DE291711C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

Die Erfindung betrifft .Quecksilberdampfapparate, insbesondere Quecksilberdampfgleichrichter für große Leistungen. Bei diesen besteht besonders die Gefahr des Auftretens von Rückzündungen und Eindringen von Luft in den Apparat. Eine Verschlechterung des Vakuums erhöht aber die Möglichkeit von Rückzündungen und kann auch bewirken, daß die Isolationen mit einer leitenden Schmutzschicht überzogen werden.

Gemäß der Erfindung wird eine Heizung der Anode in der Weise vorgesehen, daß die Temperatur derselben und gegebenenfalls auch deren Umgebung ungefähr auf der Höhe des Siedepunktes von Quecksilber unter Atmosphärendruck erhalten wird. . Gegenüber bekannten Anodenheizungen wird der Vorteil erzielt, daß auch während eines schwachen Betriebes eine Heizung möglich ist. Dadurch ist der Gleichrichter stets betriebsbereit, wenn auch die entnommene Leistung zeitweilig auf Null zurückgeht, was besonders bei Gleichrichtern für große Leistungen und Zentralbetriebe bedeutungsvoll ist. Wird als Wärmeübertragungsmittel Quecksilber verwendet, so kann die Anode dauernd geheizt werden, ohne daß ihre Temperatur über den Siedepunkt von Quecksilber steigt. Der Gleichrichter arbeitet daher sowohl bei Belastung als auch bei längerem Leerlauf gleich günstig und ökonomisch. Schließlich wird auch diese Heizung besonders günstig auf die Dichtungen einwirken, welche erfahrungsgemäß um so besser dicht halten, je geringeren Temperaturschwankungen sie unterworfen sind. Die Oberfläche der Anode kann auch so bemessen werden, daß die Heizung auch bei normalem Betriebe, wo von selbst Temperaturen auftreten, die höher als der Siedepunkt von Quecksilber sind, ohne Schaden für das Arbeiten des Apparates eingeschaltet bleiben kann. Es können aber auch selbsttätige Einrichtungen vorgesehen werden, die bei Erhitzung der Anode aus beliebigen Ursachen über einen bestimmten Temperaturgrad hinaus die Heizung ausschalten. Dabei kann auch nur eine Vorwärmung der Anode vor Inbetriebsetzung des Gleichrichters allein oder die Aufrechterhaltung einer beliebigen vorbestimmten Temperatur während der Zeit bewirkt werden, da der Gleichrichter außer Betrieb ist. Selbstverständlich kann dabei auch die übliche Kühlung der Anoden während des Betriebes beibehalten werden. Sie wird dann zweckmäßig bei Überschreiten einer bestimmten Temperatur der Anoden in Wirksamkeit treten, etwa gleichzeitig mit dem Ausschalten der Heizung. Ihre Anbringung und Wirkung kann aber auch sonst selbstverständlich in geeigneter Weise geschehen.

Weiter wird die Verschlechterung des Vakuums und damit die unsichere Wirkung des Quecksilberdampfapparates nach der Erfindung noch dadurch verhindert, daß eine Dichtung vorgesehen wird, die das Vakuum bei den verschiedenen auftretenden Temperaturen gleich

gut gegen Eindringen von Luft von außen schützt.

In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Fig. ι zeigt eine Ansicht eines Quecksilberdampfgleichrichters mit Metallgefäß. Für dieses ist im besonderen die'bei Slasgleichriclitern sonst übliche Form mit geraden Seitenarmen, in denen die Anoden untergebracht sind, gewählt.

ίο Durch diese Gestaltung des Metallgefäßes wird erfindungsgemäß der weitere Vorteil erzielt, daß den Anoden eine von der Temperatur des Kathoden- und Kondensraums unabhängige höhere oder tiefere Temperatur erteilt werden.

kann.

Fig. 2 stellt einen Querschnitt durch die gewählte Anodenkonstruktion des Ausführungsbeispieles dar; Fig. 3 und 4 sind besondere Querschnitte durch die neue Dichtung.

In Fig. ι bedeutet 1 den Kathodenraum, der die Quecksilberkathode enthält, 2, 3 sind seitliche Räume zur Aufnahme der Anoden, 4 ist ein Kühlraum zur Kondensierung des aufsteigenden Quecksilberdampfes. Diese Kühlung kann durch ein Wasserrohr 5 mit Zuleitung 6 bewirkt werden. Die Anodenräume sind mit Dichtungen 7 und 7' versehen; 8 ist eine Dichtung ähnlicher Art für den Kathodenraum. Oberhalb der Anoden sind Kondensräume 9, 9' vorgesehen, um aufsteigende Dämpfe zu kondensieren und die Temperatur der Anoden in eingangs beschriebener Weise zu regulieren. Der ganze Gleichrichter möge auf einem Ständer 10 ruhen. Selbstverständlich können auch in bekannter Weise Zündelektroden vorgesehen werden.

