Anordnung zur Kühlung von Graphitanoden elektrischer Entladungsgefässe Bei elektrischen Entladungsgefässen für hohe Stromstärken bedürfen die Graphitanoden einer be sonderen Kühlung. So ist es bekannt, z. B. den Anoden grosse Ausmasse zu geben, um die strahlende Oberfläche zu vergrössern. Weiterhin ist es bekannt, die Anoden als Hohlanoden auszubilden und von innen durch eine Flüssigkeit zu kühlen. Bei dieser Kühlungsart ist jedoch eine Isolierung der Zuleitun gen und in den meisten Fällen eine komplizierte und teuere Rückkühlanlage erforderlich.
Eine Flüs sigkeitskühlung durch Wasser oder Öl ist zudem bei Anoden aus Graphit nicht verwendbar, da diese durch die Flüssigkeit verunreinigt werden, was zu Rückzündungen Anlass gibt.
Ferner ist es bereits bekannt, die Gefässwandun gen ganz oder teilweise mit einer Siedekühlung zu versehen. So vorteilhaft diese Siedekühlung auch bei Gefässwänden sein mag, so kühlt sie doch nur die Wände, so dass die Wärme von der Anode durch Strahlung auf die Wandung abgeführt werden muss. Dazu ist aber, wie bereits oben schon erwähnt, wie derum erforderlich, dass die Anode eine grosse Strah lungsoberfläche besitzt, so dass ihr Durchmesser be deutend grösser gewählt werden muss, als es für die Entladung selbst erforderlich ist. Die Anoden wer den somit gross und schwer, was nicht nur unnötigen Materialverbrauch, sondern auch Schwierigkeiten bei der Entgasung durch Ausheizung von Graphitanoden mit sich bringt.
Ferner ist es bekannt, eine Hohlanode aus Metall durch Verdampfen von in der Anode befindlichem Quecksilber zu kühlen. Bei Graphitanoden ist jedoch wegen der Porosität des Graphits eine derartige Küh lung nicht möglich.
Um diese Schwierigkeiten und Nachteile zu ver meiden, besitzt bei der vorliegenden Anordnung zur Kühlung von Graphitanoden elektrischer Entladungs- gefässe, bei der im Innern einer Hohlanode ein Kühl mittel vorgesehen ist, das bei Erwärmung der Anode durch Änderung seines Aggregatzustandes dieser Wärme entzieht, erfindungsgemäss die Hohlanode einen Metallbehälter, auf den ein Graphithohl- körper als eigentlich wirksame Anode aufgesetzt ist.
Vorteilhaft wird die Anordnung derart getroffen, dass der Hohlraum der Anode über ein Rohr mit einem ausserhalb des Gefässes liegenden Kondensator behälter verbunden ist, der durch Luft oder Flüssig keit gekühlt wird, so dass das Kühlmittel kondensiert und in die Anode zurückfliesst. In ähnlicher Weise lässt sich die Schmelzwärme zur Kühlung ausnutzen. Durch die erfindungsgemässe Massnahme ist eine wesentlich intensivere Kühlung einer Graphitanode möglich als lediglich bei Verwendung der Kühlung durch Abstrahlung auf die Gefässwand erreicht wird. Weiterhin ist der Vorteil vorhanden, dass die Graphit- anode nur noch die Grösse aufzuweisen braucht, die lediglich für die Aufrechterhaltung der Entladung nötig ist. So kann z.
B. durch die Verwendung von Quecksilber als Kühlmittel das durch die Erhitzung der Anode zum Verdampfen gebracht wird, bei einem Ausführungsbeispiel erreicht werden, dass die Tem peratur der Anode 150 C nicht übersteigt, sondern vorzugsweise nur bei 120 bis 130 C liegt.
Die Figur zeigt in zum Teil schematischer Dar stellung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. In der Wandung 1 eines einanodigen Entladungsgefässes mit Quecksilberkathode ist ein Metallrohr 3 mittels des Isolators 2 isoliert eingesetzt, das am untern Ende die Hohlanode trägt. Da bei Graphitanoden die Gefahr einer Verunreinigung durch das Kühl mittel vorhanden ist, besitzt die Hohlanode einen ge schlossenen Metallbehälter 4, der von einem Gra- phitkörper 5 als wirksame Anode umgeben ist.
Bei Erwärmung der Anode siedet das in dem Hohlkörper 4 vorhandene Quecksilber 6 und der Quecksilber dampf steigt in dem Kondensatorbehälter 7 hoch, der, falls erforderlich, noch mit Kühlrippen 8 vor gesehen sein kann. Der Kondensator 7 kann in ein facher Weise durch einen für die Kühlung der Ka thode und der übrigen Gefässwandung erzeugten Luftstrom oder, falls Wasserkühlung vorhanden ist, durch diese ,mitgekühlt werden, so dass keine zu sätzlichen Kühlvorrichtungen für den Kondensator erforderlich sind.
