DE259020C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JIg 259020 KLASSE 21g. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 3. März 1911 ab.

Es ist bei Metalldampfgleichrichtern für kleinere Leistungen im allgemeinen belanglos, in welcher Weise die Dampfströmungen verlaufen; hingegen jst dieser Frage bei Gleichrichtern für höhere Leistung eine große Bedeutung beizumessen, und zwar aus folgenden Gründen:

1. Der von der Kathode infolge ihrer Erwärmung aufsteigende Dampfstrom darf unter

ίο keinen Umständen die Anode treffen.

2. Im Interesse einer möglichst hohen Leitfähigkeit der Dampfstrecken ist eine Scheidung

• von leitenden und nichtleitenden Dämpfen möglichst frühzeitig, am besten schon unmittelbar über der Kathode vorzunehmen.

3. Die in der Nähe der Dampfstrecke gelegenen Teile der Gefäßwand dürfen durch die Lichtbogen nicht derart erhitzt werden, daß eine Neuverdampfung bereits niedergeschlagener und an den Gefäßwänden herabrieselnder Quecksilbertropfen erfolgt.

Einrichtungen, welche allen diesen Bedingungen in hinreichender "Weise genügen, sind bis jetzt nicht bekannt, zumal die vorgeschlagenenen Konstruktionen für große Leistungen auf der Annahme beruhen, daß in jedem Gefäß nur eine einzige Dampfstrecke zugelassen werden soll.

Versuche an solchen Apparaten mit nur einer einzigen Dampfstrecke haben ergeben, daß der Leistungssteigerung eine verhältnismäßig niedere Grenze gesetzt ist, weil bei starker Belastung einer einzigen Anode die Gefahr eines Rückstromes außerordentlich zunimmt. Aus rein ökonomischen Betrachtungen kann man sich aber mit der Anwendung zahlreicher Gefäße mit nur einer Anode nicht behelfen. Der vorliegenden Erfindung ging nun zunächst die Erkenntnis voraus, daß es im Interesse einer vorteilhafteren Ausnutzung der Gefäßräume richtiger ist, die Gesamtleistung auf mehrere im gleichen Gefäß befindliche Anoden zu ver_: teilen, einerlei ob diese parallel geschaltet oder an verschiedene Phasen angeschlossen sind. Auf diese Weise erlaubt der Gleichrichter bei gleicher Größe eine wesentlich größere Gesamtbelastung als bei Vorhandensein einer einzigen Anode.

Die mit dieser bisher nicht erkannten Aufgabe erneut auftretenden vorgenannten Schwierigkeiten der Bauart werden gemäß der Erfindung in der nachfolgend beschriebenen Weise beseitigt.

Bei der Einführung von mehreren Anoden für Gleichrichter von größerer Leistung wurde ferner erkannt, daß es weitaus vorteilhafter ist, die Anoden aus der Gefäßmitte herauszurücken und seitlich anzubringen, statt sie als eine achsiale Gruppe anzuordnen, wie es bei Gefäßen mit von oben eingeführten Anoden eigentlieh naheläge. Bei solchen kranzförmigen Anordnungen kann der von der Kathode herrührende Dampfstrom innerhalb des von den Anoden freigegebenen Raumes ungehindert emporsteigen und auf dem kürzesten Weg in den . oberhalb der Anoden befindlichen Konden-

sationsraum gelangen. Die aus den Abbildungen ersichtlichen Anordnungen der Anoden sind zwar neu, doch nur insofern Gegenstand der vorliegenden Erfindung, als sie eine Ausführungsform veranschaulichen, bei welcher die nachfolgend beschriebene Erfindung besonders vorteilhaft zu Tage tritt.

