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Quecksilberdampfgleichrichter,. insbesondere mit Metallwandung, mit
Einbaukörpern, die teils die Anode umgeben und teils vor d'er Anodenstirnfläche
angeordnet sind Die Anoden von Quecksilberdampfgleichrichtern werden üblicherweise
mit einem sog. Anodenschutzrohr ausgerüstet. Dieses dient dazu, das Zuströmen von
Ionen aus den benachbarten Lichtbögen, d. h. aus den Lichtbögen anderer Anoden,
zu vermeiden. Derartige Schutzrohre verhindern aber gleichzeitig den Zustrom des
nichtionisierten Quecksilberdampfes oder erschweren wenigstens diese Dampfzufuhr
in erheblichem Maße. Bei den bekannten Schutzrohrkonstruktionen muß die ganze Dampfmenge
durch die untere öffnung des Schutzrohres eintreten. Der Dampfmangel in der Nähe
der Anoden hat nun zur Folge, daß in den Schutzrohren nicht genügend Ionen gebildet
werden, daß also die Raumladung der fliegenden Elektronen nicht in ausreichendem
Maße neutralisiert wird und= daß infolgedessen der Gleichrichter zu überspannungenneigt.
Dies ist in um so höherem Maße der Fall, je niedriger bei einem bestimmten Belastungsstrom
die Temperatur des Gleichrichters ist bzw. je höher der Gleichrichter bei einer
bestimmten- Temperatur belastet ist.
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Um den Dampfmangel zu mildern, hat man bereits vorgeschlagen, in den
Schutzrohren etwa in Höhe der- Anoden öffnungen anzubringen, durch welche nichtionisierter
Dampf in den Raum vor den Anoden eintreten kann. Es wurde gleichzeitig vorgeschlagen,
in diese Öffnungen Entionisierungsflächen einzusetzen, welche im wesentlichen parallel
zur Richtung der Dampfströmung durch die oberen Schutzrohröffn=gen liegen und infolgedessen
zur Entionisierung des Dampfes beitragen.
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Es ist ferner vorgeschlagen worden, die gleichmäßige Verteilung des
Lichtbogenansatzes auf der Anodenoberfläche durch Metallflächen zu erzwingen, deren
Ebenen senkrecht auf der Anodenachse stehen. Bei einer solchen Anordnung wird die
gleichmäßige Verteilung jedoch nur erreicht, wenn die Entionisierungsflächen am
unteren Ende der Anoden einen sehr geringen Abstand voneinander haben. Nur dadurch
kann nämlich erreicht werden, daß der durch den längeren Lichtbogen bedingte größere
Lichtbogenabfall zu den oberen Teilen der Anode gegenüber dem zu den unteren Teilen
der Anode ausgeglichen wird. Bei der Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung
wird der gleichmäßige Lichtbogenansatz ohne einen solchen zusätzlichen Lichthogenverlust
erreicht.
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Durch die Erfindung soll eine noch vollkommenere Wirkung im Sinne
der Vermeidung von Überspannungen :erreicht werden, indem die Anordnung des Schutzrohres
und
der Entionisierungsflächen derart getroffen wird, daß einerseits
Quecksilberdampf nahezu ungehindert den Anoden zuströmen kann und dabei gleichzeitig
entionisiert wird und da.ßandererseits der Lichtbogenquerschnitt nicht auf einen
bestimmten Betrag, :etwa den eines Anodenschutzrohrquerschnittes, beschränkt ist,
sondern sich über einen größeren Querschnitt ausbreiten kann und daher eine größere
Dampfmenge zur Schaffung von neutralisierenden Ionen zur Verfügung hat, sofern eine
für die gerade vorhandene Temperatur bzw. den gerade vorhandenen Dampfdruck übermäßig
hohe Stromstärke auftritt. Eine in diesem Sinne übermäßig hohe Stromstärke kann
weit unterhalb des Nennstromes des Gleichrichters liegen, nämlich dann, wenn die
Temperatur des Gleichrichters und somit der Dampfdruck in der Nähe der Anoden verhältnismäßig
niedrig sind. Durch die dem Lichtbogen gegebene Ausbreitungsmöglichkeit wird die
Gefahr des Auftretens von überspannungen in noch höherem Maße vermieden, als es
durch die Erleichterung der Dampfzufuhr zu der Anode an und für sich schon der Fall
ist.
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Zur Erreichung dieses Zieles werden gemäß der Erfindung Einbaukörper,
die teils die Anode umgeben und teils vor der Anodenstirnfläche .angeordnet sind,
vorgesehen, die aus zur Mittelachse der Entladungsbahn vor der Anode parallelen,
vorzugsweise radial angeordneten Querwänden bestehen, wobei die Querwände längs
der Seitenfläche der Anode verlaufen, sich über die Anodenstirnfläche hinaus erstrecken
und vor derselben eine enge, nicht von Entionisierungsflächen durchsetzte Bahn um
die Mittelachse herum frei lassen. Falls noch Anodenschutzrohre vorgesehen sind,
sind diese derart auszubilden, daß sie ihre Anode nur auf einem kleinen Teil ihrer
Fläche abdecken.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand von schematischen Zeichnungen
eines Gleichrichters mit Eisengefäß erläutert. Es zeigt Abb. i das Gleichrichtergefäß
in einem senkrechten Schnitt nach der Ebene A-B, Abb.2 dasselbe Gefäß im Grundriß,
und zwar im Schnitt nach der Ebene C-D, Abb. 3 einen Aufriß der Anode 5.
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In, Abb. i und 2 'bedeuten i :die Außenwand des Gleichrichterkessels,
2 bis 7 die Anöden, 8 die Anodenschutzhülse; mit 9 sind die nach der Erfindung anzuordnenden
Entionisierungsflächen bezeichnet. Diese selbst können imierhalb der Eifindung in
verschiedenartiger Weise ausgebildet und befestigt werden. An der Anode 5 ist eine
Ausführungsform dargestellt, bei welcher die Anodenschutzhülse 8 in der Höhe der
Anode endet. Die Entionisierungsflächen liegen dabei in den radial zur Anodenachse
verlaufenden Ebenen und besitzen alle die gleiche Form (Abb. 2, Anode 5). Bei dieser
Ausführungsform sind die Entionisierungsflächen an der Anodenschutzhülse 8 selbst
befestigt.
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der Anode 7 ist eine andere Ausfüh-@,rüngsform dargestellt, bei welcher
die' Entionisierungsflächen an der inneren und äußeren Wand des Gleichrichterkessels
selbst befestigt sind und bis in die Nähe der Anodenschutzliülse heranteichen. Diese
Hülsen selbst sind wie bei ,der Anode 5 beschrieben zu denken.
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Der Innenraum des Gleichrichterkessels kann zweckmäßig noch Trennwände
i o erhalten, welche die einzelnen Anodenräume voneinander abteilen. Die Entionisierungsflächen
können dann, wie an der Anode 3 dargestellt, sich über den ganzen durch die Trennwände
i o abgeteilten trapezähnlichen Querschnitt erstrecken.
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In Abb.3 ist die Ausbildung und Anordnung der Entionisierungsflächen
9 längs und vor den Anoden dargestellt. Sie verlaufen längs der Anode und erstrecken
sich über die Anodenstirnfläche hinaus. In ihrem unteren Teil erhalten die Entionisierungsflächen
eine derartige Form, daß sie vor der Anodenstirnfläche näher an die Anodenachse
bzw. an die Mittelachse der Entladungsbahn vor - der Anode heranreichen als in der
Höhe der Anoden selbst. Es bleibt daher nur eine enge, nicht von Entionisferungsflächen
durchsetzte Bahn um die Mittelachse herum frei.
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Die Erfindung ist nicht auf die Verwendung ebener Entionisierungsflächen,
wie sie in den beschriebenen Ausführungsbeispielen vorkommen, beschränkt; ferner
müssen die Entionisierungsflächen auch nicht streng radial zur Achse der Anode liegen,
wie letzteres bereits an Hand der Abb. 2, Anode 7, dargestellt ist. Es empfiehlt
sich vielmehr, die Entionisierungsflächen etwas zu neigen, :etwa in dem Sinne, daß
sie Teile einer Schraubenfläche, deren Achse die Anodenachse ist, bilden, wobei
die Ganghöhe der Schraube etwa von der Größenordnung der Höhe des Gleichrichtergefäßes
oder größer zu wählen ist. Hierdurch wird verhindert, daß Quecksilbertropfen von
der Kathode unmittelbar gegen die Anode spritzen können. Aus demselben Grunde kann
es vorteilhaft sein, den Entioni= sierungsflächen in sich eine Biegung zu erteilen,
die um eine auf der Ebene der Abb. 2 senkrecht stehende Achse verläuft.
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In den Abb. i und 3 sind auch die Lichtbogenwege schematisch dargestellt.
In Abb. i zeigt die punktierte Linie zwischen der Kathode und der Anode 2 die Achse
der bei den bekannten Gleichrichtern möglichen Lichtbogenbahn; der Querschnitt des
Lichtbogens ist,
wie ersichtlich, .auf den lichten Querschnitt der
Anodenschutzhülse 8 bzschränkt. Die Anodenschutzrohre 8 der Anode 5 besitzen bei
der in Abb. r und 3 dargestellten Ausfüh-;#-rungsforrn etwa in der Höhe der Anode
selbst:. Öffnungen, die eine Fläche von der Größe des Anodenquerschnittes besitzen.
Außerhalb des Anodenschutzrohres sind zum mindesten vor diesen öffnungen radial
verlaufende Flächen 9_ angeordnet. Die Achse des Lichtbogens zwischen der Kathode
und der Anode 5, die mit Entionisierungsflächen 9 gemäß der Erfindung ausgerüstet
ist, ist mit einer doppelt gestrichelten Linie bezeichnet. Bei einer Stromstärke,
die-für die gerade vorhandene Temperatur -und damit für die vorhandenen Dämpfmengen
noch verhältnismäßig niedrig ist, brennt der Lichtbogen nur längs dieser doppelt
gestrichelten Linie. Er ist also, wie auch aus Abb. 3 ' ersichtlich, bei
geringer Stromstärke auf den von den Entionisierungsflächen 9 vor der Anodenvorderfläche
frei gelassenen Querschnitt beschränkt, während er sich bei großer Stromstärke auch
zwischen den radial verlaufenden Entionisierungsflächen -hindurch erstreckt. -Die
durch die Erfindung erreichten Vorteile liegen außer in der Vermeidung von llberspannungen
auch darin, .daß es möglich ist, den Gleichrichter bei gleicher.Leistung kleiner
zu dimensionieren.