In dem Ausführungsbeispiel ist der zylindrische Eisenhohlkörper 4 an dem Träger- und Stromzufüh- rungsrohr 5 3 besteht befestigt. dieser 't Zum aus Aufbringen zwei Teilen, des die Graphit- durch das eingefasste Gewinde 9 aneinandergeschraubt wer den.
Wegen der verschiedenen Ausdehnungskoeffi zienten von Eisen und Graphit liegt der Graphitkör- per 5 nur an dem Boden des Gefässes 4 fest an, während er seitlich und oben die äussere Wand des Gefässes 4 nicht berührt.
Um einen guten Kontakt des Graphitkörpers mit dem Boden des Gefässes und somit einen guten Wärmeübergang zu erhalten, wird der Graphitkörper durch die Federn 10 an den Boden angepresst. Diese Bodenberührung genügt aber vollauf zur Abfuhr der Wärme, da ja an der Stirnfläche der Anode die grösste Erwärmung auftritt.
Arrangement for cooling graphite anodes of electrical discharge vessels In the case of electrical discharge vessels for high currents, the graphite anodes require special cooling. So it is known, e.g. B. to give the anodes large dimensions in order to enlarge the radiating surface. It is also known to design the anodes as hollow anodes and to cool them from the inside using a liquid. With this type of cooling, however, insulation of the supply lines and, in most cases, a complicated and expensive recooling system is required.
Liquid cooling by means of water or oil cannot be used with anodes made of graphite, as these are contaminated by the liquid, which gives rise to re-ignition.
Furthermore, it is already known to fully or partially provide the Gefässwandun conditions with evaporative cooling. As advantageous as this evaporative cooling may also be for the walls of the vessel, it only cools the walls, so that the heat from the anode has to be carried away by radiation to the wall. For this purpose, however, as already mentioned above, it is necessary, in turn, that the anode has a large radiation surface, so that its diameter must be chosen to be significantly larger than is necessary for the discharge itself. The anodes are thus large and heavy, which not only involves unnecessary material consumption, but also difficulties in degassing by heating graphite anodes.
It is also known to cool a hollow anode made of metal by evaporating mercury in the anode. In the case of graphite anodes, however, such cooling is not possible because of the porosity of the graphite.
In order to avoid these difficulties and disadvantages, the present arrangement for cooling graphite anodes has electrical discharge vessels in which a coolant is provided inside a hollow anode, which removes this heat when the anode is heated by changing its physical state Hollow anode a metal container on which a graphite hollow body is placed as an actually effective anode.
The arrangement is advantageously made such that the cavity of the anode is connected via a pipe to a condenser container located outside the vessel, which is cooled by air or liquid so that the coolant condenses and flows back into the anode. The heat of fusion can be used for cooling in a similar way. The measure according to the invention enables a graphite anode to be cooled significantly more intensively than is achieved only when cooling is used by radiation onto the vessel wall. Furthermore, there is the advantage that the graphite anode only needs to be of the size that is only necessary to maintain the discharge. So z.
B. by using mercury as a coolant, which is caused to evaporate by heating the anode, can be achieved in one embodiment that the tem perature of the anode does not exceed 150 C, but is preferably only 120 to 130 C.
The figure shows an exemplary embodiment of the invention in a partially schematic representation. In the wall 1 of a single-anode discharge vessel with a mercury cathode, a metal tube 3 is insulated by means of the insulator 2, which carries the hollow anode at the lower end. Since there is a risk of contamination by the coolant with graphite anodes, the hollow anode has a closed metal container 4 which is surrounded by a graphite body 5 as an effective anode.
When the anode is heated, the mercury 6 present in the hollow body 4 boils and the mercury vapor rises in the condenser container 7, which, if necessary, can still be seen with cooling fins 8 before. The condenser 7 can be cooled in a number of ways by an air flow generated for cooling the cathode and the rest of the vessel wall or, if water cooling is present, by this, so that no additional cooling devices are required for the condenser.
In the exemplary embodiment, the cylindrical hollow iron body 4 is attached to the support and power supply pipe 5 3. This' t for from applying two parts, the graphite through the threaded thread 9 screwed together.
Because of the different expansion coefficients of iron and graphite, the graphite body 5 only rests firmly against the bottom of the vessel 4, while it does not touch the outer wall of the vessel 4 on the side or top.
In order to obtain good contact between the graphite body and the bottom of the vessel and thus good heat transfer, the graphite body is pressed against the bottom by the springs 10. However, this contact with the ground is completely sufficient to dissipate the heat, since the greatest heating occurs at the end face of the anode.