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Dampfreinigungs- und Kühlung8einrichjungen bei Quecksilberdampflampen und ähnlichen
Vorrichtungen.
Vorliegende Erfindung bezieht sich auf elektrische Vorrichtungen, bei welchen Gase oder Dämpfe als Leiter dienend einen Teil der Schliessung bilden. Derartige Vorrichtungen sind als Cooper-Hewittsche Quecksilberdampflampen und als Cooper-Hewittsche Strom- wähler bekannt. Sie bestehen im allgemeinen aus einem ein leitendes Gas oder einen solchen Dampf und zwei oder mehr Elektroden umschliessenden Behälter. Bei einzelnen Anwendungen dieser Vorrichtungen benutzt man mehrere mit einer gemeinsamen negativen Elektrode zusammenarbeitende positive Elektroden, obgleich die Vorrichtung zur Lichterzeugung oder als Mittel zur Übertragung von elektrischen Strömen benutzt werden kann, gleichviel, ob sie eine oder mehrere positive Elektroden enthält.
Es kann aber auch mehr als eine negative Elektrode benutzt werden.
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im allgemeinen ans Quecksilber und die positive Elektrode (oder Elektroden) aus Queck- silber oder Eisen. Um die Verbindung mit den einzelnen Elektroden durch die Behälter- wände hindurch herzustellen, war es bisher üblich, in die zumeist aus Glas bestehende Behälterwand Zuleitungsdrähte < Inzuschmelzen, welche mit den Elektroden in Berührung stehen oder sie unterstützen. Überdies war der Behälter als Ganzes allseits dicht ver- schlossen und die Dämpfe in demselben machten nur den durch die Wirkung des Stromes auf diese Dämpfe bewirkten Kreislauf.
Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist der, die Vorrichtung kühl zu halten und die Reinheit und Dichte des Dampfes oder Gases im Behälter aufrecht zu erhalten bezw. das Gas oder den Dampf zur Leitung starker Ströme besser geeignet zu machen. Bei
Ausführung der Erfindung wird eine Einrichtung getroffen, um die Gase oder Dämpfe aus dem Behälter durch Quecksilherzirkulation oder durch eine Luftpumpe zu entfernen, welche unmittelbar mit dem Behälter verbunden ist. Es werden daher alle okkludierten Gase oder Dämpfe entfernt und die Reinheit des Quecksilberdampfes im Behälter wird aufrecht erhalten. Ein weiterer durch die vorliegende Erfindung erreichter Vorteil ist der, dass die von den Elektroden ausgehenden Zuleitungsdrähte mit der äusseren Leitung verbunden werden können, ohne ein besonderes Einschmelzen zu erfordern.
Nach einer Ausführungsweise der vorliegenden Erfindung werden zu den genannten Zwecken rohrförmige Ansätze am Behälter benutzt, welche vollständig oder teilweise mit
Quecksilber gefüllt sind, wenn einzelne oder sämtliche Elektroden aus dieser bestehen.
Die unteren offenen Enden der Rohre tauchen in Quecksilbergefässe, wobei die Quecksilber- säulen in den Rohren durch den äusseren Luftdruck oder gegebenenfalls durch Überdruck hochgehalten werden. Eine geeignete Pumpe dient dazu, das Quecksilber zwangläufig in Kreislauf zu setzen, indem es in den Behälter und aus demselben gefördert wird.
Während des Kreislaufes kann das Quecksilber künstlich gekühlt wenden, beispielsweise durch eine oder mehrere Kühlsehlangen, die an einem oder mehreren geeigneten Punkten der Queck- silberleitung angebracht sind, oder man kann die Kühlung dadurch einleiten, dass man das Quecksilber zerstäubt in den Behälter eintreten lässt. Man kann, wenn gewünscht, diese beidon Mittel miteinander verbinden oder andere Kühlmittel benutzen.
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In den beiliegenden, grösstenteils schematischen Zeichnungen zeigt Fig. 1 in sent- rechtem Schnitt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nebst Schaltungsschema. Fig. 2 veranschaulicht eine andere Ausführungsform der Erfindung, Fig. 3 ist eine Ansicht einer abgeänderten Form der Vorrichtung und Fig. 4 und 5 veranschaulichen weitere abgeänderte Formen, welche die Vorrichtung annehmen kann. Fig. 6 und 7 zeigen im Schnitt die Einrichtungen, um das Gas oder den Dampf im Behälter gehörig rein zu halten.
In Fig. 1 bezeichnet 1 den ein geeignetes Gas oder einen Dampf, z. B. Quecksilberdampf, umschliessenden Behälter, welcher mit zwei oder mehr rohrförmigen Ansätzen der Stutzen 2, 3, 4, 5, 6 ausgestattet ist. Nach der Zeichnung sind die Stutzen 2,3, 4, 5 mit Quecksilber gefüllt und münden mit den unteren offenen Enden in Quecksilbergefässe 7,7, 7,7. Auch der Stutzen 6 ist mit Quecksilber gefüllt und mündet in ein Quecksilbergefäss 8. Die oberen Spiegel der Quecksilbersäulen werden durch den Druck der Aussenluft in geeigneter Höhe im Behälter 1 gehalten, um Elektroden 9, 10, 11, 12 und 13 zu bilden. Der Kürze wegen mögen die Elektroden 9, 10, 11 und 12 als positive und die Elektrode 13 als negative bezeichnet werden.
Die vom Quecksilber in den Gefässen 7 gebildeten Klemmen sind durch Drähte 14, 15, 16 und 17 mit den zugehörigen Klemmen 18, 19, 20 und 21 einer geeigneten Wechselstromquelle 22 verbunden, welche nach der Zeichnung ein Vierphasenstromgenerator oder ein entsprechender Transformator sein kann. Das Quecksilbergefäss 8 ist durch Draht 23 und Verbrauchsleitung 24 mit dem neutralen Punkt der Stromquelle verbunden. Beim Betrieb der auf dem Prinzip der Quecksilberdampflampe beruhenden Apparate findet eine beständige Verdampfung, verbunden mit Zerstäubung und eine beständige
Kondensation des Quecksilbers statt. Bei der in Fig. 1 und 2 dargestellten Einrichtung erfolgt die Kondensation grösstenteils in dem mit 26 bezeichneten Teil des Behälters.
Das
Kondensat läuft aus dieser Kammer in einen am Boden derselben befindlichen Sack 27 und wenn sich dort eine hinreichende Menge Quecksilber angesammelt hat, so läuft es tropfenweise in ein Rohr 28 über, das zu einem Quecksilbergefäss 29 führt. Das Rohr 28 ist so lang gehalten, dass die Quecksilbersäule in demselben unter der Einwirkung des äusseren Luftdruckes am oberen Ende des Rohres einen Raum freilässt, in welchem sich ein Teil der Gase oder Dämpfe aus der Kammer 26 ansammeln kann. Die aus dem Sack 27 überlaufende Tropfen reissen einen Teil dieser Gase oder Dämpfe mit, welche schliesslich in das Gefäss 29 gelangen und durch die offene Oberseite desselben in die freie Luft ent- wichen.
Die Wirkungsweise gleicht in dieser Hiusicht jener einer Sprengeischen Pumpe und dient dazu, den richtigen Grad der Dichte und Reinheit der Gase oder Dämpfe in der Kammer aufrecht zu erhalten. Das in dieser Weise austretende Quecksilber wird beim
Abfliessen aus der Kammer abgekühlt und kann aus dem Gefäss 29 durch Röhren 30 in die einzelnen Queclisilbernäpfe laufen, wodurch diese in dem Mass nachgefüllt werden, als ihnen Quecksilber durch die einzelnen Elektroden entzogen wird, wodurch die Elektroden durch den Druck der Aussenluft auf das Quecksilber in den einzelnen Näpfen in der
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weiteres Quecksilbergefäss M, das durch ein Rohr 39 mit irgendeiner geeigneten Pumpe 40 in Verbindung steht,
deren Austrittsöffnung durch ein Rohr 41 mit dem Boden des Napfes 7 in Verbindung steht. Beim Betrieb wird Strom aus einem Leiter 42 in den Napf 7 eintreten gelassen, der dann durch die im Stutzen 2 enthaltene Quecksilbersäule, den Dampf im Behälter 1, die Quecksilbersäule im Stutzen 6, den Napf 8 und den Leiter 43 austritt.
Da der Durchgang des Stromes durch die Vorrichtung mehr oder weniger Wärme ent- wickelt, so empfiehlt es sich, das Quecksilber tunlichst ununterbrochen durch das Rohr 3 in den Behälter emporsteigen zu lassen, von wo es durch den Stutzen 37 abfliesst und eine mehr oder minder grosse Menge des im Behälter enthaltenen Gases oder Dampfes mitreisst.
