DE888433C - Elektrisches Entladungsgefaess - Google Patents

Description

• Elektrisches Entladungsgefäß Die Erfindung betrifft ein elektrisches Entladungsgefäß 'mit Metallwand, insbesondere einen elektrischen Großstromrichter mit flüssiger Kathode. Die Erfindung verfolgt den Zweck, das Gefäß derart auszubilden und die Betriebsbedingungen so zu wählen, daß sich für die verschiedensten Belastungsgrade eine große Sicherheit gegen das Auftreten von Rückzündungen ergibt. Erfindungsgemäß sind die Anoden des Stromrichtergefäßes in Armen angebracht, deren aus dem Gefäß herausragender Teil derart bemessen ist, daß die Wärmemenge pro Zeiteinheit, welche von der Oberfläche des herausragenden Teiles der Arme durch Wärmestrahlung abgeführt wird, bei Nennlast größer oder mindestens -leich ist der von derselben Fläche durch ZD Konvektion abgeführten Wärmemenge. Es wird sich im allgemeinen empfehlen, die abstrahlenden Oberflächen so zu bemessen, daß bei Nennlast oder bei höheren Belastungen ein überwiegender Teil der erzeugten Wärme durch Strahlung nach außen transportiert wird. Die Anordnung wird vorzugsweise so getroffen, daß das gesamte Anodengebiet bzw. der die Anoden und wenigstens ihre nächste Umgebung enthaltende Teil der Arme außerhalb der Wandung des Gefäßes (des Kessels des Stromrichters) liegt, und die Verhältnisse werden so gewählt, daß in dem außerhalb des Kessels liegenden Raumteil der Anodenarme eine Temperatur über i5o bis 2oo' C bei Nennlast (Nennstrom) herrscht. je größer das Belastungsintervall ist, innerhalb dessen der Stromrichter dauernd betrieben werdensoll, um so höher wird zweckmäßigerv#eise die Temperatur gewählt.
• Im übrigen empfiehlt es sich, zwischen dem erwähnten Teil der Anodenarme und dem Kessel dauernd ein verhältnismäßig hohes Temperaturgefälle auf rechtzuerhalten. Es ist daher empfehlenswert, den Kathodenteil und wenigstens die der Kathode benachbarten Wandungsteile des Gefäßes mit Hilfe eines geeigneten Kühlmittels, vor;zugsweise Wasser, zu kühlen. Es hat sich herausgestellt, daß bei Einhaltung der angegebenen Bedingungen eine sehr hohe Rückzündungssicherheit erreicht wird, und zwar selbst dann, wenn erhebliche Schwankungen der Belastung des Stromrichters während des Betriebes vorkommen. Offenbar ist diese Eigenschaft des Stromrichtergefäßes.nach der Erfindung darauf zurückzuführen, daß sich die Temperatur im Anodenratim bei einem Gefäß nach der Erfindung in gewissen Grenzen selbsttätig regelt. Die durch Strahlung abgeführte Wärmemenge nimmt bei Erniedrigung der Temperatur verhältnismäßig stark ab, so daß bei eine"r'v'erhält-, nismäßig geringen Erniedrigung der Temperatur die Wärmeabfuhr bedeutend verringert wird und ein starkes Absinken der Temperatur- im Anödenraum auch bei weitgehender Belastungserniedrigung nicht vorkommen kann. Bei sehr geringer Belastung ist die Wär-meabfuhr durch Strahlung so gering geworden, daß die gesamte Wärmeabfuhr im wesentlichen auf die Konvektion zurückzuführen ist, und diese vermag aber bei geeigneter Bemessung der Arme die Temperatur im Anodenraum nicht auf ein unerwünscht niedriges Maß zu-.verringern. Die Wärme wird vielmehr im Anödenraum gut zusammengehalten, so daß eine störende Kondensation von Quecksilber an der Anode und eine Erniedrigung des Dampfdruckes im Anödenraum nicht eintreten kann. - Die obigen Ausführungen.zeigen, daß diese selbständige Regelung der Anodentemperatur ohne äußere Hilfsmittel vor sich geht, daß also eine künstliche Kühlung der Anodenarme nicht notwendig, ja sogar nicht einmal empfehlenswert ist. Daher kommt auch jedwede Regeleinrichtung für die Kühlluftströmung in Fortfall. Die Konstruktionselemente, welche zu einer geeigneten Führung des Kühlluftstromes und für richtige Verteilung der Kühlwirkung der strömenden Kühlluft auf die einzelnen Gefäßteile erforderlich sind, werden dadurch überflüssig. Man kann also von jeder künstlich erzeugten Luftströmung bei derartigen Gefäßen überhaupt abkommen und braucht nur die kathodischen Gefäßteile und gegebenenfalls die Seitenteile des Gefäßes mit einer Flüssigkeitskühlung zu versehen. Diese Flüssigkeitskühlung, z. B. Wasserkühlung, weniger Gefäßteile stellt insbesondere bei großen Stromrichtergefäßen keinen unangenehmen Aufwand dar. Die Diffusion von Wasserstoffionen in das Innere des, Entladungsgefüßes läßt sich in einfacher Weise verhindern, indem man die # vom Wasser berührten Innenteile der Kühler mit entsprechenden Schutzüberzügen versieht. Kupferbeläge oder auch. Rostschtitzmittel sind für diesen Zweck gut geeignet. Man kann ferner auch das Verhältnis der vo ' m Wasser bespülten Fläche zu der von der Luft berührten Fläche so wählen, daß etwa von der wasserbespülten Fläche aus in das Innere des Gefäßes diffundierende Wasserstoffionen durch die luftbespülte Fläche der Gefäßwandung wieder austreten können.
• Die Erfindung läßt sich am besten an Hand der Figur erläutern, welche die bevorzugte Ausführungsform eines Stromrichters gemäß der Erfindung darstellt. In die Wandung des metallischen Stromrichtergefäßes i, das aus einem flachen kegelstumpfartigen Kathodenteil:2 und einem auf diesen gegebenenfalls unter Zwischenfügung einer Eylinderfläche 3 aufgesetzten Kegelmantel 4 besteht, sind die Anodenarine 5 und 6 (es können natürlich auch mehr Anodenarme vorhanden sein) in einiger Höhe über dem Gefäßboden eingesetzt. Die Arme ragen so weit aus dem Gefäß heraus, daß die Anöden 7 und 8 sowie wenigstens ihre nächste Umgebung sich noch außerhalb des Kessels befinden. In der Mitte des Kessels befindet sich ein Kühleinsatz g. Die Anordnung ist so getroffen, daß der von der Kathode im Betriebe ausgehende Dampfstrahl nicht auf geradem Wege in das Anodenrohr eindringen kann. Die Anodenschutzrohre, die in das Innere des Gefäßes ragen, sind vorzugsweise in der dargestellten Art schräg abgeschnitten und tragen Steuerelektroden und gegebenenfalls auch Entionisierungselektroden. Gemäß der Erfindung ist die Fläche des beim Anodenarm 5 schr*affiert dargestellten Armteiles so zu bemessen, daß sich bei Nennlast die Temperatur in diesem Armteil in der angegebenen Weise einstellt.
• Es hat sich ferner als vorteilhaft erwiesen, den Abstand zwischen dem Wandungste-il 3 und der Kante io des Anodenarmes so groß zu wählen, wie den Durchmesser der Anodenhülse, so daß außerhalb des Lichtbogenraumes sich noch ein verhältnismäßig großer ringförmiger Gefäßraum befindet.
• Die- Seitenfläche 3 des Stromrichtergefäßes sowie der Boden 2 und die Kathode i i sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit Wasserkühlern 1:2, 13 bzw. 14 versehen. Es ist also dafür gesorgt, daß zwischen dem Anodenraum und den Teilen des Kessels stets das starke Temperaturgefälle vorhanden ist, welches als vorteilhaft im Hinblick auf die. Betriebseigenschaften, insbesondere die Rückzündungssicherheit des Gefäßes, erkannt wurde.
• Auf die hohe Temperatur, welche die Anödenarme im Betriebe annehmen, muß auch bei der Ausbildung der Anodeneinführungen Rücksicht genommen werden. Dabei hat sich besonders eine Großflächeneinschmelzung bewährt, bei der die Abdichtung durch einen pfropfenartigen Glaskörper erfolgt, der über eine verhältnismäßig große Länge mit dem Einschmelzstab bzw. einem rohrförmigen Ansatz des Anodenarmes verbunden ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Glaspfropfen beim Anodenarm 5 mit 15, der zylindrische Armfortsatz, in den der Anodenbolzen eingeschmolzen wird, mit 16 bezeichnet. Gegebenenfalls ist es auch vorteilhaft, den Ansatz des Anodenarmes nicht wie bei dem dargestellten Ausführungsel beispiel anzuordnen, sondern das Ende des Armes nach innen einzustülpen und den Anodenbolzen in den eingestülpten Armteil einzuschmelzen.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE. i. Entladungsgefäß mit flüssiger Kathode und Metallwand, insbesondere Metalldampfstromrichter, mit Anodenarmen, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der aus dem Gefäß herausragenden Teile der Anodenarme so bemessen ist, daß im Betriebe bei Nennlast die in der Zeiteinheit durch Wärmeabstrahlung von ;den erwähnten Armteilen abgeführte Wärmemenge größer oder zumindest gleich der durch Konvektion abgeführten Wärmemenge ist.
2. 2. Entladungsgef äß nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die die Anoden enthaltenden Armteile sich völlig außerhalb der Wandung des Kessels des Stromrichtergefäßes befinden und ihre Oberfläche so bemessen ist, daß sie im Betriebe bei Nennstrom eine Temperatur über i5o bis 2oo' C annehmen. 3. Entladungsgefäß nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anodenzuführungen mittels Glaspfropfen in die Enden der Anodenarme eingeschmolzen sind. 4. Entladungsgefäß nach den Ansprüchen i bis -, dadurch gekennzeichnet, daß das Stromrichtergefäß die Form eines aufrecht stehenden schlanken Kegelstumpfes besitzt, dessen Boden durch einen flachen Kegelstumpf gebildet wird. 5. Entladungsgefäß nach den Ansprüchen i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anodenarme etwas oberhalb des Gefäßbodens in die Gefäßwand eingesetzt sind. 6. Entladungsgefäß nach den Ansprüchen i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Enden der Anodenarme (-die in den Innenraum des Gefäßraumes hineinragendenAnodenhülsen) schräg abgeschnitten sind und der äußerste Teil der Abschlußkante von der äußeren Gefäßwand einen Abstand mindestens in der Größe des Durchmessers der Anodenhülse besitzt. 7. Entladungwsgefäß nach den Ansprüchen i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Innenkühler vorgesehen ist, welcher so weit nach unten reicht, daß Metalldämpfe von der Kathode nicht auf geradem Wege in die Anodenarme gelangen können. 8. Entladungsgefäß nach den Ansprüchen i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anodenarme so weit nach dem Gefäßinnern fortgesetzt sind, daß sie bis in die Nähe des Innenkühlers reichen. g,. Entladungsgefäß nach den Ansprüchen i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kathodenteil und die anschließenden Gefäßteile mit Kühlrippen oder Wasserkühlmänteln versehen sind. io. Entladungsgefäß nach den Ansprüchen i bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der einen schlanken Kegelstumpf bildenden Gefäß--,v,and und dem flachen Boden des Gefäßes ein zylindrischer Wandungsteil eingeschaltet ist, der gegebenenfalls mit Kühlrippen oder einem Kühlmantel versehen ist.