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Metallenes Stromrichtergefäß mit einem das Gefäß vom Boden bis zum
Deckel durchsetzenden Kühlröhrensystem Die Erfindung bezieht sich auf metallene
Gleichrichtergefäße und bezweckt die Erzielung einer hinreichenden Versteifung der
Gefäßwand bei gleichzeitiger Verbesserung der Gefäßkühlung und des Lichtbogenverlaufes
im Gefäßinnern.
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Während der fertige Vakuumkessel nur der verhältnismäßig kleinen Beanspruchung
durch den äußeren Überdruck von r Atm. ausgesetzt ist, wird @er im Verlaufe des
Fabrikationsganges, einerseits unter .erschwerenden Bedingungen beansprucht und
hat auch andererseits höhere Drücke auszuhalten. So muß er während .der Dichtigkeitsprobe
imstande sein, einen inneren Überdruck von mehreren Atmosphären auszuhalten, und
andererseits muß der für pumpenlose Ausführung bestimmte Kessel während der Ausheizperiode
den äußeren überdruck von r Atm. bei einer Temperatur von rund 500" ertragen.
Im Gefäß dürfen unter diesen schweren Bedingungen nicht nur keine Risse entstehen,
vielmehr sollen auch keine übermäßigen Deformationen auftreten, die eine Veränderung
des inneren Aufbaues nach sich ziehen könnten. Im Int-eresseeines möglichst geringen
Werkstoffaufwandes ergibt sich damit für die nachstehende Erfindung der _ eine Gesichtspunkt,
nämlich die Anordnung von Versteifungsgliedern f'ü'r den Kesselaufbau, die vorzugsweise
eine Versteifung der meist nur schwach gekrümmten oder flachkegelig ausgeführten
Böden bewirken soll. Es erweist sich als zweckmäßig, diese Versteifungen in Form
von Röhren auszubilden, die sich vom Boden bis zum Deckel des Gefäßes: erstrecken
und mit der Außenluft kommunizieren, so daß sie der Kühlluft ,einen Durchtritt gewähren.
Es sind nun solche Gefäßbauarten
bekanntgeworden, die nach Art
eines Flammenrohrkessels mit :einem System von vertikalen, parallel zur Gefäßachse
angeordneten Röhren versehen sind, welche gleichzeitig die Funktion einer Kühlvorrichtung
und einer Versteifung des Gefäßes @erfüllen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die das Gefäß vom Boden bis
zum Deckel durchsetzenden Kühlrohre nicht parallel zur Gefäßachse, sondern windschief
zu ihr derart angeordnet, daß sie in ihrer Gesamtheit die geradlinigen Erzeugenden
eines Rotationshyperb.oloids darstellen und sind die Kathode und Anoden so gelegen,
daß der Lichtbogen innerhalb des durch das Röhrenbündel gebildeten Hyperboloids
brennt. Die Abbildung zeigt schematisch eine solche Anordnung an dem :einfachen
Ausführungsbeispiel eines dreiphasigen Gleichrichters. In der Abbildung bedeuten
z b.zw. z und 3 die Mantelfläche bzw. Boden und Deckel des Gefäßes, q. ist die Kathode,
5 sind die Anoden, und 6 ist das System der gleichzeitig zur Versteifung und Kühlung
dienenden Röhren, die Hüllfläche des Röhrenbündels ist ,ein Rotationshyperboloid,
das in der Mitte ztvischen Boden und Deckel :eine Taille, den Äquator 7, besitzt.
Die Anordnung kann dabei so getroffen werden, `daß die Röhren am Äquator dicht aneinanderliegen,
während ,am Boden und am Deckel die Rohrabstände der mit Rücksicht -auf das Einschweißen
zweckmäßigsten Teilung entsprechen. Der Innendurchmesser :des durch das Röhrenbündel
gebildeten Schlotes verjüngt sich nach der Gefäßmitte, und sein Kleinstwert in der
Taille ist so zu bemessen, daß der Äquatorquerschnitt für den Durchtritt der Lichtbogenentladung
zwischen der Kathode und sämtlichen Anoden ausreicht.
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Diese Anordnung :ergibt :eine Aufteilung des Gefäßinnenraumes in drei
Einzelräume nach den Gesichtspunkten eines früheren Vorschlags. Die schlotartige
Führung des Licht-Bogens und es Quecksilberdampfstrahles hat zur Folge, daß in der
Richtung von der Kathode zur Anode Druck: und Dichte des Quecksilberdampfes ,abnehmen,
während die Überhitzung zunimmt. Der außerhalb des Röhrensystems zwischen Hyperbelfläche
und Gefäß liegende Raum steht zwar ebenfalls zur Kommunikation zwischen Kathode
und Anode zur Verfügung; da er aber wesentlich kälter ist als der vom Lichtbogen
:erfüllte Innenraum des Hyperboloids, wirkt er als Dampffalle, so daß durch ihn
ein Überströmen von Dampf in den Anodenraum nicht stattfindet. Die durch die beschriebene
Maß-.nahm:e hervorgerufene Reduktion der Dichte im Anodenraum ermöglicht es, die
durch die Rückzündungsgefahr gegebene Belastungsgrenze des Gefäßes nach oben zu
verschieben.
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Als besonders vorteilhaft ist zu erwähn,-n, daß das von Kühlluft durchflossene
Röhrenbündel in der Umgebung des Äquators der Hyperhelfläche eng an die Lichtbogenentladung
herangeführt wird und dabei dem Lichtbogenplasma und dem in diesem Teilgeblet hocherhitzten
Quecksilberdampf beträchtliche Wärmemengen :entzieht, weil. zwischen Lichtbogen
und Dampf :einerseits und der Kühlluft andererseits ein großes Temperaturgefälle
zur Verfügung steht.
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An Stelle von Röhren mit Kreisquerschnitt können auch :elliptische
Röhren verwendet werden, da diese bei gleichem Querschnitt eine größere Oberfläche
besitzen. Das Achsehverhältnis c des Rohrquerschnittes kann mit Rücksicht auf- den
Winkel zwischen Rohrachse und Gefäßboden bzw. Deckel so gewählt werden, daß die
Schweißstellen kreisförmig werden.
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In mechanischer Hinsicht wirkt das schief angeordnete Röhrenbündel
als elastische Versteifung, während die achsenparallelen Röhren der vorbekannten
Anordnungen eine vollkommen starre Versteifung des Gefäßes bewirken.