DE1043501B - Kathodenseitige Kohlehalterung fuer elektrische Lichtbogen hoher Stromstaerke - Google Patents

Description

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DES DEUTSCHEN

PATENTAMTES

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kohlehalterung für elektrische Lichtbogen hoher Stromstärke, welche die Stabilisierung dieser Lichtbogen von z. B. über 500 Ampere und die Ausnutzung ihres starken Leuchtwirkungsgrades durch eine vorteilhafte Kühlung gewährleistet.

Für die Anode von elektrischen Kohlelichtbogen ist bereits eine Halterung bekannt, bei welcher das der Kathode zugekehrte Anodenende und der davon ausgehende Lichtbogen von einer schlauchf örmigen Kühllufthülle umgeben werden, die sich bis zur Kathode fortsetzt, wo die Luft und die verbrannten Gase und Dämpfe absorbiert werden und dazu, wenn nötig, eine die Luft absaugende Pumpe vorgesehen ist. Diese ganze Anordnung mit einem Stromzuführungskopf, der nahe am Ansatzpunkt des Lichtbogens an der Anode vorgesehen ist und in seinem hohl ausgebildeten Inneren einen Kühlmittelumlauf aufweist, dessen Kühlwirkung durch eine Gasbeblasungsdüse ergänzt wird, hat dabei den Zweck, eine Ersparnis an Strom und einen besseren Schutz;~def~Kathode. sowie eine höhere Lichtdichte zu erzielen und eine vorzeitige Verbrennung der Kohle zu vermeiden.

Im Gegensatz zu dieser Halterung und Kühlung der Anode eines Kohlelichtbogens sucht eine Halterung nach der Erfindung den an der Kathode gelegenen Teil des Plasmas des Lichtbogens zwischen den Kohleelektroden zu beeinflussen. Im Bereich von kleinen Stromstärken von einigen 10 bis 80 Ampere zieht sich das kathodische Plasma zusammen. Gegen 80 Ampere erscheint eine kleine Ader, welche aus dem Kathodenfleck hervorgeht. Wenn die Stromstärke zunimmt, bildet sich diese Ader genauer aus, versteift sich und umgibt sich mit gleichachsigen gasförmigen Hüllen, und der kathodische Teil der Entladung nimmt von etwa 100 Ampere ab das Aussehen einer Garbe mit mehreren Zonen an, welche nicht durch die Intensität des Stromes beeinflußt zu sein scheint. Wenn man indessen bestimmte höhere Stromstärken erreicht, die von der Natur der Kathode und den Betriebsbedingungen abhängen, verändert sich die Kathodensäule plötzlich, und ihr Aussehen wird durch Vermischen homogen. Auch nimmt ihr Volumen zu, und die mittlere Ader und die diese umgebenden Hüllen verschwinden. Der Lichtbogen wird sehr lärmend, und sein Arbeiten ist unangenehm gestört. Die von der Kathode abgegebenen Dämpfe zerstreuen sich, und der Strom tritt zum Teil am Umfang des Kraters aus, dessen Tiefe abnimmt. Die Helligkeit des Lichtbogens wird stark geschwächt.

Nach der Erfindung gelingt nun die Beseitigung dieser bei elektrischen Lichtbogen hoher Stromstärke an der Kathode auftretenden Übelstände dadurch, daß ausgesprochen für die Kathode eine Kohlehalterung Kathodenseitige Kohlehalterung

für elektrische Lichtbogen

hoher Stromstärke

Anmelder:
Societe Le Carbone-Lorraine, Paris

Vertreter: Dipl.-Ing. C. elemente, Patentanwalt,
Deggendorf, Krankenhausstr. 26

Beanspruchte Priorität:
Frankreich, vom 21. April 1955

Jean-Adrien Perrin,

Pagny-sur-Moselle, Meurthe-et-Moselle (Frankreich), ist als Erfinder genannt worden

mit einem aus ihrem hohl ausgebildeten Inneren hervortretenden Gebläsestrom und mit einem an sich bekannten, einen Kühlmittelumlauf aufweisenden Stromzuführungskopf vorgesehen und dabei aus der Gebläsedüse ein weder mit der Kathode koaxialer noch die Kathode schlauchförmig umgebender, sondern in sehr spitzem Winkel zur Kathodenachse und bandförmig vor und über der Kathode sich ausbreitender Blasluftstrom gegen das anodische Plasma in einer die positiven Dämpfe zurückdrängenden Richtung gelenkt und dadurch ein ruhiger Betrieb des Bogens bis zu 650 Ampere gewährleistet ist.

