DE719386C

DE719386C - Ignition device for metal vapor converters with liquid cathode

Info

Publication number: DE719386C
Application number: DES130784D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr Egon Aufschnaiter
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1938-02-11
Filing date: 1938-02-11
Publication date: 1942-04-07

Description

Zündvorrichtung für Metalldampfstromrichter mit flüssiger Kathode Die Erfindung betrifft eine Zündvorrichtung für elektrische Entladungsgefäße mit flüssiger Kathode, bei der innerhalb der Kathode ein beweglicher Körper aus ferromagnet.ischem Material angeordnet ist, der beim Zünden durch :einen am Grunde des Kathodengefäßes angebrachten Elektromagneten nach unten gezogen wird, wobei er das Kathodenquecksilber zusammenpreßt und durch eine Öffnung gegen -eine Zündanode spritzt. Bei den bekannten Zündv oi-richtungen dieser Art befindet sich der bewegliche Körper innerhalb eines durch Metallwände nach ,außen abgeschlossenen- topfförmigen Kathodenteiles, während der Elektroimagnet, der den beweglichen Körper beim Zünden nach unten zieht, ,außerhalb dieses Gefäßansatzes untergebracht ist. Um eine solche Zündvorrichtung zu betätigen, muß dem E1ektrom@agneteneine erhebliche Leistung zugeführt werden, weil ein großer Teil des Magnetfeldes sich über die metallische Gefäßwand schließt, ohne auf den beweglichen Körper einzuwirken. Außerdem ist die Fläche der bekannten beweglichen Einsatzkörper verhältnismäßig klein, so daß der Hub des Körpers groß sein muß, um eine sichere Spritzzündung" zu erhalten.Ignition device for metal vapor converters with liquid cathode The invention relates to an ignition device for electrical discharge vessels liquid cathode, in which a movable body made of ferromagnetic Material is arranged, which during ignition by: one at the bottom of the cathode vessel attached electromagnet is pulled down, removing the cathode mercury compresses and squirts through an opening against an ignition anode. With the known Ignition devices of this type are located within a moving body through metal walls to the outside closed cup-shaped cathode part, while the electro-magnet that pulls the moving body down when igniting, outside this vessel attachment is housed. To operate such an ignition device, the E1ektrom @ agneten a considerable power must be supplied, because a large Part of the magnetic field closes over the metallic vessel wall without affecting the to act on the moving body. Also, the area is known to be movable Insert body relatively small, so that the stroke of the body must be large to safe spray ignition ".

Diese Nachbeile werden durch die Zündvorrichtung nach der Erfindung vermieden. Erfindungsgemäß hat der bewegliche Körper aufs ferromagnetischem 1Uaterial die Form einer Platte. Dadurch ergibt sich zunächst der Vorteil, daß der Hub des beweglichen Körpers nur klein zu sein braucht, trotzdem aber das Quecksilber, das auf einer großen Fläche gleichmäßig zusammenbedrückt wird, mit Sicherheit bei der Abwärtsbeweb--ung des beweglichen Körpers meinem ausrechend starken Strahl ;gegen die Zündanode gespritzt wird. Der kleine Hub des Einsatzkörpers ermöglicht aber eine derartige Anordnung des Elektromagneten, daß der Kraftlinienweg des Magneten zum größten Teil im Eisen, d. h. in der Gefäßwand und dem beweglichen Körper zerläuft und daher die auf den beweglichen Körperwirkende Zugkraft des Magneten auch bei einer kleinen Anzahl von Aniperewindtingen am Magneten groß ist.These problems are solved by the ignition device according to the invention avoided. According to the invention, the movable body has a ferromagnetic material the shape of a plate. This initially results in the advantage that the stroke of the movable body only needs to be small, but still the mercury that is evenly compressed over a large area, certainly with the Downward movement of the mobile body against my sufficiently strong beam; against the ignition anode sprayed will. The small stroke of the insert body but allows such an arrangement of the electromagnet that the force line path of the magnet for the most part in iron, d. H. in the vessel wall and the movable one Body dissolves and therefore the pulling force of the magnet acting on the moving body is large even with a small number of Aniperewindtingen on the magnet.

Der Aufbau einer Zündvorrichtung nach der Erfindung ist trotz des verläßlichen Arbeitens derselben äußerst einfach und bietet verschiedene Vorteile, welche am besten bei der Betrachtung der Figuren, die Ausführungsmöglichkeiten für die Erfindung zeigen, erörtert werden können.The structure of an ignition device according to the invention is despite the reliable operation of the same extremely simple and offers various advantages, which is best when looking at the figures, the execution options for show the invention can be discussed.

In Fig. i ist ein `Teil des Kathodenggefäßes dargestellt. Der Kathodentopf ist mit dem Gefäß 2 vakuumdicht verbunden, beispielsweise verschweißt. In den Ansatz q. des Entladungsgefäßes, der eine Ausdrehung 3 besitzt, ist beispielsweise mit Hilfe eines Glaspfropfens 5 ein ferromagnetischer Körper 6 eingeschmolzen, der den feststehenden Kern des Elektromagneten der Zündvorriclituiig bildet. Diesem Teil 6, dessen oberes Ende i flanschenförmig ausgebildet ist, steht der bewegliche Teil 8 gegenüber. Dieser besteht ebenfalls aus ferromagnetischem Material und besitzt die Form einer in der Mitte horizontalen, nach außen hin konisch abfallenden kreisrunden Platte. Es ist vorteilhaft, die Platte mehrmals, z. E. zweimal, konisch abzubiegen, wie dies in der Figur dargestellt ist. Besonders vorteilhaft ist dabei der stark abgebogene äußere Rand, da durch diesen das Quecksilber beim Niederdrücken der Platte an einem raschen seitlichen Ausweichen verhindert wird. Mit Hilfe der Führungsstücke 9, die an de ii Teil 8 befestigt sind und in entsprechenden Ausnehmungen des ruhenden Flansches ; gleiten, wird der bewegliche Teil 8 geführt. Anschläge i o legen die Ruhestellung der Platte 8 fest. Eine weitere Führung der Platte 8 kann durch die Führ ungsfläch:en i i erfolgen: Durch eine Bohrung des Metallteiles 6 ist die Zuführung für die Zündanode i3 isoliert hindurchgeführt. Mit Hilfe der Schraubenmutter 1.1 ist die Ziindanride 13, die sich gegen die Isolierung 15 abstützt, an dem Zuführungsstab 12 befestigt. Die Zündanode ist mit Ausnahme eines Randes an ihrer Unterseite mit einem isolierenden Belag überzogen. zum Zwecke, das Ansetzen des Lichtbogens an anderen Teilen der Zü-ndänode bz%v. ihrer Zuführung zu verhindern. Der Zuführungsstal3 12 ist an der Stelle 16, die in der Höhe der Einschmelzstelle 5 des 'Magnetkernes liegt, luftdicht -in den Metallteil 6 eing@esch-ntolz:en. Ain unteren Ende clusselben wird der Zuführungsstab durch einen eingelegten Ding 1; gc3chützt. Der Ansatzteil 4. des Kathodiengefäßes besitzt, wie bereits erwähnt, eine Ausdrehung 3, in welcher die Magnetspule 18, die Erregerspule für die Zündvorrichtung, gelagert ist. Von unten her wird die Spule durch einen Metallring z9 gestützt, dessen Breite so -gewählt ist, daß der magnetische Widerstand des Luftspaltes 2o nicht zu -rot') wird. Der Ring 19 ist von dem Teil 6 isoliert. Um den magnetischen Widerstand noch weiter herabzusetzen, kann finit Vorteil die dein Teil 6 gegenüberstehende Fläche des P#inges ig nach unten oder auch nach unten und oben gleichzeitig verbreitert .werden. Auf den Ring i9, der ,aus ferro@m.ag ietischc m Material. besteht, folgt eine isolierende Scheibe 21 beispielsweise aus Hartpapier. Das Ganze wird mittels eines auf das Gewinde des Teiles 6 aufgeschraubten Ringes 22 zusammengehalten. Da der ruhende Teil r) der Zündvorrichtung gleichzeitig die Zuführung für den Kathodenstrom bildet, was eine wesentliche Vereinfachung bedeutet, kann man an den Ring 22 gleichzeitig die Zuleitungsklemme für den Iiathodenstrorn anschließen. Die Stronizuführung zu dem Ring 22- erfolgt über das Ztvisclienglied 23 und den mit einer Lasche 25 versclieiieil Teil 24. Die Teile i9. 21 und 2.1 können mittels einer Schraube 26 an der Waildttng 4. verläßlich befestigt werden. Dabei muß für die Isolation der Schraube 26 geäenüber dein Zwischenstuck 2- Sorge getragen werden.A part of the cathode vessel is shown in FIG. The cathode pot is connected to the vessel 2 in a vacuum-tight manner, for example welded. In the approach q. of the discharge vessel, which has a recess 3, a ferromagnetic body 6 is melted, for example with the aid of a glass plug 5, which forms the stationary core of the electromagnet of the ignition device. This part 6, the upper end i of which is flange-shaped, faces the movable part 8. This is also made of ferromagnetic material and has the shape of a circular plate that is horizontal in the center and sloping conically towards the outside. It is advantageous to use the plate several times, e.g. E. Twice, turn tapered as shown in the figure. The strongly bent outer edge is particularly advantageous, since it prevents the mercury from quickly deflecting sideways when the plate is pressed down. With the help of the guide pieces 9, which are attached to de ii part 8 and in corresponding recesses of the stationary flange; slide, the movable part 8 is guided. Stops io define the rest position of the plate 8. The plate 8 can be guided further through the guide surfaces ii: the feed for the ignition anode i3 is passed through a hole in the metal part 6 in an insulated manner. The Ziindanride 13, which is supported against the insulation 15, is attached to the feed rod 12 with the aid of the screw nut 1.1. With the exception of one edge, the ignition anode is covered with an insulating coating on its underside. for the purpose of applying the arc to other parts of the ignition denode or% v. to prevent their feeding. At the point 16, which is at the level of the melting point 5 of the magnetic core, the feed channel 12 is airtight - incorporated into the metal part 6. At the lower end of the same, the feed rod is secured by an inserted thing 1; gc3protected. The attachment part 4. of the cathode vessel has, as already mentioned, a recess 3 in which the magnetic coil 18 , the excitation coil for the ignition device, is mounted. The coil is supported from below by a metal ring z9, the width of which is chosen so that the magnetic resistance of the air gap 20 does not become too red. The ring 19 is isolated from the part 6. In order to reduce the magnetic resistance even further, the surface of the pipe opposite the part 6 can be widened downwards or downwards and upwards at the same time. On the ring 19, made of ferro@m.ag ieticc m material. consists, an insulating disk 21 follows, for example made of hard paper. The whole is held together by means of a ring 22 screwed onto the thread of part 6. Since the resting part r) of the ignition device simultaneously forms the feed for the cathode current, which means a substantial simplification, the lead terminal for the cathode current can be connected to the ring 22 at the same time. The stream is supplied to the ring 22 via the viscous element 23 and the part 24 which is closed with a tab 25. The parts 19. 21 and 2.1 can be reliably attached to the Waildttng 4 by means of a screw 26. Care must be taken to isolate the screw 26 over your intermediate piece 2.

Der Zündvorgang spielt sich nun in folgender Weise ab: Die Platte 8, wclch.e in dein Quecksilber schwimmt, behndet sich zun:iclist in der durch den --\isclilag io festgelegten Entfernung von i Flansch ; . Wird nun der Erregerstrom der Spule 18 eingeschaltet, dann entsteht ein nlagnetisclier Iiraftfluß über die Teile 6, 2o, .1, den Luftspalt 2; zwischen 3 bis S und über die Platte 8 und Luftspalt 28 z%vischen den Teilen 8 bis 6 wieder zu 6 zurück. Die Platte 8 wird dadurch niedergedrückt und preßt das unter ihr befindliche Quecksilber zusammen, welches nicht so schnell ausweichen kann und durch die öffnungen 3o bis 31 auf die Zündanode spritzt. Die dei-Anode gegenüber3iegenden Flächen der Platte 8 und des Wandungsteiles 3 wel-den vorteilhafterweise so aasgeführt, daß das Quecksilber 29 nur schwer zwischen ihncii nach außen dringen kann. Durch entsprechende Profilierung Iäßt sich dieses ohne weiteres erreichen. Beispielsweise ist es sehr vorteilhaft, den Rand der Platte 8 in der in der Figur dargestellten Weise abzukanten.The ignition process now takes place in the following way: The plate 8, wclch.e swims in your mercury, behind himself to: iclist in the by the - \ isclilag io specified distance from i flange; . Now the excitation current of the coil 18 switched on, then a nlagnetisclier Iiraftfluss arises over the Parts 6, 2o, .1, the air gap 2; between 3 to S and over the plate 8 and air gap 28 z% between parts 8 to 6 back to 6. The plate 8 is thereby depressed and compresses the mercury under her, which is not so fast can evade and splash through the openings 3o to 31 onto the ignition anode. the The anode opposite surfaces of the plate 8 and the wall part 3 wel-the advantageously so that the mercury 29 is difficult to get between them can penetrate outside. By appropriate profiling this can be done without achieve further. For example, it is very beneficial to use the edge of the plate 8 in the manner shown in the figure.

Uin die notwendige Isolation attischen dein Kathodenquecksilber und der Gefäfitvatid zu erhalten, sind alle diejenigen Teile der Innenivandung, .--,velche nit dem in Berührung kommen können; mit einer Emailschicht-32 überzogen, Eine davon bilden die Teile 6 bzw." 7 und 8 der ZündvQrrichtu,ng, die ja zur Zufiihrung--des 'Kathodenstromes dienen. Auch die Zündanode ist, wie bereits -erwähnt -mit Ausnah m!e cznes Randes mit .em isalierenden.@Überzug versehen. _ Es sei ferner noch erwähnst, daß, wie auch in der Figur dargestellt, -Bleche 33 zum Zwecke der Brennfl@eckäxnerung -mit Vorteil an, dent beweglichen, Teil 8 der Zündvorrichtung :angebracht werden können.Uin the necessary insulation attic your cathode mercury and to receive the Gefäfitvatid are all those parts of the interior walling, .--, velche not be able to come into contact with; Covered with a layer of enamel-32, one of them form the parts 6 or "7 and 8 of the ignition device, which are used for supplying the 'Serve cathode current. The ignition anode is, as already mentioned, with the exception m! e cznes edge with .em insulating. @ coating. _ It should also be mentioned that, as also shown in the figure, sheets 33 for the purpose of Brennfl @ eckäxnerung - with advantage to, the movable, part 8 of the ignition device: be attached can.

Eine weitere Ausführungsform .der - Erfindung ist in Fig. 2 :dargestellt. - In, dieser Figur bedeutet 34 die @ ,eiserne Wandung des - Gleichrichtergefäßes, 3-5 einen eisernen Boden, der längs der Schweißnaht 36 mit der Gefäßwand verbunden ist. Das Quecksilber befindet sich in einem Behälter 37 aus keramischem Material, welcher, sich. mit seinen konischen Flächen unter Zwischenlage seines Blechkörpers 38 gegen die entsprechend geformten konischen Teile cler Gefäßwand 34 abstützt. Der Zusammenhau ist in einfachster Weise möglich, indem man in ,das unten- offene Kathodengefäß zunächst das Blech 38 @einschlebt, sodann die keramische Schale 37 einsetzt, den Boden35 aufbringt und zeit der Gefäßwand verschweißt. Die Zuführung des Ieathadenstromes .erfolgt durch eine besondere Zuleitung 39 von. der Seite hex, Diese Zuleitung ist mit Hilfe der Klemmschraube4o an einem Metallring 4 i angeschlossen, welcher den keramischen Gefäßtei142 trägt. Zur Begrenzung der Aufwärtsbewegung der Platte 43 des beweglichen Teiles der Zündvoixichtung ist ein Ring 44 vorgesehen, welcher vorteilhafterweise aus nichtmiagnetischem Werkstoff besteht. Die Zündanode ist mit 45 bezeichnet. Gegenüber der Zündanode hefindet sich die Öffnung 46 der Platte 43. Unterhalb des aus keramischem Werkstoff bestehenden Kathodengefäßes 37 befindet sich der ruhende Teil der Zündvorrichtung, welcher aus einem ferromagnetischen Kern 47 und einer Erregerspule 48 besteht. Der magnetische Kraftlinienfluß schließt sich über den zentralen. Schenkel des Kernes 47, den Luftspalt 49, den beweglichen, aus magnetischem Material bE--stehenden Teil 4,3 und den den zentralen Kern konzentrisch umschließenden Magnetschenkel 5o. Durch eine am oberen Ende des Magnetkernes angebrachte Zwischenplatte 5 i wird,ein luftdichter Abschluß des Gefäßes erzielt. Diese Zwischenplatte muß ,aus nichtmagnetischem Material bestehen, damit der Ges.amtkraftfluß im wesentlichen über den beweglichen Teil 43 der Zündvorrichtung geleitet wird. Der ruhende - Teil der Zündvorrichtung , also der .Magnetkern und die-Spule sind- im Boden35 gelagert und werden :am besten gleichzeitig mit diesem an der Gefäßwand befestigt.Another embodiment of the invention is shown in FIG. In this figure, 34 denotes the iron wall of the rectifier vessel, 3-5 an iron base which is connected to the vessel wall along the weld 36. The mercury is in a container 37 made of ceramic material, which, itself. with its conical surfaces with the interposition of its sheet metal body 38 against the correspondingly shaped conical parts of the vessel wall 34. The assembly is possible in the simplest possible way by first inserting the sheet metal 38 into the cathode vessel, which is open at the bottom, then inserting the ceramic shell 37 , applying the base 35 and welding the vessel wall. The Ieathadenstromes is supplied through a special feed line 39 from. The hex side, this supply line is connected with the help of the clamping screw 4o to a metal ring 4 i, which carries the ceramic vessel part. To limit the upward movement of the plate 43 of the movable part of the ignition device, a ring 44 is provided, which advantageously consists of a non-magnetic material. The ignition anode is labeled 45. The opening 46 of the plate 43 is located opposite the ignition anode. The stationary part of the ignition device, which consists of a ferromagnetic core 47 and an excitation coil 48, is located below the cathode vessel 37 made of ceramic material. The magnetic flux of lines of force closes over the central one. Leg of the core 47, the air gap 49, the movable part 4, 3 made of magnetic material bE, and the magnetic leg 5o concentrically surrounding the central core. An airtight seal of the vessel is achieved by an intermediate plate 5 i attached to the upper end of the magnetic core. This intermediate plate must be made of non-magnetic material so that the total flow of force is directed essentially via the movable part 43 of the ignition device. The stationary part of the ignition device, i.e. the magnetic core and the coil, are stored in the base35 and are best attached to the vessel wall at the same time as this.

Der Vorgang der Zündung geht hier in gleicher Weise vor sich wie bei dem zuerst gegebernen Beispiel, Wird durch die Erregerspule ein Strom geschickt, so bildet sich auf die bereits beschriebene Weise ein Magnetfeld aus, .welsches den beweglichen Teil 43 der Zündvorrichtung nach untern zieht. Das unter der - Platte 43 befindliche Quecksilber wird plötzlich stark zusammengedrückt, und durch die Ofnung46 wird -daher .ein Quecksilberstrahl gegen die Zündanode 45 geschleudert.The process of ignition takes place here in the same way as with the example given first, if a current is sent through the excitation coil, a magnetic field develops in the manner already described, .welsches the movable part 43 of the ignition device pulls down. That under the - plate 43 located mercury is suddenly strongly compressed, and by the Opening 46 is therefore thrown a jet of mercury against the ignition anode 45.

Wie aus. den beiden Ausführungsbeispielen zu @erseben---ist, bringt der Erfindungsg eganstand besonders vorteilhafte bauliche Vereinfachungen mit sich. Es ist z. B. durchaus möglich, das Kathodenquecksilber in völlig verläßlicher Weisse von der Gefäßwand zu isolieren, ohne dafä es notwendig wäre, zum. Zwecke der Zündung die Isolation an irgendeiner Stelle zu durchbrechen. Fig. 2 läßt dieses sehr deutlich erkennen. Bei der Anordnung nach Fig, z wird zwar die Isolierschicht der Kathode ;an einer Stelle von einem Teil der Zündvorrichtung durchsetzt, doch dient dieser Teil gleichzeitig. zur Zuführung des. Kathodenstromes, so daß man sich hier die Anordnung einer besonderen Stromzuführung ersparen kann. Je nach den gerade herr-.schenden Verhältnissen kann man von der einen. -oder der anderen Bauform Gebrauch machen. . Es ist dabei zu bemerken, daß die dargestellten Bauarten zwei von den möglichen Ausführungsformen der Erfindung sind, die sich besonders bewährt haben.How out. the two exemplary embodiments to @erseben --- is, brings the subject of the invention with particularly advantageous structural simplifications. It is Z. B. quite possible, the cathode mercury in completely reliable white to isolate from the vessel wall without it being necessary to. Purposes of ignition to break the isolation at any point. Fig. 2 makes this very clear recognize. In the arrangement according to FIG. Z, the insulating layer becomes the cathode ; penetrated at one point by a part of the ignition device, but this serves Part at the same time. for supplying the. Cathode current, so that you can see the Can save arrangement of a special power supply. Depending on the prevailing You can get relationships from the one. -or make use of the other design. . It should be noted that the types shown are two of the possible Embodiments of the invention are that have proven particularly successful.

Claims

PATENT CLAIMS: e.g. ignition device for metal vapor converters with Liquid cathode, in which a movable body made of ferromagnetic material inside the cathode Material is arranged with openings directed towards an ignition anode, the Ignition by an electric magnet attached to the base of the cathode vessel is pulled down, characterized in that the movable body has the shape a plate.

2. Ignition device according to claim i, characterized in that the movable part of the ignition device sits in the form of a plate b, which, as a conical body bent several times at the bottom is formed.

3. Ignition device according to claim i or 2, characterized in that the fixed core of the electromagnet, the one with the moving part of the ignition device together the magnetic Circle forms, at the same time serves as a feed line for the cathode current. q .. ignition device according to claim i, 2 or 3, characterized in that the movable body means suitable approaches in the fixed core of the electromagnet is performed. 5. Ignition device according to claim i, characterized in that the movable body is passed through pieces of non-magnetic material, which at any Parts of the cathode vessel are attached. 6. Ignition device according to claim i and one or more of the following claims, characterized in that the fixed The core of the electromagnet is vacuum-tight in an opening by means of glass, for example is melted at the bottom of the cathode vessel. 7. Ignition device according to claim i and one or more of the following claims, characterized in that the Excitation coil in a suitably designed part or. Process of the vessel wall stored is. B. Ignition device according to claim i and one or more of the following claims, characterized in that all of the metallic ones in contact with the cathode mercury Surfaces of the cathode container, with the exception of the ignition device and one for the attachment the part of the auxiliary anode serving the arc, by means of an enamel coating of are insulated from the cathode metal. Ignition device according to claim i, characterized in that that the cathode mercury is in one of the shape of the vessel wall: adapted container made of ceramic material and that the fixed core of the electromagnet outside of the ceramic vessel, the movable body is arranged inside the same is. ok Ignition device according to claim i and one or more of the following Claims, characterized in that: f insulates the power supply to the ignition anode through the cathode base, preferably through the stationary core of the Electromagnet, is passed. i i. Ignition device according to claim i o. Characterized ; characterized in that the feed for the ignition anode at one point of the stationary The core of the electromagnet is melted airtight, which is at the same height how the melting point of the magnetic core lies in the vessel wall. 12. Ignition device according to claim j o, characterized in that the power supply for the ignition anode with the stationary core surrounding it de; Electric magnets at the lower end this core is connected airtight, while the power supply rod at the top The end of the core is supported against this in a suitable manner.