DE975119C

DE975119C - Metalldampfstromrichter-Entladungsgefaess

Info

Publication number: DE975119C
Application number: DES27473A
Authority: DE
Inventors: Max Dr-Ing Bosch; Karl Dipl-Ing Kaul; Werner Dr-Ing Schmalenberg
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1952-03-02
Filing date: 1952-03-02
Publication date: 1961-08-24

Description

Die Erfindung bezieht sich auf metallische elektrische Entladungsgefäße, z. B. Quecksilberdampfstromrichter. Sie hat eine Verbesserung für die Elektrodeneinführung an solchen Gefäßen zum Gegenstand. Zwischen dem Gefäßkörper und den einzelnen Elektroden sind isolierende mechanische Verbindungsmittel erforderlich, die eine vakuumdichte mechanische Verbindung herstellen, z. B. in Form von Keramik-Lötverbindungen oder Glas- bzw. Glas-Keramik-Verschmelzungen. Diese Verbindungsstellen vertragen nur, ohne Schaden zu leiden, bestimmte begrenzte Beanspruchungen hinsichtlich Höhe, Änderungsmaß und Änderungsgeschwindigkeit der Temperatur.

Es ist nun bereits bekannt, solche Verbindungsstellen dadurch gegen auftretende betriebsmäßige thermische Beanspruchungen zu schützen, daß diesen Verbindungsstellen eine Kühlanordnung zugeordnet worden ist. Bei den für diesen Zweck bekanntgewordenen Anordnungen war jedoch die Verbindungsstelle trotzdem noch derart angeordnet, daß sie die betriebsmäßig anfallende Wärme zunächst übernehmen mußte. Für die Abführung der Wärme war dann entweder der eine Teil, welcher an der Bildung der Verbindungsstelle beteiligt war, als Wärmeleitbrücke für die Abführung der Wärme an eine von der Verbindungsstelle entfernt liegende Flüssigkeitskühlung ausgenutzt, oder der eine Teil der Verbindungsstelle mußte zunächst die anfallende Wärme auf der einen Seite übernehmen und konnte sie nur über seine gegenüberliegende Mantelfläche an ein vorbei-

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strömendes Kühlmittel abgeben. Bei diesen bekannten Anordnungen war also die Verbindungsstelle jeweils stets noch der betriebsmäßig anfallenden Wärme ausgesetzt und mußte diese also zunächst übernehmen. Diese Anordnung der Teile an der durch Temperaturbeanspruchungen gefährdeten Stelle kann aber immer noch zu Schaden für die Verbindungsstelle führen.

Die Erfindung befaßt sich nun mit der Verbesserung eines Metalldampfstromrichter-Entladungsgefäßes, bei dem das in den Kathodenbehälter hineingezogene untere Ende des metallischen Entladungsgefäßes den inneren und die metallische Wand des Kathodenmetallbehälters den äußeren Teil einer Metall-Glas-Metall-Verschmelzung bilden, welche oberhalb des Kathodenmetallspiegels liegt.

Die genannten Mangel der bekannten Entladungsgefäße werden erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß das untere Ende des Entladungsgefäßes als Teil eines Wärmeverbrauchers ausgebildet ist. Als Wärmeverbraucher kann eine Verdampfungseinrichtung für ein flüssiges Kreislaufkühlmittel verwendet werden, wobei als flüssiges Kühlmittel vorzugsweise das zum Betrieb des Entladungsgefäßes benutzte Quecksilber dienen kann.

Zwischen der Gefäßwand des Entladungsgefäßes und der wärmemäßig zu schützenden Glas-Metall-Verschmelzung kann als Verdampfer ein Ringzylinder mit einer Flüssigkeitsfüllung vorgesehen sein.

Gemäß der weiteren Erfindung kann es vorteilhaft sein, daß die beheizte Fläche, die Größe des Flüssigkeitsspiegels sowie die Dicke des Flüssigkeitsmantels des Verdampfers so bemessen sind, daß die Zeitkonstante der Wärmeströmung von der unmittelbar betriebsmäßig aufgeheizten Fläche des Verdampfers nach der wärmemäßig zu schützenden Metall-Glas-Verschmelzung der Elektrodeneinführung der Wärmezeitkonstante der Metall-Glas-Metall-Verschmelzung mit Rücksicht auf die zulässigen mechanischen Spannungen angepaßt ist.

Ferner können besondere Leitflächen für die Führung des vom Verdampfer entwickelten Quecksilberdampfes gegen die Fläche für seine Kondensation vorgesehen und derart ausgebildet sein, daß der vom Verdampfer entwickelte Quecksilberdampf in Bahnen außerhalb des Entladungsweges geleitet wird.

Der Verdampferbehälter kann gleichzeitig als Rücklaufsammelbehälter für das Quecksilberkondensat benutzt und mit Überlauföffnungen versehen sein, durch welche das Quecksilber hindurchtritt und vorzugsweise über Leitbleche in den Kathodenmetallsee frei fällt.

Vor dem der Wärmezufuhr ausgesetzten Metallteil der Metall-Glas-Metall-Verschmelzung kann zur Aufnahme der anfallenden Wärme aber auch eine Wand angeordnet sein, die mit einem Kühlkörper verbunden ist. Der Kühlkörper kann Kühlfahnen aus gut wärmeleitendem Werkstoff haben, die durch einen Kühlmittelstrom bespült sein können. Der Kühlkörper und die Kühlfahnen können aber auch aus einem einzigen Stück bestehen, indem die Kühlfahnen z. B. durch besondere Formgebung des Kühlkörpers von diesem selbst gebildet werden. Einige Ausführungsbeispiele für die Anwendung der Erfindung zeigen die Fig. 1 bis 3 der Zeichnung.

Fig. ι und 2 sind Beispiele für Quecksilberflüssigkeitskühleinrichtungen, und

Fig. 3 ist ein Beispiel für eine Kühleinrichtung mit Kühlblechen.

In Fig. ι bezeichnet 1 den Behälter des Entladungsgefäßes. Mit diesem ist über einen Isolierring 2, z. B. eine Glasverschmelzung, der Behälter 3 für das Kathodenmetall 4 verbunden. Innerhalb des lichten Querschnittes des Glasverschmelzungsringes 2 ist das Gefäß 1 als U-ringförmiger Topf 5 für die Aufnahme der Flüssigkeit 6 ausgebildet. An den oberen Rand des inneren U-Schenkels 5 α der radialen Querschnittsform von 5 schließt sich ein Leitkonus 7 an. Nahe diesem oberen Rand ist die Wand 5 α ferner mit einigen Durchbrechungen 8 in der Umfangsrichtung versehen, wobei das Blech für ihre Bildung aus der Wand 5 a jeweils durch das Herausbiegen nach innen für die Herstellung von hakenförmig sich nach innen erstreckenden Leitblechen 9 ausgenutzt ist. Der Behälter 5 spielt die Rolle des Verdampfers, in welchem die Flüssigkeit, in diesem Falle Quecksilber, unter dem Einfluß der Wärme, weiche seine Außenwände trifft, verdampft und dadurch Wärme verbraucht wird, so daß diese nicht an der Stelle der Glasverschmelzung 2 gespeichert werden und zu einer unzulässigen thermischen Beanspruchung derselben führen kann. Das verdampfende Quecksilber wird durch den Leitkonus 7 derart gelenkt, daß sein Weg nicht mit der Entladungsbahn des Gefäßes zusammenfällt. Der Verdampfungsbehälter 5 spielt gleichzeitig auch die Rolle des Sammelbehälters für das kondensierte und zurücklaufende Quecksilber. Die Aussparungen 8 zusammen mit den Leitblechen 9 bilden Überlaufstellen an dem Verdampferbehälter 5, an denen das Quecksilber in den Kathodenbehälter übergeht, jedoch nicht ohne eine Strecke freien Falles durchlaufen zu müssen.

In Fig. 2 bezeichnet 10 wieder den Behälter des Gefäßes. Sein unteres Ende bildet auch in diesem Falle wieder einen zylinderringförmigen Topf 11 im lichten Querschnitt der Glas verschmelzung 12, über welche der Behälter 11 mit dem Behälter 13 für das Kathodenmetall 14 isoliert und mechanisch vakuumdicht verbunden ist. In diesem Falle geht jedoch die innere Mantelfläche des Behälters 10 in den inneren Schenkel der radialen U-Querschnittsform des Ringtopfes 11 über, so daß dieser Aufnahmebehälter für die zu verdampfende Flüssigkeit

15 außerhalb des Vakuumraumes des Gefäßes 10 liegt. An den Raum des Topfes 11 sind zwei Wege

16 und 17 angeschlossen für die Führung des aus dem Topf 11 aufsteigenden Dampfes in den Kühler 18 und die Rückleitung des Kondensates in den Raum des Behälters 11.

Gemäß der Fig. 3 ist um den unteren Teil des Entladungsgefäßes 28 gegenüber der Glasver-

Schmelzung 29 mit dem Kathodengefäß 30, welches das Kathodenmetall 31 enthält, eine Kühlkörperwand 28 a angeordnet. Ihr unterer Rand ist mit dem unteren Teil des Metallteiles 29 α der Metall-Glas-Metall-Verschmelzung durch eine Lötverbindung mechanisch und wärmeleitungsmäßig verbunden. Die Kühlkörperwand besteht aus einem Ringzylinder, der nach dem oberen Rand zu in axialer Richtung aufgeschnitten worden ist, wonach die entstandenen Lappen zur Bildung von Kühlfahnen 34a gebogen worden sind. Diese können jedoch auch besonders angesetzt sein. Nach der Darstellung liegen diese Kühlfahnen zwischen Leitblechen 35, die außen an der Entladungsgefäßwand bereits für die Lenkung des an sich an dem Entladungsgefäß ohne Rücksicht auf den Schutz der Druckglasverschmelzung benutzten Kühlluftstromes vorgesehen sind.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:
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ι. Metalldampfstromrichter-Entladungsgefäß, bei dem das in den Kathodenbehälter hineingezogene untere Ende des metallischen Entladungsgefäßes den inneren und die metallische Wand des Kathodenmetallbehälters den äußeren Teil einer Metall-Glas-Metall-Verschmelzung bilden, welche oberhalb des Kathodenmetallspiegels liegt, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende des Entladungsgefäßes (1) als Teil eines Wärmeverbrauchers (5, 6) ausgebildet ist (Fig. i).
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Wärmeverbraucher eine Verdampfungseinrichtung (11) für ein flüssiges Kreislaufkühlmittel verwendet ist (Fig. 2).
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß vorzugsweise zum Betrieb des Entladungsgefäßes benutztes Quecksilber (6) als flüssiges Kühlmittel verwendet ist (Fig. 1).
4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Gefäßwand des Entladungsgefäßes (1) und der wärmemäßig zu schützenden Glas-Metall-Verschmelzung als Verdampfer ein Ringzylinder (5, 5 a) mit einer Flüssigkeitsfüllung (6) angeordnet ist (Fig. 1).
5. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beheizte Fläche, die Größe des Flüssigkeitsspiegels sowie die Dicke des Flüssigkeitsmantels des Verdampfers so bemessen sind, daß die Zeitkonstante der Wärmeströmung von der unmittelbar betriebsmäßig aufgeheizten Fläche des Verdampfers nach der wärmemäßig zu schützenden Metall-Glas-Metall-Verschmelzung der Elektrodeneinführung der Wärmezeitkonstante der Metall-Glas-Metall-Verschmelzung mit Rücksicht auf die zulässigen mechanischen Spannungen angepaßt ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem oder mehreren der folgenden Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch besondere Leitflächen (7) für die Führung des vom Verdampfer (5, 5 a) entwickelten Quecksilberdampfes gegen die Fläche (1) für seine Kondensation (Fig. 1).
7. Einrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine solche Ausbildung der Leitflächen (7), daß der vom Verdampfer (5, 5 a) entwickelte Quecksilberdampf in Bahnen außerhalb des Entladungsweges geleitet wird (Fig. 1).
8. Einrichtung nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der gleichzeitig als Rücklaufsammelbehälter für das Quecksilberkondensat benutzte Verdampferbehälter (5, 5 a) mit Überlauföffnungen (8) versehen ist, durch welche das Quecksilber hindurchtritt und vorzugsweise über Leitbleche (9) in den Kathodenmetallsee (4) frei fällt (Fig. 1).
9. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem der Wärmezufuhr ausgesetzten Metallteil (29 a) der Metall-Glas-Metall-Verschmelzung (29 a, 29, 30) eine die anfallende Wärme aufnehmende Wand (28 a) angeordnet und daß diese Wand mit einem Kühlkörper (34) verbunden ist (Fig. 3).
10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Ringzylinder Kühlfahnen (34a), vorteilhaft aus gut wärmeleitendem Material, befestigt oder unmittelbar gebildet sind (Fig. 3).
11. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlfahnen (34a) durch einen Kühlmittelstrom bespült sind (Fig. 3).

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 324153, 354586, 426995, 468165, 496461, 496714, 544 114, 579893; *°°

schweizerische Patentschriften Nr. 114 586,
128;
britische Patentschriften Nr. 426 039, 428 653,

45^6o3i; USA.-Patentschriften Nr. 2459827; Elektrotechnische Zeitschrift, 61. Jahrgang,

Heft 32, 8. August 1940, S. 737.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsche Patente Nr. 751 823, 890546.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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