Elektrisches Entladungsgefäß für hohe Spannungen Die Erfindung betrifft
ein elektrisches Entlaid,ungisgefäß für hohe Spannungen, insbesondere für Spannungen
inderGrößenordnungvon ioooooVolt, sowie Ströme, die verhältnismäßig groß sind und
beispielsweise einige hundert Ampere betragen können. Es hat sich als vorteilhaft
herausgestellt, bei solchen Entladungsgefäßen die Gefäßwand wenigstens zum Teil
aus Isolierstoff, insbesondere Porzellan oder anderen keramischen Stoffen, herzustellen
und vor allem die Anode mit den ihr vorgelagerten Zwischenelektroden, z. iB,. Steuergittern,
Entionisierungsgittern usw., in einem rohrförmigen Gefäßteil aus Isolierstoff anzuordnen.
Beim Bau und Betrieb derartiger Entladungsgefäße ergibt sich jedoch die Schwierigkeit,
daß insbesondere bei größeren Leistungen in der Entladungssäule sehr viel Wärme
erzeugt wird, die infolge ,der schlechten Wärmeleitfähigkeit des Isolierstoffes,
aus dem die Wandung besteht, insbesondere des in der Regel verwendeten Porzellans,
nur schwer abgeführt werden kann.Electrical discharge vessel for high voltages The invention relates to
an electrical discharge, a vessel for high voltages, especially for high voltages
in the order of magnitude of ioooooVolt, as well as currents that are relatively large and
for example a few hundred amps. It has been found to be beneficial
emphasized, in such discharge vessels the vessel wall at least partially
made of insulating material, in particular porcelain or other ceramic materials
and above all the anode with the intermediate electrodes upstream of it, e.g. iB ,. Control grids,
Deionization grids, etc., to be arranged in a tubular vessel part made of insulating material.
In the construction and operation of such discharge vessels, however, the difficulty arises
that a lot of heat, especially with higher powers in the discharge column
is generated, which as a result of the poor thermal conductivity of the insulating material,
from which the wall is made, in particular the porcelain that is usually used,
can only be removed with difficulty.
Diese Schwierigkeiten werden um so größer, je größer die Leistung
des Gefäßes und damit der Durchmesser des Porzellanrohres und seine Dicke wird,
die bei einer Vergrößerung des Durchmessers aus verschiedenen Gründen gleichfalls
vergrößert werden muß. Auch eine intensive Kühlung des Porzellanrohres von außen
kann diese Schwierigkeiten nicht vollkommen beseitigen, da eine intensive Wärmeabfuhr
aus dem Entladungsraum an ein das Porzellanrohr bestreichendes Kühlmittel ein hohes
Temperaturgefälle im Porzellanrohr bedingt. Die innere Oberfläche des Porzellanrohres
kommt daher auf hohe Temperaturen, was erhebliche
Betriebsstörungen
zur Folge haben kann. Ein weiteres unerwünschtes starkes Temperaturgefälle entsteht
zwischen der inneren Wandung des Isolierkörpers und den Elektrodeneinsätzen, da
diese ihre Wärme durch Strahlung an den Isolierkörper abgehen müssen, welch letzterer
zudem noch in der Regel einen schlechten Absorptionskoeffizienten besitzt.The greater the performance, the greater the difficulties
of the vessel and thus the diameter of the porcelain tube and its thickness,
the same applies to an enlargement of the diameter for various reasons
must be enlarged. Also an intensive cooling of the porcelain tube from the outside
cannot completely eliminate these difficulties because of intensive heat dissipation
from the discharge space to a coolant brushing the porcelain tube
Conditional temperature gradient in the porcelain tube. The inner surface of the porcelain tube
therefore comes to high temperatures, which is considerable
Operational disruptions
may result. Another undesirable sharp temperature gradient arises
between the inner wall of the insulating body and the electrode inserts, there
they have to dissipate their heat through radiation to the insulating body, which latter
also usually has a poor absorption coefficient.
