DE945275C

DE945275C - Metalldampfstromrichter

Info

Publication number: DE945275C
Application number: DES8210D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Hans Berte Grenadenberg; Dr-Ing Alfred Siemens
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1940-01-16
Filing date: 1940-01-16
Publication date: 1956-07-05

Description

Metalldampfstromrichter Die Erfindung betrifft einen elektrischen Metalldampfstromrichter, insbesondere einen Großstromrichter mit Quecksilberkathode. Bei derartigen Entladungsgefäßen ist es erwünscht, den Spannungsabfall im Lichtbogen möglichst gering zu halten, um die Verluste im Stromrichter möglichst klein zu machen. Gleichzeitig aber ist eine hohe Rückzündungsfestigkeit anzustreben. Bei den bisherigen Stromrichterkonstruktionen macht es Schwierigkeiten, diese beiden Bedingungen gleichzeitig in ausreichendem Maße zu erfüllen, und es ist überhaupt nicht möglich, einen minimalen Lichtbogenabfall gleichzeitig mit höchster Rückzündungsfestigkeit zu erzielen. Wenn man die übliche Kühlwassertemperatur der Stromrichter, die bei etwa 45 bis 55° C liegt, überschreitet, so gelingt es wohl, eine Abnahme der Brennspannung zu erzielen. Gleichzeitig ist aber auch die Rückzündungsfestigkeit des Stromrichters bedeutend geringer. Dies ist der Grund hierfür, daß man in der Regel nicht den Versuch macht, durch Steigerung der Kühlwassertemperatur den Lichtbogenabfall herabzudrücken, sondern mit der Temperatur des Kühlwassers wenigstens ungefähr in den oben angegebenen Grenzen bleibt.
Die Erfindung betrifft nun eine Maßnahme, durch die es gelingt, die geschilderten Schwierigkeiten zu beheben und gleichzeitig eine niedrige Brennspannung und eine hohe Sicherheit gegen Rückzündungen zu erzielen. Gemäß der Erfindung sind das Gefäß und seine Kühleinrichtungen so dimensioniert, daß im Gefäß Dampfdrücke entsprechend Temperaturen von 6o bis 9o° C herrschen, und ferner sind derart ausgebildete und angeordnete zusätzliche Mittel vorgesehen, die unmittelbar vor der Anode die Dampfdichte zwecks Erhöhung der Rückzündungssicherheit des Gefäßes herabsetzen unter gleichzeitiger Erreichung einer geringen Brennspannung des Gefäßes. Es wird also von höheren Temperaturen Gebrauch ge-@ macht, bei denen die Brennspannung wesentlich niedriger liegt als bei den sonst im allgemeinen üblichen niedrigen Temperaturen. Gleichzeitig sorgt man aber dafür, daß in demjenigen-Raume, der sich in der Sperrphase an der Rückstrombildung beteiligt, die Dichte des Dampfes auf das bisher übliche, in bezug auf die Rückzündungssicherheit vorteilhaftere Maß herabgesetzt wird. Der Raum, in dem die Überhitzung erfolgen muß, ist nur ein kleiner Teil des ganzen, den Lichtbogenabfall bestimmenden Weges, so daß' die Überhitzung des Dampfes in diesem Raumteil zwar gerade die Rückzündungssicherheit erhöht, aber keine im ganzen merkliche Steigerung der Brennspannung hervorruft.
Wie die Erfindung praktisch in vorteilhafter Weise ausgeführt werden kann, zeigt die Figur. In dieser bedeutet i die vorzugsweise metallene Wandung des Anodenteiles eines Entladungsgefäßes. 2 ist die Anode, deren Stirnfläche mit 3 bezeichnet ist. In einem geeigneten Abstande von der Anodenstirnfläche ist ein Körper 4 angeordnet, der die Wärmestrahlung von der Anode aufnimmt, so daß die Überhitzung des Dampfes im Anodenvorraum 5 durch die aus dem Anodenverlust gewonnene Wärme erfolgt. Der Körper 4 erstreckt sich in der Lichtbogenrichtung in einer bestimmten Tiefe, welche unter gleichzeitiger Berücksichtigung der sonstigen Ausbildung des Körpers entsprechend der gewünschten- -Überhitzungstemperatur des Quecksilberdampfes gewählt ist. Der Körper 4 ist fächerartig ausgebildet. Er besteht bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus einer durchbrochenen Platte 6 mit verhältnismäßig engmaschigen Öffnungen, so daß der Körper 4 auch gleichzeitig als Steuerkörper mit Vorteil verwendet werden kann. An die Platte 6 schließt sich das. fächerartige Gebilde T an. In der Figur ist noch eine weitere Einzelheit zu erkennen, die bei der Ausbildung des Körpers 4 zu beachten ist. Der Körper nimmt in seiner Stärke radial nach außen zu. Dies ist deshalb der Fall, weil in vielen Fällen die von der Anodenstirn abgestrahlte Wärmemenge größer ist als diejenige Wärmemenge, die zur Überhitzung erforderlich ist. Besonders kräftig ist der äußerste ringförmige Teil 8 des Körpers 4 ausgebildet. Wenn der Körper als Steuerkörper benutzt werden soll, wird vorzugsweise an diesem Teil die Stromzuführung 9 für das Gitter befestigt. Wird der Körper nicht als Steuerkörper gebraucht, so kann der engmaschige Teil 6 wegfallen, und es bleibt nur der durch die Scheidewände io, i i, i2 usw. gebildete Teil übrig, welcher einen Teil der von der Anodenstirn abgestrahlten Wärme aufnimmt und vermittels der Zwischenwände die Verteilung der aufgenommenen Wärmemenge an. den Quecksilberdampf bewirkt.
Der Abstand zwischen der Anodenstirnfläche und der Oberfläche des Überhitzungskörpers 4 beträgt in der Regel einen Bruchteil des Durchmessers der Anodenstirn und wird im allgemeinen zwischen 15 und 25 mm gewählt. Die Fächer, in welche der Körper 4 durch die Scheidewände i o, I I usw. unterteilt ist, werden so dimensioniert, daß die in die einzelnen Fächerabschnitte eingeschriebenen Kreise - in einer Ebene parallel zur Anodenstirn - Durchmesser zwischen 25 und 5o mm besitzen. Die Löcher des Teiles 6 bzw. die in diese Löcher eingeschriebenen Kreise haben vorzugsweise Durchmesser zwischen io und 2o mm. Bei der Bemessung dieser Löcher und ihres gegenseitigen Abstandes ist folgendes zu beachten: Es hat sich ergeben, daß es vorteilhaft ist, wenn die-Löcher so dimensioniert und in einem solchen Ab-. Stande voneinander angeordnet sind, daß die Flächenteile der Anodenstirn, die beim Durchblick durch je ein Loch des Steuerkörpers von der unterhalb - des Körpers liegenden Seite her zu sehen sind, sich nur in geringem Maße überdecken, d. h. ein bestimmter Flächenteil der Anodenstirnfläche darf von einem oder zwei, vielleicht auch von drei oder vier, nicht aber von mehr Löchern aus gesehen werden. Es hat sich herausgestellt, daß diese Art der Dimensionierung für die angestrebte Wirkung der hohen Rückzündungssicherheit sowie für eine exakte Steuerwirkung von maßgeblicher Bedeutung ist.
Die Konstruktion des Körpers 4 kann natürlich auch in anderer Weise erfolgen, als in der Figur dargestellt ist. Vor allem kann die Steuerung der Entladung 'durch dasselbe Element, also durch Zwischenwände erfolgen, die-etwa in der Art der ,Zwischenwände io, i i und 12 ausgebildet sind, ohne daß ein besonderer engmaschiger Steuerteil vorhanden wäre. Der Körper 4 kann aus verschiedenen Werkstoffen, vorzugsweise aus gegen hohe Erhitzung widerstandsfähigen Metallen bestehen. Es empfiehlt sich, die Wand i innen mit einem Graphitrohr 13 auszukleiden, um eine Beschädigung der Wand durch die im Betriebe auftretende hohe Erhitzung zu verhindern.

Claims

PATENTANSPRÜCHE- !. Metalldampfstromrichter, insbesondere Großstromrichter mit Quecksilberkathode, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß und seine Kühleinrichtungen so dimensioniert sind, daß im Gefäß Dampfdrücke entsprechend Temperaturen von 6o bis 9o° C herrschen, und ferner derart-ausgebildete und angeordnete zusätzliche Mittel vorgesehen sind, die unmittelbar vor der Anode die Dampfdichte zwecks Erhöhung der Rückzündungssicherheit des Gefäßes herabsetzen unter gleichzeitiger Erreichung einer geringen Brennspannung des Gefäßes.
2. Metalldampfstromrichter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum vor der Anode durch ein fächerartiges Gebilde aufgeheizt wird, welches die von der Anodenstirn abgestrahlte Wärme wenigstens zum Teil aufnimmt und an den den Anodenvorraum erfüllenden Quecksilberdampf abgibt.
3. Metalldampfstromrichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der fächerartige Körper vor der Anode (Überhitzungskörper) radial nach außen in seiner Stärke zunimmt, so daß er die überschüssige, von der Anode aufgenommene Wärme nach außen abgeben kann. .
4. Metalldampfstromrichter nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der dem Überhitzungskörper gegenüberstehenden Gefäßwand Kühlrippen oder sonstige Mittel zur Wärmeabfuhr vorgesehen sind.
5. Metalldampfstromrichter nach Anspruch 2 und einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Überhitzungskörper gleichzeitig als Steuerkörper ausgebildet ist.
6. Metalldampfstromrichter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Überhitzungskörper an der der Anode zugewandten Seite einen plattenförmigen Teil mit verhältnismäßig engmaschigen Löchern besitzt.
7. Metalldampfstromrichter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschenweite und der Abstand der Löcher des plattenförmigen engmaschigen Teiles des Überhitzungskörpers so gewählt sind, daß sich die Flächenteile der Anodenstirn, welche durch die Löcher des engmaschigen Teiles hindurch von der der Anode abgewandten Seite aus gesehen werden, nur in geringem Maße gegenseitig überdecken. B. Metalldampfstromrichter nach Anspruch i und einem oder mehreren der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gefäßwand, die das Gebiet des überhitzten Fülldampfes umschließt, an ihrer Innenseite mit einem Graphitrohr ausgekleidet ist. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 407 633, 6o2 114; schweizerische Patentschrift Nr. 2o2 96o; ETZ i932.