DE587285C - Quecksilberdampfapparat mit zwei Kuehlsystemen - Google Patents

Description

Bei der Kühlung eines Quecksilberdampfapparates, insbesondere eines Quecksilberdampfgleichrichters, handelt es sich in erster Linie darum, das an der Kathode verdampfte Quecksilber zu kondensieren und die Verlustenergie bei Temperaturen abzuführen, die keine Gefährdung der Konstruktion, z. B. der Dichtungen, zur Folge haben. Für diese Zwecke sind Kühler temper aturen zwischen 50 und 100 ° C ausreichend. Die größten Energieverluste treten in der Nähe "der Elektroden auf. Das Kathodengefälle erwärmt die Kathode und hat die starke Verdampfung von Quecksilber zur Folge. Das Anodengefälle und die Verengung des Lichtbogenquerschnittes in der Nähe der Anode.erwärmen die Anode und ihre Umgebung. In zweiter Linie soll mit Rücksicht auf einwandfreie Ventilwirkung die Quecksilberdampfdichte im Anodenraum niedriggehalten werden. Dazu sind niedrigere Temperaturen erforderlich. Es ist zweckmäßig, diese zwei verschiedenen Aufgaben auch durch zwei verschiedene Kühlsysteme zu lösen.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen derartigen Qüecksilberdampfapparat mit zwei Kühlsystemen, insbesondere einen Quecksilberdampfgleichrichter dieser Bauart, und zwar ist erfindungsgemäß das erste Kühlsystem den • Anoden und der Quecksilberkathode derart räumlich zugeordnet, daß es die Verlustenergie aufnimmt, welche an diesen Elektroden und in dem von der Quecksilberkathode ausgehenden Quecksilberdampf strahl frei wird, während das zweite Kühlsystem an einer solchen Stelle liegt, daß es nur auf den dem ersten Kühlsystem in Richtung nach dem Anodenraum entweichenden Teilstrom von Quecksilberdampf einwirkt und derart bemessen ist, daß der Quecksilberdampfdruck im Anodenraum für die praktisch vorkommenden normalen Belastungen des Apparates nur von der Temperatur des zweiten Kühlsystemes abhängt.

Bei einer derartigen Anordnung ergibt sich der Vorteil einer geringen thermischenBelastung · des zweiten Kühlsystems, und zwar folgt das daraus, daß das erste Kühlsystem die Hauptanteile der Verlustenergie aufnimmt. Es sind schon eine Reihe von Anordnungen bekannt, bei denen zwei Kühler vorgesehen sind. Es ist aber bei diesen Anordnungen nicht darauf geachtet, größere Beträge der Verlustenergie vom ' zweiten Kühlsystem fernzuhalten. Diese größeren Energiebeträge belasten dann das zweite Kühlsystem, so .daß dessen Temperatur und mit ihr die Quecksilberdampfdichte im Anodenraum mit steigender Belastung des Apparates unnötig zunehmen, wenn nicht dauernd für den höheren Belastungen entsprechend verstärkte Kühlung Sorge getragen wird. Natürlich ist es nicht möglich, restlos alle Verlustenergie von dem zweiten Kühlsystem fernzuhalten. Strahlungsenergie des Lichtbogens-und der erhitzten Elektroden sowie rekombinierende Ionen werden auch das zweite Kühlsystem erreichen. Aber es ist möglich, diese Beträge im Vergleich zu der gesamten Verlustenergie kleinzuhalten. Die

beschriebene Anordnung hat demnach den Vorteil, daß die Temperatur des zweiten Kühlsystems nur wenig oder praktisch gar nicht von der Belastung des Apparates abhängig ist, solange nur die Belastung unterhalb der Grenze bleibt, von der an das erste Kühlsystem nicht mehr ausreicht, die Hauptmenge des verdampften Quecksilbers niederzuschlagen. Die Anordnung hat weiterhin den Vorteil, daß wegen ίο der geringen, durch das zweite Kühlmittel abzuführenden Energiemengen auch geringe Kühlmittelmengen für den Betrieb ausreichen, und daß diese Kühlmittelmengen leicht auf die Temperatur zu bringen sind, die zur Erzielung des im Anodenraum gewünschten Quecksilberdampfdrucks erforderlich ist.

Im Interesse einer sicheren Ventilwirkung wird man bestrebt sein, dem zweiten Kühlsystem zum mindesten bei Belastung eine niedrigere Temperatur zu erteilen als dem ersten. Das kann z. B. in an sich bekannter Weise dadurch geschehen, daß man das Kühlmittel erst durch den zweiten und dann durch den ersten Kühler schickt. Falls mit Siedekühlern gekühlt wird, kann die im ersten Kühlsystem abgegebene Energie dazu benutzt werden, im zweiten Kühlsystem den auf dem Kühlmittel lastenden Druck, und damit den Temperaturpunkt, bei dem das Kühlmittel siedet, herabzusetzen und so eine stärkere Kühlwirkung hervorzurufen. Diese Herabsetzung des Drucks kann z. B. durch eine Strahlpumpe geschehen, die durch den Dampf des ersten Kühlsystems betrieben wird. Um eine Wärmeabgabe des ersten an das zweite Kühlsystem zu erschweren, ist es von Nutzen, die beiden Kühlsysteme übereinander und das erste über dem zweiten anzuordnen.

Der Anodenraum kann eine oder mehrere

' Anoden enthalten, oder es können auch mehrere Anodenräume vorgesehen sein, in denen der Quecksilberdampfdruck niedriggehalten werden soll.

Die Abbildung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das eigentliche Vakuumgefäß besteht aus einer Deckplatte P und einer Bodenplatte B, die z. B. durch einen zylindrischen Mantel M miteinander dicht verbunden sein können. Auf der Deckplatte P sind ein Kondensationsdom D für das von der Kathode verdampfende Quecksilber und zwei oder mehr Anodenarme R aufgesetzt. Durch die Stromeinführungen E sind die Stromleiter S eingeführt, an denen die Elektroden, nämlich die Anoden A und der Kathodenbehälter K, mit dem Quecksilber hängen. Dieser Apparat befindet sich nun in einem zweiten Gefäß, dem Kühlgefäß, das durch die Deckplatte P in zwei voneinander getrennte Kühler O und U geteilt wird. Der obere Kühler O umgibt die Anodenarme und den Kondensationsdom D. An ihn wird fast vollständig der dem Kathodengefälle entsprechende Anteil der Verlustenergie abgegeben, indem das von der Kathode wegverdampfende Quecksilber im Dom kondensiert bis auf einen kleinen Anteil, der nach unten entweicht. Das Kondensat des Domes wird durch eine nicht eingezeichnete Auffangvorrichtung der Kathode wieder zugeführt. An den oberen Kühler O wird ferner der Hauptanteil der dem Anodengefäüe und dem Spannungsabfall in den Anodenarmen entsprechenden Verlustenefgie abgegeben. Ein kleinerer Teil davon wird nach unten an die Bodenplatte B abgestrahlt. Da die Spannungsabfälle an denElektroden denHauptanteil der Verlusteriergie liefern, wird an den oberen Kühler O bei dieser Anordnung auch der Hauptanteil der Verlustenergie abgegeben. Die auf den unteren Kühler U entfallende Energie ist klein im Vergleich dazu. Es ist daher sehr viel leichter möglich, ihn auf einer so niedrigen Temperatur zu halten, daß auch der aus dem Dom nach der Bodenplatte entweichende Quecksilberdampf auf einem niedrigen Druck gehalten wird, der dann maßgebend sein wird für den Druck im Anodenraum. Um den vom Dom nach abwärts entweichenden Quecksilberdampf der Bodenplatte, die in ihrer ganzen Ausdehnung zu den kühlsten Teilen des Apparates gehört, zuzuführen, sind noch Führungsschirme F vorgesehen, die mit Rücksicht auf den Lichtbogen von der Bodenfläche isoliert sein können. Das an der Bodenfläche kondensierende Quecksilber kann durch einen besonderen, nicht eingezeichneten Hilfsverdampfer wieder der Kathode zugeführt werden. Im Fall von Frischwasserkühlung wird es richtig sein, das frische Wasser dem Kühler U zuzuführen und von dort dann dem Kühler O.

Im vorliegenden Beispiel sind die beiden Kühlsysteme je als ein Flüssigkeitskühler dargestellt. Es können aber auch andere Kühlerarten, z. B. natürliche oder durch künstliche Bewegung der Luft verstärkte Luftkühlung eines mit Kippen versehenen Körpers, vorgesehen sein. Diebeiden Kühlsysteme können jedes in eine Anzahl von Teilkühlern aufgeteilt sein. Z. B. ist denkbar, daß die Anodenarme jeder für sich durch eine Luftkühlung, der Kondensationsdom aber, wie im Beispiel, durch Flüssigkeit gekühlt werden. Das erste Kühlsystem bestünde dann aus einem Flüssigkeitskühler und so vielen Luftkühlern, als der Apparat Anoden besitzt.

Die Hauptanwendung vorliegender Erfindung bilden die Quecksilberdampfgroßgleichrichter.

Claims (9)

1. Patentansprüche:

   i. Quecksilberdampf apparat mit zwei Kühlsystemen, insbesondere Quecksilberdampfgleichrichter dieser Bauart, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Kühlsystem den Anoden und der Quecksilberkathode derart räumlich zugeordnet ist, daß es die

   Verlustenergie aufnimmt, welche an diesen Elektroden und in dem von der Quecksilberkathode ausgehenden Quecksilberdampfstrahl frei wird, während das zweite Kühlsystem an einer solchen Stelle liegt, daß es nur auf den dem ersten Kühlsystem in Richtung nach dem Anodenraum entweichenden Teilstrom von Quecksilberdampf einwirkt und. derart bemessen ist, daß der Quecksilberdampfdruck im Anodenraum, für die praktisch vorkommenden normalen Belastungen des Apparates nur von der Temperatur des zweiten Kühlsystems abhängt.
2. 2. Quecksilberdampf apparat nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zum mindesten bei Belastung das erste Kühlsystem eine höhere Temperatur hat als das zweite.
3. 3. Quecksilberdampf apparat nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlsysteme Siedekühler sind.
4. 4. Quecksilberdampfapparat nach Ansprach 3, dadurch gekennzeichnet, daß die an das erste System abgegebene Energie dazu benutzt wird, im zweiten System einen niedrigeren Druck und damit eine Herabsetzung des Siedepunktes zu bewirken.
5. 5. Quecksilberdampf apparat nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Kühlsystem oben, das zweite unten am Apparat angebracht ist.
6. 6. Quecksilberdampf apparat nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Anodenarme und der Kondensationsraum für den Hauptanteil des verdampfenden Quecksilbers durch ein und denselben Kühler gekühlt werden.
7. 7. Quecksilberdampfapparat nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die ganze Bodenfläche des Apparates durch das zweite Kühlsystem gekühlt wird.
8. 8. Quecksilberdampf apparat nach Anspruch ι oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Quecksilberkathode über der gekühlten Bodenfläche sich befindet und der auf der Bodenfläche kondensierende Anteil des Quecksilbers durch einen Hilfsverdampfer der Kathode wieder zugeführt wird.
9. 9. Quecksilberdampfapparat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß über der Bddenfläche Führungsschirme angebracht sind, welche ihr den zu kondensierenden Quecksilberdampf zuführen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen