Qneeksilberdampflichtbo;en-Apparat. Die Erfindung bezieht sich auf Queck- ,silberclampflichtbogen-Apparate mit Elek troden, die in einem evakuierten, edelgas- freien Gefäss angeordnet sind, insbesondere < < .uf Grossgleichrichter. Bei derartigen Ap paraten hat man bisher den Lichtbogen zwi- t, von denen entwe schen Elektroden erzeug der beide oder zumindest eine aus Quecksil ber und die andere aus festem Metall be stellt.
Es ist auch bereits vorgeschlagen wor den, amalgamierte Metalle als Elektroden material zu verwenden, aber diese reinen Amalgame hatten die Eigenschaft von Pa sten, das heisst ihre Festigkeit war derart ge ring, dass sie zu ihrer Aufnahme einen Be hälter oder Traggefäss erforderten. Die Not wendigkeit. besondere Traggefässe für die Amalgamelektroden anzuordnen, machte aber die Benutzung dieses Materials schwie rig, besonders dann, wenn die Kathode sich nicht am Boden des Gleichrichtergefässes, sondern in gewissem Abstand von diesem be- finden soll.
Es ergaben sich hierbei noch weitere Nachteile, nämlich die schwere Re generation des vom Gleichrichterlichtbogen erhitzten und dadurch erstamalgamierten Ma terials und die grosse Zerstäubung des Grundmaterials. Durch den Lichtbogen wird nämlich das Quecksilber des Amalgams verdampft und damit das Material dort, wo der Lichtbogen an ihm haftet, wieder quecksilberfrei. Bei den Amalgampasten der bekannten Art verweilt der Lichtbogen viel zu lange an ein und derselben Stelle, weil er auch das im Innern der Paste befindliche Quecksilber heraustreibt bevor er zu queck silberreicheren Stellen der Kathode fort schreitet.
Dies hat zur Folge, dass die Rege neration, also das Wiedereindringen des kondensierten Quecksilbers an diese Stelle viel Zeit erfordert und von Zufälligkeiten ab hängt, und dass wegen der grossen Erwär mung der betreffenden Stelle durch den lange haftenden Lichtbogen das Grundmetall selbst stark zerdampft und zerstäubt und sich auf isolierende Teile im Innern des Kessels niederschlägt und deren Isolations fähigkeit bald herabsetzt.
Erfindungsgemäss soll nun mindestens eine der Elektroden eines derartigen Appa rates aus einem festen Metall mit amalga mierter Oberfläche bestehen. Insbesondere soll die Kathode bei Quecksilberdampf gleichrichtern aus einem solchen Metall her gestellt sein, woraus sich verschiedene Vor teile ergeben. Vor allen Dingen wird die Bildung von Quecksilberdampf stark ver mindert und damit die Entstehung von Rückzündungen wesentlich herabgesetzt. Ferner ergibt sich ein kleiner Spannungs abfall im Lichtbogen und ein durchaus ru higes Brennen desselben, weil der Katho- (.lenfleck nicht tanzt. Der Lichtbogen wan dert langsam über die Oberfläche und wen det sich ihren quecksilberreichen Teilen zu.
In der von ihm hinterlassenen Spur ist Quecksilber aus der Oberflächenschicht durch Verdampfen ausgetreten, aber die lo kale Erwärmung des Kathodengrundmetalles bleibt relativ niedrig und die Zerstäubung dieses Materials ist dementsprechend äu sserst gering. Eine Metallkathode, die nur an der Oberfläche amalgamiert ist, regene riert leicht, weil die entblösste Oberfläche so wohl mit dem Quecksilberdampf selbst, als auch mit dem Quecksilberkondensat in Be rührung kommt. Es zeigt sich ausserdem, dass die Zündung leicht vor sich geht und keine Schwierigkeiten bietet.
Die Befürch tung, dass durch die Verwendung eines amalgiert en Metalles als Kathode, das also vom Quecksilber angreifbar ist, eine Zerstäu- bung der Kathode eintreten wird, ist unbe gründet. wie Versuche erwiesen haben. Das schwer zerstäubende und schwer schmelz bare Metall, zum Beispiel Kupfer, dient nur als Träger des Quecksilbers, das unter Einwirkung des Kathodenfleckes an der Stelle verdampft, an die der Lichtbogen sich ansetzt. Durch das an der Elektrode vorhandene überschüssige Quecksilber fin det stets von selbst eine Regenerierung des Amalgams statt.
