DE945579C - Metalldampfstromrichter - Google Patents

Description

• Metalldampfstromrichter Die Erfindung betrifft einen einanodigen Metalldampfstromrichter. Der Zweck der Erfindung ist, den Raumbedarf eines solchen Entladungsgefäßes zu verkleinern, gleichzeitig aber eine hohe Rückzündungssicherheit und eine möglichst niedrige Brennspannung zu erreichen. Gemäß der Erfindung gelingt dies dadurch, daß zwischen der flüssigen Kathode und der Anode ein gitterartiger Kühlkörper angeordnet ist, dessen vorzugsweise durch Wasser gekühlte Flächen über den ganzen Querschnitt des Entladungsraumes verteilt sind und daß gleichzeitig in dem flüssigen Kathodenmetall ein hohler gut gekühlter Brennfleckhalter angeordnet ist.
• Der Konstruktion eines solchen Kleinraumstromrichtergefä;ßes stellen sich verschiedene Schwierigkeiten entgegen, insbesondere der Umstand, daß für die an der Kathode entwickelte Dampfmenge ein ausreichender Kondensationsraum zur Verfügung stehen muß. Bei bekannten Entladungsgefäßen hat man sich dadurch zu behelfen versucht, daß man in dem Raum zwischen Kathode und Anode bzw. Steuergitter eine Anzahl flächenhafter Schirme anordnete, welche einander wechselweise derart überdecken, daß die Entladung zwischen Anode und Kathode durch einen labyrinthartigen Entladungsweg hindurchbrennen muß. Dadurch ge- lingt es, ein unmittelbares Auftreffen: des Quecksilberdampfes, der vom Brennfleck bzw. der Kathor denoberfläche ausgeht, auf die Anode zu vorhindenn. Der labyrinthartige Entladungsweg bringt aber eine Erhöhung der Brennspannung mit sich, so, daß die höhere Rückzündungssicherheit durch einen anderen Nachteil erkauft werden muß. 'Im übrigen wird durch die Anordnung mehrerer Schirme zwischen den Hauptelektroden die Bauhöhe des Gefäßeis verhältnismäßig- groß.
• Durch die Erfindung ist eine einfachere und vorteilhaftere Lösung des vorliegenden Problems gegeben, deren praktische Ausführung in Fig. i ersichtlich ist. Das Entladungsgefäß nach der Erfindung hat ein Metallgehäuse i, innerhalb dessen die Ouecksilberkathode 2 und die Anode 3, - vorzugsweise eine Graphitanode, angebracht ist. Mit q. ist das Steuergitter und mit 5 der erwähnte Kühlkörper bezeichnet. Dar Kühlkörper besteht aus einer Anzahl radial angeordneter, gegen die Horizontale vorzugsweise etwas. geneigter Röhre. Diel Kühlflüssigkeit wird beispielsweise durch ein Rohr 6 einem zentralen Hohlkörper 7 zugeführt, aus dem sie durch die sternförmig angeordneten Rohre 8 nach außen abgeführt wird. Man läßt das Kühlwasser, nachdem es die Rohre 8 durchflossen hat, vorzugsweise in den Kühlmantel 9 des Gefäßes eintreten. Durch diesen intensiv gekühlten Kühlkörper 5 wird der Entladungsbahn sehr vief"Wärme entzogen. Zusammen mit dem äußeren Kühlmantel gelingt es, durch" diesen Kühlkörper auch bei sehr kleinem Gefäßraum die Verlustwärme abzuführen. Auch -die von der Anode 3 nach der Kathode 2 zurückstrahlende Wärme wird von leim Kühlkörper abgefangen. Um diel Schirmwirkung dies KühlköTpers gegen die rückstrahlende Anodenwärrme möglichst vollständig zu machen, kann man den Kühlkörper gemäß Fig. 2 und 3 ausbilden. Man erkennt aus diesem: beiden Figuren, daß an die Rohre 8 Blechfahnef9 angesetzt sind, die schräg zur Entladungsbahn stehen. Sie-haben eine zweifache Aufgebe zu erfüllen. Einerseits fangen sie die von. der Anode nach der Kathode gerichtete Wärmestrahlung auf und führten sie rasch ab, andererseits wirken sie auch. dabei mit, der Entladung Wärme zu entziehen, Diese Wärme wird durch die zahlreichen (im dargestellten Beispiel 8) wassergekühlten Rohre rasch und wirksam abgeführt. Die dargestellte Konstruktion des Kühlkörpers hat aber trotz der, guten Wärmeabfuhr den Vorteil, daß der Entladung der Übergang zwischen Anode und Kathode nicht erschwert wird. Für den Durchtritt der Entläadung durch den Kühlkörper 5 steht nämlich eine sehr große Fläche zur Verfügung und die Verlängerung des Entladungsweges ist sehr gering. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Anordnung der gekühlten Einsatzkörper und der Kühlfahnen, die aas diesen Körpern befestigt sind (mit ihnen vor= schweißt sind), so. zu treffen, daß der Ouerschnitt für denen Durchtritt der Entladung praktisch nur wenig, vorzugsweise nicht mehr als. um 30 °/o, gegenüber dem Gesamtquerschnitt des Gefäßes verringert wird: Dies läßt sich bei der Anordnung nach der Erfindung ohne weiteres erreichen. Gleichzeitig aber gelingt es, alle Querschnittsteile der Entladungsbahn (Entladungssäulen) innig mit den Kühlkörpern in Berührung zu bringen und ihnen intensiv Wärme zu entziehen.
