CH341238A - Arrangement for cooling graphite anodes of electrical discharge vessels - Google Patents

Arrangement for cooling graphite anodes of electrical discharge vessels

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CH341238A
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CH
Switzerland
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anode
graphite
cooling
arrangement
hollow
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German (de)
Inventor
Guenther Dipl Ing Dobke
Original Assignee
Licentia Gmbh
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J13/00Discharge tubes with liquid-pool cathodes, e.g. metal-vapour rectifying tubes
    • H01J13/02Details
    • H01J13/32Cooling arrangements; Heating arrangements

Landscapes

  • Discharge Heating (AREA)

Description

  

      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.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Anordnung zur Kühlung von Graphitanoden elektrischer Entladungsgefässe, bei der im Innern einer Hohlanode ein Kühlmttel vorgesehen ist, das bei Erwärmung der Anode durch Änderung seines Aggregatzustandes dieser Wärme entzieht, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlanode einen Metall behälter besitzt, auf den ein Graphithohlkörper als eigentlich wirksame Anode aufgesetzt ist. UNTERANSPRÜCHE 1. Anordnung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass der Graphitkörper als Hohlkörper aus zwei Teilen besteht, die aneinandergeschraubt sind, und dass der Stirnteil der Anode durch Druck mittel (10) mit dem Boden des Metallbehälters in Berührung gebracht ist. 2. PATENT CLAIM Arrangement for cooling graphite anodes of electrical discharge vessels, in which a cooling medium is provided inside a hollow anode which, when the anode is heated, removes this heat by changing its physical state, characterized in that the hollow anode has a metal container on which a graphite hollow body is actually used effective anode is attached. SUBClaims 1. Arrangement according to claim, characterized in that the graphite body as a hollow body consists of two parts which are screwed together, and that the front part of the anode is brought into contact with the bottom of the metal container by means of pressure (10). 2. Anordnung nach Patentanspruch und Unter anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kon- densatorbehälter (7) mit dem gleichen, für die Wan- dungsteile des Gefässes vorgesehenen Kühlmittel ge kühlt wird. Arrangement according to patent claim and sub-claim 1, characterized in that the condenser container (7) is cooled with the same coolant provided for the wall parts of the vessel.
CH341238D 1954-09-21 1955-09-20 Arrangement for cooling graphite anodes of electrical discharge vessels CH341238A (en)

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