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Es ist eine bekannte Tatsache, dass es bei elektrischen Metalldampfapparaten zur Sicherung eines störungsfreien Betriebes ratsam ist, die Anoden gegen direkte Bestrahlung durch geradlinig vom Kathoden- fleck ausgehende Dampfstrahlen sowie gegen Bespritzen durch Kathodenmetall zu schützen, sei es, dass letzteres unmittelbar von der Kathode ausgeht oder zunächst auf in der Nähe der Anode befindliche Wände trifft und von diesen gegen die Anode abprallt, oder aber in Form kondensierter Tropfen auf die Anoden fällt. Man pflegt deshalb die Anoden mit Schutzrohren zu umgeben, deren Mündungen gegebenenfalls mit ziemlich komplizierten Absperrorganen versehen sind, die den Lichtbogen nicht unmittelbar auf die
Anoden treffen lassen und Metallspritzer von ihnen fernhalten.
Ferner hat man bereits vorgeschlagen, die
Anoden gegen die Kathode durch vom Kathodenbehäter ausgehende trichter-oder haubenförmige Ein- sätze abzuschirmen, die so angeordnet sein können, dass sie den ionisierten Dampfstrom gegen das metallene
Gleichrichtergefäss absperren.
Die Erfindung hat nun eine Anordnung zum Gegenstande, die nicht nur die Aufgabe dieser be- kannten Vorrichtungen erfüllt, sondern darüber hinaus auch die Möglichkeit schafft, den Betrieb des
Gleichrichters selbst bei geringen Stromstärken aufrechtzuerhalten. Diese sich durch ihre grosse Einfach- heit und ihren vorteilhaften Einfluss auf den Betrieb des Gleichrichters auszeichnende Vorrichtung besteht darin. dass der wirksame Teil der Kathode sowie die heissesten Teile des Dampfstromes durch ein Isoler- ohr umschlossen werden, das vermöge der ihm durch die von der Anode ausgesandten Stromträger er- teilten positiven Wandladung die Stromdichte zwischen Anode und Kathode günstig beeinflusst.
Bei dem auf der Zeichnung als Ausführungsbeispiel dargestellten Quecksilbeigleichrichter ist in dem Gleiohrichtergefäss 1 in an sich bekannter Weise ein nach oben trichterförmig erweiterter Kathoden" becher 2 angeordnet, der in seinem unteren Teil Quecksilber 3 enthält, und die Anode 4 ist von einem
Schutzrohr 5 umgeben, dessen unteres, offenes Ende 6 gegen den Kathodenbehälter gekrümmt ist. Gemäss der Erfindung wird nun der wirksame Teil 3 der Kathode von einem Isolierrohr ? umschlossen, das aus feuerfestem Material, zweckmässig Quarz, besteht, in das Kathodenquecksilber eintaucht und mindestens bis an, zweckmässig aber über die Mündung 6 des Anodenschutzrohres 5 hinausragt.
Der Lichtbogen zwischen der Anode 4 und der Kathode 3 verläuft dann in der Richtung der Pfeile ; es treffen also keine gradlinig von der Kathode ausgehenden Strahlen auf die Anode ; das Rohl 7 verhütet ferner mit Sicherheit, dass Spritzer von dem Quecksilber im Rohr 7 auf die Anode gelangen können, und es lenkt den gerade in der Nähe der Kathode besonders heissen Dampfstiom weit von den Gefässwänden des Behälters 1 ab.
Versuche haben ergeben, dass die sehr einfache neue Anordnung nicht nur die durch direkte Be- strahlung der Anoden oder durch Metallspritzer verursachten Störungen mit Sicherheit verhütet, sondern es auch ermöglicht, den Gleichrichter a'ich mit überraschend geringen Stromstärken selbst beim Arbeiten auf eine Gegen-E. M. K. (Batterie, Motoren) zu betreiben ; damit wird einesteils die Sicherheit gegen Kurz- schluss und Rückzündung, anderseits die Betriebsbereitschaft des Apparates in bisher nichtbekannter
Weise erhöht.
Zlm Verständnis dieser Wirkung muss man sich folgendes vergegenwärtigen : Der Stromübergang zwischen der Anode und der Kathode eines Gleichrichters entsteht bekanntlich dadurch, dass positive
Ionen, von der Anode ausgehend, den Kathodenfall durchlaufen, mit grosser Energie auf die Kathode treffen und aus deren dadurch erhitzter Oberfläche (Kathoden-oder Brennfleck) Elektronen frei machen.
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beträgt, grösser sein als ein bestimmter Schwellenwert Am, d. h. die Stromdichte darf nicht unter einen bestimmten Minimalwert im= Am/V sinken.Daraus ergibt sich weiter, dass, wenn nur kleine Stromstärken zur Verfügung stehen, der Stromquerschnitt entsprechend verkleinert werden muss.
Der Erfindung gemäss wird diese Wirkung durch das Rohr 7 erreicht. Geht nämlich ein positiver Strom durch dieses Rohr, so stossen sich die einzelnen Stromträger gegenseitig ab, und der Stiom erfüllt das Rohr über seinen ganzen Querschnitt, so lange von der Innenwandung des Rohres keine entgegenwirkenden Kräfte auf die Stromteilchen ausgeübt werden. Ist jedoch die innere Rohrwandung infolge des Auftreffens der positiven Strom teilchen oder Abgabe von Elektronen positiv geladen, so übt diese Wandladung eine abstossende Wirkung auf den Strom aus und drängt ihn zu einem längs der Rohrachse verlaufenden Stromfaden zusammen. der geringeren Querschnitt als das Rohr und demgemäss eine grössere Stromdiehte besitzt.
Damit sich solche positive Wandladungen bilden können und nicht während des Betriebes verschwinden, muss das Rohr aus Isoliermaterial bestehen.
Das Rohr 7 kann gegebenenfalls mit dem Kathodenbehälter 2 zu einem Stück vereinigt sein, ander- seits-lkann aber auch der Behälter 2 fehlen und die Mündung 6 näher am Rohr 7 liegen. Ebenso können auch die Anodenschutzrohre unter Umständen entbehrt werden.
PATENT-ANSPRUCHE :
1. Kathode im Metalldampfapparate, gekennzeichnet durch ein den wirksamen Teil der Kathode umschliessendes Isolierrohr, das den Dampfstrom auf einem verhältnismässig grossen Teil seines Weges zu den Anoden führt und die letzteren nicht nur, wie an und für sich bekannt, gegen eine direkte Bestrahlung sowie gegen Metallspritzer schützt, sondern auch vermöge der positiven Ladung, die seinei inneren Wandung durch die von den Anoden ausgesandten Stromträger erteilt wird, den elektrischen Strom auf einen kleineren Querschnitt verdichtet.