DE719176C

DE719176C - Multi-phase metal vapor converter system

Info

Publication number: DE719176C
Application number: DES110378D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hermann Idelberger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1933-07-29
Filing date: 1933-07-29
Publication date: 1942-04-25

Description

Mehrphasige Metalldamppfstromrichteranlage Die Erfindung betrifft eine Metall.dampfstromrichteranlage.Multi-phase metal vapor converter system The invention relates to a metal steam converter system.

Die ältesten Glasgleichrichter wurden, da Ouecksilberdampflampen als Vorbild dienten, einanodig ausgeführt, d. h. jedes Gleichrichtergefäß hatte nur eine Anode und eine Kathode. Später ging man dann dazu über, einer einzigen Kathode mehrere Anoden zuzuordnen. Hierdurch wurde bei Entladungsapparäten mit kleinen Stromstärken eine Verbilligung und Vereinfachung des Gleichrichterbetriebes erzielt. Seither werden Glasgleichrichter im allgemeinen mehranodig ausgeführt. je größer jedoch .die mehranodigen Glasgleichrichter wurden, d. h. je größer die Leistungen wurden, die man von ihnen verlangte, desto mehr Schwierigkeiten stellten sich im Betrieb ein. Bei Glasgleichrichtern mit Stromstärken von mehreren hundert Amp. erhalten die Gefäße schon solche. Abmessungen, :das die Herstellung der Kolben schwierig und teuer und edie Gefahr des Bruches bereits bei der Herstellung groß wird. Besondere Schwierigkeiten entstehen . bei der Kühlung derartig großer Glasgleichrichteraggreg ate. Man suchte zunächst die Abführung der mit steigenden Leistungen ebenfalls zunehmenden Verlustwärme durch Vergrößerung der Oberfläche des eigentlichen Glaskolbens zu bewirken; als die natürliche Abstrahlung nicht mehr ausreichte, griff man zur künstlichen Ventilation, indem man den Glaskolben mit seinen meist mehrfach geknickten Anodenarmen von unten oder von oben .durch Ventilatoren anblies. Allerdings war diese Kühlungsart nicht besonders wirkungsvoll, da die sperrigen, mehrfach geknickten Anodenarme und der die Kathode enthaltende, nach oben meist durch eine Halbkugel abgeschlossene Grundkörper sich nur sehr ungleichmäßig mit der Kühlluft bestreichen ließen und vielfach Gelegenheit zu unerwünschter Windschattenbildung gaben.The oldest glass rectifiers, since mercury vapor lamps served as a model, were single-anodized, i.e. H. each rectifier vessel had only one anode and one cathode. Later one went over to assigning several anodes to a single cathode. As a result, the rectifier operation was made cheaper and simpler in the case of discharge devices with small currents. Since then, glass rectifiers have generally been designed with multiple anodes. However, the larger the multi-anode glass rectifiers became, ie the greater the performance that was required of them, the more difficulties arose in operation. In the case of glass rectifiers with currents of several hundred amps, the vessels already have these. Dimensions: that the manufacture of the pistons is difficult and expensive and the risk of breakage becomes great during manufacture. Particular difficulties arise. such large glass rectifier units for cooling. Initially, an attempt was made to dissipate the heat loss, which also increased with increasing power, by enlarging the surface of the actual glass bulb; When the natural radiation was no longer sufficient, artificial ventilation was used by blowing the glass bulb with its mostly multiple kinked anode arms from below or above using fans. However, this type of cooling was not particularly effective, as the bulky, multiple kinked anode arms and the base body containing the cathode, which is usually closed at the top by a hemisphere, could only be smeared very unevenly with the cooling air and often gave the opportunity for undesired slipstream formation.

Um diesen Mängeln zu begegnen, hat man bereits versucht den Gleichrichterglaskörper nicht nur von unten (von der Kathodenseite her), sondern auch von oben (von .der Dampfdomseite aus) mit Kühlluft zu beschicken. Man hat auch bereits vorgeschlagen, den Hauptkondensationsraum für den Quecksilberdampf nicht mehr oder minder kugelförniig, sondern mehr zvlindrisch auszubilden und ihn von oben anzublasen. Auch mehr oder minder verwickelte Einbauten für die Luftführung genügten den Anforderungen der Praxis nicht.In order to counteract these deficiencies, attempts have already been made to use the rectifier glass body not only from below (from the cathode side), but also from above (from the Steam dome side) to be charged with cooling air. It has also already been suggested the main condensation space for the mercury vapor is no longer or less spherical, but to train more cylindrical and blow it from above. Also more or less Complicated built-in components for air routing met the practical requirements not.

Die Luftkühlung ist im allgemeinen, namentlich bei Glasgleichrichtern, die an «armen Orten stehen, beispielsweise bei Gleichrichtern in -den Tropen, nicht ausreichend, da das Glas in thermischer Hinsicht @in hohem Maße isolierend wirkt. Es wurde deshalb für solche Gleichrichter großer Leistung Doppelkühlung (Luft und Wasser) vorgeschlagen. Aber auch solche Glasgleichrichter erfüllten nicht die auf sie von der Praxis gesetzten Hoffnungen, weil sie bei der Herstellung und im Betrieb verhältnismäßig teuer sind.Air cooling is generally, especially in the case of glass rectifiers, which are in poor places, for example near rectifiers in the tropics, are not sufficient, since the glass has a high insulating effect from a thermal point of view. Therefore, double cooling (air and Water) suggested. But even such glass rectifiers did not meet the requirements They put their hopes in practice because they are in production and in operation are relatively expensive.

Alle diese Maßnahmen brachten jedoch nur Teilerfolge, weil die von dem Hauptkörper des Glaskolbens ausgehenden Anodenarme eine einheitliche, gleichmäßige und dadurch wirkungsvolle Kühlung unmöglich machen.However, all of these measures were only partially successful because those of the anode arms emanating from the main body of the glass bulb have a uniform, uniform shape and thereby make effective cooling impossible.

Gemäß der Erfindung werden mehrphasige Metalldampfstromrichteranfagen in der Weise ausgebildet, daß die Strornrichtergefäße kreisförmig symmetrisch in dem Hohlraum zwischen zwei koaxial angeordneten zylindrischen Metallgehäusen angeordnet sind und jedes einzelne Stromrichtergefäß weiterhin in einem besonderen, zylindrischen Luftschacht angeordnet ist und daß sämtliche Gefäße von einem einzigen unterhalb der Stromrichtergefäße auf der gemeinsamen Symmetrieachse angeordneten Ventilator gekühlt werden. In diesen Stromrichtergefäßen können Anode und Kathode gegeneinander versetzt angeordnet sein und oberhalb der Kathode kann sich ein von dem übrigen Gleichrichterraum mittels einer Scheidewand getrennter, als Kondensationsraum dienender Gefäßteil befinden. Es können ferner Mittel vorgesehen sein, die die Anode vor dem unmittelbar aus der Kathode emporschießenden Quecksilber schützen, beispielsweise ein zwischen Kathoden- und Anodenteil vorgesehener trichterförmiger Abweiskörper. Es können auch mehrere schräg zueinander und schräg zur Anodenachse verlaufende Abweisflächen i-orgesehen sein, deren Durchtrittsöffnungen vorzugsweise gegeneinander versetzt sind. Vorteilhaft endigt das Rohr des in Kathodennähe liegenden Abweistrichters unmittelbar in einer in der Anode eingesetzten, pilzkappenartig ausgestalteten Quarz- oder Porzellankappe. In der flüssigen Kathode kann eine Dochtelektrode angebracht sein. Der aktive Teil der flüssigen Elektrode wird zweckmäßig mittels eines trichterartigen Einbaus von dem inaktivenTeil getrennt und dieZündelektrode liegt zweclcmäßig in einem als @\-ellrolir ausgebildeten Glasstutzen.According to the invention, multiphase metal vapor converters are used designed in such a way that the rectifier vessels are circularly symmetrical in arranged in the cavity between two coaxially arranged cylindrical metal housings are and each individual converter vessel continues to be in a special, cylindrical Air shaft is arranged and that all vessels from a single below of the converter vessels on the common axis of symmetry arranged fan be cooled. In these converter vessels, the anode and cathode can interact with one another be arranged offset and above the cathode can be one of the rest The rectifier room is separated by a partition and serves as a condensation room Vessel part are located. Means can also be provided that the anode before Protect mercury shooting up directly from the cathode, for example a funnel-shaped deflector provided between the cathode and anode part. There can also be several inclined to one another and inclined to the anode axis Rejection surfaces be provided, the passage openings of which are preferably opposite one another are offset. The pipe of the deflecting funnel located near the cathode advantageously ends directly in a mushroom cap-like quartz crystal inserted in the anode or porcelain cap. A wick electrode can be placed in the liquid cathode be. The active part of the liquid electrode is expediently by means of a funnel-like one Installation separated from the inactive part and the ignition electrode is appropriately located in a glass socket designed as @ \ - ellrolir.

Die zur Einführung der Zündelektrode dienenden, als Wellrohr ausgebildeten Glasstutzen können von unten durch die flüssige Kathode hindurchgeführt sein.The corrugated tube used to introduce the ignition electrode Glass nozzles can be passed through the liquid cathode from below.

In der Zeichnung sind einige -z'\tisfülirungsbeispiele dargestellt.Some examples are shown in the drawing.

Fig. r zeigt einen Längsschnitt durch einen Einzelglasgleichrichter, Fig. 2 einen Längsschnitt durch das Gleichrichteraggregat und Fig. 3 eine Draufsicht auf das Gleichrichteraggregat nach Fig. 2.Fig. R shows a longitudinal section through a single glass rectifier, FIG. 2 shows a longitudinal section through the rectifier unit and FIG. 3 shows a plan view to the rectifier unit according to FIG. 2.

In den Fig. 4. bis 7 sind verschiedene Ausfiihrungsforrnen von einanodigen Gleichrichtern zur Verwendung in dem Gleichrichteraggregat dargestellt.In FIGS. 4 to 7 there are different embodiments of single-anode Rectifiers shown for use in the rectifier unit.

Das zylindrische Glasgleichrichtergefäß i enthält in seinem unteren konischen Teil die Kathode 2, während die Anode 3 im oberen, ebenfalls konischen Teil 4 durch eine Einstülpung 5 eingeführt ist. Die Kathode hat, wie aus der Zeichnung ersichtlich, einen als Dochtkathode 6 wirkenden Einsatzkörper, an dessen freiem Ende der Lichtbogen ausschließlich ansetzt. Ein .die Anode 3 umgebendes Steuergitter ist mit 7 bezeichnet. Die Zündelektrode 8 ist durch einen als ZVellrohr aasgebildeten Glasstutzen 9 in den Gleichrichter, und zwar durch die flüssige Kathode hindurch eingeführt und wird mittels des Ankers io, auf den eine Spule einwirkt, betätigt.The cylindrical glass rectifier vessel i contains in its lower conical part the cathode 2, while the anode 3 in the upper, also conical Part 4 is inserted through an indentation 5. The cathode has, as shown in the drawing can be seen, an insert body acting as a wick cathode 6, on its free one The end of the arc only starts. A control grid surrounding the anode 3 is denoted by 7. The ignition electrode 8 is formed by a ZVellrohr Glass connector 9 into the rectifier, through the liquid cathode introduced and is operated by means of the armature io, on which a coil acts.

Bei dem Gleichrichteraggregat nach Fig. 2 und 3 sind sechs Einheitsglasgleichrichter i i, 12, 13, 14, 15 und 16 vorgesehen, die in dem zylindrischen Ringraum 18 des aus Blechen gebildeten Gleichrichtergestelles 28, in dessen Fuß sich der Ventilator i9 befindet, gegebenenfalls federnd gelagert sind. Jeder einzelne Gleichrichter liegt vorteilhaft federnd in einem der rohrförmigen Kühlschächte -2i bis 26. Der Mittelraum 2o des Gleichrichteraggregates nach Fig. 2 und 3 ist in dem Ausführungsbeispiel frei gelassen. Natürlich ist es möglich. auch in diesem Teil Entladungsapparate, Hilfsapparate o. dgl unterzubringen, wenn die einzelnen Einheitsgleichrichter i i bis 16 nicht von allen Seiten zugänglich sein sollen. Bei der Ausführungsform nach Fig.2 ist der innere Teil der einzelnen Kathoden gegen den äußeren Teil durch einen trichterförmigen Einbau 27, der über die Oberfläche des Quecksilbers etwas hinausragend dem Lichtbogen als Ansatz dienen kann, getrennt.In the rectifier assembly according to FIGS. 2 and 3, there are six standard glass rectifiers i i, 12, 13, 14, 15 and 16 provided in the cylindrical annular space 18 of the Rectifier frame 28 formed from metal sheets, in the foot of which the fan is located i9 is, if necessary, are resiliently mounted. Every single rectifier is advantageously resilient in one of the tubular cooling ducts -2i to 26. The Central space 2o of the rectifier unit according to FIGS. 2 and 3 is in the exemplary embodiment left free. Of course it's possible. also in this part unloading apparatus, To accommodate auxiliary equipment or the like if the individual unit rectifiers i i to 16 should not be accessible from all sides. In the embodiment According to Figure 2, the inner part of the individual cathodes is through against the outer part a funnel-shaped installation 27, which is slightly above the surface of the mercury protruding can serve as a starting point for the arc, separately.

Die Kühlung der in den rohrförmigen Schächten 21 bis :26 befindlichen Einheitsgleichrichter i i bis 16 kann entweder gleichmäßig mittels eines allen Gleichrichtern gemeinsamen Ventilators erfolgen, wie dies in dein Ausführungsbeispiel angegeben ist, oder man kann eine Steuerung der den - einzelnen Gleichrichtern zugeführten Kühlmittelinenge in der Weise vornehmen, daß man die Kühlmittelwege in verschiedenem Maße, gegebenenfalls in Abhängigkeit von Betriebsgrößen des Gleichrichteraggregats,steuerbar ausführt oder drosselt. Dies kann natürlich auch in der Weise erreicht werden, daß man jedem einzelnen Gleichrichter oder einzelnen Gruppen von Einheitsgleichrichtern besondere Kühlmittelsender zuordnet.The unit rectifiers ii to 16 located in the tubular shafts 21 to : 2 6 can either be uniformly cooled by means of a fan common to all rectifiers, as indicated in your exemplary embodiment, or the amount of coolant supplied to the individual rectifiers can be controlled in the Make way that the coolant paths are controllable or throttled to different degrees, if necessary depending on the operating parameters of the rectifier unit. This can of course also be achieved by assigning special coolant transmitters to each individual rectifier or individual groups of unit rectifiers.

Bei den Ausführ ungsformen nach den Fig. 4 bis 7 sind die die verschiedenen einanodigen Gleichrichter 30 aufnehmenden Schachtrohre mit 29 bezeichnet.In the case of the embodiments according to FIGS. 4 to 7, the shaft pipes which receive the various single-anode rectifiers 30 are denoted by 29.

Bei der Ausführungsform nach Fig.4 ist' der die Anode 31 und das Gitter 32 enthaltende Teil des einanodigen Gleichrichters mittels eines trichterartig ausgebildeten Rohres 33 von dem die Kathode 34 und die Zündelektrode 35 enthaltenden Teil getrennt. Durch den Trichter 33 wird erreicht, daß nur ein geringer Teil des von der Kathode emporschießenden Quecksilberdampfes in den die Anode enthaltenden Raumteil gelangt, während der größere Teil des Quecksilberdampfes von dem Trichter 33 aufgefangen und als Kondensat unmittelbar zu der Kathode zurückgeführt wird. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.4 wird die Kühlluft an der Kathodenseite zugeführt und an der Anodenseite abgeführt, wie mittels der Pfeile 36 angedeutet ist.In the embodiment according to FIG. 4, the part of the single-anode rectifier containing the anode 31 and the grid 32 is separated from the part containing the cathode 34 and the ignition electrode 35 by means of a funnel-like tube 33. The funnel 33 ensures that only a small part of the mercury vapor shooting up from the cathode reaches the part of the space containing the anode, while the greater part of the mercury vapor is captured by the funnel 33 and returned directly to the cathode as condensate. In the embodiment according to FIG. 4, the cooling air is supplied on the cathode side and discharged on the anode side, as indicated by means of the arrows 36.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 sind zwei Ahweiskörper 37 und 38 vorgesehen, deren Öffnungen 39 und 4o gegeneinander versetzt angeordnet sind. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, liegen die Flächen 37 und 38 schräg zur Anodenachse, so daß sie als Ablauf für das Kondensatquecksilber dienen können. Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 wird die Kühlluft in entgegengesetzter Richtung dem Gleichrichter zugeführt, d. h. die Kühlluft bestreicht erst den Anodenteil und dann den Kathodenteil, wie dies mittels der Pfeile 41 angedeutet ist. Die aus Metall oder vorzugsweise aus keramischem Werkstoff, z. B. Quarz, bestehenden Abweiskörper 37 und 38 sind beispielsweise mittels Glas-, oder Quarzstäben 42 gehaltert.In the embodiment of FIG. 5, two Ahweiskörper 37 and 38 is provided, the openings 39 and 4o of which are arranged offset from one another. As can be seen from the drawing, the surfaces 37 and 38 are inclined to the anode axis, so that they can serve as a drain for the condensate mercury. In the embodiment According to Fig. 5, the cooling air is fed to the rectifier in the opposite direction, d. H. the cooling air first brushes the anode part and then the cathode part, like this is indicated by the arrows 41. Those made of metal or preferably made of ceramic material, e.g. B. quartz, existing deflector bodies 37 and 38 are for example held by means of glass or quartz rods 42.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 sind die Kathode 34 und die Anode 31 gegeneinander versetzt angeordnet, und die Form des Glasgefäßes zeigt nur eine symmetrische Hälfte. Unmittelbar über der Kathode 34 liegt ein Raum 43, der durch eine Glaswand 44 von dem übrigen Raum des Gleichrichtergefäßes getrennt ist. Der Raum 43 dient als Kondensationsraum.In the embodiment of Figure 6, the cathode 34 and the anode 31 arranged offset from one another, and the shape of the glass vessel shows only one symmetrical half. Immediately above the cathode 34 is a space 43, which through a glass wall 44 is separated from the rest of the space of the rectifier vessel. Of the Room 43 serves as a condensation room.

Bei der Ausführungsform nach Fig.7 hat der den Kathodenraum von dem Anodenraum trennende Trichter 45 -einen längeren Rohrteil .1.6, der oberhalb einer in die Kathode eingesetzten pilzkappenartig ausgebildeten Quarz-oder Porzellankappe 47 endigt. Es ist so eine Art Ringkathode geschaffen, durch die ebenfalls verhindert wird, daß der Anodenteil direkten Quecksilberdampfstrahlen ausgesetzt ist.In the embodiment according to FIG. 7, the has the cathode compartment of the Anode space separating funnel 45 -a longer pipe part .1.6, which is above a Quartz or porcelain cap of a mushroom cap-like design inserted into the cathode 47 ends. A kind of ring cathode is created, which also prevents it becomes that the anode part is exposed to direct rays of mercury vapor.

In schaltungstechnischer Hinsicht gelten für den neuen Großgleichrichter im wesentlichen die gleichen Gesichtspunkte wie für die bekannten Gleichrichterschaltungen. Es empfiehlt sich, jede Kathode über eine Sicherung (5o) an einen Sammelring 48 anzuschließen, der auf Isolierklötzen 49 ruht.In terms of circuitry, the same applies to the new large rectifier essentially the same considerations as for the known rectifier circuits. It is advisable to connect each cathode to a collecting ring 48 via a fuse (5o) to be connected, which rests on insulating blocks 49.

Claims

I> AT1? NTA \ TSPRVC111 :: i. Multi-phase metal vapor converter system for high currents, characterized in that a single-anode for each phase Glass converter vessel provided with an essentially cylindrical outer shape is that the converter vessels are circularly symmetrical in the cavity between two coaxially arranged cylindrical metal housings are arranged and each individual converter vessel still in a special cylindrical air shaft is arranged and that all vessels from a single one below the converter vessels be cooled on the common axis of symmetry arranged fan. z. Converter vessel for the system according to claim i, characterized in that the anode and cathode are opposite to one another are arranged offset and that above the cathode one of the rest of the rectifier chamber Part of the vessel, separated by a partition and serving as a condensation space is located. 3. converter vessel according to claim i, characterized in that means are provided, which the anode before shooting up immediately from the cathode Protect mercury vapor. .4. Converter vessel according to Claim 3, characterized in that that a funnel-shaped Abweiskärper is provided between the cathode and anode part is. 5. converter vessel according to claim 3, characterized in that between the cathode and anode part several obliquely to each other and obliquely to the anode axis extending deflection surfaces are provided, the passage openings of which are preferably are offset from one another. 6. converter vessel according to claim 3 or 4, characterized marked that the Tube of the deflector funnel located near the cathode immediately above one inserted into the cathode. shaped like a mushroom cap - Quartz or porcelain cap ends. -7. Converter vessel according to claims i and 3, characterized in that an electrode wick is arranged in the liquid electrode is. B. converter vessel according to claim i and 3, characterized in that the active part of the liquid electrode by means of a funnel-like installation of the inactive part ° is separated. G. Converter vessel according to Claims 1 and 3, characterized characterized in that the ignition electrode is in a glass socket designed as a weir lies. ok Converter vessel according to claim g, characterized in that the for Introduction of the ignition electrode, designed as a corrugated tube from are passed through the liquid cathode at the bottom.