Es werden nämlich gemäß der Erfindung eigenartige Leitflächen in das Vakuumgefäß

ίο besonders eingesetzt, die den Zweck haben, die außerhalb, der Gefäßachse ihren Ursprung nehmenden Dampfstrecken sämtlich aufzufangen und, wo nötig, auch nach dem Gefäßinnern zu lenken. Diese Leitflächen bilden am einfachsten ein trichterförmiges Gefäß (Fig. 2 bis 5); jedoch können statt eines einzigen Sammelgefäßes mehrere der Anodenzahl entsprechende und passend gekrümmte Flächenelemente, Mulden o. dgl., welche zusammen ein Sammelgefäß bilden, den gleichen Zweck erreichen. Am vorteilhaftesten bleibt stets eine Art Querwand mit zentraler bzw. eingeschnürter Öffnung. Durch solche technisch außerordentlich einfache Maßnahmen werden sämtliche eingangs genannten Haupterfordernisse erfüllt.

Die von den einzelnen Leitwänden bzw. dem Sammeltrichter frei gelassene zentrale Öffnung erlaubt dem aufsteigenden Dampfstrom ungehinderten Durchtritt in einer vorgeschriebenen Bahn, wodurch eine Berührung der Anoden durch den Dampfstrom ausgeschaltet wird. Eine besondere, für den Dampfstrom ein Hindernis bildende Blende ist daher nicht mehr erforderlich.

Falls es lediglich darauf ankommt, die Dampfstrecken aufzufangen, können die Leitwände ein Sammelrohr bilden bzw. in ein solches übergehen, dessen Boden bis zur Kathodenoberfläche herabreicht. Es ist jedoch vorteilhafter, die Leitwände etwas oberhalb der Kathodenoberfläche zu unterbrechen, damit den nichtleitenden Dämpfen Gelegenheit geboten ist, sofort nach Verlassen der Kathode seitlich nach den kühleren Gefäßwänden zu entweichen.

Durch die deutlich ersichtliche, im übrigen nicht nachteilige Einschnürung der Dampfstrecken werden die Lichtbogen veranlaßt, die zwischen der zentralen Öffnung und der Kathode befindliche Strecke zu durchschreiten, ohne die Gefäßwand zu berühren bzw. zu erhitzen, und somit wird der eingangs erwähnten dritten Hauptbedingung genügt, d. h. einer Wiederverdampfung vorgebeugt.

Es ist an sich nicht neu, in Gefäße besondere Schutzwände in Form einer Auskleidung der Gefäßwände oder in Form von Hindernissen oder von Schutzrohren für den Dampfstrom einzuführen, die, obwohl sie einem anderen Zweck dienen, mehr oder minder die eine oder andere der eingangs erwähnten Grundbedingungen bereits erfüllen; jedoch stellt keine der bekannten Einrichtungen eine solch einfache und zweckmäßige Lösung der gestellten Aufgaben dar, wie die gemäß der Erfindung einzusetzenden Gefäße bzw. Leitwände.

Ferner ist diese neue Einrichtung nicht zu verwechseln mit den bekannten röhrenförmigen Führungskanälen der Dampfstreclcen, wie sie zwecks Verminderung der Ausgleichsgefahr zwischen den Anoden vorgeschlagen worden sind. Auch durch eine Verlängerung' der bekannten Schutzkappen ist der neue technische Fortschritt nicht zu erzielen. Denn durch die Verwendung solcher röhrenförmigen Führungen würde der Spannungsabfall im Lichtbogen größer ausfallen als bei Verwendung eines gemeinsamen Sammelbeckens, das seinen gesamten Querschnitt den abwechselnd auftretenden Dampf strecken zur Verfügung stellt. Namentlich gilt dies von der achsialen engsten Stelle 0 der Sammelvorrichtung.

Obwohl nun die gemäß der Erfindung einzuführenden Leitwände je nach den baulichen Verhältnissen des Gefäßes so ausgebildet werden können, daß sie gleichzeitig als Schutzwände dienen bzw. solche überflüssig machen, so unterscheiden sie sich doch prinzipiell von den bereits bekannten Schutzwänden durch ihre neue Aufgabe, die einzelnen Dampfstrecken zu sammeln und gleichzeitig die Dampfströmung in der go beschriebenen Weise zu regeln.

