DE577323C - Metalldampfapparat mit Metallgefaess - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
30. MAI 1933

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21 g GRUPPE 14

Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft in Berlin*)

Metalldampf apparat mit Metallgefäß

Patentiert im Deutschen Reiche vom 10. Dezember 1929 ab

Bei Quecksilberdampf-Gleichrichtern und ähnlichen Vakuumapparaten mit Metallgefäß muß die Kathode von der Gefäßwand isoliert ■ sein. Sonst würden nämlich, auch wenn auf der Innenseite des Gefäßes ein ringförmiger Isolator so angebracht wäre, daß ein Kathodenfleck vom Kathodenbehälter aus nur über diesen Isolator hinweg zur metallischen Gefäßwand gelangen könnte, sehr häufig Kathodenflecke auf den zahlreichen, auf der Gefäßwand kondensierten Quecksilbertropfen entstehen. Diese Störung schließt man bisher entweder durch Verwendung eines ringförmigen Isolators aus, der gleichzeitig einen Teil der Innen- und der Außenwand des Vakuumgefäßes bildet, oder durch Verwendung eines Kathodengefäßes aus Isoliermaterial mit Stromeinführung von oben, oder durch Verwendung eines metallischen, aber isoliert aufgestellten Kathoden-

ao gefäßes. Im ersteren Fall macht bei größeren Kathodendurchmessern die Dichtung große Schwierigkeiten. Insbesondere ist die Verwendung von direkt mit dem Gefäß und dem Stromleiter verschmolzenen Isolatoren unmöglieh, so daß nur Dichtungsmaterialien, die keinen Wärmeveränderungen unterworfen werden dürfen, als elastische Zwischenlagen angewandt werden können. Die im zweiten Falle erforderlichen großen mit Quecksilber gefüllten Gefäße aus Isoliermaterial halten der mechanischen Beanspruchung beim Transport nicht stand. Auch ist die Stromeinführung von oben bei hohen Stromstärken infolge der elektrodynamischen Verlängerung des Lichtbogenweges durch die Wirkung der Stromschleife, bestehend aus Stromeinführung und Lichtbogen, ungeeignet. Im dritten Falle tritt vielfach eine Ansammlung von Quecksilber unter der Kathode und infolgedessen Kurzschluß zwischen dem Kathodengefäß und dem metallischen Vakuumgefäß ein. Man muß deshalb entweder die Gefäßwände in der Umgebung des Kathodengefäßes heizen, um einen Quecksilber-Niederschlag in der Nähe der isolierten Durchführung zum Kathodengefäß zu vermeiden oder die Kathode selbst sehr intensiv kühlen, um die Verdampfungs- und Niederschlagsmengen klein zu halten.

Beide Methoden verlangen einen dauernden Aufwand an Heizenergie oder Kühlwasserumlauf, so daß man Einrichtungen vorgeschlagen hat, bei denen der Quecksilberdampf von dem Durchführungsisolator zur Kathodenschale durch besondere, die Kathodenschale gegen den Außenraum abschließende, mit der Metallwandung des Gleichrichters über Abdichtungen verbundene Gefäßteile ferngehalten wird. Die Abdichtungen müssen zwischen dem Kathodengefäß und dem metallischen Vakuumgefäß angebracht werden. Solange die Zwischenlage dicht ist, hat der abgedichtete Raum zwischen Kathoden- und Hauptgefäß einen andern Druck als der Entladungsraum. Es besteht also die Möglichkeit eines langsamen

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

Carl Braband in Berlin.

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Druckaustausches, d. h. einer dauernden Vakuumverschlechterung des Entladungsraumes. Da sich die Abdichtung aber auch zwischen zwei, starken Temperaturänderungen unterworfenen Teilen befindet, werden die Abdichtungen mit der Zeit mangelhaft. Die Folge ist ein Druckausgleich und ein Eindringen des Quecksilberdampfes in den Raum zwischen Hauptgefäßmantel und Kathodengefäß und ίο ein allmähliches Ansammeln von Quecksilber am Durchführungsisolator.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich nun auf eine Anordnung, welche die bei der bekannten Anordnung vorhandenen Nachteile vermeidet, und zwar ist zwischen dem den isoliert angebrachten Kathodenbehälter gegen den Außenraum abschließenden Gefäßteil und dem Gleichrichterdampfraum erfindungsgemäß zwecks Evakuierung des im übrigen gegen den Dampfraum praktisch dampfdicht abgeschlossenen Raumes zwischen Kathodenbehälter und ihn umhüllenden Gefäßteil eine Rohrleitung vorgesehen, und derart geführt, daß sie an einem Orte des Dampfraumes endet, der im Mittel einen niedrigeren Dampfdruck besitzt, als dem mittleren Sättigungsdruck des Betriebsmittels in dem Zwischenraum entspricht.

Durch eine besondere Formgebung und elastische Ausbildung des Bodens des den Kathodenbehälter umhüllenden Teiles des Metallgleichrichtergefäßes wird das Kathodengefäß unter Zwischenlage eines dampfdichten Ringes aus Isoliermaterial gegen die Unterkante der Dampfraumwandung angedrückt. Hierdurch wird neben dem praktisch dampfdichten Abschluß zwischen Kathodengefäß und es umhüllenden Behälterteil gleichzeitig ein Ausgleich von Längenänderungen der beiden Gefäße bei Temperaturschwankungen ermöglicht. Die Evakuierung des Zwischenraumes, seine Abdichtung gegen den Quecksilberdampf aus dem Kathodenraum und die gleichzeitige Verbindung durch ein Rohr mit einem solchen Raumteil des Gleichrichters, der im Mittel einen niedrigeren Dampfdruck besitzt als dem mittleren Sättigungsdruck des Betriebsmittels im Zwischenraum entspricht, hat zur Folge, daß Quecksilberdampfmengen nur noch durch : die Verbindungsrohrleitung in den Zwischenraum gelangen könnten. Ein Hineinströmen von Quecksilberdampf in den Zwischenraum kann aber nur unter der Voraussetzung eintreten, daß der Dampfdruck im Zwischenraum kleiner ist als an der Mündung der Rohrleitung im Dampfraum. Im normalen Betrieb des Gleichrichters ist dieses nicht der Fall. Bei stoßweiser Belastung oder kurz nach dem Einschalten des Gleichrichters können jedoch vorübergehend auch solche Druckverhältnisse infolge der anormalen Temperaturen im Kathodengefäß bzw. Zwischenraum und dem Dampfraum auftreten.

Nachdem sich die normalen Betriebsverhältnisse wieder eingestellt haben, tritt eine Verdampfung des Quecksilbers im Zwischenraum und Abwanderung in den Dampfraum des Gleichrichters ein. Es genügt also, wenn die Rohrleitung an einem Ort des Dampfraumes mündet, der im Mittel einen niedrigeren Dampfdruck besitzt, als- dem mittleren Sättigungsdruck des Betriebsmittels in dem Zwischenraum entspricht.

Sollten außergewöhnliche Betriebsverhältnisse an einem Gleichrichter vorliegen, so daß die Dampfdrucke in beiden Räumen längere Zeit gleich sind, so kann zur Sicherheit und gelegentliehen Korrektur der Zwischenraum zwischen dem Kathodengefäß und dem Boden des Metallgefäßes mit einer Heizung versehen sein. Auch kann der Zwischenraum mit einem besonderen heizbareren Sammelraum für das Betriebsmittel verbunden sein, der mit einer außerhalb des Zwischenraumes gelegenen Kondensationsfläche in Verbindung steht, derart, daß das an der Kondensationsfläche kondensierte Betriebsmittel nicht in den Zwischenraum zurückfließen kann.

