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Quecksilberkathodenbehälter für Entladungsgefäße, insbesondere Gleichrichter,
mit metallischer Gefäßwandung und von dieser isoliert angeordnetem Kathodenquecksilber
Die Erfindung bezieht sich auf den Aufbau von Kathoden für Bogenentladungsgefäße
mit flüssiger Kathode und insbesondere auf die vakuumdichte Stromzuführung zur Kathode
von Quecksilberdampfgleichrichtern mit Metallgehäuse u. dgl. .
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Bei Großleistungs-Ouecksilberdampfgleichrichtern mit Metallgehäuse
ist es üblich, die Kathode von dem Gehäuse zu isolieren und dieses beispielsweise
dadurch zu bewirken, daß ein ringförmiger Porzellanisolator von großem Durchmesser
zwischen dem unteren Rand des Gehäuses und dem *kappenartigen oder ähnlich gestalteten
Behälter, der die Flüssigkeit der Kathode enthält, vorgesehen wird. Da der als Kathodeneinführung
benutzte Porzellanisolator sich in mancherlei Hinsicht nicht als befriedigend erwiesen
hat, beispielsweise infolge der Brüchigkeit des Porzellans bei den starken Temperatureinwirkungen,
denen es unterworfen ist, so ist versucht worden, das Porzellan durch ein anderes
Verbindungs- bzw. Dichtungsmaterial zu ersetzen, insbesondere durch Materialien,
die sich für Anodeneinführungen bei Quecksilberdampfgleichrichtern als außerordentlich
brauchbar erwiesen haben. Ein in dieser Hinsicht besonders geeignetes Material besteht
aus einer Mischung von Glimmer und Bleiborat.
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Es hat sich nun eine Schwierigkeit bei der Herstellung von-isolierenden
Ringen aus dem letztgenannten Material von einem solchen Durchmesser., wie ihn die
aus Porzellan bestehenden Ringe besitzen, gezeigt, und- zwar infolge des hohen Druckes,
der notwendig ist, um solche Ringe aus einem Gemisch von Glimmer und Bleiborat herzustellen.
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Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, das Kathodengefäß aus Isolationsmaterial
herzustellen und die Stromzuführung von oben oder durch eine Öffnung im Boden des
Isolationsgefäßes herzustellen. Bei der Einführung von oben ergeben sich jedoch
Schwierigkeiten durch die Länge des Einführungsleiters: Bei der Einführung von unten
besteht bei den bekannten Anordnungen die Gefahr eines Kurzschlusses zwischen dem
Zuleitungsbolzen und der Gefäßwand, weil der Zuleitungsbolzen nicht auf der ganzen
Länge von Isolationsmaterial vakuumdicht umschlossen ist. In dem zwischen dem Kathodengefäß
und dem Gefäßboden bei diesen Anordnungen entstehenden Raum @ kondensiert
stets
im Laufe der Zeit eine so große Quecksilbeünerige, daß schließlich die Isolation-
zwischen der Gefäßwand und dem Kathodenbolzen überbrückt wird. In diesem Zustand
besteht die Gefahr einer Kathodenfleck'bildung auf der Gefäßwand.
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Es ist ferner vorgeschlagen worden, tdie Kathode von Gleichrichtern
aus einem Metallgefäß herzustellen, das gegenüber dem Gleichrichtergefäß durch eine
nicht vakuumdichte Isolation, beispielsweise aus Glimmer, isoliert und außen von
einer vakuumdichten metallischen Haube umgeben ist, durch die der Stromleiter isoliert
hindurchgeführt ist. Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß der Räum, der
das Kathodengefäß von außen umgibt, nur sehr schwer entgast werden kann.
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Alle diese Schwierigkeiten werden gemäß der Erfindung dadurch behoben,
daß ein vakuumdicht mit dem Entladungsgefäß verbundener metallischer Kathodenbehälter
mit einem zur-Aufnahme des Kathodenquecksilbers dienenden ringförmigen l#Täpf- aus
isolierendem Material vorgesehen ist, wobei die Stromzuleitung zum Kathodenquecksilber
durch einen Bolzen erfolgt, der durch die Metallwand des Kathodenbehälters mit einer
Dichtung aus glasartigem Isolierstoff und durch den hohlen Mittelteil des ringförmigen
Quecksilbernapfes bis über dessen oberen Rand geführt-ist. Am oberen Ende ist der
Bolzen mit einer Metallkappe verbunden, die über den inneren Rand des Quecksilbernapfes
greift und- bis in das Kathodenquecksilber hineinreicht.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Abbildung im Schnitt
dargestellt.