Die Gasgebläsedüse kann eine einzige, das austretende Gas zu einem Band ausbreitende Auslaßöffnung oder mehrere AuslaBöffnungen aufweisen. Auch kann die Gasblasedüse in den Stromzuführungskopf mit von der Kathodenachse sich entfernender Schrägrichtung eingebaut sein. Der Stromzuführungskopf kann seinerseits mit seiner Achse schräg zur Anodenachse angeordnet sein und besteht aus einem elektrisch und thermisch sehr gut leitfähigen Metall, z. B. aus Silber.

Die Zeichnung veranschaulicht eine erfindungsgemäß augebildete Kohlehalterung für die Kathode eines elektrischen Lichtbogens, beispielsweise in mehreren Ausführungsformen in Fig. 1 bis 7 in rein schematischer Darstellung.

Fig. 1 zeigt den Zusammenbau einer positiven Kohle 1 von 24 mm Durchmesser und mit einer normalen Strombelastung von 450 Ampere, die mit waagerechter Achse angeordnet ist, und einer negativen Kohle 2 von 18 mm Durchmesser, die mit einer in der Masse graphitierten Hülle und einem Docht von 2,5 mm Durch-

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messer versehen und unter einem Winkel von 135° zur Achse der positiven Kohle 1 geneigt ist. Die z. B. mit Luft gespeiste Gasblasedüse 4 ist unabhängig von dem metallischen Stromzuführungskopf 3 angeordnet, der die mit leichter Reibung in ihm verschiebbare Kathode 2 trägt und hohl ausgebildet sowie mit Kanälen für den durch zwei gegensinnige Pfeile angedeuteten Umlauf des Kühlmittels versehen ist. Die Gasblasedüse 4 besteht aus einem zylindrischen Rohr, dessen Eintrittsöffnung 5 rund ist, während die Auslaßöffnung die aus Fig. 2 ersichtliche flache Form aufweist, die dem austretenden Gas die Form eines ungefähr ebenen Bandes gibt. Die anodische Flamme 7 und die kathodische Flamme 6 mischen sich in einer Zone," die zwischen der Achse der Kathode 2 und der Achse 8 und 9 der Gasblasedüse 4 liegt.

Gemäß Fig. 3 ist der mit Kühlwasserumlauf versehene Stromzuführungskopf 13, der die unter 135° zur waagerechten Anode 1 schräg liegende Kathode 2 umschließt, zu einem Gesamtkörper mit der Gasblasedüse 14 vereinigt, die über das in den Kopf 13 eingesetzte Röhrchen 15 Luft in geschlossenem Strahl empfängt und in der zur Kathodenachse geneigten und von dieser sich entfernenden Richtung 16 als zusammenhängendes oder durch mehrere parallele Strahlen gebildetes Strömungsband austreten läßt. Die Austrittsöffnung der Gasblasedüse 14 kann zur Erzielung dieses Gasströmungsbandes nach einer der Formen gestaltet sein, die in Fig. 4 bis 7 an dem in Draufsicht wiedergegebenen Stromzuführungskopf veranschaulicht sind.

Gemäß Fig. 4 weist der die Kathode 22 in einer mittleren Bohrung umschließende Stromzuführungskopf 23 als Austrittsöffnung der Gasblasedüse einen konzentrisch zur Kathode gebogenen Schlitz 24 auf, und nach Fig. 5 ist ein gerader, länglicher Gasauslaßschlitz 34 in dem Stromzuführungskopf 33 seitlich von der Kathode 32 vorgesehen, während gemäß Fig. 6 die Austrittsöffnung der Gasblasedüse durch mehrere im Kreis um die Kathode 42 in der Wandung des Stromzuführungskopfes 43 ausgesparte Löcher 46 und nach Fig. 7 durch einen geraden Schlitz 54 und mehrere um die Kathode 52 angeordnete Löcher 57 im Stromzuführungskopf 53 gebildet ist. Die Düsenaustrittsöffnungen nach Fig. 6 und 7 bieten den Vorteil, daß man die Ausströmgeschwindigkeit des Gases an den einzelnen Löchern verschieden wählen sowie jeden dieser getrennten Gasstrahlen nach Belieben parallel oder mehr oder weniger geneigt zur Kathodenachse ausrichten und damit die Beblasung mehr oder weniger je nach Bedarf wirksam werden lassen kann. Die Zahl und die Abmessungen der eine Austrittsöffnung bildenden Schlitze und Löcher können verschieden gewählt werden, und die Richtungen der aus den Lochern kommenden Gasstrahlen können parallel ausgerichtet sein, oder es kann durch eine schwache Schrägneigung der Strahlen eine geringe Zusammenführung bei diesen gegebenenfalls zur Verbesserung der Kühlwirkung erreicht werden.

Beispiel

Zur Speisung eines Lichtbogens von 600 bis 650 Ampere wird eine Anode mit einem dicken Docht und mit einem Durchmesser von 24 mm sowie eine Kathode mit kleinem Docht und graphitierter Hülle von 18 mm Druchmesser und 2,5 mm Dochtdurchmesser verwendet. Der Winkel der Achsen dieser beiden Kohlen beträgt 135°, und der Träger der Kathode ist gemäß Fig. 1 oder 3 ausgebildet und durch einen Wasserumlauf gekühlt. Der Abstand zwischen der Kathodenspitze und der vorderen Fläche des Kathodenträgers' beträgt im Mittel 17 mm, und der Abstand zwischen der Achse der Düse 4 und der Achse der Kathode ist 50 mm. Als Beblasungsgas wird atmosphärische Luft verwendet. Unter diesen Bedingungen bleibt die Wirkungsweise regelmäßig und störungsfrei und der Lichtbogen dauernd stabil bei allen Stromintensitäten bis zu 650 Ampere.

Dies gilt für jede der in Fig. 4 bis 7 veranschaulichten Formen der Austrittsöffnung der Gasblasedüse 4, aus der, wie Fig. 1 und 3 zeigen, ein in sehr spitzem Winkel zur Kathodenachse und bandförmig vor und über der Kathode sich ausbreitender Blasluftstrom gegen das anodische Plasma derart gerichtet ist, daß die positiven Dämpfe zurückgedrängt werden und ein ruhiger Betrieb des Bogens bis zu Ampere gewährleistet ist. Die Kühlung der Kathodenspitze wird dabei durch Einwirkung auf den Wärmeaustausch zwischen Kathodenträger und Kathode und durch Wärmeabführung, mittels der Blasluft sowie durch Verminderung der Strahlung der anodischen Flamme infolge der Blaswirkung erreicht, und die Vereinigung aller dieser Kühlwirkungen ermöglicht die Einhaltung eines stabilen Betriebes bis zu der hohen Stromstärke von 650 Ampere.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Kathodenseit-ige - Kohlehalterung für elektrische Lichtbogen hoher -Stromstärke mit einem aus ihrem ■ hohl ausgebildeten Inneren hervortretenden Gebläsestrom und mit einem mit Kühlmittelumlauf versehenen Stromzuführungskopf, dadurch gekennzeichnet, daß sie (3, 4) ausgesprochen für die Kathode (2^ vo>Egesehen=iind aus ihrer Gasblasedüse (4) einVeder mit der Kathode koaxialer noch die Kathode schlauchförmig umgebender, sondern ein in sehr spitzem Winkel zur Kathodenachse und bandförmig vor und über der Kathode (2) sich ausbreitender Blasluftstrom (8 und 9) gegen -das anodische Plasma (7) derart gerichtet ist, daß die positiven- Dämpfe zurück-

■ gedrängt werden und ein ruhiger Betrieb des Bogens bis zu 650 Ampere gewährleistet ist.

2. Kathodenseitige. Kohlehalterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasblasedüse (14) eine das austretende Gas zu einem Band ausbreitende Auslaßöffnung (24 oder 34) aufweist..

3. Kathodenseitige Kohlehalterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasblasedüse (14) mit -mehreren Aus laß öffnungen

- (46, 54, 57) versehen ist.

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4. Kathodenseitige Kohlehalterung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasblasedüse (14) in den Stromzuführungskopf (13) mit von der Kathodenachse sich entfernender Schrägrichtung des Gasstrahles eingebaut ist. - .--.---■ - - - -

5. Kathodenseitige Kohlehalterung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromzuführungskopf (3) mit seiner Achse schräg: zur Anodenachse· (1), vorzugsweise unter 135°, angeordnet ist. -. ■ -

In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 813 433.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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