Gefäss-
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
Die Kühlrippen können derart zur Versteifung der Anodenarme beitragen, dass diese geringere Wandstärken erhalten können als Anodenrohre, die keine Kühlrippen haben.
Die den Winkel zwischen Anodenarm und Gefäss ausfüllende Kühlrippe bietet gleichzeitig dem Anodenarm einen Halt, da dieser dann nicht ausschliesslich von den Einführungsstellen in das Gefäss, sondern von einem beträchtlichen Teil des Gefässmantels aus getragen wird.
Die Kühlrippen können aus zu Rinnen oder Rohren gebogenen Blechstreifen gebildet werden, derart, dass jedes Sehenkelbleeh dieser Blechstreifen je eine Kühlrippe bildet. Die Bleehstreifen können U-förmigen oder V-förmigen Querschnitt haben. Es können mehrere aus derartigen Blechstreifen gebildete Rinnen ineinandergeschweisst sein, so dass eine sehr grosse wärmeabstrahlende Oberfläche entsteht. An Stelle von zu Rinnen gebogenen Blechstreifen kann man auch Rohre verwenden, die die Möglichkeit bieten, den Kühlluftstrom im unteren Teile gegebenenfalls mittels trichterförmiger Bleche aufzufangen und unter Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit an den zu kühlenden Stellen vorbeizuführen. Die hiedurch erreichte hohe Luftgesehwindigkeit hat eine hohe Wärmeübergangszahl zur Folge.
Befinden sich in den Anodenarmen steuerbare oder nicht steuerbare Gitter, so empfiehlt es sich, an den zwischen Gitter und Anodenstirn liegenden Teilen des Anodenarmes durch Anbringung von Rippen mit grossen kühlenden Flächen die Temperatur in dieser Zone und damit auch die Steuerbedingungen des Entladungsrohres in der jeweils gewünschten Weise zu beeinflussen.
Die freien Kanten der Kühlrippen können von einem Bleehsehirm umschlossen sein, der so angeordnet und ausgebildet ist, dass eine Erhöhung der Luftgeschwindigkeit in den Kühlmittelweg erzielt wird, die wiederum einen besonders wirksamen Wärmeaustausch zur Folge hat.
Als Werkstoff für die Kühlrippen empfiehlt es sich, gut wärmeleitende Metalle oder Legierungen, beispielsweise aus Aluminium oder Kupfer, zu verwenden.
In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele dargestellt.
Fig. 1 zeigt einen Gleichrichter mit Eisengefäss, teilweise im Schnitt, Fig. 2 eine andere Ausführungsform. In den Fig. 3-6 sind Querschnitt durch eiserne Anodenarme mit Rippen verschiedener Form dargestellt.
Der Gleichrichter nach Fig. 1 hat ein Metallgefäss 1, das als Kegelstumpf mit steiler Mantelfläche ausgebildet ist. Der Kathodenteil des Gefässes ist als flache Schale 2 ausgebildet, an die der Kathodenbehälter 3, der vorteilhaft aus Porzellan besteht, angesetzt ist. Die die Anoden 4 enthaltenden Arme 5 sind so steil in denMantel des Gefässes 1 eingesetzt, dass geradlinige Wege von den Anoden zur Kathode für die Entladung nicht möglich sind. Der Deckel 6 des Gefässes ist als stumpfer Kegel ausgebildet und trägt Kühlrippen 7, an denen der von dem Ventilator 8 erzeugte Kühlluftstrom vorbeistreieht.
In diesen Kühlluftstrom greifen die Anodenarme 5 mit Rippen 9 ein, derart, dass eine wirksame Abfuhr der an den Anodenarmen auftretenden Wärme erzielt wird.
Der kleinste Winkel, den die Anodenarme 5 mit dem Mantel des Gefässes 1 einschliessen, ist mit Rippen 10 ausgefüllt, die einerseits an den Anodenarmen und anderseits am Gefässmantel sowie dem oberen Rand des Gefässes angeschweisst sind. Die so ausgebildeten Rippen entlasten die Anodenarmeinführungsstellen in das Gefäss. Um zu verhindern, dass die Anodeneinführungsstellen zu stark erwärmt werden, sind in den Rippen 9 und 10 Schlitze 11 und 12 vorgesehen, die als Wärmedrosseln wirken. Solche Wärmedrosseln sind auch in den Kühlfahnen 7 vorgesehen und mit 13 und 14 bezeichnet.
