DE363720C - Einrichtung zur Kuehlung des Quecksilbers der Kathode bei Grossgleichrichtern - Google Patents

Description

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Vorliegende Erfindung bezweckt, in der Kathode eines Großgleichrichters einen energischen Umlauf des Quecksilbers herbeizuführen, damit es wirksam gekühlt werden kann, wobei die Kühlung gegebenenfalls außerhalb des eigentlichen Gleichrichtergefäßes vorgenommen werden kann. Die Überlegung, auf der die Erfindung beruht, ist folgende:

ίο Sobald der Gleichrichter eine bestimmte Größenanordnung überschreitet, ist es 'bei der gebräuchlichen Ausführung unmöglich, die im Quecksilber erzeugte Wärme anders als durch die Verdaimpfungswärme des Quecksilbers selbst abzuführen, weil die Erzeugung der Wärme nur an der Oberfläche des Quecksilbers stattfindet und die erwärmte Schicht dann stets oben bleibt,' also nicht mit der wassergekühlten Bodenfläche des Behälters in Berührung kommen kann. Die Schwierigkeiten, die sich daraus ergeben, werden sofort klar, wenn man einen Gleichrichter für große Leistungen betrachtet. Als Beispiel sei ein Gleichrichter für 2 000 Amp. gewählt. Bekanntlich tritt an der Kathode ein Spannungsabfall von etwa 6 Volt auf, dies sind bei 2000 Amp. ^vi2 kW. Die stündlich erzeugte Wärme beträgt demnach etwa 10 000 Kalorien. Können diese Kalorien nur durch die Verdampfung des Quecksilbers abgeführt werden, so werden stündlich etwa 160 kg Quecksilber verdampft, die an den Gefäßwänden des Gleichrichters durch] Kondensation rückgekühlt werden. Diese Zahlen beweisen, welche ungeheuren Dampfströmungen und Druckunterschiede in einem solchen Gleichrichtergefäß herrschen. Es folgt daraus aber auch ohne weiteres, daß der Dampfdruck in der Nähe des Quecksilberspiegels höher als der Grenzwert ist, bei welchem noch eine Gleichrichterwirkung eintritt. Damit war der Weiterentwicklung des Gleichrichters eine Grenze nach oben gesetzt. Der Versuch, einen Teil· der erzeugten Wärme durch Wasserkühlung des Kathodenbehälters abzuführen, scheitert an dem bereits erwähnten Umstand, daß die Wärmeerzeugung nur am Fußpunkt des Lichtbiogens, d. h. an der Queciksilberoberfläche, stattfindet und damit einen natürlichen Umlauf wirksam verhindert. Eine energische Wärmeabführung durch Kühlung des Quecksilbers kann nur erzielt werden, wenn es gelingt, einen kräftigen Umlauf zu erzielen, wobei das stark gekühlte Quecksilber stets in die Nähe des Lichtbogens, also an die Oberfläche gedrängt wird und das erhitzte Quecksilber von dort wieder zur Kühl'Stelle abgesaugt wird. Um im vorliegenden Beispiel von ungefähr 10 000 Kalorien den größten Teil, z. B. 9 000 Kalorien, abzuführen, ist es notwendig, stündlich 350 1 Quecksilber mit einer Temperaturdifferenz von 50° dem Wärmeherd der Kathode zuzuführen. Man sieht also, daß es recht erhebliche Umlaufsmengen sind, und daß ein solcher Umlauf nur durch künstliche Hilfsmittel zu erreichen ist. Dieser künstliche Umlauf kann durch jede beliebige Pumpeinrichtung herbeigeführt werden. Besonders zweckmäßige Einrichtungen dieser Art bilden eine weitere Verbesserung des Erfindungsgedankens. Die Erfindung sei an Hand der beiliegenden Abbildungen .beschrieben.

In Abb. ι ist K der Kathodenbehälter, der am Boden des Gleichrichtergefäßes G unter Zwischenschaltung eines Isolierringes / befestigt ist. An den Boden des Kathodenbehälters schließt sich zunächst eine Erweiterung an, in welcher sich die Pumpeinrichtung befindet, und an diese Kühlschlange S₃ durch welche das Quecksilber fließt, und die nahe am Flüssigkeitsspiegel endet. Die Kühlschlange befindet sich in einem Behälter B₁ der durch Wasser oder in sonst-geeigneter Weise gekühlt sein kann. Wird die Pumpeinrichtung P₁ die in der Zeichnung aus einem kleinen Schraubenflügel besteht, in Bewegung gesetzt, so drückt sie das aus der Kühlschlange

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Leopold Janisch in Berlin.

B6372Ö

kommende Quecksilber gegen den Fußpunkt des Lichtbogens L, während das dort erhitzte Ouecksilber in die obsre Mündung der Kühlschlange strömt. In der Zeichnung ist der dreiphasig gestaltete Stator, der unmittelbar auf das Schraubenrad einwirkt, mit D bezeichnet. Abb. 2 zeigt den ganzen Gleichrichter mit einer etwas anders ausgebildeten Kühleinrichtung des Quecksilbers. An Stelle

ίο der Kühlschlange ist unterhalb der Kathode ein zweiter größerer Behälter B angebracht, der mit dem Kathodenbehälter in Verbindung steht, und zwar durch einen mittleren und mehrere Seitenkanäle. In dem mittleren Kanal befindet sich der Schraubenflügel P. Das untere Gefäß ist in diesem Falle durch eine von Wasser durchströmte Kühlschlange' gekühlt. Die Wirkungsweise ist dieselbe, wie bei Abb. 1 bereits beschrieben.

Der Antrieb der Flügelpumpe bildet eine weitere Ausgestaltung der Erfindung; bei Benutzung einer gewöhnlichen Pumpe würde es schwierig sein, den Flügel anzutreiben, weil die Antriebswelle beweglich und vabuumsicher eingeführt werden muß. Um diese Durchführung zu vermeiden, wird das Flügelrad auf der Welle eines Rotors R angebracht, während der das Drehfeld erzeugende Stator D außerhalb des Rotorstutzens angebracht ist.

Da es unter Umständen Schwierigkeiten bietet, die Kraftlinien durch das Quecksilber hindurch auf den Schraubenflügel direkt einwirken zu lassen, wie in Abb. 1 gezeigt und beschrieben, so ist in Abb. 2 der Antriebsmotor in den Dampfraum des Gleichrichters verlegt. In diesem Falle trägt eine durchgehende Welle W den Rotor R, während sich der Stator D ebenfajls außerhalb des Gleichrichtergehäuses befindet. Eine noch einfachere Anordnung, die Zirkulation des Quecksilbers in der Kühlschlange zu erzielen, zeigt die Abb. 3. Die Kühlschlange ,S ist hier um einen Drehfeldanker herumgelegt, wobei es gleichgültig ist, ob er sich innerhalb oder außerhalb der Kühlschlange befindet, und die Anordnung ist so getroffen, daß die Kraftlinien sich durch das Quecksilber schließen und dieses durch die Kurzschlußströme veranlassen, in der Richtung des Drehfeldes sich zu bewegen.

Auf diese Weise wird eine sehr energische Umlaiufsgeschwindigkeit erzielt. Das Drehfeld kann auch, wie Abb. 4 zeigt, als Wanderfeld ausgebildet werden, wobei der beeinflußte Teil der Zirkulationsröhre, die in diesem Falle möglichst flachgedrückt ist, sich im Kraftlinienfeld befindet.

Eine weitere zweckmäßige Antriebsart der Förderschrauiben und der Kühleinrichtung ist in Abb. 5 gezeigt. Die Förderschraube ist hier mit einem Ventilatorflügel gekuppelt, der von dean Ouecksilberdampfstrom selbst angetrieben wird. Je größer also die Belastung des Gleichrichters ist, desto energischer ist der Umlauf. Zweckmäßig wird in diesem Falle Welle und Flügelrad aus Isoliermaterial, z. B. Quarz, hergestellt. Um mit einer möglichst kleinen Oueeksilbenmenge auszukommen und anderseits eine gute Ausnutzung des Kühlwassers zu erzielen, ist das Kathodengefäß Ji nach unten verlängert und besitzt ein Iconzentrisches Bodenrohr. Über dieses ist das Zirkulationsrohr E geschoben, in dessen oberen Teil sich die Förderschraube P befindet. Das Wasser tritt durch das Zuflußrohr Z ein und durch den Rohrstutzen T aus, wobei sein Lauf durch die Pfeile angedeutet ist. Auf diese Weise wird bei verhältnismäßig kleiner Quecksilfoermenge eine große Oberfläche erzielt und wirksam gekühlt.

Claims (6)

Patent-Ansprüche:

1. Einrichtung zur Kühlung des Quecksilbers der Kathode bei Grcßgleichrichtern, dadurch gekennzeichnet, daß das unverdampfteQuecksilber durch mechanische oder elektrische Einwirkung im Innern des Apparates derart zum Umlauf gezwungen wird, daß der Kathodenoberfläche dauernd gekühltes Quecksilber zugeführt wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Umlauf durch ein Flügelrad bewirkt wird, welches von außen durch ein Drehfeld angetrieben wird.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehfeld direkt auf das Flügelrad einwirkt.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Umlauf durch ein von einem Rotor angetriebenes Flügelrad bewirkt wird, wobei sich der Rotor oberhalb des Quecksilbers im Gleichrichterraum, der Stator dagegen außerhalb des Gefäßes befindet.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Umlauf durch ein Flügelrad bewirkt wird, das durch einen Ventilator angetrieben wird, der vom Dampfstrom des Quecksilbers betrieben wird.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Quecksilber durch die Wirkung eines Dreh- oder Wanderfeldes selbst in Umlauf versetzt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.