Fig. 2 stellt einen Querschnitt durch die Anode dar."''· 11 ist die Anode, die aus Eisen, Wolfram oder einem anderen geeigneten Metall besteheffkann. Sie ist nach der Erfindung zweckmäßig ausgehöhlt und durch ein Rohr 12 mit einem Kondensraum 9 verbunden. Der Hohlraum in der Anode ist vorteilhaft mit einer Flüssigkeit mit hohem Siedepunkt (13), z. B.

Quecksilber, gefüllt. In diese Flüssigkeit taucht ein elektrischer Heizkörper 14 ein, der durch einen Metalldraht 16 aus dem Kondensraum zu einer isolierten Anschlußklemme 15 herausgeführt wird. Der Heizkörper ist so ausgebildet, daß die Hitze an seinem unteren Ende, das in Berührung mit dem Quecksilber ist, entwickelt wird. Die erzeugte Wärme erhält das Quecksilber dauernd oder in Abschnitten, wie eingangs beschrieben, über seinen Siedepunkt.

Der Kondensraum 9 steht vorteilhaft durch ein Rohr 17 mit der Außenluft in Verbindung, das bei 18 locker gedichtet sein kann, um einen Ausgleich der Gaspressungen zu ermöglichen, die durch zeit weises Aufsteigen von Quecksilberdampf entstehen; gleichzeitig verhindert die Dichtung das Entweichen von Quecksilberdampf. Der Kondensraum kann an Röhre 12 bei 19 angeschraubt sein.

Die Dichtung für die Anode ist widerstandsfähig gegen hohe Temperaturen ausgebildet, entwickelt bei Auftreten großer Hitze keine Gase und paßt sich selbst den Wechseln der Temperatur an, ohne Luft in das Gleichrichtergefäß einzulassen. Sie besteht aus einem Isolierring 20, der zwischen dem vorspringenden Flansch 21 der Anode und dem Flansch 22 des Gleichrichtergefäßes angeordnet ist. Diese ringförmige oder sonst geeignet geformte Isolation besteht aus geeignetem, luftdichtem Material, wie Porzellan, Glimmer o. dgl., die beliebige mechanische Pressungen vertragen können, ohne zerquetscht zu werden. Zu beiden Seiten dieser Isolation sind Metallringe 23 und 24 angeordnet, die aus elastischem oder biegsamem Material bestehen und die den Druck gleichmäßig auf die Oberfläche der Isolation übertragen. In Fig. 3 und 4 sind besondere Zwischenlagen 25 und 26 dargestellt, die aus plastischem oder nahezu plastischem Material hergestellt sind und auf einer Seite auf der Isolation und auf der anderen Seite auf dem Flansch des ' Gleichrichters aufliegen. Diese Zwischenlagen haben dabei solche Gestalt, daß sie den Druck, der auf die Dichtung ausgeübt wird, auf die' Isolation bzw. auf die zwischen den Zwischenlagen und der Isolation vorgesehenen metallischen Ringe 23 bzw. 24 allein übertragen. In Fig. 3 ist die obere Fläche des Isolierringes mit parallelen Rinnen 27, 28 ausgestattet, in die die Metallringe eindringen. Die Rinnen besitzen runden Querschnitt, um den Druck zu lokalisieren. So vermeidet man die Zerstörung des Porzellans, die sonst bei scharf geschnittenen Rinnen beobachtet wurde. Die andere Seite des Ringes 23 ist mit einer Vertiefung versehen, deren Grund ebenfalls gefurcht ist. Wenn der vorspringende Ring 29 der Anode in diese Vertiefung eintritt und Druck angewendet wird, so wird die metallische Zwischenlage in Fluß kommen, ist darin aber durch die Wände der Vertiefung in Grenzen gehalten und wird einen luftdichten Schluß zwischen Flansch und Isolation schaffen.

In solchen Fällen kann flüssiges Metall, wie Quecksilber 30, als Zwischenlage benutzt werden (Fig. 4). Dabei können Höhlungen gewünschter Form zwischen den vorspringenden Teilen des Ringes 23 vorgesehen werden, in die durch ein Rohr 31 und einen kleinen Trichter 32 das flüssige Metall eingeführt werden kann.

Auf der oberen Seite der Anode sind isolierende Lagen 33 aufgebracht, die aus Material bestehen, das, wie etwa Asbest, gegen die Ano-, dentemperatur unempfindlich ist. Auf diesen Zwischenlagen 33 ruht ein Metallring 34, der durch Bolzen 35 mit dem Flansch 22 verbunden ist. Der nötige Dichtungsdruck wird

durch die Schraubenmuttern 36 erzeugt. Durch Zwischenschalten von Federn 37 zwischen Schraubenmuttern 36 und Flansch 34 kann ein gleichmäßiger, von den Temperaturschwankungen unabhängiger Dichtungsdruck erzielt werden.

Das Quecksilber, das die Anode bespült, ist erhitzt, bevor der Gleichrichter belastet wird, und wird zweckmäßig mindestens auf einer Temperatur erhalten, die dem Siedepunkt des Quecksilbers unter atmosphärischem Druck (etwa 360 ° C) entspricht. Derart kann eine gleichförmige hohe Temperatur stets erhalten bleiben bei der Anode und der Dichtung, auch wenn der Gleichrichter nicht belastet bzw. in Betrieb ist. Mit anderen Worten, die Temperatur kann im wesentlichen annähernd gleichförmig erhalten bleiben, wenn die Belastung zeitweise unterbrochen wird. Dadurch wird die Kondensation von Quecksilber an der Anodenoberfläche wirksam verhindert, da der Siedepunkt des Quecksilbers im Vakuum bedeutend niedriger als unter Atmosphärendruck ist. Gleichzeitig wird aber auch erreicht, daß die Ausdehnung und Zusammenziehung der Dichtungen durch Temperaturschwankungen bedeutend verringert wird gegenüber den Änderungen, die bei Angehen des Gleichrichters ohne Vorwärmung der Anode auftreten. Auf diese Weise werden die beiden vornehmlichen Ur-. sachen von Rückzündungen, nämlich Verschlechterung des Vakuums und Kondensation von Quecksilberdampf an der Anode, wirksam beseitigt. Auch die nähere oder weitere Umgebung der Anode kann in dieser Weise dauernd höhere Temperatur, als dem Siedepunkt von Quecksilber entspricht, erhalten, wodurch ein Niederschlag von Quecksilberdampf vermieden wird, der daher auch nie auf die Anode gelangen kann. Dadurch wird es ermöglicht, den Gleichrichter für große Leistungen bei Bahnanlagen, industriellen Betrieben usw. zu verwenden.

Die beschriebene Einrichtung kann zu beliebigen anderen. Zwecken als zur Verhütung der Rückzündung verwendet werden. So bei Quecksilberdampfgleichrichtern, die mit einer Anode aus Wolfram versehen sind, um diese beim Angehen des Quecksilberdampfgleichrichters rasch über jene Temperatur zu bringen, bei der das Metall brüchig ist, und anderes mehr.

Claims (9)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Quecksilberdampf apparat mit geheizter Anode, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizung die Temperatur der Anode und gegebenenfalls auch deren Umgebung ungefähr auf der Höhe des Siedepunktes von Quecksilber unter Atmosphärendruck erhält.
2. 2. Quecksilberdampf apparat nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizung der Anode und gegebenenfalls deren Umgebung nur in unbelastetem oder schwach belastetem Zustande des Quecksilberdampfapparates erfolgt.
3. 3. Quecksilberdampfapparat nach Anspruch ι und folgende, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizung bei Unterschreiten einer vorbestimmten Anodentemperatur selbsttätig, etwa durch ein Kontaktthermometer, eingeschaltet wird.
4. 4. Quecksilberdampfapparat nach Anspruch ι und folgende, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizung bei Überschreiten einer vorbestimmten Anodentemperatur selbsttätig ausgeschaltet wird.
5. 5. Quecksilberdampfapparat nach Anspruch ι und folgende, dadurch gekennzeichnet, daß eine etwa vorgesehene besondere Anodenkühlvorrichtung beim Ausschalten der Heizung selbsttätig eingeschaltet und beim Einschalten der Heizung .selbsttätig abgeschaltet wird.
6. 6. Quecksilberdampfapparat nach Anspruch ι und folgende, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode an ihrer dem Quecksilberdampfapparat abgewendeten Seite von einer Flüssigkeit mit geeignet hohem Siedepunkt, z. B. Quecksilber, die elektrisch geheizt wird, bespült wird.
7. 7. Quecksilberdampfapparat nach Anspruch ι und folgende, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizung zur Erhöhung der Wirksamkeit innerhalb der Anode untergebracht ist, in der zu diesem Zweck eine Höhlung vorgesehen ist.
8. 8. Quecksilberdampfapparat nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch einen Kondensationsraum für die angewendete Heizflüssigkeit, der zweckmäßig durch eine lockere Dichtung oder ein Ventil o. dgl. mit der Außenluft in Verbindung steht.
9. 9. Quecksilberdampf apparat nach Anspruch ι und folgende mit Metallgefäß, gekennzeichnet durch Ausbildung des Gefäßes mit seitlichen Armen zur Aufnahme der Anoden, um deren Temperatur durch Heizung unabhängig von der des übrigen Gleichrichtergefäßes beeinflussen zu können.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.