DE386052C

DE386052C - Installation in mercury vapor rectification systems to isolate the air pump

Info

Publication number: DE386052C
Application number: DEA38175D
Authority: DE
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1922-07-27
Filing date: 1922-07-27
Publication date: 1923-12-01

Description

Einrichtung in Quecksilberdampfgleichrichteranlagen zur Isolation der Luftpumpe. Es ist bekannt, die Luftpumpe, welche zur Evakuierung eines Quecksilberdampfgleichrichters dient, von diesem durch ein Isolierstück zu isolieren, welches in die Verbindungsleitung zwischen Pumpe und Gleichrichter eingesetzt wird. Diese Isolation ist notwendig, weil sonst die Pumpe mit dem GleichrichtergefäB leitend verbunden ist und daher das oft hohe Potential dieses Gefäßes annimmt. In diesem Falle ist eine Isolation der Pumpe gegen Erde unerläßlich, und es ist gefahrvoll, die Pumpe während des Betriebes zu berühren. Gelingt es aber, die Pumpe in wirksamer Weise vom Gleichrichtergefäß zu isolieren, dann kann die Isolation der Pumpe gegen Erde fortfallen, und eine Bedienung und Wartung der Pumpe ist auch während des Betriebes möglich. Einer wirksamen Isolation haben sich bis jetzt aber große Schwierigkeiten in den Weg gestellt. Das obenerwähnte Isolierrohrstück hat sich nicht als ausreichend und betriebssicher erwiesen. Bei sehr hohem Vakuum findet allerdings kein Stromdurchgang durch das Isolierstück statt, und die Isolation ist vollkommen. Falls aber das Vakuum sich verschlechtert, sinkt auch die Funkenspannung (d. i. diejenige Spannung, bei der ein Überschlag erfolgt), und sie kann leicht die Spannungsdifferenz, welche zwischen Gleichrichter und Pumpe herrscht, unterschreiten. In diesem Falle kommt ein Funke oder Lichtbogen innerhalb des Isolierrohres zustande und stellt eine leitende Verbindung zwischen Pumpe und Gleichrichter her, so daß das Isolierstück wirkungslos wird.Installation in mercury vapor rectification systems for insulation the air pump. It is known the air pump, which is used to evacuate a mercury vapor rectifier is used to isolate from this by an insulating piece, which in the connecting line is used between pump and rectifier. This isolation is necessary because otherwise the pump is conductively connected to the rectifier vessel and therefore the often high potential of this vessel assumes. In this case there is isolation the pump to earth is indispensable, and it is dangerous to keep the pump in operation to touch. If it succeeds, however, the pump is effectively removed from the rectifier vessel to isolate, then the isolation of the pump to earth can be omitted, and one The pump can also be operated and maintained during operation. An effective one So far, however, isolation has posed great difficulties. That The above-mentioned insulating tube has not proven to be sufficient and reliable proven. At a very high vacuum, however, there is no passage of current through the Insulation piece in place, and the insulation is perfect. But if the vacuum breaks worsens, the spark voltage (i.e. the voltage at which a flashover occurs), and it can easily be the voltage difference which between Rectifier and pump prevail, fall below. In this case there is a spark or arcing occurs within the insulating tube and creates a conductive connection between the pump and the rectifier, so that the insulating piece is ineffective.