Ausserdem lassen sich Einrichtungen treffen, die diese Regenerie- runb erleichtern.
In der Zeichnung ist schematisch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darge stellt. a ist das Gehäuse eines Quecksilber dampfgleichrichters aus Glas oder Metall, b die Anode und c die Kathode. die aus einem Metallsieb oder einer mit Löchern versehenen Metallscheibe mit amalgamierter Oberfläche besteht. Die Amalgamkathode ruht zweckmässig auf dem Spiegel einer unterhalb angeordneten Quecksilbersäule d auf. Die Anordnung kann aber auch so ge troffen werden, dass die Amalgamkathode soweit in das Quecksilber hineintaucht, dass die Menisken des in die Löcher oder Boh rungen der Platte oder Scheibe eindringen den Quecksilbers mit den obern Rändern der Löcher oder Bohrungen abschliessen.
Letz tere Anordnung ist mit dem besonderen Vor teil verbunden, dass das an den Ansatzstel len des Lichtbogens an der Amalgamelek- trode zerstäubte Quecksilber dadurch er setzt wird, dass das in den Bohrungen be findliche Queckilber durch den wandernden Lichtbogen ständig gegen den Rand der Bohrung bewegt wird und dieser mit Aus nahme der Lichtbogenansatzstelle von Quecksilber bespühlt wird. Die Zündung eines solchen Gleichrichters erfolgt vorteil haft in der Weise, dass der Spiegel des Quecksilbers, in das die Amalgamkathode eintaucht, bezw. auf welchem sie aufliegt,
durch Heberwirkung oder auf andere be kannte Weise bis zur Berührung mit der Haupt- oder einer Zündanode angehoben und darauf soweit abgesenkt wird, dass der Lichtbogen auf die feste Amalgamkathode übertritt.
An Stelle einer siebartig durchlöcherten Kathode aus amalgamiertem Metall, die in Quecksilber eintaucht, kann auch eine nicht durchlöcherte Amalgamkathode der be schriebenen Art verwendet werden, die ohne besondere Quecksilberunterlage in das Ka thodengefäss eingesetzt ist. Die Oberfläche der Kathode erhält dann zweckmässig einen Überschuss an Quecksilber, der zur Regene- rierung der verdampften Quecksilbermenge dient. Es kann auch die Elektrode nach Art einer auf ihrem Rücken liegenden Bürste mit amalgamierten Metallborsten ausgeführt sein, wobei der Zwischenraum zwischen den Borsten mit flüssigem Quecksilber ausge füllt sein kann..
Die Kathode kann mit dem metallischen Gehäuse des Gleichrichters leitend verbun den sein, sie kann aber auch dagegen isoliert sein. Die Kathode kann ferner auf dem Quecksilber schwimmend angeordnet sein, Zoobei unter Umständen ihre Bewegungs möglichkeit durch Anschläge begrenzt wird. Zur Verminderung der Zerstäubung von Quecksilber an den Ansatzstellen des Licht bogens an der Kathode kann die letztere be sonders gekühlt werden, wie in der Abbil dung bei e dargestellt, wodurch verdampf ten Quecksilber sofort niedergeschlagen und somit zur Regenerierung der Amalgam elektrode ausgenutzt wird.
Die Verwendung von Kupfer als Grund metall hat noch den besonderen Vorteil der guten Wärmeleitfähigkeit, so dass die lokale Erwärmung der Kathode sich niedriger, als bei vielen andern Metallen einstellt. Da durch wird aber auch der Grad der Zerstäu- bung sehr herabgesetzt.
Qneeksilver-vapor lamp apparatus. The invention relates to mercury, silver clamp arc devices with electrodes which are arranged in an evacuated, noble gas-free vessel, in particular on large rectifiers. In apparatus of this type, one has hitherto had the arc between, of which electrodes are produced, both or at least one of which is made of mercury and the other is made of solid metal.
It has also already been proposed to use amalgamated metals as electrode material, but these pure amalgams had the property of pastes, that is, their strength was so low that they required a container or carrier to hold them. The need. Arranging special carrying vessels for the amalgam electrodes made the use of this material difficult, especially when the cathode is not to be located at the bottom of the rectifier vessel but at a certain distance from it.
