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Elektrischer Durchladungsapparat.
Bei den bisherigen Gasdurchladungsapparaten, meistens zur Darstellung von Ozon benutzt, wendet man als dielektrische Potnächen ausschliesslich feste Substanzen, wie Rohre oder Platten aus Glas, Glimmer, emaillierte Metallflächen u. dgl. an.
Diese dielektrischen Massen sind für geringe Spannungen selbst in ganz dünnen Schichten einfach Isolationskörper. Bei höheren Spannungen (6000-10. 000 Volt) funktio- nieren diese dielektrischen Massen in dünnen Schichten wie Dielektrika, bei einigen MiHi- metern Dicke jedoch wie hohe Widerstände, in dicken Schichten selbst für sehr hohe Spannungen wie Isolationskörper.
Bei Durchgang des Stromes durch sehr hohe Widerstände tritt, sobald elektrischer Strom von nennenswerter Grösse (0-000001 Amp. per cet2) hindurchgeht, eine bedeutende Spannl1ngsdifferenz zwischen der einen und anderen Seite auf. Das Innere der dielektrischen Schichten erwärmt sich bei hohen Spannungen und infolge dessen sehr starker Inanspruchnahme wird die Erwärmung sehr hoch. Iliedurch verändert sich der absolute Widerstand oder, davon abhängig, die dielektrische Eigenschaft so, dass bei naturgemäss gleichzeitiger Erhöhung der Strommonge eine Durchbrechung des dielektrischen Zustandes eintreten kann.
Die Elektrizität geht dann mit Büschelenttadungen beginnend und dann zu Funken werdend, in die den Flammenbogen einleitende Form über. Durch Abkühlung des Dielektrikum wird diese Gefahr des Überhitzens zu vermeiden versucht und zu gleicher Zeit eine höhere Ausbeute erreicht, weil bei starker Erwärmung eine Rückzersetzung des erzeugten Produktes eintritt. Die Abkühlung der dielektrischen Polflächen wurde bisher auf die verschiedenste Art vorgenommen. Wendete man eine metallische Belegung auf der Rückseite der dielektrischen Schicht an, so gestaltete man dies Belegung selbst zu einem metallischen Behälter um, in dem sich das Kühlmittel befand.
Verbindet man den einen Pol des Apparates mit der Erde, so kann man die Abkühlung dieses Poles unmittelbar auch mit Wasser vornehmen, welches als elektrischer Leiter anzusehen ist. Die Abkühlung des an Erde liegenden Pols kann daher ohne Schwierigkeiten ununterbrochen bewirkt werden. Anders ist es mit der Abkühlung der dielektrischen Schicht des isolierten Poles.
Man muss dann entweder eine intermittierende Kühlung anwenden und den Apparat während der erneuerung des Kühlmittels ausser Betrieb setzen oder muss, um einen ununterbrochenen Betrieb aufrecht zu erhalten, zum Mittel der, isolierten Wippe oder des massenhaft tropfenweisen Fallens des Wassers greifen und so einen Katarakt für die Potentialdifferenz herstellen.
Benutzt man das leitende Kühlmittel zugleich als Belegung der dielektrischen Schicht wie dies in den älteren, aus konzentrischen Rohren bestehenden Laboratoriumsapparaten fast ausschliesslich der Fall ist, so kann man den an der Erde liegenden Pot zwar unmittelbar ununterbrochen kühlen, muss jedoch für den isolierten Pol zur intermittierten
Kühlung greifen.
Alle solche Übelstände kann man nach vorliegender Erfindung vermeiden, wenn man eine Flüssigkeit anwendet, welche selbst bei den benutzten hohen Spannungen einen hohen
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Dielektrika ersetzen, so dass z. B. durch zeitweiligen oder dauernden Wechsel oder Umlauf der Flüssigkeit eine besondere Kühlung entbehrt werden kann. Bei Mitbenutzung von festen Dielektrika werden diese selbst durch diese Flüssigkeit abgekühlt, welche wegen ihres hohen elektrischen Widerstandes in keinem der Fälle die Vorsichtsmassregel nötig macht, wie solche sceben für Wasser oder dgl. angedeutet wurde.
Ausserdem bietet die Benutzung einer derartigen Flüssigkeit wegen ihrer Homogenität bezw. ihres inneren gleichmässigen Zusammenhanges grossen Vorteil gegenüber der alleinigen Anwendung von festen Dielektrika, welche in der Praxis mehr oder weniger ungleichmässig im Gefüge sein werden, Risse oder dgl. besitzen, ungleichförmige Dicke etc. zeigen können.
Solche Flüssigkeiten für den hoben elektrischen Widerstand sind beispielsweise Öl, teilweise verseifte Öle, Benzol, Schwefelkohlenstoff etc. Die Anwendungsweise solcher Fttissigkoiton mag in nachstehendem an einigen Beispielen näher erläutert werden.
In Fig. 1 sind a und it die Zuleitungspole, b stellt die Entladungen vor, während c eine in Bewegung befindliche F\Ussigkeitsschicht von höchstem Leitungswiderstand bebedeutet.
Der Durchgang durch die Gasschicht b erfolgt in Form von dunklen Entladungen, weiche die chemische oder molekularische Veränderung bewirken. Die Fortsetzungen dieser Entladungen gehen durch die Flüssigkeitsschicht c, welche sich als Widerstand erwärmt und auch noch Wärme aus der Gasschicht b aufnimmt. Da sich die Schicht c in Bewegung befindet, so werden fortwährend neue Teilchen der Flüssigkeit von dem Zustande als Dielektrikum befreit, um in den Zustand der mechanischen Abkühlungsmaterie über- zugehen.
In Fig. 2 findet eine stete Wiederholung dieses Vorganges statt. Die in fortschreitender Bewegung befindliche Flüssigkeitsschicht gelangt in eine Zone, wo sie als Dielektrikum auftritt, verlässt hierauf diese Zone, erscheint als indifferenter Isolator und abkühiende Flüssigkeit, um wieder in eine weitere Entladungszone einzutreten usw., um in erwärmtem Zustande den Apparat zu verlassen. Ausserhalb des Apparates abgekühlt, kann die Flüssigkeit von neuem zur Abkühlung und zur wiederholten Bildung der Schicht c benutzt werden.
Man wendet zwar Öl als isolierende Schicht in Hochspannungstransformatoren an. auch benutzt man öfters eine Wiederabkühlung ausserhalb des Transformatorhehälters. Bei Gasdurchladungsapparaten tritt aber ausser der Benutzung als Abkühlungsmittel noch die
Bildung der dielektrischen Schicht hinzu. Diese Kombination ist neu : Bei Anwendung dieses Prinzips ist man nicht gehindert, um auch noch (Fig. 3) eine weitere dielektrische Schicht e aus fester Substanz einzuschalten. Diese Schicht e braucht dann bloss eine sehr geringe Dicke zu besitzen, denn als ergänzende dielektrischo Schicht tritt die Abkühlung- flüssigkeit in ihrer ganzen Dicke c hinzu.
Es erfolgt die intensivste Abkühlung durch die in Fig. 3 darunter, in Fig. 4 darüber gezeichneten Flüssigkeitsschichten c.
Man kann bei Fig. 4 die metallischen Zuleitungen in die Schicht des in Bewegung befindlichen Öles hineinragen lassen. Diese Ölschicht c kann gemäss Fig. 5 die Zuleitungs- pltte r/und deren Ansätze, mit welchen sie zweckmässig versehen ist, vollkommen über- decken. Dann wirkt diese Ölschicht über den Entladern in ihrer ganzen Ausdehnung ab- kühlend, jedoch zwischen dem Entlader e und der festen dielektrischen Schicht an den
Verlängerungen der Entladungen als zweites dielektrisches Volumen.
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schicht c hineinragende Metallplatte, h ist eine weitere dielektrische Schicht aus festem Material, & das Gasvolumen der Entladungen, e eine dielektrische Platte, f Belegungen t dieser Platte, eine in Bewegung befindliche Abkühlungsflüssigkeit, d der andere Pol.
Hiebei können die Teile e und f durch eine an der Seite der Entladungen emaillierte
Metallplatte ersetzt werden. Die Entladungsvolumina ändern sich hiebei nicht, sie bilden eine dem metallischen*Zuleiter der einen Seite entsprechende Form einer mehr oder minder abgestumpften Pyramide oder eines eingeschnürten Zylinders. Man kann ferner die Entladerteile zu irgendwelcher Form, z. B. längere Streifen ausbilden mit dem Resultate, dass die Entladungsvolumina in einen dem Zuleiter entsprechenden Streifen übergehen.
Fig. 7 stellt eine zweckmässige Anordnung der verschiedenen Kombinationen in einem technischen Apparate dar. Der Apparat besteht aus drei gusseisernen Teilen, die untereinander verschraubt sind und drei Behälter bilden und einem Pol eines Hoch- 'spannungstransformators. Der mittlere Behälter dient zur Durchführung des den elektrischen l'nrcbladungen auszusetzenden Gases, welches bei i ein-und bei k austritt. Der untere
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Zwischen diesem unteren Behälter und dem zum Durchgang der zu durchladenden Gase dienenden Mittelbehälter befindet sich eine an der oberen Entladungsseite emaillierte Metallplatte p, die jedoch auch durch eine Platte aus dielektrischem Material (Glas, Porzellan) ersetzt werden kann. Im Falle der ölkühlung sind dann unter oder in dieser dielektrischen Schicht besondere Stromzuleitungen anzuwenden.
Im oberen Behälter bofindet sich bei l und ú als Ein-und Auslassöffnung eine zirkulierende Ölschicht. Zwischen dieser und dem Mittelbehälter ist eine dünne dielektrische Platte r angeordnet. In der Ölschicht des oberen Behälters befinden sich die stromzuführenden Spitzen oder Streifen des anderen isolierten Poles des Hochspannungstrans- formators.
Es steht nichts im Wege, die Dicke der zu durchladenden Gasschicht nur einige oder bis zu 30 und mehr Millimeter zu wählen. Dies hängt von der Grösse und der Produktionsfähigkeit des Apparates ab. Die Spannung des Transformators beträgt dann bis zu 60. 000 und mehr Volt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Apparat zur Behandlung von Gasen oder dgl. mittels dunkler elektrischer Ent- ladungen, dadurch gekennzeichnet, dass als dielektrische Polfläc1w zwischen den metallischen
Zuleitungen und dem zu behandelnden Gase oder dgl. Flüssigkeiten von hohem elektrischen
Leitungswiderstand, wie z. B. Öle, teilweise verseifte Fette, Benzol u. dgl., gegebenenfalls in verbindung mit festen dielektrischen Schichten angeordnet sind, zum Zwecke, mit Sicher- heit die Bildung von Funken oder Flammenbogen zu vermeiden und eine ununterbrochene
Kühlung des isolierten Po ! es ermöglichen zu können.