DE678412C

DE678412C - Liquid cathode, in particular mercury cathode, for vacuum discharge devices with a special container for the cathode liquid made of insulating material, which is separated from the wall of the actual vacuum vessel on all sides through a very small gap with spacers

Info

Publication number: DE678412C
Application number: DEL86900D
Authority: DE
Original assignee: Julius Pintsch AG
Current assignee: Julius Pintsch AG
Priority date: 1934-11-06
Filing date: 1934-11-06
Publication date: 1939-07-14

Description

Flüssigkeitskathode, insbesondere Quecksilberkathode, für Vakuumentladungsapparate mit einem besonderen, aus Isolierstoff bestehenden Behälter für die Kathodenflüssigkeit, der von der Wandung des eigentlichen Vakuumgefäßes allseitig durch einen sehr geringen Zwischenraum durch Abstandsstücke getrennt ist Die Erfindung bezieht sich auf eine Flüssigkeitskathode, insbesondere eine Quecksilberkathode, für Vakuumentladungsapparate, z. B. Ouecksilberdampfgleichrichter.Liquid cathode, in particular mercury cathode, for vacuum discharge apparatus with a special container made of insulating material for the catholyte, that of the wall of the actual vacuum vessel on all sides by a very small one Space is separated by spacers. The invention relates to a Liquid cathode, especially a mercury cathode, for vacuum discharge apparatus, z. B. mercury vapor rectifier.

Es sind bereitg Kathoden bekannt, bei denen sich die Kathodenflüssigkeit in einem besonderen Behälter aus Isoliermaterial, z. B. keramischem Material, Quarz oder Glas, befindet, der von der Wandung des eigentlichen Vakuumgefäßes allseitig durch einen geringen Zwischenraum getrennt ist und durch Abstandsstücke in seiner Lage gehalten wird. Bei den bekannten Flüssigkeitskathoden dieser Art hat man bereits den Zwischenraum so eng bemessen, wie es die in Frage kommenden Wärmeausdehnungen und die Materialeigenschaften zulassen. Schwierigkeiten hat aber die Art der Festlegung des Kathodenbehälters im Entladungsgefäß bereitet. Die bei den bekannten Einrichtungen vorgesehenen Klemmen, mit welchen der obere Rand des Kathodenbehälters aus Isolierstoff in einer Aussparung des Entladungsgefäßes befestigt ist, bedingen aber eine besondere Ausführung des Metallgefäßes und des Quecksilberbehälters, die die ganze Kathode verteuert und infolge ihrer Starrheit zu Beschädigungen des Ouecksilberbehälters bei Erschütterungen Anlaß geben kann.Cathodes are already known in which the catholyte is located in a special container made of insulating material, e.g. B. ceramic material, quartz or glass, is located on all sides by the wall of the actual vacuum vessel is separated by a small space and by spacers in its Location is held. In the case of the known liquid cathodes of this type, one already has Make the gap as tight as the thermal expansion in question and allow the material properties. However, the type of definition has difficulties of the cathode container in the discharge vessel. The well-known institutions provided clamps with which the upper edge of the cathode container made of insulating material is attached in a recess of the discharge vessel, but require a special Execution of the metal vessel and the mercury container that cover the entire cathode expensive and due to their rigidity to damage the silver container can give rise to vibrations.

Die angestrebte feste, aber wärmenachgiebige Lagerung des Kathodenbehälters wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß gleichzeitig die folgenden Maßnahmen angewendet werden i. daß im Innern des Kathodenbehälters eine mehr- als zweiarmige Feder unterhalb des Ouecksilberspiegels vorgesehen ist, die den Behälter unter der Einwirkung des senkrecht von oben in den Kathodenbehälter hineinragenden Stromzuführungsleiters gegen Abstandsstücke drückt, die den Zwischenraum zwischen dem Behälter für die Kathodenflüssigkeit und der Wandung des eigentlichen Vakuumgefäßes festlegen, 2. daß der Kathodenbehälter kalottenartig ausgebildet ist und 3. daß die Abstandsstücke zwischen dem gewölbten Boden des Gefäßes und der Gehäusewand angeordnet sind.The desired firm, but thermally flexible storage of the cathode container is achieved according to the invention that simultaneously the following measures be applied i. that inside the cathode container a multi-armed than two-armed Spring is provided below the Ouecksilberspiegel, which the container under the Effect of the power supply conductor protruding vertically from above into the cathode container pushes against spacers that create the space between the container for the Determine the cathode liquid and the wall of the actual vacuum vessel, 2. that the cathode container is designed like a dome and 3. that the spacers are arranged between the curved bottom of the vessel and the housing wall.

In der beiliegenden Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden.The invention is to be explained in more detail in the accompanying drawing.

Fig. i zeigt im Schnitt eine Kathode gemäß der Erfindung für einen Quecksilberdampfgleichrichter. Fig. 2 zeigt einen Einzelteil der Kathodenkonstruktion, und .Fig. I shows in section a cathode according to the invention for a Mercury vapor rectifier. Fig. 2 shows a detail of the Cathode construction, and.

Fig. 3 stellt eine Vergleichszeichnung dar, welche zur Veranschaulichung der besonderen Vorteile der erfindungsgemäßen Ausführung dient.Fig. 3 is a comparative drawing which is used for illustration the particular advantages of the embodiment according to the invention is used.

i ist der Boden des metallenen Vakuumgefäßes, an den ein Wandteil e mit der Schweißnaht 3 angeschweißt ist. Dieser Wandteil e dient zur Aufnahme des Behälters 4 aus Isoliermaterial, beispielsweise aus keramischem Material, Quarz oder Glas. In dem Behälter 4 befindet sich das Kathodenquecksilber 7, in das der stromeinführende Leiter 8 eintaucht. Dieser ist mit einem Isolierrohr 9 umgeben und trägt an seinem unteren Ende die den Stromübergang von dem Leiter 8 auf das Kathodenquecksilber 7 unterstützende Tauchelektrode io.i is the bottom of the metal vacuum vessel to which a wall part e is welded to the weld 3. This wall part e is used to accommodate the Container 4 made of insulating material, for example made of ceramic material, quartz or glass. In the container 4 is the cathode mercury 7, in which the current-feeding conductor 8 is immersed. This is surrounded by an insulating tube 9 and carries the current transition from the conductor 8 to the at its lower end Cathode mercury 7 supporting immersion electrode ok.

Der Wandteil e und der in ihm untergebrachte Behälter 4 besitzen die Form einer Kugelkalotte; an Stelle einer Kugelkalotte kann jedoch auch ein anderer gleichwertig gewölbter Körper benutzt werden. Durch die Verwendung einer Kugelkalotte oder ähnlich geformter Teile erreicht man, daß bei waagerechten Stößen, die das Gefäß z. B. beim Bahntransport auszuhalten hat, gefährliche Schläge gegen den Behälter 4 ausgeschlossen sind, da das Quecksilber längs der sanften Böschung, welche die Seitenwandungen des Quecksilberbehälters 4 bilden, hochsteigt, ohne einen wesentlichen Druck auf die Seitenwandungen ausüben zu können. Ferner wird durch die Benutzung einer Kugelkalotte als Quecksilberbehälter an Quecksilber gespart, wie aus der Fig. 3 hervorgeht, in welcher zwei Behälter, nämlich der kalottenförmige Behälter 4 und ein normales zylindrisches Gefäß q.', miteinander verglichen sind. In beiden Fällen sind die Quecksilberoberfläche a und die Größe b der Quecksilbertiefe die gleiche, während die durch die schraffierten Querschnitte dargestellten Quecksilbermengen erspart werden, so daß der Anteil des inaktiven Quecksilbers geringer ist.The wall part e and the container 4 housed in it have the Shape of a spherical cap; Instead of a spherical cap, however, another can also be used equivalent arched body can be used. By using a spherical cap or similarly shaped parts can be achieved that with horizontal impacts that Vessel z. B. has to endure rail transport, dangerous blows to the container 4 are excluded because the mercury along the gentle slope that the Form side walls of the mercury container 4, rises without a substantial To be able to exert pressure on the side walls. Furthermore, through the use a spherical cap as a mercury container saved in mercury, as shown in Fig. 3 shows in which two containers, namely the dome-shaped container 4 and a normal cylindrical vessel q. ', are compared with one another. In both cases the mercury surface a and the size b of the mercury depth are the same, while the amounts of mercury shown by the hatched cross-sections can be saved, so that the proportion of inactive mercury is lower.

Der Spalt 5 zwischen dem Behälter 4 und dem Wandteil 2 wird so gering bemessen, wie es die erforderliche Rücksichtnahme auf die auftretenden Wärmedehnungen und die Genauigkeit, mit welcher der Behälter 4 hergestellt werden kann, zulassen. In Praxis kann man Spaltstärken in der Größenordnung von einigen zehntel Millimetern bis einigen Millimetern verwenden. In einem derart engen Spalt kann sich im Höchstfalle eine zu der Gesamtmenge des Quecksilbers unerhebliche Teilmenge sammeln, so daß nennenswerte Quecksilberverluste nicht auftreten können. Um die berechnete Spaltbreite jederzeit genau aufrechtzuerhalten, sind Abstandsstücke 6 vorgesehen. Diese können z. B. aus Nieten bestehen, welche in dein Wandtei12 befestigt werden, oder ,aus Ansätzen an dem Behälter 4 selbst. Eine bevorzugte Ausführungsform besteht darin, daß drei Auflager 6 vorgesehen sind, welche in Form eines gleichseitigen Dreiecks angeordnet werden, so daß eine statisch bestimmte Dreipunktslagerung entsteht. Abgesehen von der sicheren Auflagerung erreicht man hierdurch in Verbindung mit der Kugelkalottenform des Gefäßes 4, daß bei Stößen nur noch eine Verschiebung des Gefäßes in Richtung der Peripherie der Kugelkalotte möglich ist; in Praxis kann aber eine derartige Verschiebung nicht eintreten, da dem Quecksilber die Angriffsmöglichkeit fehlt, eine derartige Verschiebung hervorzurufen. Der Abstand der drei Auflager 6 ist zweckmäßig so zu wählen, daß im Vergleich zu den Seiten des durch die drei Auflager bestimmten Dreiecks der Kugelradius nicht zu klein wird, da sonst ein Klemmen des Quecksilberbehälters .. zwischen den drei Auflagern eintreten kann. In Praxis wird man vorteilhaft die Kugelschale in Punkten stützen, welche innerhalb eines Zentriwinkels a liegen. Dieser Winkel beträgt vorteilhaft 45°, gerechnet von der Achse des stromeinführendeli Leiters 8 aus, wobei -der Scheitelpunkt des Winkels a also der Mittelpunkt der Kugelkalotte in der Höhe des Gefäßrandes liegt.The gap 5 between the container 4 and the wall part 2 is so small measured as it takes the necessary consideration of the thermal expansions that occur and allow the accuracy with which the container 4 can be manufactured. In practice, you can get gap thicknesses in the order of a few tenths of a millimeter use up to a few millimeters. In such a narrow gap there can be at most collect an insignificant portion of the total amount of mercury, so that significant mercury losses cannot occur. By the calculated gap width To maintain exactly at all times, spacers 6 are provided. these can z. B. consist of rivets, which are attached to your Wandtei12, or from Approaches to the container 4 itself. A preferred embodiment consists in that three supports 6 are provided, which are in the form of an equilateral triangle be arranged so that a statically determined three-point bearing is created. Apart from that a secure support is achieved in connection with the spherical cap shape of the vessel 4 that only a displacement of the vessel in the direction of impacts the periphery of the spherical cap is possible; in practice, however, such a The shift does not occur, since the mercury lacks the possibility of attack, cause such a shift. The distance between the three supports 6 is appropriate to be chosen so that in comparison to the sides of the determined by the three supports Triangle, the radius of the sphere is not too small, otherwise the mercury container will jam .. can occur between the three supports. In practice one will benefit from the Support the spherical shell in points which lie within a central angle a. This The angle is advantageously 45 °, calculated from the axis of the current-introducing conductor 8, where -the vertex of the angle a is the center of the spherical cap is at the level of the rim of the vessel.

Um den Behälter 4 in seiner Lage zu sichern, ist die aus der Fig. a ersichtliche Blattfeder i i vorgesehen, welche bei dem Ausführungsbeispiel drei Arme 13 besitzt, aber auch eine andere geeignete Form haben kann. Diese Blattfeder ist in dem Zwischenraum, der zwischen der Tauchelektrode io und den Wandungen des Behälters 4 mit Rücksicht auf die Längenausdehnungen des stromeinführenden Leiters 8 freigelassen werden muß, angeordnet und wird mit ihren Armen 13 von der Tauchelektrode io gegen die Innenwandungen des Behälters 4 je nach der Längenausdehnung des Leiters 8 mehr oder weniger stark angepreßt. Um eine sichere Auflage zu erreichen, sind an den Armen 13 Ausbeulungen 14 vorgesehen. Ferner befindet sich in der Mitte der Blattfeder eine Ausnehmung i2, in die eine Nase an der Tauchelektrode io eingreift, so daß der Leiter 8 zentriert wird. Vorzugsweise läßt man die Arme 13 an denjenigen Stellen der Innenwandungen des Behälters 4 aufliegen, die sich gegenüber den Auflagern 6 befinden. Man erreicht hierdurch, daß keine Biegespannungen an dem Behälter 4 auftreten, sondern daß dieser durch reine Druckspannungen festgehalten wird. Weiterhin sind die Auflager 6 und die mit ihnen zusammenarbeitende Feder i i an Stellen angeordnet, die unterhalb des Quecksilberspiegels liegen. Da das Quecksilber verhältnismäßig kühl bleibt, wird so eine zu starke Erwärmung der Federarme, die ein Lahmwerden zur Folge haben kann, vermieden.In order to secure the container 4 in its position, the leaf spring ii shown in FIG. A is provided, which in the exemplary embodiment has three arms 13 , but can also have another suitable shape. This leaf spring is in the space that must be left free between the immersion electrode io and the walls of the container 4 with regard to the length expansions of the current-introducing conductor 8, and is with its arms 13 of the immersion electrode io against the inner walls of the container 4 depending on the linear expansion of the conductor 8 pressed more or less strongly. In order to achieve a secure support, bulges 14 are provided on the arms 13. Furthermore, there is a recess i2 in the middle of the leaf spring, into which a nose on the immersion electrode io engages so that the conductor 8 is centered. The arms 13 are preferably allowed to rest at those points on the inner walls of the container 4 which are located opposite the supports 6. What is achieved in this way is that no bending stresses occur on the container 4, but that it is held in place by pure compressive stresses. Furthermore, the supports 6 and the spring ii cooperating with them are arranged at locations which are below the mercury level. Since the mercury remains relatively cool, excessive heating of the spring arms, which can lead to lameness, is avoided.

Wie in den vorstehenden Ausführungen bereits auseinandergesetzt ist, hat die Wahl einer Kugelkalotte für die Form der Teile 2 und 4. besondere Vorteile. Die Erfindung soll aber nicht hierauf beschränkt sein, sondern wenn man etwas größere Quecksilberverluste z. B. bei kleineren Gleichrichtern mit in Kauf nehmen will, kann man auch einen zylindrischen Quecksilberbehälter mit entsprechend geformten Gefäßwandteilen benutzen. Der Zwischenraum zwischen dem zylindrischen Quecksilberbehälter und den äußeren Gefäßwandungen kann dann ebenfalls durch Abstandsstücke festgelegt werden, und mittels einer von dem stromeinführenden Leiter angedrückten Feder kann der Quecksilberbehälter-in ähnlicher Weise wie beschrieben in sei= ner Lage gesichert werden.As already discussed in the preceding statements, Choosing a spherical cap for the shape of parts 2 and 4 has particular advantages. However, the invention should not be limited to this, but rather if something larger Mercury losses z. B. wants to accept with smaller rectifiers, You can also use a cylindrical mercury container with appropriately shaped Use parts of the vessel wall. The space between the cylindrical mercury container and the outer vessel walls can then also be fixed by spacers and by means of a spring pressed by the current-feeding conductor the mercury container - secured in its position in a manner similar to that described will.

Claims

PATENT CLAIM: i. Liquid cathode, especially mercury cathode, for vacuum dischargers with a. special, made of insulating material Container for the catholyte, from the wall of the actual vacuum vessel. All sides is separated by a very small gap by spacers, thereby characterized in that inside the dome-shaped container below of the mercury level a more than two-armed spring is provided that the Container under the action of the vertical protruding from above into the cathode container Power supply conductor to the cathode presses against the spacers that are between the curved bottom of the cathode vessel and the housing wall are arranged.

2. Liquid cathode according to claim i, characterized in that the current-introducing Conductor or the immersion electrode attached to it centrically by the leaf spring is held.

3. Liquid cathode according to claim i or z, characterized in that that the liquid container and the wall parts of the vacuum vessel receiving it have the shape of a spherical cap. q .. liquid cathode according to claim 3, characterized characterized in that the supports are within a central angle of q.5 °; expected from the axis of the current-introducing conductor, with the apex of the angle, i.e. the center of the spherical cap, approximately at the height of the container edge lies.