There were also further disadvantages, namely the difficult regeneration of the material heated by the rectifier arc and thereby initially amalgamated and the large amount of atomization of the base material. The arc vaporizes the mercury of the amalgam and the material where the arc adheres to it is again free of mercury. In the case of amalgam pastes of the known type, the arc remains in one and the same place for far too long, because it also drives out the mercury inside the paste before it proceeds to areas of the cathode that are rich in mercury.
As a result, the regeneration, i.e. the re-penetration of the condensed mercury at this point, requires a lot of time and depends on coincidences, and that due to the great heating of the point in question from the long-lasting arc, the base metal itself vaporizes and atomizes and is deposited on insulating parts inside the boiler and soon reduces their insulation capacity.
According to the invention, at least one of the electrodes of such an apparatus should now consist of a solid metal with an amalgamated surface. In particular, the cathode should be made of such a metal for mercury vapor rectifiers, which results in various parts before. Above all, the formation of mercury vapor is greatly reduced and thus the occurrence of re-ignition is significantly reduced. Furthermore, there is a small voltage drop in the arc and it burns quietly because the cathode (.lenfleck does not dance. The arc moves slowly over the surface and turns to its mercury-rich parts.
In the trace it left behind, mercury escaped from the surface layer through evaporation, but the local heating of the cathode base metal remains relatively low and the atomization of this material is accordingly extremely low. A metal cathode, which is only amalgamated on the surface, regenerates easily because the exposed surface comes into contact with the mercury vapor itself as well as with the mercury condensate. It also shows that the ignition is easy and does not present any difficulties.
The fear that the use of an amalgated metal as a cathode, which can therefore be attacked by mercury, will result in sputtering of the cathode is unfounded. as experiments have shown. The metal, which is difficult to atomize and which is difficult to melt, for example copper, only serves as a carrier for the mercury, which evaporates under the action of the cathode spot at the point where the arc attaches. The amalgam is always regenerated by itself due to the excess mercury present on the electrode.
In addition, facilities can be found to facilitate this regeneration run.
In the drawing, an embodiment of the invention is schematically represents Darge. a is the housing of a mercury vapor rectifier made of glass or metal, b the anode and c the cathode. which consists of a metal sieve or a perforated metal disc with an amalgamated surface. The amalgam cathode expediently rests on the level of a mercury column d arranged below. The arrangement can also be made in such a way that the amalgam cathode is immersed in the mercury to such an extent that the menisci of the mercury penetrate into the holes or holes in the plate or disc end with the upper edges of the holes or holes.
The latter arrangement has the particular advantage that the mercury atomized at the point where the arc attaches to the amalgam electrode is replaced by the fact that the mercury in the bores is constantly moving towards the edge of the bores as a result of the moving arc and this, with the exception of the arc attachment point, is flushed with mercury. The ignition of such a rectifier takes place advantageously in such a way that the level of mercury into which the amalgam cathode is immersed, respectively. on which it rests,
lifted by a siphon effect or in any other known manner until it comes into contact with the main or an ignition anode and then lowered to such an extent that the arc passes over to the fixed amalgam cathode.
Instead of a sieve-like perforated cathode made of amalgamated metal that is immersed in mercury, a non-perforated amalgam cathode of the type described can be used, which is inserted into the cathode vessel without a special mercury pad. The surface of the cathode then expediently contains an excess of mercury, which is used to regenerate the evaporated amount of mercury. The electrode can also be designed in the manner of a brush lying on its back with amalgamated metal bristles, whereby the space between the bristles can be filled with liquid mercury.
The cathode can be conductively verbun with the metallic housing of the rectifier, but it can also be insulated from it. The cathode can also be arranged floating on the mercury, Zoobei under certain circumstances its movement is limited by stops. To reduce the atomization of mercury at the point where the arc attaches to the cathode, the latter can be particularly cooled, as shown in the figure at e, which means that evaporated mercury is immediately deposited and thus used to regenerate the amalgam electrode.
The use of copper as the base metal has the particular advantage of good thermal conductivity, so that the local heating of the cathode is lower than with many other metals. However, this also greatly reduces the degree of atomization.