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Lichtbogenkammer, insbesondere für Lichtbogenstromrichter mit Elektroden
in strömendem Gas Bei Lichtbogenstromrichtern mit Elektroden in strömendem Gas werden
bekanntlich die Elektroden, zwischen denen. die Lichtbogenentladung stattfindet,
von Isolierzylindern (Lichtbogenkammern) eingeschlossen, die vorzugsweise aus Hartpapier
bestehen. Von dem guten Isolationszustand dieser Zylinder, die je nach Schaltung
des Stromrichters mit Spannungen bis zur doppelten Betriebsspannung beansprucht
werden, hängt zum großen Teil der einwandfreie Betrieb der Lichtbogenkammer ab.
Bei der Verwendung von Hartpapier als Material für die Isolierzylinder haben sich
jedoch größere Nachteile ergeben, deren Ursache im Aufbau des Hartpapiers'begründet
ist, das aus vielen einzelnen, durch ein organisches Bindemittel zusammengehaltenen
Papierschichten besteht. So greift der im Gasumlauf der Lichtbogenkammern nie ganz
zu vermeidende Feuchtigkeitsgehalt des Gases die Oberfläche dies Hartpapiers auf
der Innenseite der Kammern an; dieselbe wird, sofern nicht gar einzelne Papierschichten
abblättern, zumindest aufgerauht und bietet so den Verunreinigungen des Gases in
Form von Staub und vom Abbrand der Elektroden herrührenden Oxydationsprodukten bequem
Ansatzmöglichkeit, so daß nach einiger Zeit Überschläge in der Kammer auftreten.
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Zur Vermeidung dieser Nachteile ist vorgeschlagen worden, die Hartpapierzylinder
durch solche aus keramischer Masse, beispielsweise aus Porzellan, zu ersetzen. Mit
Rücksicht auf die in den Kammern unter Umständen angewendeten hohen Drücke müßten
die keramischen Zylinder indessen eine beträchtliche Wandstärke erhalten, was das
Gewicht der Kammer sehr erhöht. Hinzu kommen Schwierigkeiten, die sich durch die
Bearbeitung der Enden der Zylinder zwecks einwandfreier Abdichtung ergeben.
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Die vorliegende Erfindung vermeidet nun diese Unzulänglichkeiten dadurch,
daß die Kammer aus zwei konzentrischen Zylindern derart verschiedenen Isoliermaterials
gebildet wird, daß der äußere Zylinder aus leichtem,. druckfestem Material, beispielsweise
Hartpapier, und der innere Zylinder aus gegen chemische Einflüsse und Wärme widerstandsfähigem
Material, beispielsweise keramischem Material, besteht, und daß der äußere Zylinder
allein den mechanischen Druck aufnimmt. Durch die Kombination von Isolierzylindern
aus
den genannten verschiedenartigen Werkstoffen lassen sich Liclitbogenkammern aufbauen,
die den auftretenden Anforderungen einerseits all Dichtheit, geringem Gewicht und
Platzbedarf sowie Splitterfreiheit, andererseits all lioli°r Überschlagfestigkeit
sowie Xiderstandsfä higkeit gegen die Beanspruchung durch Wärmestrahlung, Feuchtigkeit,
Säure, Staub und Elektrolvtablagerungen in jeder Weise gerecht werden.
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Die Erfindung wird in den Abbildungen in einer Ausführungsform mit
zwei Isolierzylindern beispielsweise veranschaulicht. Die Elektroden i und -2 befinden
sich in der Lichtbogenkamnier 3, die mit einem Gas unter höherem als Atmosphärendruck
gefüllt ist; die Pfeile geben die Richtung der Gasströmung all. Die Wandung der
Kammer 3 besteht einmal aus einem Isolierzylinder .M aus irgendeinem leicht bearbeitbarein
Material, das eine gute Einpassung des Zylinders in die Kammerböden 5 und 6 ermöglicht,
beispielsweise aus Hartpapier, der den Überdruck ini Innern der Kammer aufnimmt.
Innerhalb des Zylinders :1 befindet sich, voll diesem durch einen geringen Zwischenraum
7 getrennt, eilt weiterer Zylinder 8 aus einer keramischen'Masse. der wesentlich
schwächer aus-; führt «-erden kann als der äußere Zylinder.', da er keinerlei Druckbeanspruchung
unterworfen ist. Um den inneren Zylinder 8 vorn Gasdruck zti entlasten, wird entweder
der Zwischenraum ; beispielsweise durch kleine Aussparungen 9 im Zylinder 8 mit
dein Innenraum 3 der Lichtbogenkammer verbunden. Die Aussparungen werden zweckmäl3igerwcise
finit einem gasdurchlässigen Filter, das den Staub und die Feuchtigkeit zurückhiilt,
z. B. mit Wer- zugestopft. Es kann ab:r auch zweckmäßig sein, den Zwischenraum ;
zwischen innerem und äußerem Zylinder mit einem -Material so zu füllen, daß der
innere Zylinder gegen den äußeren abgestützt ist; dann fallen die Aussparungcn 9
fort, und das Gas kommt gar nicht mehr mit dem äußeren Zylinder in Berührung. Diese
Anordnung empfiehlt sich, wenn zu befürchten ist, daß das Gas den äußeren Zylinder
chemisch angreift: Zur Abstützung des Zylinders 8 gegen die Kammerböden 5 und 6
können z. B. Unterlagen io aus Filz dienen. Sofern diese genügend gasdurchlässig
sind, können die Aussparungen 9 fehlen. Durch die Einfügung des Zylinders 8 wird
erreicht, daß das in die Kammer einströmende, im allgemeinen feuchte Gas nicht mehr
unmittelbar mit dein äußeren Zylinder in Berührung kommt, sondern lediglich an dem
gegen chemische Einflüsse des Gases sehr viel widerstandsfältigeren Innenzylinder
8 entlang streicht, dessen Oberfläche zweckmäßigerweise möglichst glatt gemacht,
beispi°Isweise bei Verweildung einer keramischen Masse glasiert wird, tun den vom
Gas iititgeführten Fremdkörpern weniger Ansatzmöglichkeit zu geben. Außerdem wirkt
der Inlienzvlincler «-:irineisolierend und hält die Wä rnie des Lichtbogens vom
Außenzylinder ab. Anderseits erfolgt die Abdichtung der Kammer nach wie vor durch
den Außenzylinder .1, der sich infolge seiner leichteren Bearbeitbarkeit besser
in die Kaininerböden einpassen läßt, als beispielsweise der Innenzylinder aus kerainischein
-Material. Der innere Zylinder kann aus mehreren Teilen zusammengestellt sein, was
sich beispielsweise bei Verwendung eines keramischen Materials empfiehlt, da sich
mehrere kurze Zylinder, beispielsweise aus Porzellan, leichter herstellen lassen
als ein einziger langer Zylinder.
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Um einen längeren Kriechweg über die Innenfläche der Kammer und damit
eine bessere Isolation von einem Kammerboden zum anderen zti erzielen, kann es zweckmäßig
sein, die Innenseite des Zylinders 8 in bekannter Weise mit einer größeren Oberfläche
zu versehen, sie beispielsweise gemäß Abb. z gerippt auszuführen. Die Bezeichnungen
sind clarili die gleichen wie auf Abb. i. Es kann natürlich auch zweckmäßig sein,
die Rippen nicht symmetrisch auszuführen, sondern ihnen eine derartige Form zu geben,
daß sie dem vorbeistreichenden Gasstrom einen möglichst geringen Widerstand bieten;
eine dementsprechende Form der Rippen ist beispielsweise in Abb. 3 veranschaulicht.
Unter Umständen kann auch nur ein Teil des Zylinders mit vergrößerter Ob°rfläclle
verseben werden, beispielsweise derjenige Teil, der dein Gasstrom nicht ausgesetzt
ist, in Abb. 2 also die untere Hälfte des Zylinders. In allen diesen Fällen kann
natürlich der Inirenzylinder wiederum aus mehreren Teilen zusammengesetzt werden.
Sofern für die Bemessung der Wandstärke der Isolierzylinder die Isolation des Karninerinnenraums
gegen die Umgebung maßgebend ist, kann es beispielsweise für den Fall, daß eine
der Elektroden geerdet ist (z. B. Elektrode 2 in Abb. i oder 2) zweckmäßig sein,
den Zylinder 8 innen konisch auszuführen, so daß seine Wandstärke an dem Ende der
Kammer, das die spannungsführende Elektrode trägt, größer ist als am anderen Ende,
das die geerdete Elektrode trägt.
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.Mit Rücksicht auf die eingangs erwähnten verschiedenen Eigenschaften
der für die Herstellung der Zylinder in Fra-e kommenden Werkstoffe können auch Kombinationen
von mehr als zwei Zylindern der verschiedenen Isolierstoffe von Vorteil sein. So
kann es für eine Freiluftausführung der Lichtbogenkaminer beispielsweise zwecknii-ißig
sein, zunächst
innen einen Zylinder aus chemisch widerstandsfähigem
Material vorzusehen,'der druckentlastet und evtl. mit vergrößerter Oberfläche versehen
ist, darauf einen weiteren Zylinder beispielsweise aus Preßzell, der den Druck aufnimmt
und schließlich außen einen druckentlasteten Zylinder aus einem Material, das gegen
Witterungseinflüsse unempfindlich ist; dieser wird gegebenenfalls außen mit einer
vergrößerten Oberfläche versehen.