Hier haben sie den Zweck, eine vom Hauptteil des Deckels im wesentlichen unabhängige Kühlung der Verbindungsstelle zwischen Deckel und Gefäss zu bewirken.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 verlaufen die Rippen 15 nicht, wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1, parallel zur Anodenarmachse, sondern quer zu dieser, u. zw. sind die Rippen 15 so gestellt, dass der von dem Ventilator erzeugte Kühlluftstrom gegen den Mantel und den Deckelteil des Gefässes geführt wird. Die Rippen 1. 5 können bei 16 etwas nach unten gebogen sein, so dass sie als Fang für den Kühlluftstrom dienen.
Wie man aus den in den Fig. 3--6 dargestellten Querschnitten ersieht, können die Rippen in verschiedener Weise ausgebildet sein. Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 sind einfache, aus je einem Blechstreifen bestehende Rippen angegeben. Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 haben die Blechstreifen U-förmigen Querschnitt, so dass für je zwei Blechsrhenkel17 und 18 jeweils nur eine Befestigungsstelle 19 erforderlich ist.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 haben die Rippenbleehe V-förmigen Querschnitt, bei der Ausführungsform nach Fig. 6 sind mehrere Rippen V-förmigen Querschnitts ineinandergesteckt und bei der Ausfübrungsform nach der Fig. 7 endlich dienen als Rippen exzentrisch ineinanderliegende Rohre, die auf ihrer Länge entweder geschlossen oder aber, wie bei 20 dargestellt, aufgeschnitten sein können.
**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.
<Desc / Clms Page number 1>
Metal vapor converter with anode arms made of metal.
The invention relates to metal vapor converters with air-cooled, made of metal
Anode arms, the converter vessel either made of metal, for example iron, or of a non-conductive material such as glass, quartz or porcelain.
It is important for metal vapor converters with metal anode arms to ensure that the anode arms are adequately cooled. For this reason, efforts have hitherto been made to keep the heat development in air-cooled anode arms relatively small and therefore only a small part of the discharge path has been relocated to the anode arms.
One also often has liquid coolants for cooling made of metal anode arms, e.g. B. water, used. However, the use of water as a coolant has the disadvantage that, with water cooling, the cooling temperature cannot go above the boiling point of the water, so that with water-cooled anode arms a strong condensation of the mercury takes place in the anode arms, which can give rise to reignition.
The purpose of the invention is to improve the cooling devices of the metal vapor converters with air-cooled anode arms made of metal. According to the invention, this is achieved in that the anode arms enclose a large part of the discharge path, at least half of it, and are provided with cooling ribs on the jacket surfaces, which are preferably welded to the jacket surfaces. In the converter according to the invention, a relatively large part of the heat generated during discharge is generated in the anode arms, which, due to their good heat conduction, quickly convey the heat to the outside and radiate it there from a greatly enlarged surface.
The dissipation of most of the heat generated in the discharge through the anode arms and the enlargement of the radiating surface of the same is particularly effective because the discharge column is in particularly close contact with the wall in the anode arms and therefore the heat can be dissipated particularly well . The heat could not be dissipated so well from other parts of the vessel, even if cooling fins were arranged on these parts.
It is useful to choose the number and / or size of the cooling fins so that they increase with the burning voltage gradient (V / em) towards the anode face. One achieves through this. that the point of the wall of the anode arms to which the most heat is supplied receives the largest heat-radiating surface. The cooling fins can be attached to the anode arms in any desired manner. In cases in which they take over the guidance of the cooling air flow at the same time, they can either be arranged parallel to the axis of the anode arms or the cooling fins are inclined to the anode arm axis in such a way that the cooling air is directed against the vessel to be cooled.
Between the part of the anode arms containing the anodes and the anode inlet, heat chokes in the form of slots are advantageously provided in the cooling fins running along the anode tube, so that the heat is kept away from the anode inlets, which can themselves have heat sinks. When the anode arms are attached to the metal vessel at an acute angle, the smallest angle between the anode arm and the vessel
<Desc / Clms Page number 2>
EMI2.1
The cooling fins can contribute to the stiffening of the anode arms in such a way that they can have smaller wall thicknesses than anode tubes that have no cooling fins.
The cooling rib filling the angle between the anode arm and the vessel also provides the anode arm with a hold, since it is then not only carried by the points of introduction into the vessel, but by a considerable part of the vessel jacket.
The cooling fins can be formed from sheet metal strips bent to form grooves or pipes, in such a way that each leg sheet of these sheet metal strips each forms a cooling fin. The bleeh strips can have a U-shaped or V-shaped cross section. Several channels formed from such sheet metal strips can be welded into one another, so that a very large heat-radiating surface is created. Instead of sheet metal strips bent to form grooves, pipes can also be used which offer the possibility of collecting the cooling air flow in the lower part by means of funnel-shaped sheets and guiding it past the points to be cooled while increasing the flow rate. The high air speed achieved in this way results in a high heat transfer coefficient.
If there are controllable or non-controllable grids in the anode arms, it is advisable to set the temperature in this zone and thus also the control conditions of the discharge tube in the desired area by attaching ribs with large cooling surfaces to the parts of the anode arm located between the grid and anode face Way to influence.
The free edges of the cooling ribs can be enclosed by a sheet metal shield which is arranged and designed in such a way that an increase in the air speed in the coolant path is achieved, which in turn results in a particularly effective heat exchange.
As the material for the cooling fins, it is advisable to use metals or alloys with good thermal conductivity, for example made of aluminum or copper.
Some exemplary embodiments are shown in the drawing.
1 shows a rectifier with an iron vessel, partly in section, and FIG. 2 shows another embodiment. FIGS. 3-6 show cross sections through iron anode arms with ribs of various shapes.
The rectifier according to FIG. 1 has a metal vessel 1 which is designed as a truncated cone with a steep lateral surface. The cathode part of the vessel is designed as a flat shell 2 to which the cathode container 3, which is advantageously made of porcelain, is attached. The arms 5 containing the anodes 4 are set so steeply into the jacket of the vessel 1 that straight paths from the anodes to the cathode for the discharge are not possible. The lid 6 of the vessel is designed as a truncated cone and carries cooling ribs 7, past which the cooling air flow generated by the fan 8 passes.
The anode arms 5 engage in this cooling air flow with ribs 9 in such a way that an effective dissipation of the heat occurring at the anode arms is achieved.
The smallest angle that the anode arms 5 enclose with the jacket of the vessel 1 is filled with ribs 10 which are welded on the one hand to the anode arms and on the other hand to the vessel jacket and the upper edge of the vessel. The ribs formed in this way relieve the anode arm insertion points into the vessel. In order to prevent the anode insertion points from being heated excessively, slots 11 and 12 are provided in the ribs 9 and 10, which act as heat throttles. Such heat throttles are also provided in the cooling vanes 7 and denoted by 13 and 14.
Here they have the purpose of bringing about a cooling of the connection point between the lid and the vessel which is essentially independent of the main part of the lid.
In the embodiment according to FIG. 2, the ribs 15 do not, as in the embodiment according to FIG. 1, run parallel to the anode arm axis, but transversely to this, u. between the ribs 15 are set so that the cooling air flow generated by the fan is guided against the jacket and the cover part of the vessel. The ribs 1.5 can be bent down a little at 16 so that they serve as a catch for the flow of cooling air.
As can be seen from the cross-sections shown in Figs. 3-6, the ribs can be designed in various ways. In the embodiment according to FIG. 3, simple ribs, each consisting of a sheet metal strip, are indicated. In the embodiment according to FIG. 4, the sheet metal strips have a U-shaped cross section, so that only one fastening point 19 is required for each two sheet metal handles 17 and 18.
In the embodiment according to FIG. 5, the ribbed sheets have a V-shaped cross section, in the embodiment according to FIG Length either closed or, as shown at 20, can be cut open.
** WARNING ** End of DESC field may overlap beginning of CLMS **.