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Metalldampfeiitladungsapparat.
Die Erfindung betrifft einen Metalldampfentladungsapparat, insbesondere einen Quecksilber- dampfstromrichter.
Es sind bereits Metalldampfentladungsapparate bekannt geworden, die Metallgefässe haben, bei denen in den Entladungsraum Kühleinbauten eingeführt sind. So sind zentrale Kühleinbauten bekannt geworden, die die Form zylindrischer Körper haben. Diese Kühleinbauten sind am Deckel der metallenen Entladungsgefässe befestigt und reichen bis in die Nähe der Kathodenoberfläche. Derartige Kühleinbauten werden mit Wasser gespeist, das eine ausreichende Kühlwirkung ergibt. Die Wasserkühlung erhöht jedoch das Gewicht der Stromrichteranlage einerseits durch das Gewicht des Kühlwassers und anderseits durch die zur Aufnahme dieses Gewichtes erforderliche schwerere Ausführung des Gefässes und der Kühlmittelleitung.
Bei Kühlung mit Luft hingegen treten aus dem Grunde Schwierigkeiten auf, weil der zu kühlende Innenraum sehr klein ist und nicht genügend grosse Flächen aufweist, die die Luftkühlung wirksam gestalten könnten.
Gemäss der vorliegenden Erfindung wird eine wirksame Luftkühlung erzielt, bei der die vorerwähnten Nachteile vermieden werden, wenn man den Kühleinbau mit Luftkühlung versieht, bei der die Geschwindigkeit der Kühlluft an den heissesten Stellen, nämlich in der Nachbarschaft der Kathode am grössten ist. Zu diesem Zweck empfiehlt es sich, den Kühleinbau so auszuführen, dass sein waagrechter Querschnitt nach der Kathode hin abnimmt.
Der neue Entladungsapparat bietet den Vorteil, dass die Wasserkühlung vollkommen entbehrlich wird und dass eine Verschlechterung des Vakuums durch Hereindiffundieren von Wasserstoffionen, wie dies bei Anwendung von Wasserkühlung der Fall ist, vermieden wird. Man erzielt bei dem neuen Entladungsapparat ausser der Beseitigung der eingangs erwähnten Nachteile den Vorteil, dass der Apparat pumpenlos betrieben werden kann, ohne dass eine Verschlechterung des Vakuums im Laufe des Betriebes eintreten kann. Der pumpenlose Betrieb aber und die besondere Ausgestaltung der Kühleinbauten haben eine erhebliche Kosten-und Gewichtsersparnis zur Folge, die die Wirtschaftlichkeit von Stromrichteranlagen, die mit dem neuen Entladungsapparat bestückt sind, erhöht.
Hinzu kommt auch noch, dass die Form der neuen Kiihleinbauten, besonders vorteilhaft ist. Die ans der Kathode aufsteigenden Metalldämpfe finden nicht, wie bei den bekannten Einbauten, Prallflächen vor, die den Metalldampf nach den Randgebieten ablenken, in denen die Anoden angeordnet sind, in deren Nähe kondensierende Metalldämpfe Rückzündungen, Kurzschlüsse und ähnliche Störungen hervorrufen können. Der neue Entladungsapparat zeichnet sich daher durch hohe Betriebssicherheit und grosse Lebensdauer aus.
Nach der vorliegenden Erfindung kann der Lüfter unmittelbar an dem Metallgefäss selbst vorzugsweise oberhalb, angebracht sein, u. zw. so, dass der Kühlluftstrom den Lüftermotor von den warmen Metallwänden trennt.
In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele dargestellt.
Die Fig. 1 bis 6 zeigen verschiedene Formen von Quecksilberdampfstromrichtern mit Eisengefässen in senkrechtem Schnitt.
Das mittels des Ventilators 1 von unten gekühlte Stromrichtergefäss 2 besteht aus Eisen und hat zur Hauptsache die Form eines steilwandigen Kegelstumpfes 3, in dessen Mantel die Anodenarme 4
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steil eingesetzt sind. Die Anodenarme 4 haben Kühlrippen 5. Auf dem als doppelwandiger Kegelstumpf ausgebildeten Deckel 6 befindet sich ein zweiter Ventilator 7, der mit dem Innern des Kühleinbaues 8 in Verbindung steht.
