DE650883C - Vorrichtung zum Zuenden und zur Aufrechterhaltung eines elektrischen Lichtbogens - Google Patents

Description

Zur Durchführung gewisser chemischer Reaktionen in einem Medium mit großer dielektrischer Festigkeit, wie z. B. einem flüssigen Kohlenwasserstoff, ist es exforder-Hch, mit einer sehr hohen,, durch einen elektrischen Lichtbogen örtlich erzeugten Temperatur zu arbeiten. Wegen der isolierenden Eigenschaften eines solchen Mediums ist das Erzeugen und Aufrechterhalten eines elektrisehen Lichtbogens in'diesem Medium schwierig, und zwar besonders dann, wenn für die Erzeugung des Lichtbogens Wechselstrom benutzt wird. Dieser bietet zwar sonst den Vorteil, mit Hilfe einer einfachen, kräftigen und dauerhaften Einrichtung die nötige Spannung ohne Benutzung eines Stromwenders zu erzielen. Man kann aber nur dann ein ruhiges Arbeiten des Lichtbogens erhalten, wenn man über eine Leerlaufspannung verfügt, die vierbis fünfmal so hoch ist wie die Spannung zwischen den Elektroden im Belastungszustand. Zur Erzielung eines solchen Spannungsunterschiedes kann man entweder in bekannter Weise eine entsprechend bemessene Drosseispule zwischen dem Netz und dem Lichtbogen einschalten oder als fremde Stromquelle einen Wechselstromgenerator mit einem sehr hohen Spannungsabfall verwenden. Selbst bei dem letztgenannten Stromzuführungsverfahren muß man aber eine Einrichtung verwenden, deren wirkliche Arbeitsleistung viel höher ist als der durch den Lichtbogen beanspruchte Kraftverbrauch, so daß es sehr schwierig ist, eine wirtschaftlich arbeitende Einrichtung mit einem annehmbaren Gesamtwirkungsgrad zu schaffen.

Andererseits ist es bekannt, in Luft einen Wechselstromlichtbogen zu zünden und aufrechtzuhalten und ein ruhiges Brennen desselben dadurch zu erzielen, daß man Vorrichtungen anwendet, in welchen eine hochfrequente, z.B. eine fadiofrequenteHilfsfrequenz dem Wechselstrom technisch üblicher Frequenz überlagert wird. Diese hochfrequente Hilfsfrequenz wird mittels eines mit einem Kondensator und einer Funkenstrecke ausgerüsteten HilfsStromkreises erzeugt; dabei wird aber der Kondensator durch einen Strom aufgeladen, dessen Frequenz die gleiche ist wie die technisch übliche Frequenz des Stromes, welcher den Lichtbogen speist. Da höchstens nur eine Entladung des Kondensators durch Polwechsel des Aufladestromes erfolgt, so ist die Anzahl dieser Entladungen in der Zeiteinheit sehr gering und wird z. B. höchstens 100 in der Sekunde sein, wenn der Lichtbogenstrom die übliche Frequenz von 50 Perioden besitzt.

Gegenstand der Erfindung ist nun eine Vorrichtung zum Zünden,und Aufrechterhalten eines Lichtbogens in einem flüssigen Medium hoher dielektrischer Festigkeit, bei der der Kondensator des Hilfsstromkreises durch einen Generator aufgeladen wird, der von der

Speisestromquelle des Lichtbogens unabhängig ist .und einen Wechselstrom liefert, dessen Frequenz 500 bis 1000 Perioden in der Sekunde beträgt, also zwischen der Frequenz des Speisestromgenerators und der Eigenfrequenz des Hilfsstromkreises liegt. Vorzugsweise enthält dabei der Hilfsstromkreis einen umlaufenden Funkenerzeuger, der zusammen mit dem Kondensator des Hilfsstromkreises xo in einem gemeinsamen Metallgehäuse angeordnet ist.

Da die Anzahl der Entladungen des Kon- : densators des Hilfsstromkreises von der Frequenz des Hilfsgenerators abhängt und diese Frequenz viel höher ist als die Frequenz der Speisestromquelle des Lichtbogens, so finden die Hilfsentladungen in großer Dichte in der Zeiteinheit statt, z. B. 1000 bi-s 2000 in der . Sekunde. Durch die sehr schnelle Aufeinanderfolge von Entladungen wird durch das Medium hoher dielektrischer Festigkeit während der ganzen Dauer einer Periode des Lichtbogens ein praktisch beständig ionisierter Weg geschaffen, so" daß der Lichtbogen ständig aufrechterhalten und bestehen bleibt, trotz " seiner Neigung, in einem solchen Medium an einem beliebigen Augenblick seiner Periode zu erlöschen.

Bei Benutzung der Vorrichtung nach der Erfindung ist die zur Erzielung einer Beruhigung nötige Leerlauf spannung im allgemeinen nicht größer als das Doppelte der Spannung zwischen den Elektroden im Belastungszustand; in gewissen Fällen kann sogar eine noch niedrigere Leerlaufspannung verwendet werden. In jedem Falle wird die Nennleistung der elektrischen Einrichtung stets bedeutend verringert gegenüber dem Kraftaufwand, der bei NichtVerwendung eines hochfrequenten Hilfsstromkreises benötigt wird. Da-für den besonderen Zweck bereits eine beträchtliche Leistung im Lichtbogen selbst nötig ist und die Leistung des Generators des Hilfsstromkreises nur einen Bruchteil der im Lichtbogen zur Erzielung des gewünschten Wärmeeffektes verbrauchten Leistung beträgt, so entsteht durch die zusätzliche Anordnung des Hilfsgenerators kein merklicher Nachteil.

In der Zeichnung ist beispielsweise eine schematiche Darstellung der Vorrichtung nach der Erfindung wiedergegeben.

Der zu erzeugende und aufrechtzuerhaltende Lichtbogen springt zwischen den Elektroden ι und 2 in einem Medium über, das eine starke dielektrische Festigkeit besitzt und in einem Metallbehälter 3 enthalten ist. Der Lichtbogen wird durch einen Wechselstromgenerator 4 mit einer 'technisch üblichen Frequenz und entsprechend gewähltem Spannungsabfall gespeist. Wenn angenommen wird, daß die Elektrode2 geerdet ist, so wird derSpeisestromkreis durch das Kabel 5 vervollständigt, das mit Erdanschlüssen 6 versehen ist. Als Hilfsgenerator verwendet man einen Wechselstromgenerator 7 mit einer Frequenz in der Größe der Tonfrequenz (etwa 500 bis 1000 Perioden in der Sekunde). Dieser Hilfsgenerator versieht die Primärwicklung"eines Umwandlers 8 mit Strom, dessen Sekundärwicklung einerseits mit der einen Klemme eines Kondensators 9 und andererseits mit dem Körper eines Metallgehäuses 10 verbunden ist. Das Gehäuse enthält einen umlaufenden Funkenerzeuger, dessen Rotor 11 sich mit dem Rotor des Wechselstromgenerators 7 synchron dreht. Dieses Gehäuse, dessen Zweck weiter ttnten erklärt werden soll, steht selbst mit dem Kabel 5 und den Erdanschlüssen 6 in Verbindung. Die feste Elektrode 12 ist mit dem Ge- " · häuse 16 verbunden, während die isolierte Elektrode 13 mit dem bereits mit der einen Klemme des Kondensators 9 verbundenen Pol des Umwandlers 8 verbunden ist. Endlich steht die andere Klemme des Kondensators 9 durch das isolierte Kabel 14 mit der isolierten Elektrode 1 des Behälters 3 in Verbindung.

Der Kondensator 9 wird in regelmäßigen Abständen durch den Wechselstromgenerator 7 geladen, wobei der Ladestromkreis durch das Hauptspeisekabel 15, den Wechselstromgenerator 4 und das Erdnetz 5, 6 vervollständigt wird. Seine periodische Entladung durch den Raum zwischen den Elektroden 1 und 2 wird durch das Vorbeilaufen der Zähne des Rotors 11 an den festen Elektroden 12 und 13 bewirkt. Bei jedem Durchgang entstehen zwei gleichzeitige Funken, die je zwischen einer dieser Elektroden und dem entsprechenden Zahn des Läufers 11 überspringen und dadurch ein periodisches Kurzschließen der Sekundärwicldung des LTmwandlers 8 bewirken. Bei jedem Kurzschließen wird die Klemmenspannung des Kondensators 9 plötzlich zwischen die Elektroden 1 und 2 verlegt; zwischen diesen wird der Kondensator nunmehr entladen, wenn die betreffende Spannung hoch genug * ist. Es werden natürlich bekannte (nicht dargestellte) Mittel vorgesehen, um die Winkelstellung der Zähne des Rotors 11 gegenüber den Polen des Wechselstromgenerators 7 in passender Weisezubewirken. Andererseits richtet sich die Anzahl der Entladungen in der Sekunde nach der Anzahl der Zähne des Rotors 11; diese entspricht auch der Frequenz des Wechselstromgenerators bzw. dem doppelten Betrag dieser Frequenz. Es ist zu bemerken, daß die Verwendung eines umlaufenden Funkenerzeugers sich für den vorliegenden Fall ganz besonders eignet; hier handelt es sich nämlich darum, eine Reihe von Entladüngen von verhältnismäßig hoher Leistung regelmäßig zu erhalten, die während langer

Betriebszeiten entsprechend den technischen 'Bedürfnissen in sehr kurzen Zeiträumen aufeinanderfolgen. Diese dauernde Erzeugung von sehr kräftigen Schwingungsentladungen könnte aber in der Praxis schwerwiegende Nachteile mit sich bringen, die durch die elektromagnetische Ausstrahlung, die sie verursachen können, bedingt sind. Eine solche Strahlung kann nämlich einerseits den Empfang der in der Nähe befindlichen Rundfunkempfänger in unzulässiger Weise stören und andererseits zur Bildung von Glimmentladungen an verschiedenen Stellen der Einrichtung Veranlassung geben; solche Glimmentladungen können sehr gefährlich werden, wenn die Anlage zur Erzeugung von brennbaren Gasen bestimmt ist. Nach einem besonderen Merkmal der vorliegenden Erfindung werden diese Nachteile einerseits dadurch vollständig vermieden, daß man den umlaufenden Funkenerzeuger mit dem Rotor 11 in einem Metallgehäuse 10 anordnet, welches als Schutz dient, und andererseits dadurch, daß man das Kabel 14 mit einem Metallrohr 16

?·5 umgibt, das die Verbindung zwischen dem Gehäuse 10 und dem Erdungskabel 5 bildet. Durch diese Anordnung, die nötigenfalls auch durch eine die Hochspannungsklemme umgebende Metallkappe ergänzt werden kann, welche die Elektrode 1 trägt, wird jede störende oder gefährliche elektromagnetische Ausstrahlung praktisch beseitigt. Andererseits wird der Wechselstromgenerator 4 durch eine im Kabel 15 eingeschaltete Reaktanzspule 17 gegen das Eindringen von Hochfrequenzströmen geschützt; dieser Schutz wird nach der Abbildung noch durch einen an den Klemmen des Wechselstromgenerators 4 angeschlossenen Kondensator 1S und durch einen mit einer Funkenstrecke 20 in Reihe geschalteten Ohmschen Widerstand 19 ergänzt. Letztere Einrichtung bildet ein sehr bequemes Mittel, um ,sich zu vergewissern, daß der Wechselstromgenerator 4 keinen gefährlichen Überspannungen ausgesetzt ist. Endlich ist das Gehäuse 10 zweckmäßig mit einem Ventilator 21 versehen, der in beliebiger Weise angetrieben wird und die Luft im Innern des Gehäuses erneuert, wobei die verdorbene Luft durch die Sieböffnungen 22 entweicht.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Zünden und Aufrechterhalten eines Lichtbogens in einem flüssigen Medium hoher dielektrischer Festigkeit, der von einem Wechselstrom technisch üblicher Frequenz gespeist wird und dem eine hochfrequente (Radiofrequente), durch einen mit Kondensator und Funkenstrecke ausgerüsteten Hilfsstromkreis erzeugte Hilf sf requenz überlagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (9) des Hilfsstromkreises durch

■ einen Generator (7) aufgeladen wird, der von der Speisestromquelle (4) des Lichtbogens unabhängig ist und einen Wechselstrom liefert, dessen Frequenz 500 bis 1000 Perioden in der Sekunde beträgt, also zwischen der Frequenz des Speisestromgenerator und der Eigenfrequenz des Hilfsstromkreises liegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsstromkreis einen umlaufenden Funkenerzeuger enthält, der zusammen mit dem Kondensator (9) des Hilfsstromkreises in einem gemeinsamen Metallgehäuse angeordnet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen