DE622448C - Metalldampfgleichrichter mit kranzartig am Gefaessumfang angeordneten Anoden - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
28. NOVEMBER 1935

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21g GRUPPE

Patentiert im Deutschen Redche vom 29. Januar 1931 ab

Die Erfindung betrifft die Verbesserung von Metalldampfgleichrichtern mit kranzartig am Gefäßumfang angeordneten Anoden, zentraler Kathode und über der Kathode liegendem, von dem Anodenraum umschlossenem Kondensationsraum, der von dem Kathodenraum bis nahe an den Gefäßdeckel sich erstreckende, konzentrisch angeordnete Kühlflächen aufweist, die ringförmige Kühl-

.10 schachte solcher Weite bilden, daß der von der Kathode aufsteigende Metalldampf ungehindert in sie hineinströmen kann, und deren untere Enden derart gestaffelt sind, daß sie in von außen nach innen zunehmender Höhe liegen.

Die bekannten Kühlvorrichtungen dieser Art haben den Nachteil, daß sie, wie weiter unten ausgeführt, nur eine mangelhafte Kondensation des Quecksilberdampfes erzielen lassen. Die überflüssigen Quecksilberdainpfmengen können leicht zu Rückzündungen, Kurzschlüssen und ähnlichen Betriebsstörungen führen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden diese Nachteile behoben, wenn man zwischen den Kühlflächen, deren Länge derart gewählt ist, daß alle unteren Enden in einer Zone praktisch gleicher Dampfgeschwindigkeit liegen, kurze gestaffelte Kühlflächen in der Weise vorsieht, daß Größe und Zahl der dem in den Kühlschächten emporsteigenden Metalldampf sich darbietenden Kühlflächen sich verhält wie die Dampfdichte und umgekehrt wie die Dampfgeschwindigkeit. Die Erfüllung der Forderung, daß alle unteren Enden der langen Kühlflächen in einer Zone praktisch gleicher Dampfgeschwindigkeit liegen, führt dazu, daß die unteren Enden der langen Kühlflächen im wesentlichen auf Kugelflächen liegen, deren Mittelpunkt die Mitte der Oberfläche der Kathode ist. Es empfiehlt sich auch, die unteren Ränder der zwischen den langen Kühlkörpern befindlichen kurzen Kühlkörper im wesentlichen auf Kugelflächen zu legen, deren Mittelpunkte sämtlich in der Mitte der Kathodenoberfläche liegen. Auch ist es vorteilhaft, die Kühlflächen so anzuordnen, daß sie im wesentlichen nach der Kathodenmitte hin gerichtet sind.

In der Zeichnung sind im Vergleich mit bekannten Anordnungen einige Ausführungsbeispiele für die neue Anordnung der Kühleinrichtung angegeben.

Fig. ι zeigt einen bekannten Kühleinbau. 2, und zwar auf der einen Seite ineinanderliegende Kühlzylinder 4 mit engen ringförmigen Kühlschächten 1 und auf der anderen Hälfte der Zeichnung eine große Anzahl übereinander angeordneter Kühlschlangen 5.

Fig. 2 zeigt eine bessere ebenfalls bekannte Kühleinrichtung mit weiten Durchtrittsöffnungen 6 zwischen den ebenfalls zylindrischen Kühlkörpern 7.

Fig. 3 bis 6 zeigen Kühleinrichtungen gemäß der Erfindung in verschiedener Aus- 65' führung.

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

Alfred Siemens in Berlin-Grunewald.

022448

Die in Fig. i dargestellte bekannte An*- Ordnung ist deshalb ungünstig, weil trotz verhältnismäßig großer Kühloberflächen die Kanäle ι der Strömung des Dampfes, dessen Moleküle bei geringem Druck eine große freie Weglänge haben, so viel Widerstand entgegensetzen, daß er vor dem Kühlkörper 2 ausweicht und in die Anodenräume. 3 strömt, wo er zu Rückzündungen führen kann.

Fig. 2 zeigt eine ebenfalls bekannte Anordnung der Kühlkanäle. Diese haben gleichen Ein- und Austrittsquerschnitt und sind so bemessen, daß der Eintrittsquerschnitt den gesamten entwickelten Dampf fassen kann, jedoch findet der Dampf zu wenig ihn kühlende Oberfläche, so daß die Kondensierung des Quecksilberdampfes nicht in dem gewünschten Maße eintritt. Die Erfindung bezieht sich auf die Verbesserung speziell dieser in Abb. 2 dargestellten Gleichrichter.

Abb. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der ' Erfindung. Zwischen den beiden langen Kühlzylindern 8 und 10, von denen der äu'ßere 8 ebenso wie der äußere bei dem in Abb. 2 dargestellten Gleichrichter der längere ist und bis dicht über 'die Kathode 9 herabreicht, befinden sich kurze, ebenfalls verschieden lang bemessene (gestaffelte) Kühlzylinder 11 und 12. Die Kühlzylinder 12 sind ganz niedrig gehalten. ' Bei dieser Anordnung werden die Kühlwege mit wachsender Entfernung von der Kathode entsprechend der zunehmenden Dichte des emporsteigenden Ouecksilberdampfes immer enger und die Ausmaße der wirksamen Kühloberflächen immer größer. Die unteren Enden der langen Kühlflächen 8 und 10 liegen in einer Zone praktisch gleicher Dampfgeschwindigkeit. Am Deckel 13 endlich sind ebenfalls noch Kühlrippen 14 angeordnet, die den aus dem Kühlkörper 2 austretenden Quecksilberdampf in Richtung auf die Gefäßwand ablenken und ihm zusätzliche Kühlflächen bieten. Die beschriebene Anordnung gestattet das freie Emporsteigen und das Kondensieren des Dampfes, ohne daß Wirbelbildungen und ähnliche Störungen, zu befürchten sind.

Gemäß Fig. 4 sind an Stelle von Kühlzylindern Kühlschlangen 15 in Staffeln angeordnet.

Gemäß Fig. 5 tragen die Kühlzylinder 8, ίο, 11 an den von der Kathode abgewendeten Teilen. Kühlfahnen 16, deren Zahl nach oben hin zunimmt.

Gemäß Fig. 6 ist der Kühlkörper 2" in im , wesentlichen konzentrisch zur Kathode ange-

' ordnete Kühlkörper 21 bis 24 unterteilt, deren 'jeder die Form von Waben aufweist. Die Durchtrittsöffnungen des der Kathode 9 am nächsten liegenden Kühlkörpers 21 sind sehr groß und die des von der Kathode am weitesten abliegenden Kühlkörpers 24 sehr klein gehalten. Bei diesem Ausführungsbeispiel liegen die unteren Ränder aller Kühlkörperstaffeln im wesentlichen auf Kugelflächen, deren Mittelpunkt in der Mitte der Kathodenoberfläche liegt. Die wabenförmigen Kühlkörper können von dünnen Rohren durchsetzt sein,, durch die ein Kühlmittel, gegebenenfalls eine unterkühlte Flüssigkeit, geleitet wird. Die den Kühlkörper durchsetzenden Rohre nehmen von dem wabenförmigen Kühlkörper so viel Wärme ab, daß diese Anordnung eine besonders vorteilhafte und vollkommene Kühlung und Kondensation des Quecksilberdampfes gewährleistet. Die Form und Anordnung des Einbaues ist so gewählt, daß 'der von der Kathode in Form eines Strahlenbüschels emporschießende Quecksilberdampf praktisch vollkommen aufgefangen und kondensiert wird.. Die Kühlwaben sind sämtlich nach der Kathodenmitte hin gerichtet.

In den Ausführungsbeispielen, vor allem in dem letzten, sind besonders vorteilhafte An-Ordnungen der Kühler entsprechend dem Zustand des Dampfes gewährleistet,- Über der Kathode ist zunächst Raum für die erste Expansion des Dampfes gegeben. Ein Hineinströmen in die Anodenräume wird durch entsprechende Bemessung des Spaltes für den Lichtbogendurchtritt verhindert. Dieser Spalt wird so klein gegenüber dem Eintrittsquerschnitt in die Kondensationsräume gehalten, daß der .Quecksilberdampf nur in letztere geführt wird. Nach der ersten Expansion, bei der bereits eine Energieabgabe stattfindet, erfolgt der Eintritt des Dampfes in die zweite Zone, wo er vornehmlich aus dem überhitzten Zustand in gesättigten Zustand übergeführt wird. In dieser Zone sind die Kühlkanäle bereits verengt, und die wirksame Kühloberfläche ist größer. Die Zahl der Kühlkanäle und die Größe der wirksamen Kühloberfläche nimmt entsprechend der Verdichtung des .105 Dampfes nach oben hin zu. Die letzte Kondensation endlich findet am Deckeides Gleichrichtergefäßes statt. Die dort angeordneten Kühltaschen oder -rippen sind vorzugsweise in radialer Richtung angeordnet, so daß sie n₀ den Dampf in Richtung auf die Gefäßwand leiten. Der Rest des Kondensats wird von dem bekannten Tropfblech oberhalb, der Anoden aufgefangen und zur Kathode geleitet.

Claims (4)

1. Patentansprüche: .

   r. Metalldampfgleichrichter mit kranzartig am Gefäßumfang angeordneten Anoden, zentraler Kathode und über der Kathode liegendem, von dem Anodenraum . .umschlossenem Kondensationsraum, der von dem Kathodenraum bis nahe an den

   Gefäß deckel sich erstreckende, konzentrisch angeordnete Kühlflächen aufweist, die ringförmige Kühlschächte solcher Weite bilden, daß der von der Kathode aufsteigende Metalldampf ungehindert in sie hineinströmen kann, und deren untere Enden derart gestaffelt sind, daß sie in von außen nach innen zunehmender Höhe liegen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen diesen Kühlflächen, deren Länge derart gewählt ist, daß alle unteren Enden in einer Zone praktisch gleicher Dampfgeschwindigkeit liegen (im wesentlichen auf einer Kugelfläche, deren Mittelpunkt in der Mitte der Oberfläche der Kathode liegt), kurze, ebenfalls gestaffelte Kühlflächen in der Weise vorgesehen sind, daß Größe und Zahl der dem in den Kühlschächten emporsteigenden -Metalldampf sich darbietenden Kühlflächen sich verhält wie die Dampfdichte und umgekehrt wie die Dampfgeschwindigkeit.
2. 2. Gleichrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren Ränder aller Kühlkörperstaffeln im wesentlichen auf Kugelflächen liegen, deren Mittelpunkt in der Mitte der Kathodenoberfläche liegt.
3. 3. Gleichrichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlflächen im wesentlichen nach der Kathodenmitte hin gerichtet sind.
4. 4. Gleichrichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkörper aus Kühlschlangen zusammengesetzt sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen