DE725552C

DE725552C - Arc converters, in particular Marx converters with electrodes in flowing compressed gas

Info

Publication number: DE725552C
Application number: DEA85724D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Herbert Buchwald; Dipl-Ing Eugen Hubel; Dipl-Ing Otto Rosenloecher
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1938-02-04
Filing date: 1938-02-04
Publication date: 1942-09-24

Description

Lichtbogenstromrichter, insbesondere Marx-Stromrichter mit Elektroden in strömendem Druckgas Die die Elektroden der Lichtbogenstromrichter, insbesondere der Marx-Stromrichter, enthaltenden Lichtbogenkammern werden bisher in Abhängigkeit von den Elektroden ausgebildet und bemessen. Auf diese Weise erhält man einen Aufbau der die Elektroden enthaltenden Lichtbogenkammer mit den Gaszu- und -abführungen, wie er beispielsweise in der Abb. i dargestellt ist. Hierbei sind die Hauptelektroden des Lichtbogenstromrichters mit i, die Zündelektroden mit a, die Isolierzylinder der Lichtbogenkammer mit 3, die Gasverteiler mit 4. und die Gaszu- und -abführleitungen mit 5. bezeichnet. Aus der Abb. i ersieht man, daß die durch den Isolierzylinder 3 und die Gasv erteilungskörper ,4 gebildete Lichtbogenkämmer um die Hauptelektroden i herumgebaut ist, d. h. daß die Lichtbogenkammer in ihrer Form und Größe nach der Form und Größe der Hauptelektroden gestaltet ist. Ein derartiger Aufbau der Lichtbogenkamrner hat wesentliche Nachteile: Vor allem ist bei einer solchen Lichtbogenkammer keinerlei Rücksicht darauf genommen, daß durch die zur Zündung und Löschung der Lichtbogen erforderliche GasströmungSchwingungen innerhalb des in der Lichtbogenkammer befindlichen Gases auftreten können, die ihrerseits Unterdruckgebiete und damit Störungen im Betrieb des Lichtbogenstromrichters hervorrufen können. Durch das Herumbauen der Lichtbogenkammer um die Hauptelektroden tritt ferner die Schwierigkeit auf. daß mir durch besondere Mittel Überschlälge zwischen den Hauptelektroden über die Wände der Lichtbogenkaimner vermieden werden können. Es war zu diesem Zwecke erforderlich, beispielsweise eine zweite Lichtbogenkammer mit einer Gasfüllung mit einem etwas geringeren Druck als in der ersten Kammer oder das elektrische Feld steuernde Metalleinlagen in dein Isolierzylinder vorzusehen.Arc converters, especially Marx converters with electrodes in flowing compressed gas Die the electrodes of the arc converter, in particular of the Marx converter, containing arc chambers are so far dependent formed and sized by the electrodes. In this way a structure is obtained the arc chamber containing the electrodes with the gas inlets and outlets, as shown for example in Fig. i. Here are the main electrodes of the arc converter with i, the ignition electrodes with a, the insulating cylinder the arc chamber with 3, the gas distributor with 4. and the gas supply and discharge lines marked with 5.. From Fig. I it can be seen that the insulating cylinder 3 and the gas distribution body, 4 arc chambers formed around the main electrodes i built around, d. H. that the arc chamber in shape and size according to the The shape and size of the main electrodes is designed. Such a structure of the arcing chamber has significant disadvantages: Above all, there is no such thing as an arc chamber Consideration has been given to igniting and extinguishing the arc required gas flow Oscillations within the range in the arc chamber Gas can occur for their part negative pressure areas and thus Can cause malfunctions in the operation of the arc converter. By building around of the arc chamber around the main electrodes, the problem also arises. that by special means rollover between the main electrodes over the Walls of the arc chimneys can be avoided. For this purpose it was necessary for example a second arc chamber with a gas filling with a something lower pressure than in the first chamber or metal inserts that control the electric field to be provided in your insulating cylinder.

Die Erfindung beseitigt diese Nachteile der bekannten Anordnungen dadurch, daß die Druckkammer derart groß bemessen ist, daß die durch das periodische Zünden und Löschen des Lichtbogens erzeugten Schwingungen des Gases auf einen für den Betrieb des Lichtbogenstromrichters unschädlichen Wert gedämpft werden.The invention overcomes these disadvantages of the known arrangements in that the pressure chamber is so large that the periodic by the Igniting and extinguishing the arc generated vibrations of the gas on one for the operation of the arc converter can be attenuated.

Die Erfindung ist in der Abb. 2 in einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Die Hauptelektroden sind wieder mit i und die Zündelektroden mit 2 bezeichnet. Die Lichtbogenkammer besteht gemäß der Erfindung aus einem Behälter t i, beispielsweise aus Eisen, der im Vergleich zum eigentlichen Lichtbogenrauin, d.li. zu demjenigen Raum zwischen den Hauptelektroden i, in dem der Lichtbogen brennt, so groß bemessen ist, daß die durch das periodische Zünden und Löschen des Lichtbogens erzeugten Schwingungen des Gases auf einen für den Betrieb des Lichtbogenstromrichters unschädlichen Wert gedämpft `,-erden. In dein Behälter 6 sind die Hauptelektroden i finit Hilfe von Durchführungen ; befestigt. Eine weitere Durchführung 8 trägt eine sogenannte Vorkammer 9. Diese Vorkammer 9 enthält sowohl die Zündelektroden 2 als auch die Gasführungen für den Zünd- und den Löschyasstrom. Der Zünd-und der Löschgasstroin wird gemäß den eingezeichneten Pfeilen io durch die Durchführung g und die Vorkammer 9 in bezug auf die Lichtbogenachse radial zugeführt und hierauf durch die Üffnungen i i axial gegen die Hauptelektroden geführt. In dein weiteren Verlauf umströmt das Gas die Hauptelektroden i gemäß den eingezeichneten Pfeilen 12. NaCh dem Durchströmen der Kammer 6 v erläßt das Gas die Kammer 6 durch die Öffnungen 13 und 1.4.The invention is shown in Fig. 2 in one embodiment. The main electrodes are again designated with i and the ignition electrodes with 2. the According to the invention, the arc chamber consists of a container t i, for example made of iron, which compared to the actual arc roughness, i.e. to that one Dimension the space between the main electrodes i, in which the arc burns, to be so large is that those generated by the periodic ignition and extinguishing of the arc Vibrations of the gas to a harmless for the operation of the arc converter Value dampened `, -erden. In your container 6 the main electrodes are finite aid of bushings; attached. Another implementation 8 carries a so-called Pre-chamber 9. This pre-chamber 9 contains both the ignition electrodes 2 and the Gas ducts for the ignition and extinguishing gas flow. The ignition and extinguishing gas routines is according to the drawn arrows io through the implementation g and the antechamber 9 fed radially with respect to the arc axis and then through the openings i i guided axially against the main electrodes. In your further course that flows around Gas the main electrodes i according to the drawn arrows 12. After flowing through the chamber 6 v, the gas leaves the chamber 6 through the openings 13 and 1.4.

Das durch die Vorkannner 9 dem Lichtbogenraum zugeführte Gas dient bei dem in der Abb. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel gleichzeitig zum Bewegen der zwischen den Zündelektroden 2 erzeugten Zündlichtbogen zti den Hauptelektroden und zum Entionisieren des Lichtbogenraumes in der Lösch- und Sperrzeit.The gas supplied to the arc chamber by the pre-canister 9 is used in the embodiment shown in Fig. 2 at the same time to move the ignition arc generated between the ignition electrodes 2 zti the main electrodes and for deionizing the arc chamber in the quenching and blocking time.

Durch die erfindungsgemäße große Bemessung der Kammer 6 wird im Gegensatz zu den bekannten Lichtbogenstromrichtern vermieden, daß bei der Abführung des Gases durch die Hauptelektroden bzw. um die Hauptelektroden herum Schwingungen des Gases entstehen, die geeignet sind, Unterdruckgebiete im Lichtbogenraum hervorzurufen, die ihrerseits zu Rückzündungen Anlaß geben können.Due to the large dimensioning of the chamber 6 according to the invention, in contrast to the known arc converters avoided that in the discharge of the gas by the main electrodes or around the main electrodes oscillations of the gas arise that are suitable for creating negative pressure areas in the arc chamber, which in turn can give rise to re-ignition.

Durch die große Bemessung der Lichtbogenkaminer erhält man bei der Erfindung den weiteren Vorteil. daß eine Ablagerung von Fremdstoffen an den Wänden der Lichtbogenkammer sich nicht schädlich auf den Betrieb des Lichtbogenstromrichters auswirken kann. Bei den bisherigen Lichtbogenstromrichtern mußte man ängstlich darauf bedacht sein, eine Ablagerung von Fremdstoffen, beispielsweise von den Elektroden herrührendem Metallstaub, an den Wänden der Lichtbogenkammer zu vermeiden, da eine derartige Ablagerung in der Lage war, leitende Brücken für einen L'berschlag von der einen Hauptelektrode über die Wand der Lichtbogenkammer auf die andere Hauptelektrode darzustellen. Diese Gefahr ist durch die Erfindung vermieden, da zwischen den Elektroden und den Wänden der Lichtbogenkammer ein derartiger Abstand vorhanden ist, daß ein Überschlag -zwischen diesen beiden Teilen nicht erfolgen kann. Es ist vielmehr ohne weiteres möglich, die Lichtbogenkammer selbst sogar aus -Metall, beispielsweise Eisen, herzustellen.Due to the large size of the arc chimney, the Invention the further advantage. that a deposit of foreign matter on the walls the arc chute is not detrimental to the operation of the arc converter can affect. With the previous electric arc converters one had to be anxious about it Be careful not to deposit foreign matter, for example from the electrodes metal dust originating on the walls of the arc chamber, as a such a deposit was able to create conductive bridges for an overlap of one main electrode over the wall of the arc chamber to the other main electrode to represent. This risk is avoided by the invention, since between the electrodes and the walls of the arc chamber is such a distance that a A rollover cannot take place between these two parts. Rather, it is without further possible, the arc chamber itself even made of metal, for example Iron to manufacture.

Infolge der Größe der Kammer ist es ferner auch möglich, kleine Teile innerhalb der Lichtbogenkainmer, wie beispielsweise die Durchführungen, durch entsprechende Strömungsleitkörper vor Staubablagerungen zu schützen, Weiterhin ist es bei der Erfindung möglich, innerhalb der Lichtbogenkaminer extrem kalte Teile vorzusehen, an denen sich der Fremdstoff bevorzugt niederläßt. Bei der erfindungsgemäßen Lichtbogenkammer benötigt man isolierte Gasrohre nicht mehr, denn die Isolation der Gasrohre erfolgte bekanntlich nicht wegen des Gases (da eine Gassäule ja isolierend wirkt), sondern deshalb, weil die Gasrohre mit einem Teil (mit der Elektrode) verbunden werden mußten, der Potential hatte. Dies ist bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Lichtbogenkainmer nicht mehr erforderlich, da die erfindungsgemäße Lichtbogenkanimer geerdet werden kann und die Gasrohre mit der geerdeten Kammer verbunden werden können.Due to the size of the chamber, it is also possible to use small parts within the arc chamber, such as the bushings, through appropriate To protect the flow guide body from dust deposits, it is also at the Invention possible to provide extremely cold parts inside the arc chimney, where the foreign matter preferentially settles. In the arc chamber according to the invention you no longer need insulated gas pipes because the gas pipes were insulated as is well known, not because of the gas (since a gas column has an insulating effect), but rather because the gas pipes had to be connected to a part (with the electrode), who had the potential. This is the case when using the arc chamber according to the invention no longer required, since the arc canister according to the invention are grounded and the gas pipes can be connected to the grounded chamber.

Die Erfindung gestattet weiterhin eine wesentlich leichtere Beherrschung der Wärmebilanz des Lichtbogenstromrichters, da man alle Wände der Lichtbogenkammer, gegebenenfalls .durch besondere Kühleinrichtungen, auf jede gewünschte Temperatur halten kann. Wie bereits erwähnt, treten in der erfindungsgemäßen Lichtbogenkammer schädliche Schwingungen des Gases nicht mehr auf. Ferner bewegen sich diejenigen Gasteile, die nicht unmittelbar in, dem eigentlichen Lichtbogenraum sich befinden, verhältnismäßig langsam. Etwa auftretende Wirbel haben eine geringe Geschwindigkeit, da der für diese Wirbel innerhalb der erfindungsgemäßen Lichtbogenkammer zur Verfügung stehende Raum sehr groß ist.The invention also allows a much easier control the heat balance of the arc converter, since all walls of the arc chamber, possibly .by special cooling devices, to any desired Can hold temperature. As already mentioned, occur in the arc chamber according to the invention harmful vibrations of the gas no longer occur. Furthermore, those move Gas parts that are not directly in the actual arc chamber, relatively slow. Any eddies that occur have a low speed, as the available for this vortex within the arc chamber according to the invention standing room is very large.

Die Erfindung erleichtert weiterhin die Zu-und Abfuhr des Gases, da einerseits für die Zufuhr des Gases, wie in der Abb. z gezeigt ist, eine besondere Vorkammer vorgesehen werden kann und da andererseits die Abfuhr des Gases an irgendeiner Stelle des großen Raumes der Lichtbogenkammer 6 erfolgen kann. Die zur Zufuhr des Gases und zur Unterbringung der Zündelektroden dienende Vorkammerg kann völlig frei von der Form der Hauptelektroden r und der Hauptkammer 6 nur nach den Bedürfnissen der Zufuhr des Gases und der Zündelektroden :2 ausgebildet werden. Demgemäß kann beispielsweise die sogenannte Zwillingszündelektrodenanordnung unabhängig von der Gestalt der Hauptelektroden r und der Gestalt der Hauptkammer 6 so ausgebildet werden, daß ein Maximum an elektrostatischen, erwärmungstechnischen und strömungstechnischen Erfordernissen erfüllt wird. Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Lichtbogenkammer ist es möglich, die Vorkammer und die Zündelektroden derart auszubilden, beispielsweise nach Abb. 3, .daß das elektrische Feld, das zwischen den Hauptelektroden und den geerdeten Teilen bzw. den Kammerwänden bestehen würde, durch die Vorkammer abgeschirmt wird. Mau kann also bei der erfindungsgemäßen Einrichtung die Feldlinien so gestalten, wie es für die Hauptsperrstrecke nützlich ist.The invention further facilitates the supply and removal of the gas, since on the one hand for the supply of the gas, as shown in Fig. z, a special one Antechamber can be provided and on the other hand, the discharge of the gas to any Place of the large space of the arc chamber 6 can be done. The one to feed the Gas and for accommodating the ignition electrodes serving pre-chambers can be completely free on the shape of the main electrodes r and the main chamber 6 only according to needs the supply of the gas and the ignition electrodes: 2 are formed. Accordingly, can for example, the so-called twin ignition electrode arrangement independent of the The shape of the main electrodes r and the shape of the main chamber 6 are formed so that that a maximum of electrostatic, heating and fluidic Requirements is met. When using the arc chamber according to the invention it is possible to design the antechamber and the ignition electrodes in this way, for example according to Fig. 3, .that the electric field between the main electrodes and the earthed parts or the chamber walls would exist, shielded by the antechamber will. Mau can therefore design the field lines in the device according to the invention in such a way that as it is useful for the main blocking route.

In der Abb: 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Mit i sind wieder die Hauptelektroden und mit 2 die Zündelektroden bezeichnet. Die Zündelektroden sind wiederum in der Vorkammer 9 angeordnet, die von der Durchführung 8 getragen wird. Bei der in der Abb. 3 veranschaulichten Ausführungsform ist beispielsweise nur eine einzige Gasaustrittsöffnung 13 vorgesehen. Die gemäß der Erfindung ausgebildete Lichtbogenkammer 6 besteht gemäß Abb. 3 aus einem Hartpapierzylinder 15 und geerdeten Eisenplatten 16 und 17. Für die Hauptelektroden r sind Durchführungen bei dem Ausführungsbeispiel der Abb. 3 nicht erforderlich, da der Hartpapierzylinder die Möglichkeit gibt, die die Hauptelektroden tragenden zylindrischen Teile z8 unmittelbar aus der Lichtbogenkammer- bei r9 herauszuführen und gleichzeitig zur Führung des Hauptstromes zu benutzen.In Fig: 3, a further embodiment of the invention is shown. The main electrodes are again denoted by i and the ignition electrodes are denoted by 2. The ignition electrodes are in turn arranged in the antechamber 9, which is carried by the bushing 8. In the embodiment illustrated in FIG. 3, for example, only a single gas outlet opening 13 is provided. The arc chamber 6 designed according to the invention consists of a hard paper cylinder 15 and earthed iron plates 16 and 17 as shown in Fig. 3. For the main electrodes r, bushings are not required in the embodiment of Fig. 3, since the hard paper cylinder allows the main electrodes to be carried Cylindrical parts z8 lead out directly from the arc chamber at r9 and at the same time use them to guide the main current.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die in den Abb. z und 3 dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Man kann beispielsweise bei einer Ausführungsform gemäß Abb.3 statt eines Isolierstoffzylinders und Eisenplatten einen Eisenzylinder und Isolierstoffplatten vorsehen oder beide Teile aus Isolierstoff herstellen. Dann würde man im ersten Falle eine Anordnung erhalten, bei der die Rotationsachse gegenüber der in der Abb. 3 dargestellten Anordnung um 9o° versetzt ist. Ferner kann man gewünschtenfalls für den die Lichtbogenkammer bildenden Kessel gewölbte Böden verwenden und überhaupt die Kessel nach drucktechnisch günstigen Gesichtspunkten ausbilden. Weiterhin ist es möglich, die Lichtbogenkammer mit einem kreisringförmigen Querschnitt auszuführen. Dies ist besonders dann zweckmäßig, wenn mehrere Phasen des Lichtbogenstromrichters in einer einzigen Lichtbogenkammer untergebracht werden sollen. Bei der erfindungsgemäßen Lichtbogenkammer kann demgemäß die Rotationsachse entweder mit der Licht-Bogenachse zusammenfallen oder parallel oder unter einem beliebigen Winkel zur Lichtbogenachse verlaufen. Als Hauptelektroden und als Zündelektroden können bei der Erfindung die verschiedensten Formen, gewünschtenfalls mit geeignet ausgebildeten Gasführungskörpern, Verwendung finden. Die die Zündelektroden enthaltende Vorkammer kann gegebenenfalls aus Metall bestehen und derart mit dem Kessel verbunden sein, daß der Kessel an diesen Teilen das Potential einer Zündelektrode besitzt und nur die Hauptelektroden isoliert in dem Kessel (Lichtbogenkammer) eingesetzt sind. Dabei kann die Isolation durch Durchführungen erfolgen oder auch dadurch, daß die zugehörigen Kesselteile aus Isolierstoff bestehen. Die Erfindung ermöglicht ohne weiteres, im übrigen für den Kessel (die Lichtbogenkammer) j e nach den Erfordernissen ganz oder teilweise Metall oder Isolierstoff zu verwenden. Hierbei ist lediglich zu beachten, daß der an den Lichtbogenraum anschließende Raum gegenüber dem Lichtbogenraum derart groß bemessen ist, daß sie durch das periodische Zünden und Löschen des Lichtbogens erzeugten Schwingungen des Gases auf einen für den Betrieb des Lichtbogenstromrichters unschädlichen Wert gedämpft werden. Bei Kesseln für mehrphasige, z. B. dreiphasige Anordnungen ist es unter Umständen zweckmäßig, dem Kessel Gleichspannungspotential zu geben, um an Isolation bzw. an Durchführungen zu sparen.The invention is of course not limited to that shown in FIGS 3 illustrated embodiments are limited. You can, for example, with a Embodiment according to Fig.3 instead of an insulating material cylinder and iron plates one Provide iron cylinders and insulating plates or both parts made of insulating material produce. Then in the first case one would receive an order in which the The axis of rotation is offset by 90 ° compared to the arrangement shown in Fig. 3 is. Furthermore, if desired, one can for the boiler forming the arc chamber Use curved bottoms and generally the boilers according to the printing technology Train points of view. It is also possible to use the arc chamber with a execute circular cross-section. This is particularly useful when multiple phases of the arc converter housed in a single arc chamber should be. In the case of the arc chamber according to the invention, the axis of rotation can accordingly either coincide with the light-arc axis or parallel or under one run at any angle to the arc axis. As main electrodes and as ignition electrodes In the invention, the most varied shapes can be used, if desired also suitable trained gas guide bodies, use. The one containing the ignition electrodes The antechamber can optionally be made of metal and connected to the boiler in this way be that the boiler has the potential of an ignition electrode on these parts and only the main electrodes are insulated and inserted in the boiler (arc chamber) are. The isolation can be done through bushings or by that the associated boiler parts are made of insulating material. The invention enables without further ado, otherwise for the boiler (the arc chamber) depending on the requirements to use all or part of metal or insulating material. Here is only Please note that the space adjoining the arc chamber is opposite to the arc chamber is dimensioned so large that they by the periodic ignition and extinguishing of the arc generated vibrations of the gas on one for the operation of the arc converter harmless value are attenuated. In boilers for multiphase, e.g. B. three-phase In some arrangements it is advisable to give the boiler direct voltage potential to give in order to save on insulation or bushings.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Arc converters, in particular Marx converters, with electrodes in flowing compressed gas, which are arranged in a pressure chamber which is closed on all sides except for the gas outlet openings and contains gas under a higher pressure, characterized in that the pressure chamber is dimensioned so large that the periodic ignition and extinguishing the arc generated vibrations of the gas to a value that is harmless to the operation of the arc converter are damped. a. Arc converter, in particular Marx converter, according to claim i, characterized in that an antechamber is arranged in the chamber (main chamber) which has a higher gas pressure inside than the main chamber and contains the ignition electrodes and the gas supply for the ignition gas flow and the extinguishing gas flow . 3. Device according to claim? -, characterized in that the gas ducts of the prechamber are designed so that both the ignition gas stream and the extinguishing gas stream flows out of the prechamber and against the main electrodes. 4. Device according to claim i or the following, characterized in that the ignition electrodes, die pre-chambers, the main electrodes and / or possibly special guide bodies are designed and arranged in such a way that the extinguishing and / or the ignition gas flow in the arc chamber axially in a concentrated beam the main electrodes runs, impacts there and flows around the main electrodes through the arc chamber, possibly guided by guide bodies, to the gas outlet opening of the arc chamber. 5. Device according to claim i or the following, characterized in that the antechamber and the main electrodes form completely separate, self-contained bodies. 6. Device according to claim i or the following, characterized in that the antechamber and the main electrodes can be inserted and exchanged separately. i. Arc converter according to Claim 1 or the following, characterized in that the main electrodes and / or the antechamber are fastened in the arc chamber by means of bushings. B. Device according to claim i or the following, characterized in that the antechamber is designed in its shape so that it absorbs the electric field against earth or other external potentials in such a way that the main electrodes are shielded from earth potential or other potentials. G. Device according to claim 1 or the following, characterized in that flow guide bodies are provided in the arc chamber in particular for the purpose of protecting bushings and similar dust-sensitive parts from dust deposits. ok Arc converter according to claim 1 or the following, characterized in that the electrodes of several phases are arranged in a single arc chamber.