• Um die durch den gekühlten Einsatzkörper geschaffenen Verhältnisse noch zu vergrößern, wird gemäß der Erfindung noch eine weitere Maßnahme getroffen. In die Kathode ist ein oder mehrere gekühlte Brennflleckhalter, z. B. io und ii, eingesetzt. Diese Brennfleckhalter haben die Wirkung, daß die Dampfentwicklung an der Kathode bedeutend her-' abgesetzt wird. Es hat sich gezeigt, daß die beste Wirkung erzielt wird, wenn die Kühlung der Brennflecldialter so gestaltet wind, daß die Temperatur an der Benetzungslinie zwischen: Brennfleckhalter und Kathodenquecksilber zwischen 8 und 20° C liegt. Die Dampfentwicklung an der Kathode ist in diesem Temperaturbereich der Bernetzungslinie ein Minimum. Die intensive gleichmäßige Kühlung der Benetzungslinie bzw. der in der Nähe der Benetzungslinie befindlichen Quecksilbermengen gelingt am besten durch die in Fig. i dargestellte Anordnung. Der Brennfleckhalter io besteht aus. einem rohrförmigen Außeikörper i i, z. B. aus Morlybd,än, der an seinem oberen Ende abgeschlossen ist. In diesen Hohlkörper i i ragt ein Zuführungsrohr 12, durch welches das Kühlwasser zugeführt wird. Es ist so angeordnet, daß seine Mündung 13 in der Nähe der Benetzungslinie 1q. liegt, so daß -die aus dem Rohr 12 austretende Kühlflüssigkeit sofort an den der- Benetzungslinie 1q. benachbarten Wandteil gelangt. Auf diese Weises gelingt es ohne Schwierigkeiten, die Temperaturen der Berietzungslinie stets verläßlich innerhalb der angegebenen Grenzen zu halten.
• Die Dampfentwicklung an der Kathode wird also bei dem Stromrichter nach der Erfindung durch zwei konstruktive Maßnahmen beherrscht. Einerseits durch die hohlem; stark gekühlten Brennfleckhalter, andererseits durch die besondere Ausgestaltung des zur Abfuhr der Verlustwärme dienenden Kühleinsatzes 5, der die von der Anode nach: dem Kathiodenquecksilber hin abgestrahlte Wärme abfängt. Diese gute Beherrschung der Dampfentwicklung an der Kathode erlaubt essgleichzeitig, mit der Wärmeabfuhr durch den Kühlkörper 5 ein ausgesprochenes Kleinraumgefäß zu konstruieren, das sehr wenig Platz beansprucht. Gleichzeitig bringt aber dieser Aufbau auch eine beträchtliche Erniedrigung der Brennspannung mit sich, so, daß zu dem konstruktiven Vorteil des geringen: Raumbedarfs auch noch der betriebsmäßige Vorteil des kleinen Spannungsveirlus.tes im Betrieb hinzutritt. Die erzielte Wirkung ist ein Ergebnis der gleichzeitigen Anwendung der genannten Mittel. Es. hat sich gezeigt, daß sich durch die gleichzeitige Anwendung des gekühlten Einsatzkörpers und der gekühlten Biennfleckhalter außer den genannten Vorteilen noch eine weitere wichtige Tatsache ergibt. Die Beruhigung des Brennfleckhalters durch die gekühlten Brennfleckhalter wirkt sich nämlich auch noch dahin aus, daß die Entladung mit ziemlicher Gleichmäßigkeit durch alle Schächte, welche durch den gekühlten Einsatzkörper 5 bzw. dessen Rohre 8 und Kühlfahnen 9 begrenzt werden, hindurchbrennen. Dadurch erhält man die Gewähr, daß sämtliche Teile des gekühlten Einsatzkörpers intensiv an der Wärmeabfuhr teilnehmen, daß also innerhalb, des Entladungsraumes die ganze große Kühlfläche des Einsatzkörpers 5 voll wirksam wird.
• Es empfiehlt sich, den bzw. die gekühlten Einsatzkörper mittels einer Glaspfropfeneinschmelzung 15 von unten her in die Kathode einzusetzen. Die Einsatzkörper io und i i können zunächst in ein Rohrstück 16 eingeschmolzen werden, das wiederum beim Zusammenbau des Gefäßes in einen Rohrteil 17, der mit der Gefäßwand vakuumdicht verbunden ist, eingeschoben und an der Stelle i8 mit ihm verschweißt wird.
• In Fig. i ist auch noch eine Spritzzündvorrichtung i9 mit der zugehörigen Hilfsanode 20 angedeutet.
• Das Steuergitter 4. kann beliebig ausgebildet sein. In Fig. i sind zwei Möglichkeiten für die Ausbildung des Gitters dargestellt. Bei der Gitterkonstruktion, die auf der linken Seite der Figur gezeigt ist, verlaufen die Schächte des Gitters etwa senkrecht zur Anodenoberfläche, während sie bei der in der rechten Zeichnungshälfte dargestellten Ausführung zur Anodenoberfläche bzw. zur Entladungsbahn schräggerichtet sind. Auch diese letztere Maßnahme dient dazu, einen Teil der von der Anode nach der Kathode gerichteten Wärmestrahlung abzufangen. Die Stromzuführung für das Gitter kann ebenfalls verschieden ausgeführt sein. Sie kann die Gefäßwand beispielsweise seitlich durchdringen wie die Stromzuführung 21 in der linken Zeichnungshälfte. Das Gitter kann aber auch durch einen Tragkörper 22 gehaltert sein, der seitlich von der Anode, liegt und am oberen Gefäßende durch die Stromeinführung 23 gehaltert ist.
• Anstatt einer Spritzzündung kann man zum Zünden der Entladung auch Initialzündung verwenden. Die hierzu notwendige Widerstandszündelektrode wird am besten mittels eines gleichzeitig zur Stromzuführung dienenden Bolzens von unten her gehaltert. Der Bolzen, der gegenüber dem Kathodenquecksilber isoliert ist, wird vorteilhafterweise auch durch eine Pfropfeneinschmelzung vakuumdicht durch die Gefäßwand hindurchgeführt.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Metalldampfstromrichter mit einer Anode, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Kathode und Anode bzw. Steuergitter ein durchbrochener, vorzugsweise gitterartiger Kühlkörper angebracht ist, dessen flüssigkeitsgekühlte Elemente über den ganzen Querschnitt des Entladungsraumes verteilt sind, und daß in der flüssigen Kathode mindestens ,ein hohler, von innen, vorzugsweise durch eine Flüssigkeit, gut geleühlter Brennfleckhalter vorgesehen ist.
2. 2. Metalldampfstromrichter nach Anspruch i, gekennzeichnet durch eine derartige Bemessung der Kühleinrichtung, daß die Temperatur der Kathodenflüssigkeit im Betrieb an ihrer Be@-netzungslinie mit dem Brennfleckhalter bzw. den Brennfleckhaltern zwischen 8 und 2o° C liegt.
3. 3. Metalldampfstromrichter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand des gekühlten Einsatzkörpers von der Kathode klein, und zwar im Mittel etwa ein Drittel bis ein Fünftel des inneren Gefäßdurchmessers ist.
4. 4. Metalldampfstromrichter nach Anspruch i und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der gedcühlte, Einsatzkörper aus einer Anzahl radialer Kühlrohre besteht.
5. 5. Metalldampfstromrichter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrohre des gekühlten Einsatzkörpers gemeinsam von der Mitte her über eine besondere Zuleitung mit dem flüssigen Kühlmittel, z. B. Wasser, beschickt werden, das durch die Rohre radial nach außen strömt.
6. 6. Metalldampfstromrichter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrohre in den äußeren Kühlmantel des Gefäßes münden.
7. 7. Metalldampfstromrichter nach: Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß an den Kühlkörpern schräg zur Entladungsrichtung stehende flache Kühlfahnen befestigt sind. B. Metalldampfstrom,richter nach Anspruch i und einem oder mehreren der folgenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß der gekühlte Einsatzkörper so bemessen ist,. daß der frei für den Durchtritt der Entladung zur Verfügung stehende Querschnitt des Gefäßes gegenüber dem Gesamtquerschnitt nur wenig, höchstens etwa um 3o0/0, verringert wird. 9. Metal.ldampfstromrichter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die an den einzelnen Kühlkörpern (Kühlrohren) befestigten Kühlfahnen eine solche Ausdehnung und Strahlung haben, daß die von der Anode nach der Kathode zurückgestrahlte Wärme von den Kühlfahnen abgefangen wird. io. Metalldampfstromrichter nach Anspruch i und einem oder mehreren der folgenden. Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Brennfleckhalter die Form eines an seinem oberen Ende geschlossenen Rohres hat und daß in den rohrförmigen Brennfleckhalter ein weiteres Rohr zur Zuführung der Kühlflüssigkeit eingesetzt ist, dessen obere Mündung in der Nähe der Benetzungslinie zwischen Brennfleckhalter und Kathodenmetall liegt. i i. Metalldampfstromrichter nach Anspruch io, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Brennfl.eckhalter mit Hilfe einer Glaspfropfeneinschmelzung von unten her in die Kathode eingesetzt sind. 12. Metalldampfstromrichter nach Anspruch i und einem oder mehreren der folgenden Anspräche, dadurch gekennzeichnet, daß für die. Zündung der Entladung eine Spritzzündvorrichtung vorgesehen ist. 13. Metalldampfstramrichter nach Anspruch r und einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis z r, dadurch gekennzeichnet, daß für die Zündung bzw. Steuerung der Entladung eine Widerstandszündelektrode vorgesehen ist. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften 1Tr. 566 505, 642 338, 566 705 696 3 I0, 468 459-