DE562044C - Zuendeinrichtung fuer Quecksilberdampflichtbogenapparate unter Verwendung des Thompson-Effektes - Google Patents

Description

• Zündeinrichtung für Quecksilberdampflichtbogenapparate unter Verwendung. des Thompson-Effektes Für die Zündung von Quecksilberdampflichtbogenapparaten verwendet man im allgemeinen eine bewegliche Zündanode, die in das Kathodenquecksilber eingetaucht wird. Diese Tauchzündung erfordert umständliche Dichtungen gegen Hochvakuum an der Einführungsstelle in den Anodendeckel bei Gleichrichtern mit 1-Ietallgehäuse. Man hat ferner Spritzzündungen vorgeschlagen, bei «-elchen mit Hilfe eines in einem Ouecksilberbehälter bewegten Schwimmers ein Ouecksilberstrahl gegen eine feststehende Zündanode gespritzt wird. Weiter hat man vorgeschlagen, die Oberfläche des Kathodenquecksilbers elektromagnetisch in Wallung zu bringen, um das Kathodenquecksilber gegen eine feste Zündanode zu bewegen. Bei dieser Zündeinrichtung wird zwar der Thompson-Effekt zur Hebung des Kathodenquecksilbers bis zur Berührung mit der Zündanode ausgenutzt, da aber der Magnetpol sich unterhalb des zu hebenden OOuecksilbers befindet, ist das auf das OOueclcsilber wirkende Feld relativ schwach und die 1-1g-Oberfläche wird daher nur unter Aufwand einer großen Erregerleistung um den Betrag einiger Millimeter gehoben werden können. Die Zündelektrode muß dabei sehr nahe an die Kathodenoberfläche herangeführt werden. Eine solche Zündung ist aber sehr unsicher, weil das Oberflächenniveau der Kathode kein konstantes ist, sondern mit der Belastung des Gleichrichters schwankt. Es ist nun auch eine Zündeinrichtung bekannt geworden, bei welcher ein Eisenschwimmer sich in einem Quecksilber enthaltenden Nebenbehälter der Kathode befindet und von einer außerhalb des Nebenbehälters befindlichen Erregerspule gegen die Zündelektrode bewegt wird oder diese selbst bewegt. Das Gewicht des Eisenschwimmers ist zur Erzeugung eines genügenden Feldes relativ groß zu wählen. Mit zunehmendem Gewicht wächst aber auch wieder die erforderliche Hubkraft des Elektromagneten, und es ist dabei noch zu berücksichtigen, daß der ILraftlinienweg dieser Magnete zum größten Teil in Luft verläuft.
• Nach der Erfindung lassen sich diese Nachteile nun vermeiden, wenn man einen am Kathodenbehälter angebrachten Wechselstromelektromagneten v erwendet, dessen einer Pol derart in das Kathodenquecksilber hineinragt, daß zumindest ein Teil seiner Länge und sein eines Ende vom Kathodenquecksilber umgeben ist, und den Elektromagneten auf einen durch den Thompson-Effekt nach oben bewegten ringförmigen Hohlkörper aus festem Metall wirken läßt. Hierbei ist also das Eisen des Magneten unbeweglich, und der Eisenweg ist bis auf einen relativ kleinen Schlitz, der für das Hindurchgleiten des leicht beweglichen ringförmigen Hohlkörpers notwendig ist, fast ganz geschlossen. Somit reicht schon ein sehr geringer Erregerstrom zur Erzeugung eines für die Bewegung des Ringes genügenden Feldes aus.
• Gegenstand der Erfindung ist demnach eine Zündeinrichtung für Ouecksilberdampflichtbogenapparate, bei der ein am Kathodenbehälter angebrachter Wechselstromelektromagnet verwandt wird, dessen einer Pol in das Kathodenquecksilber hineinragt, so daß zumindest ein Teil seiner Länge und sein eines Ende vom Kathodenquecksilber umgeben ist, und der einem im Kathodenquecksilber schwimmenden bzw. untertauchenden, ihn umhüllenden, festen Metallring als Führung dient, während der andere Pol derart angeordnet und ausgebildet ist, daß bei Anschalten des Wechselstrommagneten der mit dem Kathodenquecksilber dauernd in leitender Verbindung bleibende Metallring gegen eine außerhalb des Kathodenquecksilbers fest angebrachte Zündelektrode geschleudert wird, mit der er im Ruhezustand keine elektrisch leitende Verbindung hat.
• Da das Gewicht des festen Metallringes durch das verdrängte Quecksilber mindestens zum Teil kompensiert wird, ist zum Auftrieb bzw. Hochschleudern nur eine geringe magnetische Kraft erforderlich. Der Abstand der Zündelektrode von der Kathodenoberfläche kann nun bereits derart groß gewählt werden, daß Änderungen des Oberflächenniveaus ohne Einfluß auf die Sicherheit der Zündung sind. Auch die Erregerleistung des Magneten ist nur ein Bruchteil der früheren, zumal feste Metallringe aus relativ gutleitendem Material hergestellt werden können.
• In der Abbildung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Die Kathodenabschlußplatte eines Quecksilberdampfgleichrichters mit Metallgehäuse ist an einer Stelle durchbohrt. An die Plattei ist das Eisengehäuse des zweiteiligen Topfmagneten angeschweißt. Der Topfmagnet besteht aus dem zwischen die Kathodenabschlußplatte i und dem den Kühlwasserraum 18 abschließenden Boden i9 sich erstreckendem Teile mit dem in die Bohrung der Kathodenplatte hineinragenden Kernteil d. und dem außerhalb des Gleichrichtergehäuses liegenden Teil s, der die 7 enthält, die an eine beliebige Wechselstromquelle angeschlossen ist. Die beiden Teile 2, 5 des Topfmagneten sind durch eine dünne Eisenplatte 3 getrennt, die den Boden eines mit dem Kathodenbehälter kommunizierenden Raumes 17 bildet und die so bemessen ist, daß ihr magnetischer Widerstand durch schnelle Sättigung rasch steigt. Der Teil 5 des Topfmagneten ist mit dem anderen Teil desselben durch Bolzen 6 lösbar verschraubt. 8 ist ein Metallzylinder, z. B. aus Kupfer, Messing, der den Kern 4 des Topfmagneten umfaßt und durch diesen geführt ist. i i ist eine außerhalb des Kathodenquecksilbers fest isoliert oder nicht isoliert aufgehängte Zündelektrode aus schwer schmelzbarem Metall, die am Ende der durch den Gleichrichterdeckel geführten Eisenstange 12 sitzt. Der Metallzylinder 8 wird zweckmäßig mit einem von Quecksilber nicht angreifbaren Metallüberzug (Nickel, Chrom) versehen.
• Bei dem dargestellten Beispiel ist der Metallzylinder 8 als Schwimmer ausgebildet, der im Ruhezustand unterhalb des O_uecksilberspiegels des Kathodenquecksilbers 15 untergetaucht ist. Zu dem Zweck ist der Metallzylinder 8 auf seiner unteren Mantelhälfte mit einer Aussparung versehen, in die eine Einlage 9 aus einem von Quecksilber nicht angreifbaren, spezifisch schwereren Metall als Quecksilber untergebracht ist. Das Gewicht des Schwimmkörpers muß nun so abgeglichen sein, daß das gesamte spezifische Gewicht des Zylinders nur wenig größer als das des Quecksilbers ist, so daß der Zylinder gerade noch untertaucht und auf der Platte 3 aufruht. Als Beschwerung können beispielsweise im Kreise gruppierte Wolframstäbchen dienen, ,die in der Aussparung beispielsweise durch Bindedrähte io festgehalten werden. Der obere Rand des Zylinders 8 besitzt eine Rinne 13, die sich mit Quecksilber füllt.
• Wird nun die Erregerspule 7 stoßweise erregt, so entsteht der gestrichelte Kraftfluß, der sich über den Mantel des Topfmagneten 5, 2 und den Kern 4. schließt. Der dünne Zwischenboden 3 wird schnell gesättigt, so daß sein magnetischer Widerstand gleich dem der Luft wird; infolgedessen geht der größere Teil der Kraftlinien über den Kern. Der Zylinder 8 verhält sich nun wie eine kurzgeschlossene Transformatorwicklung, d. h. sie wird unter der Wirkung des ,Magnetfeldes und des in ihm induzierten Stromes in die Höhe geschleudert und kommt so in Berührung mit der festen Zündelektrode. Beim Abfallen des Zylinders entsteht in der Rinne 13 ein Kathodenfleck, der schließlich beim Untertauchen des Zylinders unter die Oberfläche des Kathodenquecksilbers auf dieses übergeht, so daß damit der Gleichrichter gezündet ist.
• Um ein einwandfreies. Steigen des Zylinders zu erzielen und ein dieses Steigen verhinderndes Vakuum in dem Raum 17 zu verhindern, werden besondere Bohrungen 16 vorgesehen, die den Kathodenbehälter mit dem Raum 17 verbinden, so daß Quecksilber aus dem Kathodenbehälter beim Steigen des Zylinders nachströmen kann.
• Die Zündeinrichtung gemäß der Erfindung ist unabhängig von Schwankungen des Queck- Silberspiegels des Kathodenquecksilbers; sie erfordert keine zusätzlichen Teile, wie Dämpfungsfedern o. dgl., die den Wirkungsgrad beeinflussen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Zündeinrichtung für Quecksilberdampflichtbogenapparate unter Verwendung des Thompson-Effektes, gekennzeichnet durch einen mit dem Kathodenmetall dauernd in elektrisch leitender Verbindung bleibenden, leicht beweglich angeordneten ringförmigen Hohlkörper aus festem Metall, einen am Kathodenbehälter angebrachten Wechselstromelektromagneten, dessen einer Pol in das Kathodenquecksilber hineintaucht und dem ihn umschließenden Hohlkörper als Führung dient, und eine solche Ausbildung und Anordnung des zweiten Magnetpoles und einer außerhalb des Kathodenquecksilbers angebrachten, mit dem Hohlkörper im Ruhezustande nicht in Berührung stehenden Zündelektrode, daß der metallische Hohlkörper bei Einschaltung des Wechselstrommagneten infolge Auftretens des Thompson-Effektes gegen die Zündelektrode geschleudert wird. Zündeinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet als Topfmagnet mit einem in eine ÜfFnung des Kathodenbehälterbodens hineinragenden Kern derart ausgebildet ist, daß zwischen den beiden Polen ein mit dem Kathodenbehälter kommunizierender Hohlraum entsteht. 3. Zündeinrichtung nach Anspruch -z, dadurch gekennzeichnet, daß der die Erregerwicklung enthaltende Teil des Topfmagneten aus dem den Kathodenhehälter umgebenden Kühlwasserbehälter herausragt. Zündeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der die Erregerwicklung enthaltende Teil des Topfmagneten leicht lösbar mit dem Gleichrichtergefäß verbunden ist. Zündeinrichtung nach Anspruch dadurch gekennzeichnet, daß der die Wicklung enthaltende Teil und der in den Gleichrichter ragende Teil des unterteilten Topfmagneten durch eine dünne Eisenplatte gegeneinander abgeschlossen sind, deren magnetischer Widerstand durch schnelle Sättigung rasch steigt. 6. Zündeinrichtung nach Anspruch z bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß besondere Verbindungsbohrungen zwischen dem Kathodenraum und dem Hohlraum des Topfmagneten vorgesehen sind. Zündeinrichtung nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der unter dem Einfluß des Elektromagneten gegen die feste Zündelektrode geschleuderte Metallkörper als Schwimmer ausgebildet ist, der im Kathodenquecksilber schwimmt. B. Zündeinrichtung nach Anspruch i bis ;, dadurch gekennzeichnet, daß der leicht bewegliche Metallkörper bei Herstellung aus einem von Quecksilber angreifbaren Material mit einem von Quecksilber nicht angreifbaren Metallüberzug versehen ist. 9. Zündeinrichtung nach Anspruch i bis 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewicht des Schwimmkörpers durch Beschwerung mit einem von Quecksilber nicht angreifbaren, spezifisch schwereren Metall als Quecksilber so abgeglichen ist, daß das gesamte spezifische Gewicht des Schwimmers nur wenig größer als das des OOuecksilbers ist. . io. Zündeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmkörper auf der mit der festen Zündelektrode in Berührung kommenden Fläche mit Rinnen versehen ist, die Quecksilber aufnehmen. ii. Zündeinrichtung nach Anspruch i bis io, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmkörper ein Kupferzylinder ist, der auf seiner unteren Mantelhälfte eine Aussparung besitzt, in die eine Einlage aus Wolfram eingelegt. ist.