DE976316C

DE976316C - Converter vessel with liquid, insulated cathode with power supply from below, in which the insulation of the cathode is arranged below the cathode metal

Info

Publication number: DE976316C
Application number: DES31180A
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl-Ing Kaul; Werner Dr Schmalenberg
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1952-11-25
Filing date: 1952-11-25
Publication date: 1963-06-27

Description

Die Erfindung betrifft ein Stromrichtergefäß aus Eisen mit isolierter Kathode. Es sind Kathodengefäße für Eisenstromrichter mit flüssigem Kathodenmetall bekannt, die von dem Entladungsgefäß durch einen Isolator getrennt sind, welcher oberhalb des Kathodengefäßes angeordnet ist. Der Nachteil einer solchen Anordnung ist der, daß der Isolator an einer Stelle großer Wärmeeinwirkung liegt und beim Ein- und Ausschalten großen Temperaturschwankungen ausgesetzt ist und daß die Größe des Kathodenmetallsees durch den Durchmesser des Isolators begrenzt ist. Der Isolator ist dabei mit dem Entladungsgefäß durch Lötung oder durch einen Glasfluß verbunden bzw. durch einen eingeschmolzenen Glasring dargestellt. Dabei gelingt es noch nicht, den Durchmesser solcher Verbindungen von Metall mit dem Isolator beliebig groß zu machen.The invention relates to a converter vessel made of iron with an insulated cathode. They are cathode vessels for iron converters with liquid cathode metal known from the discharge vessel are separated by an insulator which is arranged above the cathode vessel. Of the The disadvantage of such an arrangement is that the insulator is exposed to great heat at one point and is exposed to large temperature fluctuations when switching on and off and that the Size of the cathode metal lake is limited by the diameter of the insulator. The isolator is connected to the discharge vessel by soldering or by a glass flux or by a Fused glass ring shown. It is not yet possible to determine the diameter of such connections of metal with the insulator of any size.

Um diese Schwierigkeiten zu umgehen, ist es bekannt, das flüssige Kathodenmetall in einer Isolier- ao schale vom Gefäß isoliert unterzubringen und den Kathodenstrom nach oben oder nach unten durch einen Isolator kleineren Durchmessers abzuführen. Bei einer solchen Anordnung ist die Ableitung der an der Kathode anfallenden Verlustwärme nach außen praktisch unterbunden, so daß die Energie ausschließlich in Verdampfungswärme des flüssigen Kathodenmetalls umgesetzt wird, die die Kondensationsflächen des Gefäßes zusätzlich belastet.To circumvent these difficulties, it is known that the liquid cathode metal in an insulating ao The bowl is isolated from the vessel and the cathode current flows upwards or downwards dissipate an insulator with a smaller diameter. With such an arrangement the derivative is the Heat loss from the cathode to the outside is practically prevented, so that the energy is converted exclusively into heat of vaporization of the liquid cathode metal, which forms the condensation surfaces of the vessel is additionally loaded.

Bei den bisher bekannten Anordnungen mit Stromableitung nach unten führt die Einrichtung zum Stromanschluß und zur Zündung zu einerIn the previously known arrangements with downward current discharge, the device leads for power connection and ignition to one

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vielfach nicht tragbaren Vergrößerung der Bauhöhe, wenn nicht von oben gezündet oder durch eine außerhalb des Isolators angebrachte Zündvorrichtung ein großer'Zündenergieaufwand in Kauf genommen wird.often unsustainable increase in height, if not ignited from above or through an ignition device attached outside the insulator requires a large amount of ignition energy is taken.

Es ist auch ein Stromrichterentladungsgefäß mit isolierter flüssiger Kathode bekannt, bei dem der die Kathode enthaltende Gefäßteil nach unten in einen Kragen ausläuft, in dem die Kathodenstromzuführung und die elektromagnetische Zündvorrichtung mit Magnetspule untergebracht sind. Der Kathodenisolator ist am oberen Ende des Kragens quer zur Gefäßachse angeordnet. Da bei einer solchen Anordnung der Isolator eine erhebliche Dicke haben muß, wird auch durch ihn die Baulänge des Gefäßes vergrößert.A converter discharge vessel with an insulated liquid cathode is also known, in which the the vessel part containing the cathode runs down into a collar in which the cathode power supply and the electromagnetic ignition device with solenoid are housed. The cathode insulator is arranged at the upper end of the collar transversely to the vessel axis. Since with such a Arrangement of the insulator must have a considerable thickness, the length of the Enlarged vessel.

Bei der Erfindung sind die erwähnten Nachteile vermieden. Das Stromrichterentladungsgefäß nach der Erfindung mit flüssiger Kathode, Strom-In the invention, the disadvantages mentioned are avoided. The converter discharge vessel after of the invention with liquid cathode, current

ao anschluß für die Kathode von unten und einem Kathodendürchführungsisolator, welcher unterhalb des Kathodenmetalls liegt, sowie mit elektromagnetisch betätigter Zündeinrichtung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Kathodentopfboden mit einem nach unten gerichteten Kragen versehen ist, der die Zündeinrichtung mit Magnetspule, die Stromeinführungen zum Kathodentopfboden und gegebenenfalls mit dem Kathodentopfboden verbundene Wärmeableitkörper umfaßt und seinerseits von dem Kathodendürchführungsisolator umschlossen ist.ao connection for the cathode from below and a cathode guide insulator, which is below of the cathode metal lies, as well as with an electromagnetically actuated ignition device is according to the invention characterized in that the bottom of the cathode pot has a downwardly directed collar is provided, the ignition device with magnetic coil, the current leads to the bottom of the cathode pot and optionally comprising heat dissipation bodies connected to the bottom of the cathode pot, and is in turn enclosed by the cathode lead-insulator.

Das flüssige Kathodenmetall befindet sich in einer Schale, die das Kathodenmetall gegen das Gefäß isoliert und einen Durchmesser hat, der größer ist als der Durchmesser des Kathodendurchführungsisolators. Der Kathodenisolator und die Kathodenschale können sowohl aus einem Stück bestehen als auch aus zwei getrennten Teilen, die mit einer Haftschicht, z. B. einer Kunstharzschicht oder einem Schmelzfluß, miteinander verbunden sein können.The liquid cathode metal is in a shell that holds the cathode metal against the Isolated vessel and has a diameter that is greater than the diameter of the cathode feedthrough insulator. The cathode insulator and the cathode shell can consist of one piece or of two separate parts, the with an adhesive layer, e.g. B. a synthetic resin layer or a melt flow connected to one another could be.

Die Kathodenschale kann aber auch unter Zwischenfügung einer isolierenden Schicht auf den Kathodenisolator aufgepreßt sein. Die Zwischenschicht kann elastisch sein und z. B. aus Asbest bzw. Silikongummi oder einer anderen temperaturfesten Quecksilberdichtung bestehen.The cathode shell can, however, also with the interposition of an insulating layer on the Cathode insulator be pressed on. The intermediate layer can be elastic and z. B. from asbestos or silicone rubber or another temperature-resistant mercury seal.

Ein Ausführungsbeispiel einer Kathode nach der Erfindung ist in der Fig. 1 schematisch dargestellt.An embodiment of a cathode according to the invention is shown schematically in FIG.

An dem Entladungsgefäß 1 ist die Kathodenpfanne 2 z. B. durch Schweißen befestigt. Die Ouarzschaleß bildet den Behälter für das Kathodenmetall 9, beispielsweise Quecksilber. Die Kathodenisolation besteht aus einer Glasringeinschmelzung mit dem Ring 4, der an die Kathodenpfanne angeschweißt ist, und aus einem Glaskörper 5, ferner aus dem inneren Metallteil, dem Kathodentopfboden 7 und einer Dichtung 6, welche aus Isoliermaterial, z. B. einem etwas elastischen, quecksilberfesten und wärmebeständigen Asbest oder Silikongummi, bestehen kann, und verhindert, daß sich das auf Gefäßpotential liegende flüssige Kathodenmetall, z. B. Quecksilber, welches in dem Zwischenraum 20 beim Kondensieren an der Innenseite der Kathodenpfanne 2 entsteht, mit dem auf Kathoden- 6g potential liegenden flüssigen Kathodenmetall im Raum 2i berührt. Die Zündung 8 ist z. B. eine Spritzzündung und bei io an den Kathodenpfannenboden 7 angeschweißt, ii ist eine als Druckring ausgebildete Stahlplatte, die an dem Kathodenboden 7, beispielsweise mit Gewinde 12, befestigt ist. Zwischen dem Druckring 11 und dem Quarzring 3 ist ein federndes Material, z. B. ein federndes Blech 13, das ein gewelltes Stahlblech mit in axialer oder radialer Richtung eingepreßten Wellen sein kann, angeordnet. 14 sind die als Kühlfahnen und 15 die als Kühlnadeln ausgebildeten Stromzuführungen, die z. B. aus starken Kupferfahnen oder Kupfernadeln bestehen können und von denen mehrere am Umfang des Bodens angeordnet und verteilt sein können. Mit 16 sind Löcher in den Stromzuführungsfahnen 14 zum Anschluß der Kabel bezeichnet.The cathode pan 2 is on the discharge vessel 1 z. B. attached by welding. The Ouarzschaleß forms the container for the cathode metal 9, for example Mercury. The cathode insulation consists of a glass ring seal with the Ring 4, which is welded to the cathode pan, and from a glass body 5, also from the inner metal part, the cathode pot bottom 7 and a seal 6, which is made of insulating material, for. B. a somewhat elastic, mercury-proof and heat-resistant asbestos or silicone rubber can, and prevents the liquid cathode metal, which is at the vessel potential, from settling z. B. mercury, which in the space 20 when condensing on the inside of the cathode pan 2 arises, with the liquid cathode metal in the cathode 6g potential Touched room 2i. The ignition 8 is z. B. a spray ignition and at io to the bottom of the cathode pan 7 welded on, ii is one as a pressure ring formed steel plate which is attached to the cathode base 7, for example with a thread 12 is. Between the pressure ring 11 and the quartz ring 3 is a resilient material, for. B. a resilient one Sheet 13, which is a corrugated steel sheet with corrugations pressed in in the axial or radial direction can be arranged. 14 are the cooling lugs and 15 are the power supply lines designed as cooling needles, the z. B. can consist of strong copper flags or copper needles and of which several can be arranged and distributed on the circumference of the floor. At 16 there are holes in the Power supply lugs 14 designated for connecting the cables.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 2 ist 17 die Haftschicht zwischen der Kathodenschale 3 und dem Kathodenisolator 19, und 18 ist die als magnetischer Schluß ausgebildete Stromzuführung. In the embodiment according to FIG. 2, 17 is the adhesive layer between the cathode shell 3 and the cathode insulator 19, and 18 is the power supply designed as a magnetic circuit.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 3 bestehen die Kathodenschale und der Kathodenisolator aus einem Stück 22.In the embodiment according to FIG. 3, the cathode shell and the cathode insulator exist from one piece 22.

Die Kühlvorrichtung kann auch aus einem mit Flüssigkeit durchströmten Kühlsystem oberhalb, in oder unterhalb der Kathodenbodenplatte bestehen. Ein solches Ausführungsbeispiel ist in der Fig. 4 schematisch dargestellt, in welcher der Kathodenboden 7 Bohrungen 23 für die Durchleitung von Kühlmitteln hat. Ferner kann auch in dem Kathodenmetall eine Kühlschlange 24 vorteilhafterweise so angeordnet sein, daß sie teilweise aus der Oberfläche des Kathodenmetalls herausragt. Dadurch wird eine besonders intensive Kühlung der Oberfläche des Kathodenmetalls und frühzeitige Kondensation des verdampfenden Kathodenmetalls erreicht, so daß die eigentlichen Kondensationsflächen entlastet werden.The cooling device can also consist of a cooling system through which liquid flows above, in or exist below the cathode base plate. Such an exemplary embodiment is shown in FIG. 4 schematically shown in which the cathode bottom 7 holes 23 for the passage of Has coolants. Furthermore, a cooling coil 24 can also advantageously be used in the cathode metal be arranged so that it partially protrudes from the surface of the cathode metal. Through this becomes a particularly intensive cooling of the surface of the cathode metal and early Condensation of the evaporating cathode metal is achieved, so that the actual condensation surfaces be relieved.

Durch die Erfindung wird neben dem Vorteil einer kleinen Bauhöhe der Kathode mit der Zündeinrichtung noch der weitere Vorteil erreicht, daß der Energiebedarf der Zündeinrichtung wesentlich herabgesetzt ist.As a result of the invention, in addition to the advantage of a small overall height of the cathode with the ignition device still achieved the further advantage that the energy requirement of the ignition device is substantial is reduced.

Claims

PATENT CLAIMS:

i. Converter discharge vessel with liquid cathode with power connection from below and a cathode bushing insulator, which lies below the cathode metal, with electromagnetic actuated ignition device, characterized in that the cathode pot base (7) has a downwardly directed Collar is provided, the ignition device with the magnetic coil, the current inlets to the bottom of the cathode pot and, if necessary, to the bottom of the cathode pot

includes discharge body and is in turn enclosed by the cathode bushing insulator.

2. converter vessel according to claim i, characterized in that the outer diameter of the cathode bushing insulator is not larger than the outer diameter of the Cathode Metal Lake is.

3. converter vessel according to claim 1, characterized in that the cathode metal containing cathode shell and the cathode insulator are separate pieces and over an insulating intermediate layer are pressed together (Fig. 1).

4. converter vessel according to claim 3, characterized in that the insulating intermediate layer is elastic and z. B. consists of asbestos or silicone rubber (Fig. 1).

5. converter vessel according to claim 1, characterized in that the cathode insulation is designed as a glass ring seal (Fig. i).

6. converter vessel according to claim 1, characterized in that the power supply lines at the same time as a heat sink, e.g. B. formed as cooling flags or as cooling needles are (Fig. 1).

7. converter vessel according to claim 1, characterized in that the power supply as a magnetic circuit for the ignition device, e.g. B. injection ignition is formed (Fig. 2).

8. converter vessel according to claim 3, characterized in that the cathode clip by a against the cathode bottom

supporting pressure ring is pressed onto the cathode insulator with the interposition of a spring is (Fig. 1).

9. converter vessel according to claim 8, characterized in that a suspension Corrugated sheet steel is used, pressed into the waves in the axial or radial direction are (Fig. 1).

10. converter vessel according to claim 1, characterized characterized in that a cooling system through which liquid flows above, in or is provided below the cathode bottom plate (Fig. 4).

11. converter vessel according to claim 1, characterized characterized in that the cathode shell containing the cathode metal and the cathode insulator are separate pieces and are connected to one another via an adhesive layer (Fig. 2).

12. converter vessel according to claim 11, characterized by a synthetic resin as an adhesive layer (Fig. 2).

13. converter vessel according to claim 11, characterized by a melt flow as an adhesive layer (Fig. 2).

14. converter vessel according to claim 1, characterized characterized in that the cathode insulator and the cathode shell consist of one piece (Fig. 3).

Considered publications:

German patent specifications No. 719386, 566505,

741051,537466, 712902, 733431;

Swiss patents No. 222 061,

200 170; British Patent No. 505,474.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings