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Quecksilberdampfstromrichter mit großflächiger fremdbeheizter Glühkathode
Es ist bekannt, daß in .einer Quecksilberdampfentladungsstrecke brennende Lichtbögen
bei Verwendung einer Glühkathode einen um. mehrere Volt geringeren Bogenabfall aufweisen
als bei Verwendung einer flüssigen Quecksilberkathode. Außer diesem Vorteil,der
größeren Wirtschaftlichkeit der Glühkathoden bei Dauerbetrieb von Stromrichtern
bestehen aber bei Verwendung einer Glühkathode noch andere Vorteile, wie z. B. geringere
Quecksilberdampfentwicklung, ruhigeres Brennen des Lichtbogens, größere Steuersicherheit
der Gittersteuerung usf., so daß die Glühkathode gegenüber der Quecksilberkathode
vorzuziehen ist. Die großflächige Glühkathode hat aber gegenüber der Quecksilberkathode
den Nachteil, daß sie nicht sofort betriebsbereit ist, weil zur Anheizung der Glühspirale
und Erzeugung des erforderlichen Quecksilberdampfes eine beträchtliche Zeit, etwa
i/2 Stunde, notwendig ist.
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Gegenstand der Erfindung ist nun ein Quecksilberdampfstromrichter
mit großflächiger fremdbeheizter Glühkathode und einer besonderen Einrichtung zur
Erzeugung einer dauernden hohen Quecksilberdampfdichte an den emittierenden Flächen
der Glühkathode, dessen kennzeichnendes Merkmal darin besteht, daß das Entladungsgefäß
mit einem eine Vielzahl auf seiner Außenfläche mündende Kanäle saufweisenden Körper
ausgestattet ist, durch dessen Kanäle, hindurch den emittierenden Flächen der Glühkathode
Quecksilberdampf zugeführt ist, der in einem außer-, halb des Entladungsgefäßes
befindlichen geheizten Behälter erzeugt ist, welcher mit einem durch das kondensierte
Quecksilber ständig ergänzten kathodisch gepolten Quecksilbervorrat im. Innern des
Entladungsgefäßes kommuniziert, und @daß ,d-em Quecksilbervorrat im Entladungsgefäß
selbsttätig arbeitende Zünd-und Erregermittel zugeordnet sind, die bewirken, daß
der Quecksilbervorrat während der Zeit des Anheizens ;der Glühkathode und bei betriebsmäßig
an ihr ,auftretenden Störungen den vollen Belastungsstrom. des Entladungsgefäßes
als Kathode übernimmt. Bei der Erfindung sind die vorher erwähnten Nachteile der
bekannten Anordnungen vermieden.
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In der Zeichnung"sind in Abb. i und 2 Ausführungsbeispiele der Erfindung
schematisch an einem. Stromrichter mit Metallgehäuse dargestellt. Mit i ist :das
metallische Gehäuse mit den isoliert eingeführten Hauptanoden 2 und den Erregeranoden
6 sowie der abgefederten Zündstange q. mit der Zündspule B. bezeichnet. Der das
kathodisch gepolte, ständig durch. Kondensat ergänzte Quecksilber enthaltende Behälter
3 ist mit dem Boden des Stromrichtergehäuses. metallisch verbunden und mit einem
Isoliereinsatz 7 versehen, der .die Abwanderung ,des Kathodenfleckes auf das Stromrichtergehäuse
verhindert.
Ebenso ist die Glühkathode 5 mit dem Boden des Gehäuses
metallisch verbunden. Die Glühkathode 5 weist einen Hohlstab: 5a auf; der als Quecksilberdampfbrause-
ausgebildet ist, d: h. ;eine Vielzahl von auf seiner Außenfläche mündenden Kanälen
aufweist, durch die Quecksilberdampf gegen Klie emittierenden Kathodenflächen hindurchgeblasen
wird. Dieser Hohlstab steht zeit dem beheizbaren Quecksilberkessel 9 in Verbindung;
zur Glühkathode gehören ferner die Heizspirale 5c und der emittierende Hohlzylinder
5b, der auch doppelwandig sein kann. Der Hohlzylinder 5b kann direkt mit dem Stromrichtergehäuse
verbunden oder von Stützen -getragen werden. Der außerhalb des Entladungsgefäßes
befindliche Quecksilberkessel 9 steht durch ein Isolierrohr io mit derb Kathodenbehälter
3 als überlauf für kondensiertes Quecksilber in Verbindung. Mit i i Ist die Heizspüle
für Aden Quecksilberkessel 9 und mit 12 der Transformator für die Heizspule 5c der
Glühkathode $ bezeichnet. Der Heiztransformator 12 und der Transformator
13, der den Zünd- und Erregerstrom. sowie den Strom für die Zündspule 8,
der über das Zündrelais 14 geführt ist, liefert, sind parallel an die Klemmen der
Spannungsquelle 15 angeschlossen: Mit 16 ist ein Schalter zum. Inbetriebsetzen
des Stromrichters bezeichnet. Das Zündrelais 14 ist im. Ruhezustand ;geschlossen.
In diesem, Zustande schaltet es u. ä. die untere der beiden an die Mitte des Transformators,
13 angeschlossenen Drosseln parallel zu der oberen, ständig im. Erregeranodenstromkreis
liegenden Drossel; so däß die Impedanz in diesem Kreis beim Zünden verkleinert und
(das. Zünden des Kathodenstromes erleichtert ist.
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Wird der Schalter 16 geschlossen, 'so werden folgende Handlungen gleichzeitig
und selbsttätig vorgenommen: Die Zündspule 8 wird aus dem Transformator 13 erregt,
wobei der Spulenstrom übenden geschlossenen Kontakt des Zündrelais 14 fließt, und
die Zündstange 4 eingetaucht, so daß nun der Zünd-Stromkreis. über die Kathode 3
und die Leitungen 17, 18 sowie die Erregerspule des Zündrelais 14 und die
Mittenanzapfung der Sekundärwicklung des Transformators 13 geschlossen ist. Das
Zündrelais 14 spricht infolge dieses Stromflusses an, unterbricht den Stromkreis
der Spule 8 und die Feder, an der die Zündstange aufgehängt ist, zieht die Zündstange
aus dem. Kathodenquecksilber wieder heraus, so lange, bis der Kathodenfleck erzeugt
ist und .die Erregung der Quecksilberkathode 3 eingesetzt hat. Mit der Bildung eines
Kathodenfleckes und der damit erzeugten Queeksilberdampfentwicldung setzt der Erregerstrom
zwischen den Elektroden 6 und der Kathode 3 über die Leitungen 17, 19,
Spule
des Zündrelais i4, Transformatorätizä.pfung ein, und die Hauptanoden 2 übernehmen
nunmehr den Betriebsstrom. Gleichzeitig mit 16 ist aber die Heizung i i für
den Kessel 9 und auch die Heizung 5c für die Glühkathode 5 :eingeschaltet worden,
so daß nach Ablauf einer bestimmten Zeit Quecksilberdampf aus dem. Kessel g über
die Brause 5a der Glühkathode zugeführt und ,die Elektronenemission der Glühkathode
herbeigeführt wird. Nach Erreichen der Emissionsbereitschaft der Glühkathode geht
der Arbeits- und Erregerlichtbogen selbsttätig von der Quecksilberkathode auf '.die
Glühkathode über, weil der Spannungsabfall im Lichtbogen zwischen Anode und Glühkathode
wesentlich kleiner ist als der zwischen Anode und Quecksilberkathode. Der Kathodenfleck
auf dem Kathodenquecksilber erlischt damit von selbst, und der unter Verwendung
der Quecksilberkathode in Be-.. trieb gesetzte Stromrichter arbeitet nun mit der
Glühkathode im Dauerbetrieb. Sollte aus irgendeinem. Grunde die Emission der Glühkathode
aufhören, so würde ,dadurch auch der Erregerstrom- abreißen, und das Zündrelais
14 würde sofort die Quecksilberkathode neu Zünden; worauf der beschriebene Vorgang
sich wiederholt. Die Anordnung ,gemäß der Erfindung gibt also. die Möglichkeit,
unter Ausnutzung der wirtschaftlichen Vorteile der Glühkathode für den Dauerbetrieb
einen Stromrichter nach einer Betriebspause ohne Zeitverluste in Betrieb setzen
zu können: Anstatt 'die Glühkathode wie beim. Beispiel nach Abb. i außerhalb des
Quecksilber-Sumpfes der Quecksilberkathode anzuordnen, ist es auch möglich, die
Glühkathode in den Sumpf der Quecksilberkathode einzubauen, wie in Abb.2 dargestellt.
Dabei kann dann die Bodenplatte 20 der Quecksilberkathode 3 zeit dem Kessel 9 für
die Erzeugung des Quecksilberdampfes zwn Beblasen der Glühkathode 5 und gegebenenfalls
auch mit dem Sockel für die Glühkathode -.einen ;gemein-Samen Konstruktionsteil
bilden. Es ist auch ohne weiteres möglich, den Behälter der Quecksilberkathode 3
gegenlas Metallgehäuse des Stromrichters i zu isolieren. Es kann in diesem. Falle
auch, z. B. aus Gründen der Heiz-Stromzuführung, vorteilhaft sein, die Glühkathode
isoliert durch, den Behälter der Quecksilberkathode einzuführen und ihr auf diese
Weise einen besonderen Stromanschluß zu geben. Außerdem. müß Lein besonderer Isoliereinsatzring
21 im. Kathodenquecksilber angebracht sein, der das Ansetzen des. Lichtbogens am
unteren, nicht emittierenden Teil der Glühkathode verhindert.
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Selbstverständlich kann an Stelle der in den Ausführungsbeispielen
verwendeten Tauchzündung auch- jede andere Zündung zur Inbetriebsetzung
des
Stromrichters verwendet werden, z. B. die Spritzzündung.