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Einrichtung zur Erhöhung der Betriebssicherheit von Metalldampfentladungsapparaten,
insbesondere Quecksilberdampfgleichrichtern Die Erfindung betrifft eine Einrichtung
zur Erhöhung der Betriebssicherheit von Metalldampfentladungsapparaten, insbesondere
0uecksilberdampfgleichrichtern.
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Es ist bereits bekannt, bei Quecksilberdampfgleichrichtern zur Beseitigung
der Restladungen neutralen Metalldampf periodisch etwa im Takt des an die Anoden
gelegten Wechselstromes in die Nähe der Anodenköpfe zu führen. Die bekannten Anordnungen
haben jedoch den Nachteil, daß die Rückzündungsgefahr, namentlich in den Bezirken
der Anodenköpfe, nicht vollkommen behoben ist. Dies hat seine Ursache darin, daß
bei den bekannten Anordnungen der neutrale Metalldampf keine ausreichende Spülwirkung
auf die Oberfläche des Anodenkopfes ausübt und so Ladungsträger in den Bezirken.
der Anodenköpfe verbleiben, die dann die erwähnten Störungen, Rückzündungen, Kurzschlüsse
u. dgl. zur Folge haben.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Einrichtung zur Erhöhung
der Betriebssicherheit nun so getroffen, daß zur Führung des neutralen Metalldampfes
Rohre (Kaminrohre) dienen, die einerseits unmittelbar vor der Stirn des in einem
Anodenschutzrohr angeordneten Anodenkopfes, andererseits im unteren Teil des Gleichrichters
in Nähe des Kathodenbehälters endigen. Eine solche Ausgestaltung von Metalldampfapparaten
hat den Vorteil, daß zufolge der kaminartigen Wirkung der den neutralen Metalldampf
führen- , den Rohre das Zurückbleiben von störenden Ladungsträgern in den Anodenbezirken
ausgeschlossen ist, da diese während des Betriebes restlos fortgeführt werden. Die
den neutralen Metalldampf führenden Rohre. (Kaminrohre) endigen vorteilhaft am Boden
des Entladungsgefäßes. Das zur Führung des neutralen Metalldampfes dienende Kaminrohr
liegt koaxial in dem betreffenden Schutzrohr. Die Kaminrohre, die man gegebenenfalls
als Rückzündungsschutzkörper, z. B. Gitter, ausbildet, werden vorteilhaft isoliert
befestigt, namentlich wenn sie nicht selbst aus Isolierwerkstoff, beispielsweise
keramischem Werkstoff, bestehen.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele dargestellt.
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Die Fig. z bis 3 zeigen senkrechte und die Fig. q. einen waagerechten
Schnitt durch Großgleichrichter verschiedener Ausführung.
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In Fig. z sind das Großgleichrichtergefäß mit r, die Anoden mit z
und die die Anoden einschließenden Schutzrohre mit 3 bezeichnet.
Die
Kathode ist bei 4. angedeutet. Unterhalb der Anoden 2 befinden sich enge Rohre (Kaminrohre
5), die unmittelbar vor der Anodenstirn einerseits und der unteren Wan".' Jung 6
des Gleichrichtergefäßes i andere2-seits endigen. Das obere Ende des rohres 5 ist
bis an die Hauptstromlinie desW-' Lichtbogens herangeführt. Das Kaminrohr kann entweder
an dem Anodenschutzrohr 3, an dem Boden 6 des Behälters i oder an einem Kühleinbau
des Gleichrichters isoliert oder nicht isoliert befestigt sein. Das Kaminrohr 5
wirkt so gegebenenfalls als Rückzündungsschutzkörper und kann an seinem oberen Ende
gitterförmig ausgestaltete Ansätze tragen. Das Kaminrohr 5 kann somit als Bestandteil
eines Rückzündungsschutzgitters ausgebildet sein.
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Während des Betriebs des Gleichrichters ist der Dampfdruck in der
Umgebung der Anodenköpfe erheblichen Schwankungen unterworfen, je nachdem ob der
Lichtbogen sich im Brenn- oder Löschzustand befindet. Das Kaminrohr, das, wie oben
ausgeführt wurde, mit seinem von der Anode abgewandten Ende in einen Raumteil mit
Dampf von zum Löschen geeignetem Zustand hineinragt, saugt gleichsam wie eine Pumpe
beim Abfall des Druckes am Anodenkopf von unten aus neutralen Ouecksilberdampf periodisch
an und führt ihn unmittelbar gegen die Anodenstirnflächen. Hierdurch wird eine schnelle
und vollkommene Entionisierung der Gasstrecke erreicht. Die Gasstrecke wird mit
in jeder Hinsicht durchschlagfesten Schichten durchsetzt, da etwaige störende Ladungsträger,
die sich auf den Anodenkopf zu bewegen, vollständig neutralisiert werden. Die obere
Öffnung des Rohres 5 liegt vorteilhaft in einem Abstand von etwa der Größenordnung
ihres Durchmessers von der Anodenstirn entfernt. Der Durchmesser des Rohres 5 ist
so bemessen, daß einerseits die Stromdichte in dem verbleibenden aktiven Ouerschnitt
des Lichtbogens nicht zu hoch ansteigt und der Lichtbogen andererseits nicht durch
das Rohr 5 hindurchbrennen kann.
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Das Kaminrohr wirkt als Neutralisationskörper für die Restladungen,
es führt periodisch nichtionisierten Dampf von niedrigem Druck in den Raum vor dem
Anodenkopf, während der Brennperiode erhöht sich naturgemäß der Druck im Rohr und
im ungünstigen Zeitpunkt kann keinerlei Strömung stattfinden. Beim Erlöschen des
Lichtbogens setzt ein plötzliches Druckgefälle ein, durch das Metalldampf angesaugt
wird, der die vorhandenen Restladungen vollständig neutralisiert. Es kommt noch
ein weiterer Gesichtspunkt hinzu. Das Rohr 5 nämlich, das im allgemeinen aus gut
wärmeleitendem Material hergestellt wird, führt aus der heißesten Zone innerhalb
des Anodenrohres `Wärme ab, da es durch die Verbindung mit kühleren Teilen des Gleichrichters
(kühleren #i'.en und kühlem Metalldampf) selbst in erheblichem Maße gekühlt wird.
Die Verbesserung der Dampf- und Kühlverhältnisse in den Anodenschutzrohren ist so
erheblich, daß der Spannungsabfall innerhalb der Anodenschutzrohre, der vielfach
einen Anlaß zu Betriebsstörungen bietet, beträchtlich herabgesetzt wird.
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Im allgemeinen wird man das Rohr 5 koaxial in dem Anodenschutzrohr
anordnen, oder, wenn in dem Anodenschutzrohr eine Lichtbogenverdrängung auftritt,
wird man das Kaminrohr unter Berücksichtigung des Weges, den der Lichtbogen einnimmt,
exzentrisch einsetzen. In jedem Falle ist das Rohr so anzubringen, daß es in den
heißesten Teil des Lichtbogens hineinragt. Das Rohr 5 kann aus einem Metall normaler
oder erhöhter Wärmebeständigkeit bestehen. Auch ist es möglich, das Rohr 5 aus keramischem
Werkstoff herzustellen. In jedem Falle wird jedoch Wert darauf zu legen sein, daß
das Rohr 5 eine möglichst gute Wärmeleitfähigkeit aufweist. Selbstverständlich kann
man das Rohr 5 auch so ausbilden, daß nur die besonders gefährdeten, in der Nähe
des Anodenkopfes - liegenden Teile aus hitzebeständigem keramischem Werkstoff ausgeführt
werden. In vielen Fällen wird es sich empfehlen, die Enden des Kaminrohres als Düsen
auszubilden oder dem ganzen Kaminrohr die Strömung begünstigende Formen zu geben.
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Um auch bei Gleichrichtern kleinerer Leistung, also bei Gleichrichtern
mit verhältnismäßig engen Anodenschutzrohren eine periodische Strömung von neutralen
Dämpfen zu bekommen, kann man das Saugrohr auch seitlich an dem Anodenschutzrohr,
etwas unterhalb des Kopfes, ansetzen und es mit dem anderen Ende in Gegenden niedrigen
Dampfdruckes endigen lassen. Die Ausmaße des Rohres müssen auch hier so getroffen
werden, daß der Lichtbogen nicht in dem Rohr 5 brennen kann. Es empfiehlt sich,
das Rohr längs des Anodenrohres bis zur Kesselwand oder zum Kesselboden herabzuführen.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. z ist das Rohr 5 seitlich an dem
Anodenschutzrohr 3 angebracht, nach Fig. 3 ist das Rohr 5 am unteren Ende nach der
Gefäßwand hin abgebogen, und bei der Ausführungsform nach Fig. .4 ist das Kaminrohr
5 im Anodenschutzrolir 3 exzentrisch angeordnet, da in diesem Fall angenommen wird,
daß der
Hauptstrom des Lichtbogens von der Achse des Anodenschutzrohres
abweicht. In jedem Fall empfiehlt es sich, die Form des . Kaminrohres 5 so weit
wie irgend möglich dei Form der Hauptstromlinie des Lichtbogens:.;,, die meist eine
Raumkurve bildet, anzupas'seii.