In der Abbildung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Das metallische Kathodengefäß 1 mit dem Quecksilber 2 befindet sich an einem tiefgelegenen Ort des metallischen Entladungsgefäßes 3 mit den Anoden 4 und 5. Die Stromeinführung für die Kathode erfolgt mittels des gegen die Gefäßwand 6 mit Hilfe des Isolators 7 abgedichteten Stromleiters 8. Der Einführungsisolator 7 ist dabei von kleinerem Durchmesser als das metallische Kathodengefäß 1. Der Zwischenraum 9 zwischen dem Kathodengefäß 1 und der Vakuumgefäßwand 6 ist gegen den Gleichrichterraum mit hohem Dampfdruck mit Hilfe des ringförmigen Isolators 10 abgedichtet, der zwischen dem Kathodengefäß 1 und dem am Vakuumgefäß 6 befindlichen Ring 11 vorgesehen ist. Durch das Rohr · 12, das von dem Zwischenraum 9 zu dem gutgekühlten Ort 13 niedrigen Dampfdruckes führt, ist der Zwischenraum 9 evakuierbar. Zur Vereinfachung der Befestigung des ringförmigen, isolierenden Zwischenstückes 10 zwischen dem Kathodengefäß ι und dem Ring 11 des Vakuumgefäßes ist der Boden 14 in der Mitte starr, jedoch am Rande 15 nach Art einer Membran elastisch ausgebildet, so daß der auf den Isolator 7 mit Stromleiter 8 und die Bodenplatte 14 wirkende äußere Luftdruck das Kathodengefäß 1 gegen den ringförmigen Isolator 10 und diesen gegen den Ring 11 anpreßt. Es werden dadurch die Schrauben zum Zusammenhalten der Teile 1, und 11 überflüssig.

Zum Entfernen geringer Mengen etwa durch die Trennfuge zwischen 11, 10 und 1 in den Zwischenraum 9 gelangenden Quecksilbers kann

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der Zwischenraum 9 heizbar eingerichtet oder auch ein am Boden 14 befindliches Sammelrohr 16 mit der Heizwicklung 18 vorgesehen sein. Das sich hier sammelnde Quecksilber 17 wird mittels der Heizwicklung 18 zum Verdampfen gebracht. Der Dampf entweicht vorzugsweise durch das Rohr 19 zu der gekühlten Fläche 20. Das Kondensat fließt dann nicht in den Zwischenraum 9, sondern in das Kathodengefäß 1 zurück.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Metalldampfapparat mit Metallgefäß, insbesondere Quecksilberdampf-Gleichrichter, bei dem das Kathodengefäß von dem Außenraum durch ein in der Metallwandung des Apparates vorgesehenes Zwischengefäß abgeschlossen und elektrisch isoliert von den Metallteilen der Wandung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine den Dampfraum und das gegen den Dampfraum praktisch dampfdicht abgeschlossene Zwischengefäß (9) verbindende Rohrleitung (12) vorgesehen und derart geführt ist, daß sie an einer Stelle des Dampfraumes (3) endet, die im Mittel einen niedrigeren Dampfdruck besitzt, als dem mittleren Sättigungsdruck des Betriebsmittels in dem Zwischenraum entspricht.
2. 2. Metalldampf apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden des Metallgefäßes so geformt und derart elastisch ausgebildet ist, daß durch den äußeren Luftdruck das Kathodengefäß gegen die Unterkante des Dampfraumes angedrückt wird.
3. 3. Metalldampf apparat nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß für den Zwischenraum (9) zwischen dem Kathodengefäß und dem Boden des Metallgefäßes eine Heizung vorgesehen ist.
4. 4. Metalldampf apparat nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Zwischenraum (9) ein heizbarer Sammelraum vorgesehen ist, der mit einer außerhalb des Zwischenraumes (9) gelegenen Kondensationsfläche (20), beispielsweise durch ein Rohr (19), in Verbindung steht, derart, daß das an der Kondensationsfläche (20) kondensierte Betriebsmittel nicht in den Zwischenraum (9) zurückfließt.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen