Anode mit Schutzhülsen für Quecksilberdampfgleichrichter. Bei Quecksilber'dampfgleichrichtern ent stehen Rückzündungen dadurch, dass jede Anode während einer Halbperiode (Sperrzeit) gegenüber der Kathode ein negatives Poten tial annimmt. Je nach den Spannungs- und Druckverhältnissen im Gleichrichter wird ein mehr oder weniger starker Rückstrom von der Anode als negativer Elektrode ausgehen.
Dieser Rückstrom wird hervorgerufen durch positive Jonen, die beispielsweise durch natürliche Diffusion aus dem Lichtbogen zwischen einer benachbarten Anode und der Kathode zur Sperrelektrode gelangen und von dieser kräftig angezogen werden. Diese Jonen sammeln sich um den Anodenkopf an und bilden hier den sogenannten Langmuir- schen Dunkelraum.
Die Schichtdicke dieser Raumladung wächst mit zunehmender Span nung; damit nimmt auch ihre Oberfläche und die Zahl der aufgefangenen Jonen zu und infolgedessen auch der Strom. Bei den ge bräuchlichen -Anoden mit Liehtbogenfüh- rungszylindern aus Metall oder Isolierstoff wird also durch das Ausbreiten der Raum ladung um die Anode herum auch der Mantel der Anode von positiven Jonen getroffen, so dass bei :Störungen auf der Anodenoberfläche schliesslich der Rückstrom von irgend einer Stelle der Anodenoberfläche ausgehend bis zu einem Kurzschlussstrom anwachsen kann.
Zur Verringerung der Rückzündungs- gefahr ist es notwendig, den Anodenmantel gegen das Auftreffen positiver Jonen zu schützen. Man hat zu dem Zweck vorge schlagen, die Lichtbogenführungshülse dicht um die Anode anzuordnen bezw. die Anode mit einer besonderen Metallhülse neben der Lichtbogenführungshülse zu umschliessen. Diese bekannten Anordnungen führen aber nicht dazu, die Rückzündungen genügend zu beschränken bezw. ganz zu beseitigen.
Gemäss vorliegender Erfindung werden nun Rückzündungen dadurch unmöglich ge macht, dass die in bekannter Weise die Anode dicht umschliessende und an ihr isoliert auf- gehängte metallische Schutzhülse über einen hohen Ohmschen Widerstand mit der Anode leitend verbunden: ist, wobei die so geschützte Anode in üblicher Weise mit einer Licht bogenführungshülse umgeben ist. Die Schutz hülse kann mit :der ,Stirnseite der Anode bündig angeordnet sein, sie kann aber die Anode auch überragen.
Die Anode wird dabei zweckmässig an ihrer ,Stirnseite eben ausge führt, sie kann aber auch einen nach innen gezogenen bezw. versenkten Kern besitzen; ebensogut kann die Stirnfläche gewölbt oder anders profiliert sein. Der Widerstand kann innerhalb oder ausserhalb des Entladungs gefässes liegen, bezw. in Stabform isoliert in der metallischen Schutzhülse eingebettet, oder aber in besonderen Isolatoren in der Anodenplatte angeordnet sein.
Es hat sich ferner herausgestellt, dass der Rückstrom über die Oberfläche der Anode nicht gleichmässig verteilt ist. Das Zentrum der Anode führt einen wesentlich höheren Rückstrom als die übrige Ringfläche. Mes- sungen: haben ergeben, dass ,der Kern während der Sperrzeit bei 4000 Volt Spannung an nähernd '30 mal stärker belastet ist als der Ringquerschnitt.
Auf Grund dieser Tatsache wird zweckmässig die Anode mit einem Kern aus Eisen bezw. Elektrographit oder einem andern quecksilberfesten Material mit hohem spezifischen Widerstand (Chromnickel) ver sehen, der entweder in der Anode isoliert an geordnet, .oder .ebenfalls über einen hohen Ohmschen Widerstand mit ihr verbunden ist.
Dabei muss sowohl das Isoliermaterial, als auch der Widerstand aus einem hitzebestän digen Material bestehen, wie zum Beispiel Quarz, bezw..Silit. Es ist ausserdem zweck mässig, die -Anode mit einem Schirm zu ver sehen, der den Rückstrom abfängt, den Vor wärtsstrom aber seitlich zur Anode gelangen lässt. Der Schirm wird entweder mit der Anodenschutzhülse oder dem Anodenkern innerhalb der Lichtbogenführungshülse ver bunden.
In der Zeichnung sind verschiedene Aus führungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Abb. 1 zeigt eine Anode mit einer Schutz, hülse, die über einen Widerstand leitend mit- einander verbunden sind, und Abb.2 zeigt eine besondere Anordnung des Widerstandes; Abb. 3 zeigt eine Anode mit Schutzhülse und einem besonderen Kern, die über Widerstände leitend miteinander in Verbindung stehen;
in Abb.4 ist die Vereinigung eines Anoden kerns gemäss Abb. 3 mit einem Schirm ge zeigt, während Abb. 5 die Vereinigung des Schirmes mit der Anodenschutzhülse dar stellt.
In Abb. 1 bedeutet a die Anode aus Me tall oder Kohle, die gegen den Einführungs isolator b @durchGraphitgriess oder eigleichen isoliert abgedichtet ist. Mit der an der Stirn seite ebenen Anode liegt bündig die Schutz hülse c, die gleichfalls aus Metall oder Kohle bestehen kann und am Einführungsisolator aufgehängt ist. d ist der Widerstand zwi schen iSchutzhülse und Anode, der bei dem Ausführungsbeispiel in dem unwirksamen Raum zwischen Isolator b und Lichtbogen führungshülse e eingebaut ist.
Letztere kann in bekannter Weise aus Metall oder Isolier material bestehen; sie ist mit der Anoden platte leitend oder isoliert verbunden, und umgibt zweckmässig den Einführungsisolator so, dass ein geringer Luftspalt vorhanden ist. Die Lichtbogenführungshülse kann aber auch so ausgebildet sein, dass sie in ihrem obern Teil aus. Isoliermaterial und in dem untern Teil, etwa von der Ebene der Stirnfläche der Anode ab, aus Metall besteht.
Bei einer derartig ausgebildeten Anode setzt sieh bei Vorwärtsstrom der Lichtbogen nur an der Anode a selbst an, während die Schutzhülse fast keinen Strom führt. Bei der Rückstromperiode verteilt sich der geringe Rückstrom auf die Stirnfläche der Anode a und .die Schutzhülse c. Der über die Schutz hülse fliessende Strom kann infolge des Widerstandes nicht kurzschlussartig an wachsen.
In Abb. 2 ist die Anordnung des Wider standes<I>d</I> in Stabform in einem Isolator f gezeigt, der gleichzeitig zur isolierten Auf hängung der metallischen Lichtbogenfüh- ruagshülse e dient. Der Isolator f muss gegen die Anodenplatte g hochvakuumsicher abge- dichtet sein. Die stromleitende Verbindung zwischen dem Widerstand d und der Schutz hülse c erfolgt in bekannter Weise durch eine Kontaktfeder.
Abb. 3 zeigt eine Anode a mit einem be sonders eingesetzten, in der Anode versenkten Kern h. Die Anode ist wieder von der Schutzhülse c umgeben, die über .den Wider stand d -aus Silit oder :dergleichen mit ihr verbunden ist. Der Kern h aus Eisen, Chrom nickel oder Elektrographit ist ebenfalls über Widerstände<I>i</I> und<I>k</I> aus Silit oder der gleichen mit der Anode verbunden. Der Kern kann aber auch gegen. die Anode isoliert an geordnet sein, und zwar wird zweckmässig als hitzebeständiges Isoliermaterial Quarz oder dergleichen verwendet.
Die Widerstände <I>d, i</I> und k sind bei dem dargestellten Bei spiel als Scheiben bezw. Ringe ausgebildet; die gleiche Form erhalten auch die gege benenfalls zu verwendenden Isolierzwischen- lagen. Der Durchmesser des Kernes beträgt zweckmässig 1/.1 des. Aussendurchmessers der Anode.
Die Betriebssicherheit eines Gleichrichters wird durch Verwendung von Anoden nach Abb. 3 bedeutend erhöht. Die ringförmige Oberfläche der Anoden allein führt hierbei den Vorwärts- und den Rückstrom. Auch hier hat die .Schutzhülse den Zweck, den Rückstrom und .den Vorwärtsstrom von dem Mantel der Anode fernzuhalten.
Während der Sperrzeit kann .am Anodenkern keine Rückzündung entstehen; denn, sitzt er isoliert in der Anode, so führt er überhaupt keinen Strom, ist er aber über einen hohen Ohmschen Widerstand mit der Anode verbunden, so bleibt der Rückstrom klein. Eine Anode mit isoliert eingesetztem Kern bietet dabei den Vorteil, dass an der Stelle der grössten Be lastung während der Sperrzeit keine Rück zündung sich ausbreiten kann. Da. aber .die übrige Anodenfläche schwächer belastet ist, so sinkt die Wahrscheinlichkeit, dass Rück zündungen im Gleichrichter überhaupt ent stehen können.
Abb. 4 zeigt eine Anodenanordnung ge mäss Abb. 3, die mit einem besonderen Eisen- Schirm 1 versehen ist, der über die Stange ua aus Eisen oder Wolfram mit der Anode lei tend verbunden ist. Der Schirm 1 hat den Zweck, den Vorwärtsstrom ungehindert zur Anode gelangen zu lassen, den Rückstrom aber abzufangen und über den gern h und die Widerstände<I>i,</I> k zur Anode zu führen. Der Kern h liegt versenkt in der Anode, aber bündig mit ihrer Entladungsfläche. Die übrige Ausführung entspricht den bereits be schriebenen Beispielen.
Die den Vorwärts strom führende Kreisfläche der Anode wird auf diese Art während der Sperrzeit von Rückströmen sehr stark entlastet.
Eine andere Ausführungsform dieser letz teren Art zeigt Abb. 5. Hier ist der Schirm 1 über die Streben m leitend mit der Schutz hülse c verbunden. Die Anode a ist massiv ohne besonderen Kern dargestellt, und die Stirnfläche der Anode ist nach innen ge wölbt. Die Schutzhülse c überragt die Stirn fläche der Anode. Zweck und Wirkungsweise entsprechen der Anordnung nach Abb. 4.