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Einrichtung zur Kühlung und Temperaturregelung für elektrische Entladungsgefäße,
insbesondere für Quecksilberdampfgleichrichter mit Metallgefäß Für die Kühlung und
Temperaturregelung elektrischer Entladungsgefäße, insbesondere von Quecksilberdamp£gleichrichtern
mit Metallgefäß, wird im allgemeinen eine bewegte Flüssigkeit verwendet, die dem
Entladungsgefäß kalt zugeführt wird. Die im Kü 1-mantel des Entladungsgefäßes erwärmte
Flüssigkeit wird häufig mit Hilfe eines Rückkühlers wieder auf eine niedrige Temperatur
gebracht, so daß die umlaufende Kühlmittelmenge erhalten bleibt. Im Rückkühler findet
ein Wärmeaustausch zwischen durch Luft oder Flüssigkeit; z. B. kaltes Wasser, gekühlten
Wänden statt. Es ist bekannt, als Wärmeaustauscher einen Kessel zu verwenden, der
mit Rohren durchsetzt ist, durch die die Kühlluft strömt. Da der Wärmeübergang zwischen
der strömenden Luft und der Wand nur verhältnismäßig schlecht ist, wird: eine sehr
große Luftmenge oder ein sehr großes W<irmeaustauschgefäß benötigt. Bei der Einrichtung
nach der Erfindung ist zur Vermeidung dieser Nachteile in dem von Rohren durchsetzten
Behälter ein System, koaxialer Rohre vorgesehen, von denen die inneren von dem Kühlmittel
durchflossen werden, mit dem die Außenseite der äußeren Rohre in Berührung steht,
während der Zwischenraum zwisehen den koaxialen Rohren von dem anderen Kühlmittel
durchflossen wird. Bei dieser Anordnung wird nicht nur das dauernd erneute kalte
Kühlmittel besser ausgenutzt, sondern es wird zudem das umlaufende Kühlmittel bei
gleichem Energieaufwand für die Umwälzpumpe auf eine niedrigere Temperatur gekühlt
als bei der bekannten Anordnung. Dieser Vorteil ist in erster Linie darauf zurückzuführen,
daß die Geschwindigkeit des Kühlmittels in dem Raum zwischen den beiden koaxialen
Rohren sehr groß ist, so daß das Teunperaturgefälle in dem wandnahen, langsam bewegten
Teil des Kühlmittels bedeutend geringer ist als bei der bekannten Anordnung mit
einfachen Rohren. Der Behälter dient dabei im allgemeinen zugleich als Vorratsbehälter
und Ausdehnungsgefäß. Besonders zweckmäßig ist es, an ihm die zum Umwälzen des umlaufenden
Kühlmittels erforderliche Pumpe anzubringen, so daß die ganze Rückkühleinrichtung
ebenso wie das Entladungsgefäß leicht gegen Erde isoliert werden kann. Zum Zwecke
der Temperaturregelung wird die Umlaufgeschwindigkeit des kalten Kühlmittels mit
Hilfe eines Temperaturmeßgerätes, das von der Temperatur des Gleichrichters abhängig
ist, becinflußt.
Wenn das Entladungsgefäß in sehr kalten Räumen
verwendet wird .oder häufige Betriebspausen vorkommen, bietet es einen erheblichen
Vorteil, eine zusätzliche Heizvorrichtung am Wärmeäustauscher vorzusehen, durch
den der Kühlmittelinhalt auch während der Betriebspausen auf eine höhere Temperatur
gebracht werden kann, so daß der Gleichrichter bei Betriebsbeginn die für die Betriebssicherheit
günstigste Temperatur erhalten kann. Zur Regelung dieser Heizung wird ebenfalls
ein von der Gleichrichtertemperatur abhängiges Relais verwendet.
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Da das von dem kalten Kühlmittel durchflossene Rohrsystem im Betrieb
eine geringere Länge besitzt als der Mantel des Wärmeaustauschers, ist es in vielen
Fällen zweckmäßig, den Mantel des Wärmeaustauschers mit einer oder mehreren elastischen
Längenausgleichsgliedern zu versehen., weil dadurch eine unzulässige- mechanische
Beanspruchung der Schweißstellen vermieden wird.
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Die Abb-. i zeigt als Ausführungsbeispiel einen Ouecksilberdampfgleichrichter
io mit Metallgefäß. Die Gefäßwand 12 wird durch die umlaufende Flüssigkeit 14 gekühlt,
die den Zwischenraum zwischen der Gefäßwand 12 und der äußeren Kühlmantelwand 13
ausfüllt. Die Isolatoren i i und 2o dienen zur Isolation des Gleichrichtergefäßes
und des Rückkühlbehälters 15 gegen Erde. Als Kühlmittel wird zweckmäßig eine Flüssigkeit
verwendet, die das Metall des Gefäßes, der Rohrleitungen und des Rückkühlers nicht
angreift. Zu diesem Zweck eignet sich auch Wasser, wenn es mit entsprechenden Zusätzen
versehen ist.
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Das Rückkühlgefäß 15 .dient zugleich zum Wärmeaustausch und als Vorrats-
bzw. Ausgleichsb@ehälter für das umlaufende Kühlmittel. Zum Wärmeaustausch dienen
die beispielsweise von kaltem Wasser durchflossenen Rohre 16, die im Innern des
Gefäßes 17 angebracht sind. Die Umwülzpumpe 18 ist auf dem Sockel i9 angebracht
und dient dazu, das Kühlmittel bei 37 anzusaugen und durch die Rohrleitung 38 in
die Kammer 30 zu drücken. Diese Kammer ist durch eine oder mehrere Trennwände 34
so abgeteilt; daß das Kühlmittel ein- oder mehrmals durch die Röhren 29 zum unteren
Raum 31 und wieder zurück zu einem anderen Teil des Raumes 30 fließen muß.
Dadurch wird ein guter Wärmeaustausch mit dem zwischen der Außenwand der Rohre 29
und der Innenwand des Rohres 28 kalten Kühlmittel bewirkt. Die Anordnung dieser
Rohre ist in Abb. 2 in vergrößertere Maßstab wiedergegeben. Das kalte Kühlmittel
wird, falls Isolation gegen Erde erforderlich ist, durch einen Gummischlauch 4o
der Rohrleitung 39 zugeführt, so daß es bei 26 in den Wärmeaustauschapparat eintritt
und ihn bei 27 durch die Rohrleitung 41 und den Schlauch 42 wieder verläßt. Zur
Regelung der Zufuhr des kalten Kühlmittels, z.- B. Frischwasser, dient der durch
das temperaturempfindliche Organ 44 unter Zwischenschaltung der Druckleitung 45
gesteuerte Ventil 43, das um so mehr Frischwasser zufließen läßt, je höher die Temperatur
an der Meßstelle 4¢ ist.
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Für den Fäll, daß die Temperatur zu niedrig ist, also insbesondere
nach Betriebspausen oder bei in sehr kalten Räumen stehenden Gleichrichtern, empfiehlt
es sich in vielen Fällen, das umlaufende Kühlmittel mit Hilfe der Heizelemente .I7
zu erwärmen. Das Ein- und Ausschalten des Heizstromkreises erfolgt durch das temperaturempfindliche
Organ 48, das über die Druckleitung 49 das isolierende Relaiselement 5o einen Schalter
betätigt. Durch Steigerung der Umlaufgeschwindigkeit kann erreicht werden, daß der
Temperaturunterschied zwischen den über die Leitung 35 dem Gleichrichter zugeführten
Kühlmittel und dein durch die Leitung 36 abgeführten Kühlmittel nur sehr gering
ist: Das hat den Vorteil, daß die Gefahr einer Kondensation von Quecksilber in der
Umgebung der Anoden erheblich herabgesetzt werden kann.
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Zur Überwachung des Flüssigkeitsspiegels dient ein Flüssigkeitsanzeiger
46. Zur Vermeidung von mechanischer Überbeanspruchung der zum Wärmeaustausch dienenden
Rohre ist eine in Abh. 3 in größerem Maßstab dargestellter Ausdehnungsflansch vorgesehen.
Die im allgemeinen zylindrische Wand 21 ist mit zwei ebenen Flanschen 52 und 53
verschweißt, deren gegenseitiger Abstand durch einen Ring 54 sichergestellt ist,
und die zur Verstärkung an ihrem äußeren Rand mit zwei Ringen 55 versehen sind.
Die Teile 52 bis 55 sind miteinander flüssigkeitsdicht, vorzugsweise durch Schweißen,
ver- i bunden. Dadurch wird erreicht, daß trotz der verschiedenen Längenänderung
des Gefäßmantels, 2 1 und der Rohre 28 bzw. 29 die an den Stirnflächen 24 und 25
bzw. 22 und 23 erforderlichen Schweißnähte nicht beansprucht werden.
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Bei der in Abb. 4 dargestellten Anordnung ist die Pumpe 18 über die
Rohrleitung 58 mit dem unteren Raum 27 verbunden, so daß das durch die Leitung 57
vom Gleichrichter her dem Wärmeaustauschapparat zugeführte umlaufende Kühlmittel
zwischen der Innenwand der Rohre 28 und der Außenwand der Rohre 29 hindurch in den
Raum 26 und durch die Leitung 56 zum Gleichrichter zurückfließt. Das kalte Kühlmittel,
das beispielsweise aus dem Frischwasserleitungsnetz entnommen
werden
kann, wird über die Leitung 59 unter Zwischenschaltung eines Regelventils
dem Raum 30 zugeführt und durch die Rohre 29 zum Raum 31 und zurück zum rechten
Teil des Raumes 30 geführt. Durch die Rohrleitung 6o gelangt es in die Abwasserleitung.
Der Deckel 61 ist abnehmbar, so daß eine leichte Reinigung der Rohre 29 möglich
ist.
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Abb. 5 -neigt eine ebenfalls durch Isolatoren 63 von der Erde isolierte
Ausführung des Wä rmeaustauschapparates 62. Die Pumpe 71 ist an der Wand des Gefäßmantels
65 befestigt. Das umlaufende Kühlmittel gelangt vom Gleichrichter aus zunächst
in den unteren Raum 69, dann zwischen der Innenwand der Rohre 70 und der Außenwand
der Rohre 68 des Wärmeaustauschers 64. in den oberen Raum, der durch Öffnungen 73
in der Platte 72 mit dem mittleren Raum des Austauschapparates in Verbindung steht,
aus dem es durch. die Pumpe 71 entfernt und dem Gleichrichter zugeführt wird. Die
Rohrleitung 78 steht mit der umgebenden Luft in Verbindung, so daß in dem Kessel
kein unzulässig hoher Druck entstehen kann. Die - Platte 76 ist abnehmbar, so daß
die bei 77 eingeschweißten Rohre 68 nach dem Abheben dieses Deckels leicht von außen
gereinigt werden können. Die in den Boden 74 und den durchbrochenen Deckel 71 eingeseh.weißten
Rohre 7o können dann von innen ebenfalls z. B. von Kesselstein befreit werden, da
sowohl der Deckel 79 der Kammer 66 als auch der V erschluß der unteren Kammer 67
abnehmbar ausgebildet sind.