DE702958C

DE702958C - Metal vapor discharge vessel with a liquid cathode

Info

Publication number: DE702958C
Application number: DE1939S0138015
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Hans Berte Grenadenberg; Dr Phil Werner Jacobi
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1939-07-27
Filing date: 1939-07-27
Publication date: 1941-02-24

Description

Metalldampfentladungsgefäß mit flüssiger Kathode Die Erfindung betrifft eine Zündvorrichtung für elektrische Entladungsgefäße mit flüssiger Kathode z. B. für Quecksilberdamp@fgleichrichter und Quecksilberdampfstromrichter. Zur Zündung der Entladung zwischen den Hauptelektroden eines Metalldamp.fentladungsgefäßes wird im Innern des Gefäßes ein Lichtbogen erzeugt. Es ist bekannt, diesen Lichtbogen durch eine _Zündelektrode zu erzeugen, welche vor der Zündung in die flüssige Kathode eintaucht, beim Zünden eine positive Spannung gegenüber der Kathode erhält und dann aus der Kathode herausgehoben wird. Die Verwendung einer mechanisch bewegten Zündelektrode hat den Nachteil, daß die beweglichen Teile .der Zerstörung durch den Lichtbogen ausgesetzt sind. Ein weiterer Nachteil ergibt sich durch die Schwankung, des Kathodenspiegels während des Betriebes. Der Weg, welchen die Zündelektrode beim Zünden zurücklegt, muß stets größer sein als die größte Schwankung des Kathodenspiegels, so daß .die Zündung, zu der bekanntlich meist ein mehrmaliges Herausheben der Zündelektrode aus der Kathode notwendig ist, erst nach verhältnismäßig langer Zeit erfolgt.Metal Vapor Discharge Vessel With Liquid Cathode The invention relates to an ignition device for electrical discharge vessels with liquid cathode z. B. for mercury vapor rectifiers and mercury vapor converters. For ignition the discharge between the main electrodes of a metal vapor discharge vessel an arc is generated inside the vessel. It is known this arc by means of an ignition electrode, which is inserted into the liquid cathode before ignition immersed, receives a positive voltage with respect to the cathode during ignition and then is lifted out of the cathode. The use of a mechanically moved ignition electrode has the disadvantage that the moving parts are destroyed by the arc are exposed. Another disadvantage arises from the fluctuation in the cathode level during operation. The path that the ignition electrode travels when igniting, must always be greater than the greatest fluctuation of the cathode level, so that .die Ignition, which, as is well known, usually involves lifting the ignition electrode out several times from the cathode is necessary, takes place only after a relatively long time.

Es ist bekannt, die Nachteile der mechanischen Zündeinrichtungen dadurch zu vermeiden, daß .der Zündfunken durch die plötzliche Unterbrechung einer zwischen der Kathode und einer Elektrode vorhandenen stromleitenden Brücke aus flüssigem Kathodenmetall erzeugt wird. Bei den bekannten Zündeinrichtungen, die nach diesem Prinzip arbeiten, wird die Unterbrechung der stromleitenden Brücke aus dem flüssigen Kathodenmetall durch einen die leitende Brücke durchfließenden Strom und ein quer zu der Brücke gerichtetes Magnetfeld bewirkt. Derartige Zündeinrichtungen wurden bisher nur für Glasgefäße verwendet. Der Magnet, welcher das notwendige Magnetfeld erzeugt, war außerhalb des Gefäßes angeordnet. Die Erzeugung eines Magnetfeldes von hinreichender Intensität macht dabei große Schwierigkeiten.It is known the disadvantages of mechanical ignition devices thereby to avoid that .the ignition spark by the sudden interruption of an between the cathode and an electrode existing conductive bridge made of liquid Cathode metal is generated. In the known ignition devices that after this Working principle is breaking the conductive bridge from the liquid Cathode metal by a current flowing through the conductive bridge and a cross causes a magnetic field directed towards the bridge. Such ignition devices were previously only used for glass vessels. The magnet, which has the necessary magnetic field generated, was located outside the vessel. The creation of a Magnetic field of sufficient intensity creates great difficulties.

Durch die Erfindung werden diese Schwierigkeiten vermieden und wird die Zündung der Entladung ohne mechanisch bewegte Teile bei Entladungsgefäßen beliebiger Bauart er# möglicht. Erfindungsgemäß ist bei. einem Metalldampfentladungsgefäß mit flüssiger Kathode, bei welchem die Zündung der Entladung durch plötzliche Unterbrechung einer stromleitenden Brücke aus flüssigem Kathodenmetall erfolgt, welche von einem Strom. durchflossen wird und auf die das quer zur Brücke verlaufende Feld eines Magneten einwirkt, innerhalb des flüssigen Kathodenmetalls ein Isolierkörper angeordnet, welcher zur Aufnahme des die leitende Brücke bildenden flüssigen Kathodenmetalls eine Rinne hat, deren Kanten über den Spiegel des Kathodenmetalls hinausragen. Auch der Magnet und seine Erregerwicklung sind innerhalb des Entladungsgefäßes angebracht. Der Bern und die Erregerwicklung des Magneten befinden sich vorzugsweise mindestens zum Teil innerhalb des Kathodenquecksilbers.The invention avoids these difficulties and becomes the ignition of the discharge without mechanically moving parts in the case of discharge vessels of any kind Design made possible. According to the invention is at. a metal vapor discharge vessel with liquid cathode, in which the ignition of the discharge by sudden interruption a conductive bridge made of liquid cathode metal is carried out by a Current. is traversed and on which the field running across the bridge is a Magnet acts, an insulating body is arranged within the liquid cathode metal, which holds the liquid cathode metal forming the conductive bridge has a groove, the edges of which protrude beyond the mirror of the cathode metal. Even the magnet and its excitation winding are located inside the discharge vessel. The Bern and the excitation winding of the magnet are preferably at least partly within the cathode mercury.

Die Erfindung ist durch die Zeichnungen näher erläutert. Bei der Vorrichtung nach den Fig. i und 2 ist innerhalb der flüssigen Kathode i ein Elektromagnet 2 angeordnet, welcher eine Erregerwicklung 3 besitzt. Die Erregerwicklung wird durch Quecksilber gebildet, welches sich innerhalb eines schraubenförmigen Rohres 3 aus Isolierstoff befindet. Zwischen den Polschnhen des Elektromagneten 2 befindet sich das Ende 4 des Isolierrohres 3, welches eine Rinne hat, die nach oben hin offen ist. Der Zündstrom, welcher gleichzeitig der Erregerstrom für die Erregerwicklung 3 ist, wird dem Quecksilber durch einen Stromzuführungsstab 5 zugeführt. Dieser ist in einen Ansatz 6 der Gefäßwand (Wand der Kathode) vakuumdicht eingeschmolzen. Der Stromzuführungsstab 5 ragt in das Ende S des Isolierrohres 3 hinein. Wenn die Entladung gezündet werden soll, erhält der Stromzuführungsstab 5 ein positives Potential gegenüber der Kathode i. Es fließt dann ein Strom über den Stab 5 oder das Quecksilber, welches das Isolierrohr 3 ausfüllt, und durch die Rinne 4 nach der Kathode i. Durch die gegenseitige Wirkung des durch die Erregerwicklung erzeugten Magnetfeldes und des Stromes, der die Rinne 4 durchfließt, zieht sich das Quecksilber in der Rinne 4 so lange zusammen, bis es abreißt und ein Zündfunken entsteht.The invention is explained in more detail by the drawings. At the device According to FIGS. i and 2, an electromagnet 2 is inside the liquid cathode i arranged, which has an excitation winding 3. The excitation winding is through Formed mercury, which is within a helical tube 3 from Insulating material is located. Between the Polschnhen of the electromagnet 2 is located the end 4 of the insulating tube 3, which has a channel that is open at the top is. The ignition current, which is also the excitation current for the excitation winding 3 is supplied to the mercury through a power supply rod 5. This is fused vacuum-tight in a projection 6 of the vessel wall (wall of the cathode). The power supply rod 5 protrudes into the end S of the insulating tube 3. If the Discharge is to be ignited, the power supply rod 5 receives a positive potential opposite the cathode i. A current then flows through the rod 5 or the mercury, which fills the insulating tube 3, and through the channel 4 to the cathode i. By the mutual effect of the magnetic field generated by the excitation winding and of the current that flows through the channel 4, the mercury is drawn in the channel 4 together until it breaks off and an ignition spark occurs.

Es ist vorteilhaft, den Querschnitt des Quecksilbers zwischen dem Ende 8 des Rohres 3 und dem Ansatzteil 6 des Kathodenbehälters 7 so klein zu wählen, daß der größte Teil des Zündstromes durch die Erregerwicklung hindurchfließt und nicht auf einem anderen Wege zuviel. Strom nach der Stromzuführung 5 gelangen kann. Im allgemeinen wird man dafür sorgen, daß dieser Strom höchstens den zehnten Teil des die Erregerivicklung durchfließenden Zündstromes beträgt. Der Strom, welcher die Stromeinführung 5 auf einem Umweg erreicht und für die Zündung verloren ist, kann auch dadurch verkleinert werden, daß das Ende 8 des Isolierrohres den Stab 5 eng umschließt.It is advantageous to measure the cross-section of the mercury between the To choose end 8 of tube 3 and the attachment part 6 of the cathode container 7 so small, that most of the ignition current flows through the field winding and not too much in any other way. Current can reach the power supply 5. In general, care will be taken to ensure that this current is at most a tenth of the ignition current flowing through the excitation winding. The stream, which the current inlet 5 is reached in a detour and lost for the ignition, can also be reduced in size that the end 8 of the insulating tube the rod 5 tightly encloses.

Durch die Anordnung nach der Erfindung gewinnt man den Vorteil. daß bei mit flüssiger Kathode ausgestatteten Metalldampfentladungsgefäßen von beliebiger Bauart die Zündung der Entladung in einfacher Weise ohne Verwendung bewegter starrer Teile erfolgen kann. Die Polschuhe des Magneten, welcher das zur Zündung notwendige Magnetfeld erzeugt, brauchen nur einen sehr geringen Abstand voneinander zu haben, so daß ein Magnetfeld von ausreichender Intensität ohne Schwierigkeit erzeugt werden kann. Da die ganze Zündeinrichtung innerhalb des Gefäßes angebracht ist, kann sie für Metalldampfentladungsgefäße mit Metallwand verwendet werden. Der Raumbedarf der Zündvorrichtung ist gering. Sie kann auch in fertige Entladungsgefäße verschiedener Bauart nachträglich eingebaut werden.The arrangement according to the invention gives the advantage. that in the case of metal vapor discharge vessels equipped with a liquid cathode of any Design the ignition of the discharge in a simple manner without using moving rigid Parts can be made. The pole pieces of the magnet, which is what is necessary for ignition Generated magnetic field, only need to have a very small distance from each other, so that a magnetic field of sufficient intensity can be generated without difficulty can. Since the entire ignition device is mounted inside the vessel, it can can be used for metal vapor discharge vessels with a metal wall. The space requirement the igniter is small. It can also be used in ready-made discharge vessels of various types Design can be retrofitted.

Ein anderes Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in den Fig.3 und 4 dargestellt. Auch bei dieser Ausführungsform befindet sich innerhalb des Quecksilbers eine Rinne i i aus Isolierstoff. Diese Rinne bildet einen Teil eines Isolierkörpers to, in welchem sich die Erregerwicklung 12 für den Zündmagneten 14 befindet, dessen Polschuhe 15 und 16 zu beiden Seiten der Rinne i i angebracht sind. Die Erregerwicklung 12 besteht beispielsweise aus Stahl, welcher oberflächlich oxydiert ist, so daß die Windungen. der Erregerwicklung gegen das Kathodenquecksilber isoliert sind. Der Zündstrom wird durch einen eingeschmolzenen Leiter 17 zugeführt, an dessen Ende 18 die Erregerwicklung 12 angeschlossen ist. Das andere Ende 13 der Erregerwicklung reicht bis an die Rinne i i heran. Beim Zünden fließt der Zündstrom durch den Leiter 17, die Erregerwicklung 12 und durch das die Rinne i i füllende Quecksilber nach der Kathode. Das isolierende Gehäuse t o besitzt einen Ansatz i g, der in einen Ansatz 2o des Kathodenbehälters hineinragt. Dieser Isolierteil dient dazu, den Querschnitt zu verringern, durch welchen ein Verluststrom von der Zuleitung 17 nach der Kathode fließen kann.Another embodiment of the subject matter of the invention is shown in FIGS. In this embodiment, too, there is a channel ii made of insulating material inside the mercury. This groove forms part of an insulating body to, in which the excitation winding 12 for the ignition magnet 14 is located, the pole shoes 1 5 and 1 6 of which are attached to both sides of the groove ii. The excitation winding 12 consists, for example, of steel, which is oxidized on the surface, so that the turns. the excitation winding are isolated from the cathode mercury. The ignition current is fed through a fused-in conductor 17 , at the end 18 of which the field winding 12 is connected. The other end 13 of the field winding extends to the groove ii. When igniting, the ignition current flows through the conductor 17, the excitation winding 12 and through the mercury filling the channel ii to the cathode. The insulating housing to has an approach ig which protrudes into an approach 2o of the cathode container. This insulating part serves to reduce the cross section through which a leakage current can flow from the supply line 17 to the cathode.

In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform einer Zündeinrichtung für ein Metalldampfentladungsgefäß nach der Erfindung dargestellt. Die Stromzuführung 23 für den Zündstrom ist durch einen Ansatz 22 des Kathodenbehälters 21 vakuumdicht eingeführt. In das Quecksilber ist ein Isolierkörper 24 eingesetzt, der die Form einer Rinne besitzt. In diese Rinne ragt das Ende 25 der Erregerwicklung 26 hinein, deren Windungen mit einem isolierenden Überzug versehen sind. Das Ende 25 der Erregerwicklung ist in einer Abschlußwand der Rinne 24 befestigt. Das andere Ende der Erregerwicklung trägt eine aus Isolierstoff bestehende Kappe 28, welche in den Ansatz,-> 2 der Kathodenwand 21 hineinragt. Das Leiterstück 29 ist innerhalb der Kappe blank ausgeführt, so daß das in dem Ansatz 22 enthaltene Quecksilber die leitende Verbindung zwischen dem Leiterende und der Stromzuführung 23 vermittelt. Die Erregerwicklung Lind der Magnet liegen innerhalb des Kathodenquecksilbers. Dies hat den Vorteil, daß diese Teile durch den Lichtbogen im Betrieb nicht beschädigt werden können.5 shows a further embodiment of an ignition device for a metal vapor discharge vessel according to the invention. The power supply 23 for the ignition current is introduced in a vacuum-tight manner through an attachment 22 of the cathode container 21. An insulating body 24, which has the shape of a channel, is inserted into the mercury. The end 25 of the excitation winding 26 protrudes into this groove, the turns of which are provided with an insulating coating. The end 25 of the field winding is fastened in an end wall of the channel 24. The other end of the excitation winding carries a cap 28 made of insulating material, which protrudes into the attachment -> 2 of the cathode wall 21. The conductor piece 29 is made bare inside the cap, so that the mercury contained in the extension 22 provides the conductive connection between the conductor end and the power supply 23. The excitation winding and the magnet are inside the cathode mercury. This has the advantage that these parts cannot be damaged by the arc during operation.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Metal vapor discharge vessel with liquid cathode, in which the discharge is ignited by interrupting a conductive bridge between the cathode and an electrode through the mutual effect of a current flowing through the bridge and a magnetic field directed transversely to it, characterized in that an insulating body is inserted into the liquid cathode is used, which in a rrtit its edges protruding beyond the cathode surface receives the liquid cathode metal that forms the conductive bridge, and that the excitation winding serving to generate the magnetic field together with the magnetic core is also mounted inside the discharge vessel.

2. Metal vapor discharge vessel according to claim i, characterized in that the core of the magnet is of a helical shape A tube made of insulating material, which is filled with liquid cathode metal, which - when igniting the excitation current of the magnet, which at the same time is caused by the conductive bridge current flowing (ignition current) is flowed through.

3. Metal vapor discharge tube according to claim 2, characterized in that the power supply for the ignition and Excitation current into one end of the pipe made of insulating material - inserted and is tightly enclosed by it.

4. Metal vapor discharge vessel according to claim i, characterized in that the channel which forms the conductive bridge Cathode metal receives, part of a housing inserted into the cathode Forms insulating material, in which the provided with an insulating coating Excitation winding for the magnet is located.

5. Metal vapor discharge vessel according to claim 4, characterized in that the power supply for the ignition and excitation current vacuum-tight through a preferably cylindrical extension of the cathode wall is inserted into the discharge vessel and that the housing made of insulating material Has extension which encloses the power supply and in the approach of the cathode wall protrudes.

6. Metal vapor discharge vessel according to claim i, characterized in that that the excitation winding of the magnet, which is provided with an insulating coating is arranged completely within the cathode mercury, including the magnetic core is.