Gegenstand der Erfindung ist nun eine Einrichtung in Quecksilberdampfgleichrichteranlagen zur Isolation der Luftpumpe von dem durch sie evakuierten Quecksilberdampfgleichrichter durch ein in die Verbindungsleitung dieser Teile eingesetztes Isolierrohrstück, bei welcher das Isolierrohrstück sich in einem die Funkenspannung erhöhenden magnetischem, Felde befindet. Hier wird von einer an sich bekannten physikalischen Erscheinung Gebrauch gemacht, nämlich von der Eigenschaft des magnetischen Feldes, freie Elektronen, welche sich senkrecht zur Richtung der magnetischen Kraftlinien im Felde bewegen, von ihrer Bahn abzulenken. Der Umstand, daß der Überschlag vom Gefäß zur Pumpe durch freie Elektronen eingeleitet wird, welche das Isolierrohrstück durchfliegen, ermöglicht es, die ablenkende Kraft eines Magnetfeldes dazu zu benutzen, den Überschlag durch den Innenraum des Rohrstückes nicht zustande kommen zu lassen. Die Elektronen werden durch das Feld derart abgelenkt, daß sie an die Rohrwand auftreffen und nicht durch das Rohr hindurchgelangen. Das magnetische Feld erhöht somit die Funkenspanüung außerordentlich und diese ist unmittelbar eine Funktion der Feldstärke. Es ist dabei vorteilhaft, im Innern des Isolierrohrstückes einige Diaphra.#--men vorzusehen, welche sozusagen als Elektronenfänger wirken, ohne dem Durchgang der Gase einen wesentlichen Widerstand entgegenzusetzen; sie bestehen aus sehr dünnen Kreisschreiben, welche in der Mitte eine kreisförmige Öffnung für den Durchtritt der Luft besitzen. Sie sperren also den Innenraum des Rohrstückes teilweise ab und behindern auch ihrerseits den glatten Durchtritt der Elektronen. Sind mehrere Diaphragmen vorgesehen, dann unterteilen sie den Innenraum des Isolierrohrstückes in Kammern, in welche die Elektronen unter Wirkung des Magnetfeldes hineingeraten und wo sie teils an der Rohrwandung, teils am Diaphragma abgefangen werden. Ist das Magnetfeld ein in einem ruhenden Magneten erzeugtes Gleichstromfeld, dann werden die Elektronen stets nach ein und derselben räumlichen Richtung abgelenkt. Dadurch kann eine einseitige Aufladung des Isolierrohrstückes erfolgen. Es kann zweckmäßig sein, den Elektromagneten eine langsame Drehung um die Achse des Rohrstückes ausführen zu lassen, oder von vornherein ein Wechsel- oder Drehfeld zu verwenden. Die Verwendung eines Drehfeldes hat aber noch andere Vorteile, die näher auseinandergesetzt werden sollen. Der Erregerstrom für ein Gleichstromfeld muß einer, wenn möglich konstanten, Gleichstromquelle entnommen werden. Als solche käme zunächst die Gleichstromspannung des Gleichrichters selbst in Frage; aber hier zeigt sich, daß bei aussetzendem Lichtbogen diese Spannung verschwindet und damit die Erregung des Magneten ausbleibt. Da aber das Potential des Gleichrichters im wesent lichen durch das Anodenpotential bestimmt wird, diese aber unter Spannung bleiben, tritt jetzt die Gefahr des Überschlages vom Gleichrichtergefäß zur Pumpe ein. Eine andere Möglichkeit wäre die, die Gleichstromerregung des Magneten einer fremden, unabhängigen Gleichstromquelle zu entnehmen. Aber dies setzt voraus, daß eine solche zur Verfügung steht, und daß sie selbst in keinem Augenblicke des Betriebes versagt. Diese Voraussetzungen werden in vielen Fällen nicht erfüllt sein, j auch wird sich das besondere Aufstellen von ruhenden oder umlaufenden Gleichstromquellen für diesen' Zweck in manchen Fällen nicht lohnen. Verwendet man dagegen ein Wechsel-oder Drehfeld, dann kann zur Speisung des Magneten z. B. die Primär- oder Sekundärspannung des den Gleichrichter speisenden Transformators verwendet werden und dann bleibt der Magnet so lange erregt, als der Gleichrichter unter Spannung steht. Ist Gleichstromerregung vorgesehen, müssen besondere Einrichtungen getroffen werden, welche bewirken, daß die Einschaltung des Erregermagneten vor Inbetriebsetzung, die Ausschaltung nach Außerbetriebsetzung des Gleichrichters gegebenenfalls selbsttätig in Abhängigkeit von der dem Gleichrichter zugeführten Spannung erfolgt. Bei Erregung des Magneten von der Wechselstromseite aus sind derartige besondere Einrichtungen nicht nötig, weil die Zu- und Abschaltung des Magneten mit dem gleichen Schalter erfolgen kann, mit dem der Gleichrichter an einen Transformator angeschlossen wird. Solange der Gleichrichter Spannung hat, ist auch. der Magnet erregt, erlischt der Lichtbogen des Gleichrichters, verliert das Gleichstromnetz also die Spannung, bleibt trotzdem der Magnet erregt, und nur wenn auch die Wechselstromspannung des Gleichrichters wegbleibt, ist auch der Magnet unerregt. Dann aber ist das Magnetfeld auch nicht mehr notwendig, weil ja keine Spannung da ist, die den Überschlag vom Gleichrichter zur Pumpe bewirken könnte.The invention now relates to a device in mercury vapor rectifier systems to isolate the air pump from the mercury vapor rectifier evacuated by it through a piece of insulating pipe inserted into the connecting line of these parts, in which the insulating tube is located in a magnetic, which increases the spark voltage, Field is located. Here is of a physical phenomenon known per se Made use, namely of the property of the magnetic field, free electrons, which move perpendicular to the direction of the magnetic lines of force in the field, distract from their path. The fact that the flashover from the vessel to the pump through free electrons are introduced, which fly through the insulating tube allows it is to use the deflecting force of a magnetic field to cause the flashover not to let the interior of the pipe section come about. The electrons will deflected by the field in such a way that they hit the pipe wall and not through get through the pipe. The magnetic field thus increases the spark voltage extraordinary and this is a direct function of the field strength. It is advantageous to have a few diaphras inside the insulating tube provide, which act as an electron catcher, so to speak, without the passage of the To provide substantial resistance to gases; they are made of very thin Circular letter, which in the middle a circular opening for the passage of the air. So you block the interior of the pipe section and partially for their part also hinder the smooth passage of the electrons. Are multiple diaphragms provided, then they divide the interior of the insulating tube into chambers, into which the electrons get under the action of the magnetic field and where they are partly on the pipe wall, partly on the diaphragm. Is the magnetic field a direct current field generated in a resting magnet, then the electrons always deflected in the same spatial direction. This can be a one-sided Charging of the insulating tube takes place. It may be useful to use the electromagnet to make a slow rotation around the axis of the pipe section, or of to use an alternating or rotating field from the start. The use of a rotating field but has other advantages that should be discussed in more detail. The excitation current For a direct current field, a direct current source, if possible constant, must be drawn will. As such, the DC voltage of the rectifier itself would come first in question; but here it can be seen that this voltage disappears when the arc is interrupted and so the excitation of the magnet does not occur. But there the potential of the rectifier is essentially determined by the anode potential, but this is under voltage stay, there is now the risk of rollover from the rectifier vessel to the pump a. Another possibility would be the DC excitation of the magnet one external, independent direct current source. But this assumes that such is available, and that it is not even at any moment of operation fails. In many cases, these requirements will not be met, including j the special setting up of stationary or rotating direct current sources for this' purpose not worthwhile in some cases. If you use a change or Rotating field, then to feed the magnet z. B. the primary or secondary voltage of the transformer feeding the rectifier can be used and then remains the magnet is excited as long as the rectifier is live. Is DC excitation provided, special arrangements must be made to ensure that the activation of the exciter magnet before commissioning, the deactivation after Decommissioning of the rectifier, if necessary, automatically depending on from the voltage supplied to the rectifier. When the magnet is excited from the alternating current side, such special devices are not necessary, because the magnet can be switched on and off with the same switch, with which the rectifier is connected to a transformer. As long as the Rectifier voltage is also. If the magnet is excited, the arc is extinguished of the rectifier, if the DC network loses its voltage, it still remains the magnet energized, and only if also the AC voltage of the rectifier remains away, the magnet is also de-energized. But then the magnetic field isn't there either more necessary because there is no voltage to cause the rectifier to flash over to the pump.

Die Erfindung sei an Hand der Ausführungsbeispiele der Abb. x bis 3 näher erläutert.The invention is based on the exemplary embodiments in FIGS. X to 3 explained in more detail.

In Abb. i a und i :b stellt R1 das mit dem Gleichrichter, 4 das mit der Luftpumpe verbundene Rohr dar, während J ein zwischen diesen Rohrstücken befindliches Rohrstück aus Isoliermaterial, z. B. Porzellan, bedeutet. Im Rohrstück J sind die drei Diaphragmen Dl, D2 und D3 vorgesehen, welche aus gleichem oder anderem Material wie J bestehen können. Das Rohrstück J liegt im Feld des Magneten M, dessen Erregerspule A durch Gleichstrom oder Wellenstrom erregt ist. Der Nordpol N und Südpol S des Magneten M werden möglichst nahe an das Rohrstück J herangeführt, um das Feld wirksam zu gestalten, dabei darf aber der Abstand der Polkanten voneinander nicht zu klein werden, um einen hohen Streufluß zu vermeiden, wobei unter Streufluß hier diejenigen Kraftlinien zu verstehen sind, welche das Rohrstück nicht durchsetzen. Ist der Magnet erregt, dann werden die von R1 nach R, durch J hindurch geschleuderten Elektronen von dem Magnetfeld aus ihrer Bahn abgelenkt und in den durch die Diaphragmen gebildeten Kammern abgefangen. Es zeigt sich, daß dadurch die Funkenspannung wesentlich erhöht wird.In Fig. Ia and i: b, R1 represents the pipe connected to the rectifier, 4 the pipe connected to the air pump, while J is a pipe made of insulating material, e.g. B. porcelain means. The three diaphragms D1, D2 and D3, which can be made of the same or different material as J, are provided in the pipe section J. The pipe section J lies in the field of the magnet M, the excitation coil A of which is excited by direct current or wave current. The north pole N and south pole S of the magnet M are brought as close as possible to the pipe section J in order to make the field effective, but the distance between the pole edges must not be too small to avoid a high leakage flux Lines of force are to be understood, which do not penetrate the pipe section. When the magnet is excited, the electrons hurled from R1 to R, through J, are deflected out of their path by the magnetic field and intercepted in the chambers formed by the diaphragms. It turns out that this increases the spark voltage significantly.

Zn Abb. 2 ist der Magnet 3T als Drehfeldmagnet ausgebildet, welcher die Dreiphasenwicklung Z trägt. Dieser Magnet kann nach Art eines Mehrphasenständers mit übergreifenden Phasenwicklungen gemäß Abb. 2 b ausgeführt oder mit einer der Phasenzahl entsprechenden Zahl ausgeprägter Pole gemäß Abb. 2 c versehen sein, wobei im letztern Falle jeder Magnetpol nur die Wicklung einer ein zigen Phase trägt. Ein derartig ausgeführter Magnet (mit ausgeprägten Polen) zeigt kein Drehfeld im eigentlichen Sinne, sondern drei um i2o° zeitlich gegeneinander verschobene Wechselfelder; aber seine Wirkung wird im vorliegenden Falle dadurch nicht beeinträchtigt.Zn Fig. 2, the magnet 3T is designed as a rotating field magnet, which the three-phase winding Z carries. This magnet can be like a multi-phase stand executed with overlapping phase windings according to Fig. 2 b or with one of the Phase number corresponding number of pronounced poles as shown in Fig. 2 c, where in the latter case each magnetic pole has only one winding umpteen Phase bears. A magnet designed in this way (with pronounced poles) shows no Rotating field in the actual sense, but three shifted by i2o ° in time against each other Alternating fields; but its effect is not impaired in the present case.

Abb. 3 zeigt als Ausführungsbeispiel eine Schaltung, aus welcher die Art und Weise der Erregung des Drehfeldmagneten in Abhängigkeit vom Betrieb de:; Gleichrichters hervorgeht.Fig. 3 shows an exemplary embodiment of a circuit from which the Type of excitation of the rotating field magnet depending on the operation de :; Rectifier is evident.

In Abb. 3 bedeutet Nx das Dreiphasenprimärnetz, T einen den Gleichrichter G speisenden Transformator, dessen Primärwicklungsphasen I, 1I und III an N1 angeschlossen sind, während die Sekundärwicklungsphasen oa, ob, oc, od, oe, o f mit der oberen Kontaktreihe des Schalters S verbunden sind. Von den unteren Klemmen des Schalters führen Verbindungsleitungen zu den Anoden Al, A2, A3, A9, A5, A, des Gleichrichters G, dessen Kathode K mit dem positiven Leiter des Gleichstromnetzes N in Verbindung steht, während der negative Leiter dieses Netzes an den Nullpunkt o der Sekundärwicklung von T gelegt ist. P bedeutet das aus der Hochvakuumpumpe H und der Vorvakuumpurnpe TV bestehende Luftpumpenaggregat. Gleichrichtergefäß und Hochvakuumpumpe H stehen durch die Rohre Ri, J, R in Verbindung miteinander, wobei der Magnet M für das Isolierrohrstück J von drei um i2o ° phasenverschobenen Sekundärspannungen des Transformators T gespeist wird. Wird der Schalter S geschlossen, dann wird sowohl der Gleichrichter G als auch der Magnet M an Spannung gelegt. Solange der Transformator also den Gleichrichter speist, besitzt auch der MagnetM Erregung und erhöht die Funkenspannung zwischen den Röhren R1 und R. Ein Aussetzen des Lichtbogens im Gleichrichter hat keinen Einfluß auf die Wirkungsweise des Magneten, so daß somit ein hoher Grad von Sicherheit des Betriebes erreicht ist.In Fig. 3, Nx denotes the three-phase primary network, T a transformer feeding the rectifier G, whose primary winding phases I, 1I and III are connected to N1, while the secondary winding phases oa, ob, oc, od, oe, of with the upper row of contacts of switch S. are connected. Connection lines lead from the lower terminals of the switch to the anodes Al, A2, A3, A9, A5, A, of the rectifier G, the cathode K of which is connected to the positive conductor of the direct current network N, while the negative conductor of this network is connected to the neutral point o the secondary winding of T. P means the air pump unit consisting of the high vacuum pump H and the fore vacuum pump TV. The rectifier vessel and the high vacuum pump H are connected to one another through the pipes Ri, J, R, the magnet M for the insulating pipe section J being fed by three secondary voltages of the transformer T which are phase shifted by i2o °. If the switch S is closed, then both the rectifier G and the magnet M are connected to voltage. As long as the transformer feeds the rectifier, the MagnetM also has excitation and increases the spark voltage between the tubes R1 and R. A failure of the arc in the rectifier has no effect on the operation of the magnet, so that a high degree of operational safety is achieved is.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Installation in mercury vapor rectification systems to isolate the air bag from the rectifier evacuated by it Insulating pipe piece inserted into the connecting pipeline of these parts, thereby characterized in that the insulating pipe piece increases in a spark voltage magnetic field is located.

2. Device according to claim i, characterized in that that provided in the insulating tube with openings for the air to be extracted Diaphragms of thin wall thickness are through which the interior of the insulating piece is divided into chambers in which the magnetically deflected electrons are intercepted will.

3. Device according to claim r, characterized in that the magnetic field is excited by a constant DC voltage. q ..

Device according to claim 3, characterized in that the direct current is that generated by its rectifier Direct current is drawn.

5. Device nach.Anspruch 3, characterized in that that as a direct current source, a special power source independent of the rectifier is used.

6. Device according to claim i to 5, characterized in that Facilities are provided which enable the magnet to be switched on before commissioning, Secure the switch-off automatically after the rectifier has been taken out of service.

7. Device according to claim i, characterized in that the magnetic field is an alternating or rotating field. B. Device according to claim 7, characterized in that the Magnet of one on a transformer winding that feeds the rectifier Transformer prevailing voltage is excited. G. Device according to claim 8, characterized in that the activation of the magnet by the same switch takes place through which the rectifier is connected to the transformer. ok Device according to Claim 7, characterized in that the magnet is a after Type of a multi-phase stator built ring-shaped, grooved inductor with overlapping Polyphase windings is used, which comprises the insulating tube. i i. Facility according to claim 7, characterized in that a multiphase stator is used as the magnet inductor built with a number of salient poles corresponding to the number of phases is used, in which each pole the winding of only one phase of the feeding it Multiphase current carries. i2. Device according to claim io and ii, characterized in that that the number of phases of the magnet is equal to the number of phases of one of the two windings (Primary or secondary winding) of the transformer feeding the rectifier.