Der Kühleinbau 8 ist in seinem oberen Teil 9 zylindrisch, im unteren Teil 10 konisch ausgebildet, derart, dass der Teil mit geringstem Querschnitt in der Nachbarschaft der Kathoden
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Führung 11, die im Ausführungsbeispiel zur Rückleitung der durch den hohlen doppelwandigen Konus 6 angesaugten Kühlluft dient. Die Ansaugöffnung 12 des doppelwandigen Konus 6 liegt so, dass die frische Luft aus dem Gebiet der Anodeneinführungen abgesaugt wird. Die frische Luft gelangt dann durch den zwischen dem Aussenmantel und dem inneren Einbau 11 befindlichen Hohlraum zur Spitze 13 des konischen Teiles, um durch die Öffnung 14 oder die Löcher 15 im Innern des Teiles 11 zum Ventilator 7 geführt zu werden.
Durch die Verjüngung des Querschnitts des Kühleinbaues im unteren Teil wird eine Erhöhung der Geschwindigkeit des Kühlmittels erreicht und damit dessen Wirksamkeit gesteigert. In dem Hohlraum 16 können sieh Kühlrippen 17 und 18 befinden, die nach Grösse und Zahl von oben nach unten abnehmen.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 nimmt der Kühlluftstrom seinen Weg in umgekehrter Richtung. Er wird von dem Ventilator 19 angesaugt, wird gegen den unteren Teil 20 des Kühleinbaues 24 gedrückt und steigt durch den Hohlraum 22 zum Deckel zurück, durch dessen hohle Wände 2. 3 er zu den Austrittsdüsen 24 gelangt, die ihn unmittelbar gegen die Anodeneinführungen 25 richten. Hier vereinigt sich der aus den Düsen 24 austretende Abluftstrom mit dem von unten aufsteigenden Luftstrom, dessen Strömungsrichtung durch den Pfeil 26 veranschaulicht ist. Es wird so eine intensive Kühlung der Anodeneinführungsstellen erzielt.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 wird der Luftstrom aus dem aufsteigenden Kühlstrom bei 27 angesaugt und mittels des Gebläses ? durch die Düsen 29 gegen die Anodeneinführungen 30 gedrückt.
Auch hier befinden sich in dem Hohlraum 31 des Küleinbaues 32 Rippen 33, die an der Aussenwand des Kühleinbaues angeschweisst sind.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 wird bei. 34 frische Luft angesaugt, nachdem sie, wie angedeutet, die Anodeneinführungen gekühlt hat. Der Austritt der Abluft erfolgt oberhalb des Gefässes bei 35. Bei der Ausführungsform nach Fig. a sind besondere Ansaugrohre 36 vorgesehen, die die frische Luft aus dem Gebiet der Anodeneinführungen aufnehmen.
Bei den geschilderten Ausführungsformen kann die Kappe 37 des Kühleinbaues unter Umständen als Ziind-oder Erregerelektrode verwendet werden. Zu diesem Zweck muss sie in an sich bekannter Weise an eine Stromleitung angeschlossen und in geeigneter Weise isoliert werden.
Der in Fig. 6 mit 38 bezeichnete Kühleinbau hat an seinem der Kathode gegenüberliegenden konischen Ende, dem die Kühlluft durch den äusseren Teil 39 zuströmt und aus dem die Kühlluft durch den mittleren Teil 40 zurüekgeleitet wird, einen Abweiskörper 41, der in die Spitze 42 eingesetzt ist. Der Abweiskörper ist so ausgeführt, dass die Kühlluft bei 43 in lebhafte Umwälzbewegung versetzt wird und längs der Oberfläche des konisehen Abweisers 41 nach dem mittleren Teil 40 geleitet wird. Die Oberfläche des konischen Abweiser 41 kann durch die Anbringung von Rippen od. dgl. vergrössert werden.
In dem den äusseren Luftweg 39 von dem inneren Rückweg 40 trennenden Rohr 44 können Löcher oder Schlitze 45 vorgesehen werden, die einen Teil des der Spitze des Kühlkörpers zugeführten Luftstromes unmittelbar in den Rückweg 40 treten lassen. Diese Löcher oder Schlitze haben den Vorteil, dass ein Teil der im mittleren Teil des Kühlkörpers vorgewärmten Luft unmittelbar wieder abgeführt werden kann, so dass die frische Luft in stärkerem Masse nach der unteren Spitze des Kühlkörpers strömt. Der Abweiskörper ist vorteilhaft so in die Spitze des Kühleinbaues eingesetzt, dass er selbst mit dem Queeksilberdampf nicht in Berührung kommt.
Wesentlich ist es jedoch, dass er mit der Spitze des Kühleinbaues in ausgezeichnetem Wärmekontakt steht.
Wie man aus den dargestellten Ausführungsformen ersieht, ist es wertvoll, den Lüfter unmittelbar an die Metallgefässe selbst, u. zw. vorzugsweise oberhalb, anzubringen, derart, dass der Kühlluftstrom den Lüftermotor von den warmen Metallwänden trennt. Es wird so erreicht, dass eine zu starke Erwärmung des Lüftermotors vermieden wird, die eine Verkürzung der Lebensdauer des Lüfters zur Folge haben würde. In den dargestellten Ausführungsformen ist der Lüfter an dem von dem Ent- ladungsraum abliegenden Ende des Kühleinbaues angebracht.
Wie man aus den dargestellten Ausführungsformen sieht, beträgt der waagrechte Querschnitt des Kühleinbaues in Kathodennähe nur einen Bruchteil des waagrechten Querschnittes des Kühleinbaues im oberen Teil des Kondensationsraumes. Eine solche Ausgestaltung des Kühleinbaues hat den Vorteil, dass der Kühlluftstrom im unteren Teil, d. h. also in der Nachbarschaft der Kathode zur grössten Wirksamkeit gebracht wird, da der Kühlluftstrom hier infolge der Form des unteren Teiles des Kühleinbaues die grösste Geschwindigkeit hat.
Mit dem in Fig. 6 dargestellten Kühleinbau wird eine besonders wirksame Kühlung unmittelbar über der Kathode erzielt. Hier ist eine starke Kühlung aus dem Grunde wertvoll, weil so dem aus der Kathode emporschiessenden Dampf in erheblichem Masse Wärme entzogen wird, so dass die Kühlflächen im oberen Teil des Gefässes nicht in so starkem Masse beansprucht werden. Auch die Kühlung der Kathode selbst wird durch die neue Anordnung entlastet, da der grösste Teil der Wärme, die im Kathodenfall
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und in dem Teil der positiven Säule auftritt, der sieh in nächster Nähe der Kathode befindet, mit dem neuen Kühleinbau wirksam abgeführt wird.
Die übrigen Wärmemengen werden durch die besondere
Konstruktion der Stromrichtergefässe, insbesondere durch den flachen Boden und die tief unten angesetzten metallenen Arme abgeleitet. Wenn durch die besondere Ausgestaltung des Gefässes an und für sich schon eine beträchtliche Verminderung der Ausmasse des Gefässes ermöglicht worden ist, so wird diese Verminderung der Ausmasse durch den neuen Kühleinbau noch weiter gefördert, da nun auch noch die geringen, in Nähe der Kathode auftretenden Wärmemengen unmittelbar durch Kühlluft wirksam abgeleitet werden.
PATENT-ANSPRÜCHE : 1. Metalldampfentladungsapparat, insbesondere Queeksilberdampfstromrichter, mit Metallgefäss und in den Entladungsraum eingeführtem Kühleinbau, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühleinbau Luftkühlung hat und sein unterer Teil als sich nach der Kathode zu verjüngender, schlanker Konus ausgebildet ist.