DE756099C - Gas or vapor discharge vessel - Google Patents

Gas or vapor discharge vessel

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DE756099C
DE756099C DES146020D DES0146020D DE756099C DE 756099 C DE756099 C DE 756099C DE S146020 D DES146020 D DE S146020D DE S0146020 D DES0146020 D DE S0146020D DE 756099 C DE756099 C DE 756099C
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DE
Germany
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discharge vessel
gas
anode
vessel
vapor
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Expired
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DES146020D
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German (de)
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Werner Dipl-Ing Schmalenberg
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
Original Assignee
Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
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    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J13/00Discharge tubes with liquid-pool cathodes, e.g. metal-vapour rectifying tubes
    • H01J13/02Details
    • H01J13/20Control electrodes, e.g. grid
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2893/00Discharge tubes and lamps
    • H01J2893/0072Disassembly or repair of discharge tubes
    • H01J2893/0088Tubes with at least a solid principal cathode and solid anodes
    • H01J2893/009Anode systems; Screens
    • H01J2893/0092Anodic screens or grids

Description

Gas- oder Dampfentladungsgefäß Die Erfindung betrifft ein Gas- oder Dampfentladungsgefäß, insbesondere einen Metalldampfstromrichter, mit einer oder mehr Anoden und hat den Zweck, die Betriebssicherheit eines derartigen Entladungsapparates zu erhöhen. Erfindungsgemäß sind innerhalb des Entladungsgefäßes, besonders im Raum vor den Anoden Einbauten vorgesehen, welche nach Art von Schalldämpfern oder akustischen Filtern die Eigenschwingungen der von den Wänden des Gefäßes bzw. Inneneinbauten begrenzten Gas- oder Dampfsäulen verhindern oder zumindest erschweren. Beim Betrieb eines gas- oder dampfgefüllten Entladungsgefäßes treten Dichteschwankungen des Füllgases bzw. -dampfes auf, welche etwa nach einem Carnotschen Kreisprozeß vor sich gehen. Diese Dichteschwankungen sind an sich nicht schädlich, sondern vielmehr im allgemeinen nützlich für die Betriebssicherheit des Entladungsgefäßes. DieErfindung beruht nun auf der Erkenntnis, daß nicht allein diese Dichteschwankungen den Betrieb des Gefäßes beeinflussen, sondern daß auch noch andere Dichteschwankungen auftreten, deren Amplitude die unter alleiniger Berücksichtigung der Kreisprozeßvorgänge zu erwartenden Werte erheblich übertreffen kann. Diese Schwankungen können z. B. zu einer unerwünschten Erhöhung der Dampfdichte vor der Anode in der Sperrzeit führen, so daß die Gefahr einer Rückzündung vergrößert wird. Im Kathodenraum, insbesondere bei einanodigen Entladungsgefäßen, kann die .periodische Verdünnung des Dampfes etwa durch verstärkten Entzug von Ladungsträgern bzw. durch Erhöhung negativer Wandaufladungen Anlaß zum Erlöschen des Erregerlichtbogens geben. Die erwähnten starken Druckschwankungen sind nach der der Erfindung zugrunde liegenden Erkenntnis darauf zurückzuführen, daß die im Entladungsgefäß vorhandenen Gas- oder Dampfsäulen durch die im Takt der Netzfrequenz erfolgenden Druckausg leichsvorgäng e zu Eigenschwingungen angeregt werden, deren Frequenzen sich aus den geometrischen Abmessungen der Gas- bzw. Dampfsäulen und der Schallgeschwindigkeit in dem betreffenden Gas bzw. Dampf ergeben. Mit der Entstehung derartiger Eigenschwingungen und ihrer Frequenz hat sich die Akustik bereits ausführlich beschäftigt, und es liegen Berechnungen vor, welche die Eigenschwingung eines bestimmten Tonraumes zu ermitteln gestatten. Um nun diese Eigenschwingungen zu unterdrücken oder wenigstens erheblich zu dämpfen und damit die erwähnten nachteiligen Folgen dieser Schwingungen zu verhüten, werden, wie schon eingangs gesagt, gemäß der Erfindung Einbauten in dem Entladungsgefäß vorgesehen, welche nach Art von Schalldämpfern das Entstehen der Schwingungen durch Erhöhung des Strömungswiderstandes des Gases- erschweren, oder es werden die störenden Frequenzen durch akustische Schaltelemente, insbesondere akustische Filter, bei denen in Analogie zu elektrischen Filtern Längswiderstände durch Ouerschnittsänderungen und Querverbindungen durch seitliche Öffnungen bzw. Rohrstutzen oder Resonatoren geschaffen sind, ausgesiebt. Die Einbauten können z. B. als Tieftondurchlasser (Tiefpaßfilter) ausgebildet sein. Die Einbauten, welche die Aufgabe haben, die Eigenschwingung zu unterdrücken oder zu dämpfen, können für sich in die Gas- oder Dampfsäulen des Entladungsgefäßes getrennt eingebaut sein. Sie können aber auch in vorteilhafter Weise mit anderen Einbauten des Entladungsgefäßes kombiniert werden. Besonders vorteilhaft ist es z. B. in der in Abb. i dargestellten Weise ein Anodenschutzrohr so auszubilden, daß es gleichzeitig als Drosselkette für die Unterdrückung der Eigenschwingung der im Anodenschutzrohr enthaltenen Gassäule dient. In der Abbildung ist mit i die Anode, mit a das übliche Anodenschutzrohr bezeichnet. Bei 8 ist die Quecksilberkathode angedeutet, die mit der Anode i und beispielsweise auch noch mit mehreren anderen in der Abbildung nicht dargestellten Anoden zusammenarbeitet. Das Anodenschutzrohr a ist mit einem weiteren Rohr 3 umgeben, und der auf diese Weise entstehende Hohlraum zwischen den beiden Rohren ist durch Zwischenwände 4., 5, 6 in einzelne Kammern unterteilt. Diese Kammern stehen mit dem Anodenraum durch Öffnungen 7, 8 usw. in Verbindung. Sie sind vorzugsweise so dimensioniert, daß sie Helmholtzsche Resonatoren bilden, welche auf die Eigenfrequenz der Gas- oder Dampfsäule abgestimmt sind. Durch diese Drosselkette wird nun aus dem Frequenzgemisch der Druckschwankungen, die sich im Betriebe ergeben, die Eigenfrequenz der Gas- oder Dampfsäule her ausgesiebt, so daß derart starke Druckschwankungen, welche auf den Betrieb des Entladungsgefäßes eine ungünstige Rückwirkung ausüben, nicht mehr auftreten können. Die gefährlichen Eigenfrequenzen lassen sich durch Rechnung feststellen. Man kann sie aber auch versuchsweise ermitteln und danach die Drosselkette bemessen. Die Messung der - Druckschwankungen ist mit Druckmeßdosen ohne weiteres möglich.Gas or vapor discharge vessel The invention relates to a gas or vapor discharge vessel Vapor discharge vessel, in particular a metal vapor converter, with an or more anodes and has the purpose of ensuring the operational safety of such a discharge apparatus to increase. According to the invention are inside the discharge vessel, especially in space Provided in front of the anode fixtures, which are like silencers or acoustic Filter the natural vibrations of the walls of the vessel or internal fixtures prevent limited gas or steam columns or at least make it more difficult. During operation a gas or vapor-filled discharge vessel, density fluctuations of the filling gas occur or vapor, which take place according to a Carnot cycle. These density fluctuations are not harmful in themselves, but rather in general useful for the operational safety of the discharge vessel. The invention is now based on the knowledge that it is not only these density fluctuations that are responsible for the operation of the vessel influence, but that other density fluctuations also occur, their amplitude the values to be expected taking into account the cycle processes alone can significantly outperform. These fluctuations can e.g. B. to an undesirable Increase in vapor density in front of the anode lead to the blocking period, so that the risk of flashback is increased. In the cathode compartment, in particular in the case of single-anodic discharge vessels, the periodic dilution of the vapor for example by increasing the withdrawal of charge carriers or increasing negative wall charges Give cause for extinction of the excitation arc. The aforementioned strong pressure fluctuations are, according to the knowledge on which the invention is based, to be traced back to that the gas or vapor columns present in the discharge vessel by the in the cycle of Mains frequency taking place pressure equalization processes stimulated to natural oscillations whose frequencies result from the geometric dimensions of the gas or steam columns and the speed of sound in the gas or vapor concerned. With the The acoustics have developed such natural vibrations and their frequency already extensively occupied, and there are calculations available, which the natural oscillation allow a certain pitch to be determined. To now these natural vibrations to suppress or at least to attenuate considerably and thus the disadvantages mentioned To prevent the consequences of these vibrations, as already said at the beginning, according to According to the invention, built-in components are provided in the discharge vessel, which are designed in the manner of silencers the occurrence of the vibrations by increasing the flow resistance of the gas make it more difficult, or the disturbing frequencies are suppressed by acoustic switching elements, in particular acoustic filters, in which, in analogy to electrical filters, series resistances through changes in cross-section and cross-connections through lateral openings or Pipe sockets or resonators are created, screened out. The internals can, for. B. be designed as a low-frequency filter (low-pass filter). The internals, which have the task of suppressing or damping the natural oscillation, can for be installed separately in the gas or vapor columns of the discharge vessel. But they can also be used in an advantageous manner with other built-in components of the discharge vessel be combined. It is particularly advantageous, for. B. in the one shown in Fig. I Way to train an anode protection tube so that it also acts as a throttle chain for suppressing the natural oscillation of the gas column contained in the anode protection tube serves. In the figure, i is the anode, and a is the usual anode protection tube designated. At 8 the mercury cathode is indicated, which is connected to the anode i and for example also with several others not shown in the figure Anodes working together. The anode protection tube a is surrounded by another tube 3, and the resulting cavity between the two tubes is through Partition walls 4, 5, 6 divided into individual chambers. These chambers stand with the anode compartment through openings 7, 8, etc. in connection. They are preferably like that dimensioned so that they form Helmholtz resonators which respond to the natural frequency matched to the gas or steam column. This throttle chain is now off the frequency mixture of the pressure fluctuations that result in operation, the natural frequency sieved out of the gas or vapor column, so that such strong pressure fluctuations, which have an unfavorable effect on the operation of the discharge vessel, can no longer occur. The dangerous natural frequencies let through Determine the invoice. But it can also be determined on a trial basis and afterwards dimension the throttle chain. The measurement of the - pressure fluctuations is with pressure cells easily possible.

An Stelle der in Abb. i dargestellten Drosselkette kann man auch einen Scheibendämpfer nach Abb. a verwenden. In dieser Abbildung ist mit 9 die Anode und mit io das Anodenschutzrohr bezeichnet. Die Wände des Anodenschutzrohres laufen nicht in gleicher Weise durch, sondern der Anodenraum ist zum Teil erweitert. In dem erweiterten Teil, der durch die Scheiben i i und 15 begrenzt ist, sind mit Abstand voneinander und von den Scheiben 11, 15 senkrecht zur Rohrachse stehende, die Entladungsbahn umhüllende Scheiben 12, 13, 14 vorgesehen. Bei geeigneter Dimensionierung ermöglicht auch ein derartiger Scheibendämpfer die Unterdrückung der unerwünschten Eigenschwingungen der Gas- oder Dampfsäule. Auf alle Fälle werden derartige starke Schwingungen durch solche Anordnungen erheblich gedämpft. Die Scheiben können verschiedenen Durchmesser haben.Instead of the throttle chain shown in Fig. I, one can also use a Use disc damper as shown in Fig. A. In this figure, 9 is the anode and with io denotes the anode protection tube. The walls of the anode protection tube run not through in the same way, but the anode space is partially expanded. In the extended part, which is limited by the disks i i and 15, are at a distance from each other and from the disks 11, 15 perpendicular to the tube axis, the discharge path enveloping disks 12, 13, 14 are provided. With suitable dimensioning made possible Such a disc damper also suppresses unwanted natural vibrations the gas or steam column. In any case, such strong vibrations are caused such arrangements are considerably dampened. The discs can have different diameters to have.

An Stelle der beschriebenen Anordnungen kann man auch an die Anodenschutzrohre Rohrstutzen ansetzen, welche beispielsweise in Abb. i an die Öffnungen 7, 8 usw. angeschlossen sind und an die Stelle der dargestellten Resonanzräume treten. Auch eine größere Anzahl von seitlichen Öffnungen im Anodenschutzrohr oder auch in einem anderen die Gas- oder Dampfsäule begrenzenden Einbauteil, z. B. Schirme, Führungskörper, Kühlkörper usw., kann bei geeigneter Wahl der Verhältnisse die unerwünschten Schwingungen der Gas- oder Dampfsäule erheblich schwächen oder unterdrücken. Die Dimensionierung der zur Unterdrückung der Schwingungen dienenden Einbauten kann auf empirischem Wege oder auch auf rechnerischem Wege erfolgen, wobei man die bekannten für akustische Filter dienenden Gesetze zu berücksichtigen hat, die beispielsweise in dem Aufsatz von Waetzmann und Noether »über akustische Filter« in den »Annalen der Physik«, 5, 1932, Bd. 13, S.212, dargelegt sind.Instead of the arrangements described, the anode protection tubes can also be used Attach pipe sockets, which, for example in Fig. I, are attached to openings 7, 8, etc. are connected and take the place of the illustrated resonance chambers. Even a larger number of side openings in the anode protection tube or in one other built-in part delimiting the gas or steam column, e.g. B. Umbrellas, guide bodies, Heat sinks, etc., can cause undesirable vibrations with a suitable choice of conditions considerably weaken or suppress the gas or vapor column. The dimensioning the built-in components used to suppress the vibrations can be based on empirical data ways or by calculation, using the known for acoustic Filter serving laws has to be taken into account, for example in the essay von Waetzmann and Noether »about acoustic filters« in the »Annals of Physics«, 5, 1932, vol. 13, p.212.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE: i. Gas- oder Dampfentladungsgefäß, insbesondere Metalldampfstromrichter, mit einer oder mehr als einer Anode, dadurch gekennzeichnet, daß im Gefäßraum, insbesondere im Raum vor den Anoden, Einbauten vorgesehen sind, welche nach Art von Schalldämpfern oder akustischen Filtern Eigenschwingungen der Gas- oder Dampfsäulen im Gefäß verhindern oder zumindest erschweren. PATENT CLAIMS: i. Gas or vapor discharge vessel, in particular metal vapor converters, with one or more than one anode, characterized in that in the vessel space, in particular In the space in front of the anodes, fixtures are provided, which are like silencers or acoustic filters prevent natural oscillations of the gas or vapor columns in the vessel or at least make it difficult. 2. Entladungsgefäß nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbauten als Tieftondurchlasser (Tiefpaßfilter) ausgebildet sind. 2. Discharge vessel according to claim I, characterized in that that the internals are designed as low-pass filters (low-pass filters). 3. Entladungsgefäß nach den Ansprüchen I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Anodenschutzrohr als akustische Drosselkette oder Scheibendämpfer ausgebildet ist. .3. Discharge vessel according to claims I and 2, characterized in that the anode protection tube as acoustic throttle chain or disc damper is formed. . 4. Entladungsgefäß nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Anodenschutzrohr mit einem weiteren Rohr umgeben und der Hohlraum zwischen diesen beiden Rohren durch OOuerwände in Kammern unterteilt ist, die mit dem Raum vor der Anode durch Öffnungen des Anodenschutzrohres in Verbindung stehen. 4. Discharge vessel according to claim 3, characterized in that the anode protection tube with a further Tube and the cavity between these two tubes by outer walls in Chambers is divided, with the space in front of the anode by openings in the anode protection tube stay in contact. 5. Entladungsgefäß nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Anodenschutzrohr auf einem Teil seiner Länge erweitert ist und daß in dem erweiterten Teil des Schutzrohres eine Anzahl von ringförmigen, quer zur Rohrachse stehenden und die Entladungsbahn umschließenden Scheiben in Abstand voneinander angeordnet ist. 5. Discharge vessel according to claim 3, characterized in that that the anode protection tube is extended over part of its length and that in the enlarged part of the protective tube a number of annular, transverse to the tube axis standing and the discharge path enclosing disks at a distance from each other is arranged. 6. Entladungsgefäß nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben verschiedene Durchmesser aufweisen.6. Discharge vessel according to claim 5, characterized in that the disks have different diameters.
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