Durch die Erfindung werden die geschilderten Schwierigkeiten in der
Weise vermieden., daß die Zwischenelektroden, z. B,. Steuergitter, Entionisierungsgitter
u.,dgl., wenigstens teilweise mit metallischen Teilen versehen werden, die zum Zweck
der Wärmeableitung mit einem isolierenden strömenden Kühlmittel in unmittelbarer
Berührung stehen. Auf diese Weise gelingt es, die gesamte Wärmemenge, welche von
den Elektroden aufgenommen wird, aus dem Gefäßraum abzuführen, ohne daß die isolierende
Wandung durch diese Wärmemenge thermisch belastet werden: müßte. Bleigeeigneter
Konstruktion der Elektroden und der zur Wärmeabfubr dienenden Teile gelingt es also;
den größten Teil der innerhalb der isolierenden Gefäßwand erzeugten Wärme abzuführen,
ohne die Gefäßwand selbst als Leitungspfad, für diese Wärme heranzuziehen.By the invention, the difficulties outlined in the
Way avoided. That the intermediate electrodes, z. B ,. Control grid, deionization grid
u., Like., Are at least partially provided with metallic parts for the purpose
the heat dissipation with an insulating flowing coolant in the immediate
Standing touch. In this way it is possible to use the entire amount of heat, which of
the electrodes is added to lead away from the vascular space without the insulating
Wall are thermally loaded by this amount of heat: should. More suitable for lead
The construction of the electrodes and the parts used to dissipate heat is therefore a success;
dissipate most of the heat generated within the insulating vessel wall,
without using the vessel wall itself as a conduction path for this heat.
Eine vorteilhafte A usführungsform .des Erfindungsgegenstandes ist
in der Figur (dargestellt. In dieser bedeutet i die isolierende, im vorliegenden
Falle aus Porzellan bestehende Gefäßwand, die von einer zweiten, beispielsweise
aus Hartpapier oder Hartleinwand bestehenden Wandung 2 umschlossen ist, so daß zwischen
diesen beiden Wänden ein Kühlraum (Kühlmantel) 3 entsteht. Dieser Kühlraum äst von
einem isolierenden Kühlmittel, insbesondere 01, durchflossen. 'Im Entladungsraum
befinden sich die .Zwischenelektroden, von denen zwei, nämlich (die Elektroden 4.
und 5, dargestellt sind. Diese mögen z. B. aus Graphit bestehen und sitzen bei dem
:dargestellten Ausführungsbeispiel in metallischen Ringen 6 und 7; derart"daß von
diesen metallischen Ringen die Elektrodenwärme gut übernommen wird. Die Ringe :durchsetzen
an den Stellen 8 und 9 die isolierende Gefäßwand, welche aus einzelnen ringförmigen
Teilen io, i i und 12 besteht. Diese ringförmigen Teile aus Porzellan dienen gleichzeitig
zur Abstützung und Distanzierung sowie zur Zentrierung der ringförmigen Körper 6
und 7 und damit der von ihnen getragenen Elektroden d. und 5. Die in den Kühlraum
ragenden Teile 13 und 1¢ ,der Ringe 6 und 7 sind großflächig ausgebildet, so daß
die Wärme, :die sie von den Ringen 6 und 7 übernehmen, in vorteilhafter Weise an
,das strömende Kühlmittel abgegeben wird. In diesen zur Wärmeabgabe dienenden Teilen
13 und 1q. sind Öffnungen 15 und 16 vorgesehen, die vom Kühlmittel durchflossen
werden, wodurch die Oberfläche vergrößert und die Wärmeabgabe verbessert wird. Derartige
Kanäle können an verschiedenen Stellen auf dem ganzen: Umfang der Kühlkörper 13
und 14 angebracht werden: Man kann ferner auch Kanäle vorsehen, durch welche das
Kühlmittel bis in das Innere ,der Ringe 6 und 7 vordringt, wodurch die Kühlung noch
verbessert wird. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Kühlkörper nicht
aus einem einheitlichen Werkstoff hergestellt, sondern besitzen einen Kern 17 bzw.
18 aus gut wärmeleitendem Metall, z. B. Kupfer, 'der die Wärmeabfuhr aus dem Gefäßinnern
wesentlich verbessert. Dieser Leitungspfad für die Wärme kann natürlich in beliebiger
Weise ausgebildet sein. Man wind jedoch darauf achten, daß die Teile des Kühlkörpers,
welche der Entladung ausgesetzt sind, aus einem Material bestehen, das durch die
Entladung und die dabei erzeugte Wärme bzw. durch die indem Gefäß vorhandenen Quecksilberdämpfe
keinen Schaden leidet. Ferner wird man Rücksicht .auf die vakuumdichte Verbindung
zwischen dem Kühlkörper und der Gefäßwand aus Isolierstoff nehmen, die etwa durch
ein Lot oder durch eine glasartige Masse bewerkstelligt werden kann.An advantageous embodiment of the subject of the invention is shown in the figure The walls form a cooling space (cooling jacket) 3. This cooling space is traversed by an insulating coolant, in particular 01. The intermediate electrodes are located in the discharge space, two of which, namely electrodes 4 and 5, are shown B. consist of graphite and, in the illustrated embodiment, sit in metallic rings 6 and 7, in such a way that the electrode heat is well absorbed by these metallic rings ring-shaped parts io, ii and 12. These ring-shaped parts made of porcelain serve at the same time for support etching and distancing as well as for centering the annular bodies 6 and 7 and thus the electrodes carried by them d. and 5. The parts 13 and 1 [,] of the rings 6 and 7 protruding into the cooling space are formed over a large area so that the heat: which they take over from the rings 6 and 7 is advantageously given off to the flowing coolant. In these parts 13 and 1q serving for heat emission. openings 15 and 16 are provided through which the coolant flows, whereby the surface area is enlarged and the heat dissipation is improved. Such channels can be attached at various points around the circumference of the heat sinks 13 and 14: You can also provide channels through which the coolant penetrates into the interior, the rings 6 and 7, whereby the cooling is further improved. In the illustrated embodiment, the heat sinks are not made of a single material, but have a core 17 or 18 made of highly thermally conductive metal, for. B. copper, 'which significantly improves the heat dissipation from the interior of the vessel. This conduction path for the heat can of course be designed in any way. Care should be taken, however, to ensure that the parts of the heat sink which are exposed to the discharge are made of a material which is not damaged by the discharge and the heat generated thereby or by the mercury vapors present in the vessel. Furthermore, consideration will be given to the vacuum-tight connection between the heat sink and the vessel wall made of insulating material, which can be achieved, for example, by means of a solder or a glass-like mass.
Es empfiehlt sich, :die Elektroden ,derart auszubilden, daß die im
Entladungsraum erzeugte Wärme zum großen Teil von den Elektroden selbst bzw. von
den mit ihnen in Verbindung stehenden wärmeleitenden Teilen aufgenommen wird und
nur zum geringen Teil von der Gefäßwand selbst abgeführt werden muß. Bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel wird dies dadurch erreicht, daß die Elektroden nahe aneinander
angeordnet sind, so daß nur durch den schmalen. Spalt zwischen den Elektrodenkörpern
Wärme .aus der Entladungsbahn auf (die isolierende Gefäßwand ,gestrahlt wird. Klan
kann die Elektroden auch so ausbilden, daß -sie sich beispielsweise an ihrem Rande
etwas übergreifen..It is recommended that: the electrodes are designed in such a way that the im
Discharge space generated heat to a large extent from the electrodes themselves or from
the thermally conductive parts connected to them is added and
only has to be removed to a small extent from the vessel wall itself. With the one shown
This embodiment is achieved in that the electrodes are close to one another
are arranged so that only through the narrow. Gap between the electrode bodies
Heat .from the discharge path on (the insulating vessel wall, is radiated. Klan
The electrodes can also be designed in such a way that they are located at their edge, for example
overlap something ..
Die Stärke .der durch die isolierende Gefäßwand hindurchtretenden,
zur Wärmeableitung dienenden Teile wird so gewählt, daß sich zwischen diesen Teilen
,die notwendige Isolationsstrecke ergibt. Im vorliegenden Falle ist eine ausreichende
Isolation dadurch gewährleistet, @daß die zwischen den ringförmigen Halteteilen
6 -und 7 und den Kühlkörpern 15 und 16 liegenden, den Isolierkörper durchdringenden
metallischen Zwischenteile eine geringere Höhe haben als die Ringe 6 und 7 selbst,
derart jedoch, daß die Wärmeleitung dieser Zwischenteile für eine intensive Wärmeabfuhr
aus dem Entladungsraum ausreicht.The strength of the
for heat dissipation serving parts is chosen so that between these parts
, results in the necessary isolation distance. In the present case, it is sufficient
Isolation is ensured by the fact that the between the annular holding parts
6 and 7 and the heat sinks 15 and 16 lying, penetrating the insulating body
metallic intermediate parts have a lower height than the rings 6 and 7 themselves,
in such a way, however, that the heat conduction of these intermediate parts for intensive heat dissipation
from the discharge space is sufficient.