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In der Abb: z ist ein Quecksilberdampfgleichrichter mit einem Vakuumgefäß,
dessen unterer, die Kathode tragender Teil mit :2 bezeichnet-ist. Der Kathodecibehälter
3 ist lösbar, -aber nicht- isoliert mit .dem- Gehäuse 2 verbünden. Da der gewöhnlich
zwischen .der Metallkappe 3 und dem Gehäuse 2 eingeschaltete Porzellanring großen
Durchmessers nicht benötigt wird, so kann- eine Befestigung von Metall: an Meta11,
wie es. in der Abbildung gezeigt ist, verwendet werden, die beliebigen Durchmesser
haben kann und beträchtlichen Erwärmungen ohne Gefährdung ,Widerstehen-kann.
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Um die Quecksilberkathode 4 von dem Gleichrichtergehäuse 2 zu isolieren,-
ist das Quecksilber in einem hochwärmebeständigen Napf 5 von der Form eines ringförmigen
Kanals untergebracht, der senkrechte Innen-und Außenwände 6 und 7 besitzt, so -daß
die innere Wand 7 einen Hohlraum g bildet, der zentral zum Kathodennapf, dem ringförmigen:-Teil
5; liegt. Um die Stromzuführung zur Quecksilberkathode 4 von dem Gleichrichtergehäuse
zu isolieren, ist eine Kathodeneinführung 9 von verhältnismäßig kleinem Durchmesser
vorgesehen, die mit der Bodenwand io des Kathodenbehälters 3 auf einen Kreisring
verbunden ist und sich von dort aus nach unten erstreckt. Die Einführung *9 besteht
aus einer Metallhülse zi, die mit dem. Boden io der Kappe 3 verschweißt ist, einem
Kern 12 aus leitendem Material und einem Teil x3 aus glasartigem Material, vorzugsweise
einer Mischung von Glimmer und Bleiborat, der zwischen den Teilen i i und -12 eingegessen
ist. Um den Kern i2 vor ungewünschtem Kontakt mit Quecksilber zu schützen, ist die
Einrichtung so getroffen, daß sich dieser Kern 12 über den Kathodennapf oder den
kanalförmigen Teil, 5 hinaus erstreckt und der sich nach aufwärts erstreckende Teil
14 des Kernes 12 mit einem sich abwärts erstreckenden Teil 15 des glasartigen Körpers
13 bedeckt ist.
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Um den Strom von dem Quecksilber einem äußeren Stromkreis zuzuleiten,
der an das untere Ende 16 des Kernes 12 angeschlossen werden kann, ist ein kappenartiger
metallischer Teil 17 in Verbindung mit dem oberen Teil des Kernes 12 vorgesehen.
Die Kappe 17 erstreckt sich auf der Außenseite der Wandung 7 des -Gefäßes 5 nach
unten. Der Rand der Kappe 17 taucht in das Quecksilber 4 ein. Die Kappe- 17 wird
gegen den Lichtbogen- durch den kappenartigen Isolator ' i3 geschützt, der: beispielsweise
aus hochtemperaturbeständigem Porzellan besteht.
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Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, kein Kühlmittels für den
kappenartigen, die Kathode tragenden Teil 3 zu verwenden, da, wenn dieser Teil gekühlt
ist, die Möglichkeit besteht, daß . er 'sich mit- Quecksilber füllt und dadurch
ein -größerer Vorrat von Quecksilber -in dem Gleichrichter notwendig ist. Wenn .dieser
Teil 3 nicht gekühlt wird, so hat das .Quecksilber nicht das Bestreben, "sich außerhalb
des Porzellannapfes 5 anzusammeln, und Quecksilber, welches aus dem Napf herausspritzt,
.-wird allmählich. verdampfen. Es= kann -zweckmäßig sein, den leitenden Kern 12
der: Dichtung 9 hohl auszubilden. Die Notwendigkeit einer Kühlung - des Teiles z.2
hängt--von der Leistung des Apparates ab-. -Es sei hervorgehoben, daß gemäß der
Erfindung der Strom fön der. flüssigen Kathode 4 nach dem äußeren Stromkreis durch
einen leitenden Teil,-' wie den Kern z2, geleitet wird,.- der den Quecksilbernapf
zentral durchsetzt, und daß sich eineKathodeneinführung g von kleinem Durchmesser
vom Gleichrichtergehäuse -aus ahwärts erstreckt und zentral zu
dem
Kathodenträger , oder Gehäuseboden 3 angeordnet ist. Da bei dieser Art von Einführung
der zwischen Kern und Hülse vorgesehene glasartige Körper von verhäItnismäßig'kleinem
Durchmesser ist, so bestehen keine Schwierigkeiten, um geeignet --hohe Drucke zum
Formen der Dichtung anwenden zu können.