Ein weiteres Unterscheidungsmerkmal gegenüber der scheinbaren Übereinstimmung mit Schutzwänden ist darin zu erblicken, daß der Vorteil der Leitwände auch in solchen Fällen ungeschmälert bleibt, wenn eine besondere Schutzwand schon vorhanden ist, und'sogar dann, wenn die Verhältnisse derart sind, daß Schutzwände überhaupt nicht benötigt werden, z. B. bei Metallgefäßen, die mit der Kathode nicht elektrisch verbunden sind, oder bei Gefäßen mit Glaswandungen.

Im einzelnen zu den Abbildungen zurückkommend wird zunächst in Fig. 1 eine Ausführungsform eines Metalldampfgleichrichters schematisch dargestellt, bei dem die Erfindung noch nicht angewandt ist. Sie dient daher zur deutlichen Veranschaulichung der Gegensätze zwischen alter- und neuer Einrichtung. In dieser Figur stellt α ein Vakuumgefäß aus Isoliermaterial — etwa aus Glas oder Porzellan — dar, das am oberen wie am unteren Ende durch die abnehmbaren Verschlüsse c und b gasdicht geschlossen wird. Die durch c eingeführten Anoden i können ohne weiteres in der Nähe der Wandung von α angeordnet sein, da einerseits die Wände an und für sich aus Isoliermaterial bestehen, anderseits durch die Ausbuchtung 0 die einzelnenXichtbogensich ungehindert ausbreiten können.

Wiewohl hier keinerlei Schutzwände gegen Berührung zwischen Lichtbogen und Gefäßwand erforderlich sind; fehlt jeglicher Schutz der Anoden gegen die Kathodeneinflüsse. Ein solcher wird aber durch die besonders in das Gefäß eingeführten Wände zum Auffangen der Lichtbogen geboten, so wie es die Fig. 2 bis 5 zeigen.

Fig. 2 stellt ein zylindrisches Metallgefäß dar,

ίο wie es bei Metalldampfgleichrichtern für größere Leistungen zweckmäßig verwendet wird. Der Bodenabschluß b enthält das flüssige Kathodenmaterial k, dessen Oberfläche durch ein Isolierrohr m abgegrenzt ist. Zweck dieses Rohres ist/ die Bewegungsfreiheit des Lichtbogens auf der Kathodenoberfläche einzuschränken. Der obere Verschluß c enthält die Stromeinführungen e von einer Anzahl Anoden i, die in der Nähe der Gefäßwand auf einem Kreisumfang angeordnet sind, während der Raum um die Gefäßachse herum vollständig frei bleibt.

Die gemäß der Erfindung besonders eingesetzten Wände bilden am einfachsten eine . Rotationsfläche und erhalten derart die Form eines Topfes bzw. Sammeltrichters j. Es ist, wie bereits erwähnt, zweckmäßig, den Topf oder Trichter nicht bis zur Kathodenoberfläche heruntergehen zu lassen, sondern ihm die in den Abbildungen dargestellte Form einer Qüerwand zu geben, welche einen Schirm für die Anoden gegen schädliche Einflüsse der Kathode bildet. Diese Form ist sehr einfach herstellbar. Es steht jedoch grundsätzlich nichts im Wege, das Gebilde / durch eine Mehrheit von W'änden zu ersetzen, etwa durch einen bis zur Kathode herunterreichenden Topf nebst einer besonderen Ringblende.

Die Leitwände bzw. Sammelgefäße werden am besten aus Isoliermaterial hergestellt. Aus bauliehen Gründen kann es jedoch ratsamer sein, den zylindrischen Teil aus Metall herzustellen, während der der Hitze stärker ausgesetzte trichterförmige Boden aus Isoliermaterial gefertigt wird. Im übrigen ist die Formgebung der quer verlaufenden Teile der Sammelvorrichtung in weiten Grenzen wählbar, ohne jedoch die beabsichtigte Wirkung wesentlich zu beeinträchtigen. Die Befestigung kann ebenfalls beliebig geschehen, etwa durch die Stützen d.

Unter Umständen können auch mehrere Querwände / Verwendung finden, deren Öffnungen entweder unmittelbar übereinander oder gegeneinander versetzt angeordnet sind.

Dadurch, daß die vereinigten Dampfstrecken die in der Gefäßachse angebrachten Öffnungen durchschreiten müssen, wird ferner erreicht, daß die stromführenden Metalldämpfe die entionisierend wirkende gekühlte Gefäßwand nicht berühren, somit der Spannungsabfall im Licht bogen nicht unnötig erhöht wird. Anderseits ist infolge der gewählten Anordnung den überschüssigen, an der Stromleitung nicht teilnehmenden Metalldämpfen sofort nach Verlassen der Kathode reichlich Gelegenheit geboten, die Strombahn zu verlassen und an den Gefäßwänden sich zu kondensieren. Der Weg dieser letzteren nichtleitenden Dämpfe ist in den Fig. 2 und 4 durch gestrichelte Pfeile angedeutet.

Fig: 3 stellt einen Querschnitt der in Fig. 2 gezeichneten Anordnung dar. '

Während in Fig. 2 jede einzelne Anode getrennt in das Gefäß eingeführt erscheint, zeigt Fig. 4 lediglich eine Stromeinführungsstelle e, wobei die Parallelschaltung der Anoden im Innern des Gefäßes erfolgt. Im übrigen ist auch hier der Grundsatz gewahrt, die Elektroden in der Nähe dei Gefäßwand anzuordnen und dem aufsteigenden Dampf zwischen den Anoden freien Durchlaß zu gewähren.

Die Erfahrung hat gezeigt, daß, um eine sogenannte Stromumkehr oder Rückzündung in Metalldampfgleichrichtern zu vermeiden, die Anoden mit Schutzkappen versehen werden müssen, die ein Auffallen von kondensierten Quecksilbertropfen auf die Anoden sicher verhindern.

In Fig. 5, die einen Teil eines Gleichrichters darstellt, sind die Anoden i und ihre Stromzuführungen mit geeigneten Hüllen A₁ und A₂ bzw. A₃ versehen. Die Hülle A₃ ist besonders lang ausgebildet, um bei Hochspannung eine Rückzündung mit größerer Sicherheit zu verhindern.

Bei einer Einrichtung gemäß Fig. 3 ist es möglich, die Anoden sämtlich parallel zu schalten, wobei die Kathode fremd erregt werden muß, sie können aber auch verschiedene Polarität erhalten und gruppenweise an die verschiedenen Phasen eines Wechselstromsystems angeschlossen werden. In diesem Falle kann die Fremderregung fortfallen.

Claims (4)

1. Patent-Ansprüche:

   J. Metalldampfgleichrichter mit mehreren von oben her in das Gefäß eingeführten Anoden, dadurch gekennzeichnet, daß die von den aus dem Bereich des Dampfstromes seitwärts herausgerückten Anoden ausgehenden Dampfstrecken sämtlich durch besondere, in das Vakuumgefäß eingesetzte Leitwände, welche in ihrer Gesamtheit ein Sammelgefäß, bilden, umfaßt und nach der abgegrenzten wirksamen Kathodenoberfläche hin geleitet werden.
2. 2. Metalldampf gleichrichter nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Auffangen der Dampf strecken dienenden Leitwände für den Durchgang dieser Dampfstrecken eine zentrale Öffnung frei lassen.
3. 3· Metalldampfgleichrichter nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitwände das Vakuumgefäß im wesentlichen in zwei Teile teilen, derart, daß sie einen Schirm für die Anoden gegen die schädlichen Einflüsse der Kathode bilden.
4. 4. Metalldampfgleichrichter nach Anspruch ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Öffnung des Sammelgefäßes erst unter Freilassung eines Abstandes oberhalb der Kathode beginnt, zum Zweck, den nichtleitenden Dämpfen einen frühzeitigen Abzug zu gewähren.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.