DE727696C

DE727696C - Multi-anode metal vapor converter with liquid cathode

Info

Publication number: DE727696C
Application number: DES135314D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Alfred Siemens
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1936-10-24
Filing date: 1936-10-24
Publication date: 1942-11-09

Description

Mehranodiger Metalldampfstromrichter mit flüssiger Kathode Die Erfindung betrifft einen mehranod'@en Metalldampfstromrichter mit flüssiger Kathode. Zweck der Erfindung ist, die Rückzündungs- und Sperrsicherheit derartiger Entladungsgefäße zu vergrößern. Bekanntlich ist diese Sicherheit um so größer, je weniger Ladungsträger nach dem Erlöschen der Entladung in dem Raum zwischen Kathode und Anode verbleiben. Es wurden schon verschiedene Bauarten von Entladungsgefäßen mit flüssiger Kathode entwickelt, bei welchen Mittel vorgesehen waren, die Entionisierung des Entladungsraumes nach dem Erlöschen der Entladung zu beschleunigen. So ist es beispielsweise bekannt, bei zweianodigen Gleichrichtern mit Hilfe des von der Kathode emporschießenden Dampfes eine Spülströmung zu erzeugen, welche jeweils den Raum vor der gerade nicht im Betrieb befindlichen Anode von Ladungsträgern befreit.Multi-anode metal vapor converter with liquid cathode The invention relates to a multi-anodic metal vapor converter with a liquid cathode. purpose of the invention is the backfire and blocking security of such discharge vessels to enlarge. As is well known, this security is greater, the fewer load carriers remain in the space between the cathode and anode after the discharge has been extinguished. Various types of discharge vessel with a liquid cathode have already been made developed, with which means were provided, the deionization of the discharge space to accelerate after extinguishing the discharge. For example, it is known with two-anode rectifiers with the help of the steam shooting up from the cathode to generate a flushing flow, which in each case the space in front of the currently not in operation located anode freed from charge carriers.

Es sind ferner mehranodige Metalldampfstromrichter mit flüssiger Kathode bekannt, bei denen für jede Phase (Anode) eine besondere Kathode vorgesehen ist, wobei für jede Kathode noch eine Erregerelektrode vorhanden ist, die einen dauernd brennenden Erregerlichtbogen aufrechterhält. Um die Rückzündungsgefahr bei derartigen Metalldampfstromrichtern zu vermindern, hat man daran gedacht, einen besonderen zusätzlichen Quecksilberbehälter vorzusehen, aus dem neutrale Quecksilberdämpfe aufsteigen, die den aus der Kathode aufsteigenden Quecksilberdämpfen entgegenströmen und den Entladungsweg von Ladungsträgern befreien. Diese Anordnungen haben jedoch den Nachteil, daß sie im Aufbau sehr kompliziert sind und daß sie überdies neben einer Erhöhung der Rückzündungssicherheit auch eine unerwünschte Erhöhung der Brenn- und Zündspannung bewirken, da die neutralen Quecksilberdämpfe nicht nur während der Sperr-, sondern auch während der Brennphase in die Entladungsbahn strömen.There are also multi-anode metal vapor converters with a liquid cathode known, in which a special cathode is provided for each phase (anode), for each cathode there is also an excitation electrode, one of which is permanent sustains a burning excitation arc. To the risk of re-ignition with such To reduce metal vapor converters, one has thought of a special Provide additional mercury container from which neutral mercury vapors rise, which flow counter to the mercury vapors rising from the cathode and free the discharge path from load carriers. However, these arrangements have the disadvantage that they are very complicated in structure and, moreover, that they are next to an increase in reignition safety also an undesirable increase in the combustion and ignition voltage cause the neutral mercury vapors not only during the blocking phase, but also flow into the discharge path during the burning phase.

Die Erfindung betrifft einen mehranodigen Metalldampfstromrichter mit flüssiger Kathode, bei dein für jede Phase eine besondere Kathode vorgesehen ist und der derart ausgebildet ist, daß die Rückzündungssicherheit bzw. Sperrsiclierhei"t noch bedeutend gegenäber den bekannten Anordnungen erhöht wird und insbesondere einen klaglosen Betrieb auch bei sehr höhen Spannungen gestattet. Erfindungsgemäß ist zur Zündung der Entladung für jede Kathode eine besondere Initialzündelektrode vorhanden, und es sind gegenüber den absatzweise betriebenen, für jede über sie gehende Entladung von neuem gezündeten Kathoden Kondensationsräume derart angeordnet, daß ionenfreie Dämpfe in den Pausen zwischen den Entladungen des Lichtbogens aus der erloschenen Kathode in die Kondensationsräume schießen und vor dem Einsetzen der nächsten Entladung die Bahn des erloschenen Lichtbogens von Ladungsträgern befreien. Das Wesentliche des Erfindungsgegenstandes besteht einerseits darin, daß für jede Kathode eine besondere Initialzündelektrode vorgesehen ist, so daß durch die Zündeinrichtung Ladungsträger während der Sperrphase nicht erzeugt werden, und andererseits darin, daß Kondensationsräume von genügender Größe vorbanden sind, damit die von den neutralen Dämpfen mitgerissenen Ladungsträger möglichst rasch neutralisiert werden können.The invention relates to a multi-anode metal vapor converter with liquid cathode, you have a special cathode for each phase is provided and which is designed in such a way that the backfire safety or Locking security is significantly increased compared to the known arrangements and, in particular, permits operation without problems even at very high voltages. According to the invention, a special initial ignition electrode is provided for each cathode to ignite the discharge in place, and there are opposite to the batch, for each about it ongoing discharge of newly ignited cathode condensation chambers arranged in such a way that ion-free vapors emanate in the pauses between the discharges of the arc Shoot the extinguished cathode into the condensation chambers and before inserting the next discharge, free the path of the extinguished arc of charge carriers. The essence of the subject matter of the invention is on the one hand that for each Cathode a special initial ignition electrode is provided so that by the ignition device Charge carriers are not generated during the blocking phase and, on the other hand, in that condensation chambers of sufficient size are available so that those of the neutral ones Vapors entrained charge carriers can be neutralized as quickly as possible.

Die neutralen Dämpfe, welche von der Kathode aufsteigend in den Pausen zwischen den Entladungen den Entladungsraum durchsetzen und entionisieren, entstehen in der Regel schon in ausreichender Menge durch die starke Erhitzung wenigstens bestimmter Teile der Kathodenflüssigkeit durch den Lichtbogen, welche auch in den Pausen noch nachwirkt und eine ausreichende Dampfentwicklung verursacht. Gegebenenfalls kann man die Dampfentwicklung durch zusätzliche Heizung verstärken. Auch kann man besondere Mittel, z. B. Düsen, vorsehen, die die von den Kathoden ausgehenden Dampfströmungen beschleunigen und richten. Die Ausbildung der Elektroden- und Kondensationsräume kann auf verschiedene Weise erfolgen. So kann man beispielsweise Hüllkörper für die Anoden anbringen, die als Expansionsräume ausgebildet sind und deren Austrittsöffnung gegebenenfalls als Düse in dein Weg des strömenden Dampfes liegt. Auch kann man vor den Austrittsöffnungen dieser Hüllkörper Leitflächen anbringen. Es empfiehlt sich, die Öffnungen der Hüllkörper der Elektroden im Winkel zueinander, gegebenenfalls ejektorartig derart anzuordnen, daß der aus einem Hüllkörper austretende Dampfstrahl eine Saugwirkung auf den in dem anderen Hüllkörper befindlichen Dampf ausübt. Der Hüllkörper, auf welchen eine Saugwirkung ausgeübt wird, hat hierbei vorteilhaft Öffnungen zum Nachsaugen von neutralem Dampf. Auch kann man die gegebenenfalls vom Hüllkörper umgebene Anode unmittelbar in den Weg des Dampfstromes der Kathode legen.The neutral vapors rising from the cathode during the breaks penetrate and deionize the discharge space between the discharges as a rule, at least in sufficient quantities due to the strong heating certain parts of the catholyte by the arc, which are also in the Pauses still have an effect and causes sufficient steam to develop. Possibly the development of steam can be increased by additional heating. You can too special means, e.g. B. nozzles, which the outgoing from the cathodes vapor flows accelerate and straighten. The formation of the electrode and condensation spaces can be done in several ways. So you can, for example, enveloping body for attach the anodes, which are designed as expansion spaces, and their outlet opening possibly as a nozzle in your path of the flowing steam. You can too Attach guide surfaces in front of the outlet openings of these enveloping bodies. It recommends the openings of the enveloping bodies of the electrodes at an angle to one another, if necessary to be arranged like an ejector in such a way that the steam jet emerging from an enveloping body exerts a suction effect on the steam located in the other enveloping body. Of the Enveloping bodies, on which a suction effect is exerted, is advantageous here Openings for drawing in neutral steam. You can also use the Place the surrounding anode directly in the path of the vapor flow of the cathode.

Die Zündung der Entladung zu den gewünschten Zeitpunkten erfolgt vorzugsweise mittels einer Tauchzündelektrode aus Widerstandswerkstoff.The discharge is preferably ignited at the desired times by means of an immersion ignition electrode made of resistance material.

Der neue Entladungsapparat bietet die öglichkeit, bei sehr hohen Drucken des 1 N#Ietalldampfes (Ouecksilberdainpfes) zu arbeiten. Arbeitet man beispielsweise mit einem Dampf, der unter dein Druck mehrerer Atmosphären steht, so erreicht man gegenüber den bekannten Entladungsapparaten, die mit niederem Druck arbeiten, den Vorteil erhöhter Durchschlagsfestigkeit und Betriebssicherheit. Eine Folge davon ist eine wesentlich gröP@ere Lebensdauer. Bei solchen Apparaten empfiehlt es sich, mit Rücksicht auf die besonderen thermischen Beanspruchungen für die Gefäßwandungen und für Innenteile besonders widerstandsfähige Werkstoffe zu verwenden. Dies gilt namentlich für die Hüllkörper der Elektroden, welche vorteilhafterweise z. B. aus Graphit oder hochgesintertem Aluminiumoxyd bestehen.The new discharge apparatus offers the öglichkeit to work at very high pressures of 1 N # Ietalldampfes (Ouecksilberdainpfes). If, for example, one works with a steam that is under the pressure of several atmospheres, then one achieves the advantage of increased dielectric strength and operational reliability compared to the known discharge devices that work at low pressure. One consequence of this is a significantly longer service life. With such devices, it is advisable to use particularly resistant materials, taking into account the special thermal stresses on the vessel walls and internal parts. This applies in particular to the enveloping body of the electrodes, which advantageously z. B. made of graphite or highly sintered aluminum oxide.

In den Figuren sind Ausführungsbeispiele für den Erfindungsgegenstand dargestellt. Die Darstellung, welche in den Figuren für je eine Anode gewählt wurde, gilt für jede Anode des Mehrphasenstromrichters nach der Erfindung, d.li. man muß sich mehrere derartige Gefäßteile, wie sie die Figuren darstellen, etwa hintereinander angeordnet denken. Der Stromrichter nach Fig. i besitzt ein Metallgefäß 21, mehrere Kathoden 22 und mehrere Anoden 23. Für jede der Anoden 23 ist eine Kathode 22 vorgesehen. Zwischen dem Gefäß 21 und der Kathode 22 liegt ein Kathodenisolator 24.. In jeder Kathode steht ein Einsatzrohr 25, das vorteilhaft aus Isolierwerkstoff besteht und dessen Höhe etwa zweimal so groß ist wie sein Innendurchmesser. Die oberhalb jeder Kathode befindliche zugehörige Anode 23 ist von einer Hülle 26 umgeben, deren nach der Kathode hin liegende Öffnung 27 verengt ist. Beim Heißwerden der Anode expandiert der in der Hülle 23 befindliche Dampf und tritt aus der Öffnung 27, wie durch den Pfeil angedeutet, aus. Bei 29 sind Kühlflächen angedeutet, an welchen der Metalldampf kondensiert und ein großer Teil der Ladungsträger neutralisiert wird. Die Initialzündelektrode ist in Fig. i ebenso wie in den anderen Figuren nicht besonders dargestellt.The figures show exemplary embodiments for the subject matter of the invention shown. The representation, which was chosen in the figures for one anode each, applies to each anode of the polyphase converter according to the invention, d.li. one must several such vessel parts, as shown in the figures, for example one behind the other thinking arranged. The converter according to FIG. I has a metal vessel 21, several Cathodes 22 and a plurality of anodes 23. A cathode 22 is provided for each of the anodes 23. Between the vessel 21 and the cathode 22 there is a cathode insulator 24 .. In each Cathode is an insert tube 25, which is advantageously made of insulating material and whose height is about twice as large as its inner diameter. The one above everyone The associated anode 23 located at the cathode is surrounded by a shell 26, which according to the opening 27 facing the cathode is narrowed. When the anode becomes hot, it expands the steam located in the envelope 23 and exits the opening 27, as through the Arrow indicated, off. At 29 cooling surfaces are indicated on which the metal vapor condenses and a large part of the charge carriers is neutralized. The initial ignition electrode is not particularly shown in Fig. i as in the other figures.

Fig.2 zeigt eine weitere Möglichkeit, wie zwei jeweils zusammengehörige Elektroden des Mehrphasenstromrichters, also je eine Anode, angeordnet sein können. ' Die Anode 23, deren Kopf vorteilhaft Stromlinienformaufweist, liegt unmittelbar oberhalb des in einer Düse mündenden Kathodeneinsatzringes 32. Der aus der Kathode emporschießende Dampf streicht, wie durch Pfeile angedeutet, ,in dem Anodenkopf vorbei und reißt alle störenden Ladungsträger auf dem durch den Ringkühler 33 vorgeschriebenen Wege fort.2 shows a further possibility of how two each belong together Electrodes of the multi-phase converter, so one anode each, arranged could be. The anode 23, the head of which is advantageously streamlined, lies directly above the cathode insert ring 32 opening into a nozzle as indicated by arrows, the steam rising up from the cathode sweeps in the Anode head over and tears all interfering charge carriers on the through the ring cooler 33 prescribed routes.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3, bei der Kathoden und Anoden mit Hüllkörpern versehen sind, sind die Kathoden 34 mit ihren Einsatzrohren (Hüllkörpern) derart gegen-Ciber den Anodenhüllen 35 angeordnet, daß der aus dem Kathodenrohr austretende Dampf den im Anodenrohr 35 expandierenden Dampf durch Ejektorwirkung mit sich fortreißt und ihn gegen die Neutralisationsflächen 37 lenkt. Am oberen Ende des Rohres 35 sind Öffnungen vorhanden, durch die neutraler Dampf nachgesaugt wird.In the embodiment of FIG. 3, with the cathodes and anodes Enveloping bodies are provided, the cathodes 34 with their insert tubes (enveloping bodies) so arranged against-Ciber the anode shells 35 that the from the cathode tube exiting steam expands the steam in the anode tube 35 by ejector effect carries away with it and directs it against the neutralization surfaces 37. At the top At the end of the tube 35 there are openings through which neutral steam is sucked in will.

Die dargestellten Ausführungsbeispiele sind besonders vorteilhafte Bauformen von Gefäßen nach der Erfindung:The illustrated embodiments are particularly advantageous Types of vessels according to the invention:

Claims

PATENT CLAIMS: i. Multi-anode metal vapor converter with liquid Cathode, especially for high voltages, with a special one for each phase (anode) Cathode is provided, characterized in that for igniting the discharge for each cathode has a special ignition electrode and that opposite the intermittently operated, re-ignited for each discharge over them Cathode condensation chambers are arranged in such a way that vapors in the interior free Pauses between the discharges of the arc from the extinguished cathode into the Shoot condensation rooms and, before the onset of the next discharge, take the train remove load carriers from the extinguished arc.

2. Metal vapor converters according to claim i, characterized in that special means, e.g. B. nozzles are provided which accelerate the vapor flow emanating from the liquid cathodes and judge.

3. Metal vapor converter according to claim i and z, characterized in that that the anode is located in a casing (protective tube) designed as an expansion space lies, the opening of which opens into the path of the flowing cathode vapor. q ..

Metal vapor converters according to claims i to 3, characterized in that the outlet opening of the enveloping body the anode is designed as a nozzle.

5. Metal vapor converter according to claim i to q., characterized in that in front of the outlet opening of the enveloping body of the anode Guide surfaces are attached.

6. metal vapor converter according to claim i to 5, characterized characterized in that the anode and cathode are each provided with enveloping bodies and the enveloping bodies of the electrodes or their openings are in relation to one another in such a way that the steam jet emerging from the cathode enveloping body has a suction effect on the in the space in front of the anode.

7. Metal vapor converter according to Claims 1 to 6, characterized in that means are provided, the cathodes in addition to heating.