Durch diese Bewegung des Quecksilbers erzielt man nicht nur einen beständigen Zufluss von kühlem Quecksilber zur positiven Klemme 9 der Vorrichtung, sondern das Herabsinken des Quecksilbers durch das Rohr 37 wirkt überdies nach Art einer Sprengel-Pumpe dahin,
die erforderliche Dichte und Reinheit des Quecksilberdampfes im Behälter aufrechtzuhalten.
Das in den Napf 38 herabfliessende Quecksilber wird zweckmässig vom Boden des Napfes abgeleitet (um es möglichst luftfrei zu halten), u. zw. durch das Rohr 39 von der
Pumpe 40 aus, um in den Napf 7 zurückgeleitet zu werden. Der Napf 38 kann dem
Quecksilber eine ansehnliche Wärmeausstrahiungsnäche bieten und überdies kann eine Kühlschlange 44, durch welche Kühlwasser oder ein anderes Kühlmittel fliesst, vorgesehen sein.
Der Spiegel des Quecksilbers im Napf 7 wird gegenüber dem Stutzen 2 derart ein- gestellt, dass infolge des äusseren Luftdruckes das Quecksilber im Stutzen 2 so hoch gehalten wird, um den oberen Spiegel der darin enthaltenen Quecksilbersäule auf einem Punkt zu erhalten, den allmählichen Überlauf des Quecksilbers aus der Vertiefung des Behälters am oberen Ende des Stutzens in die Vertiefung, in welche der Stutzen 37 mündet, zu sichern und so Kurzschluss zwischen der positiven und negativen Elektrode durch das flüssige Quecksilber im Inneren der Lampe hintanzuhalten.
Die Kühlung der negativen
Elektrode ist im allgemeinen nicht notwendig, da in manchen Fällen die Vorrichtung besser arbeitet, wenn die negative Elektrode heiss ist ; aber wenn gewünscht, kann auch bei der negativen Klemme eine ähnliche Einrichtung vorgesehen sein. An den Wänden des Behälters wird stets eine mehr oder minder ausgiebige Kondensation stattfinden und die Gegenwart des kalten Quecksilbers trägt dazu bei, die Dichte des Dampfes auf der entsprechenden Höhe n halten. Das Rohr 37 ist so lang zu halten, dass unter der Einwirkung des äusseren Luftdruckes der obere Spiegel des in demselben enthaltenen Quecksilbers unter- halb des Behälters liegt, so dass die Pumpwirkung der Quecksilberbewegung in höherem
Masse gesichert ist.
Überdies wird vermöge dieser Anordnung das in das obere Ende des
Rohres 37 einfliessende Quecksilber sich in Form von Tropfen befinden, welche mehr oder weniger Dampf aus dem Behälter durch die Quecksilbersäule im Rohr 37 herab mit- reissen, n. zw. durch eine Wirkung, welche der einer Sprengelschen Pumpe gleicht.
In Fig. 4 ist eine Einrichtung dargestellt, bei welcher die Stutzen 2 und 6 fort- gelassen sind und die Zuloitungsdrähte 42, 43 unmittelbar mit der positiven und negativen
Klemme 9 und 13 im Behälter 1 verbunden sind. Das Rohr 37 ist wie vorhin vorhanden und der Napf 38 ist durch eine der vorstehend beschriebenen ähnliche Pumpe 40 mit einem Gefäss 45 verbunden. Von diesem Gefäss gehen zwei Rohre 46 und 47 aus, welche zu entgegengesetzten Enden des Behälters 1 führen und in Düsen 48, 49 endigen, wodurch das durch diese Röhren durch den äusseren Luftdruck eingepresste Quecksilber in den
Behälter in fein zerstäubtem Zustande eintritt und so nicht nur die Elektroden selbst, sondern auch der leitende Dampf im Behälter 1 kühl gehalten werden.
Für besondere
Zwecke kann es sich als vorteilhaft erweisen, das leitende Gas oder den Dampf im Be- hälter unter sehr hohem Druck zu halten, in welchem Falle der auf die äusseren Enden der Quecksilbersäulen ausgeübte Druck nicht mehr ausreicht, den inneren Spiegel dieser Quecksilbersäulen in der richtigen Lage gegenüber dem leitenden Gas oder Dampf zu halten. Unter diesen Umständen kann man auf die äusseren Enden der Quecksilbersäulen einen Überdruck wirken lassen, indem man die das Quecksilber enthaltenden Stutzen U-förmig nach aufwärts biegt, wodurch zum äusseren Luftdruck noch der hydrostatische
Druck eines Teiles der Quecksilbersäule hinzugefügt wird. Der angestrebte Zweck ist der, dass die Säule der leitenden Flüssigkeit, von welcher Beschaffenheit immer letztere sein möge, den inneren und den äusseren Druck ausgleiche.
Diese Anordnung ist in Fig. 5 dargestellt, wo die Röhren 2 und 6 mit nach auf- wärts gerichteten Schenkeln ausgestattet sind, in welchen Quecksilber enthalten ist ; es ist dabei angenommen, dass das leitende Gas oder der Dampf im Behälter 1 sich unter ) höherem als Atmosphärendruck befindet und um diesem Druck das Gleichgewicht zu halten, steht das Quecksilber in den äusseren Schenkeln der Rohre höher als in den inneren. Man sieht, dass in Fig. 5 das Ablaufrohr 37 fortgelassen ist und die Pumpe 40 auf die äusseren
Enden der Rohre 2 und 6 wirkt. Zwecks besserer Kühlung kann das Rohr 39 mit einem.
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Wassermantel 50 umgeben sein. Die vorerwähnten Rohre und Stutzen brauchen mit dem Behälter nicht in einem Stück hergestellt zu sein, sondern können in irgendeiner geeigneten Weise mit den Behälterwänden dicht verbunden werden. Weiters kann eines dieser Rohre im anderen enthalten sein, so dass zwischen der Innenwand des äusseren und der Aussenwand des inneren Rohres ein Zwischenraum freibleibt und die die eine Elektrode bildende leitende Flüssigkeit in dem einen Rohr enthalten ist und der Überlauf durch das andere stattfindet. Die mit Bezug auf Fig. 3 bis 5 beschriebenen Anordnungen können auch bei Apparaten benutzt werden, welche mehr als zwei Klemmen besitzen, wie solche beispielsweise mit Bezug auf Fig. 1 und 2 beschrieben sind.
In Fig. 6 ist eine Vorrichtung dargestellt, bei welcher eine Einrichtung zum Reinhalten des Gases oder Dampfes getroffen ist. In dieser Figur bestehen die Elektroden aus Quecksilbersäulen, ähnlich wie mit Bezug auf die vorangehenden Figuren beschrieben wurde. Mit dem Behälter 1 steht durch ein geeignetes Rohr eine Pumpe 52 in Verbindung, welche ununterbrochen oder absatzweise betätigt worden kann, obwohl es vorzuziehen ist, sie während des Betriebes der Vorrichtung beständig in Gang zu halten. Es wird hiedurch das Gas oder der Dampf praktisch genommen rein gehalten, da die leichteren Gase wie Sauerstoff und Stickstoff mittels der Pumpe durch das Austrittsrohr 51 entfernt werden.
In Fig. 7 wird die negative Elektrode 13 von einer Quecksilbermasse am Boden des Behälters 1 gebildet und der Apparat ist mit zwei positiven Elektroden 9 und 10 aus Eisen oder einem anderen geeigneten festen Material ausgestattet. Die Zuleitungsdrähte für die einzelnen Elektroden sind bei 54,55 und 56 und die Pumpe bei 52 angedeutet. Gelangen
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treten andere Gase in denselben oder werden sie darin entwickelt, so werden sie durch die Pumpe entfernt, so dass der Quecksilberdampf praktisch genommen rein zurückbleibt Man erkennt, dass bei der in Fig. 7 dargestellten Einrichtung die Zuleitungsdrähte so vollkommen als möglich eingesetzt sind. Sollte sich jedoch eine Undichtigkeit einstellen, so werden deren nachteilige Folgen durch die Pumpe beseitigt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Elektrische Vorrichtung, bei welcher Gase oder Dämpfe (nach Art der Quecksilberdampflampe) als Leiter dienen und in einen Behälter mit einer flüssigen Elektrode eingeschlossen sind, gekennzeichnet durch die Anordnung eines Rohres (28, 3i), durch welches das Kondensat ans dem Dampfraum des Behälters in ein offenes Gefäss (29, 38) läuft, wobei okkludierte Gase aus dem Behälter mitgerissen werden und in die freie Luft entweichen, zum Zwecke, die Reinheit des Dampfes im Behälter aufrecht zu erhalten.