DE727696C - Mehranodiger Metalldampfstromrichter mit fluessiger Kathode - Google Patents

Description

• Mehranodiger Metalldampfstromrichter mit flüssiger Kathode Die Erfindung betrifft einen mehranod'@en Metalldampfstromrichter mit flüssiger Kathode. Zweck der Erfindung ist, die Rückzündungs- und Sperrsicherheit derartiger Entladungsgefäße zu vergrößern. Bekanntlich ist diese Sicherheit um so größer, je weniger Ladungsträger nach dem Erlöschen der Entladung in dem Raum zwischen Kathode und Anode verbleiben. Es wurden schon verschiedene Bauarten von Entladungsgefäßen mit flüssiger Kathode entwickelt, bei welchen Mittel vorgesehen waren, die Entionisierung des Entladungsraumes nach dem Erlöschen der Entladung zu beschleunigen. So ist es beispielsweise bekannt, bei zweianodigen Gleichrichtern mit Hilfe des von der Kathode emporschießenden Dampfes eine Spülströmung zu erzeugen, welche jeweils den Raum vor der gerade nicht im Betrieb befindlichen Anode von Ladungsträgern befreit.
• Es sind ferner mehranodige Metalldampfstromrichter mit flüssiger Kathode bekannt, bei denen für jede Phase (Anode) eine besondere Kathode vorgesehen ist, wobei für jede Kathode noch eine Erregerelektrode vorhanden ist, die einen dauernd brennenden Erregerlichtbogen aufrechterhält. Um die Rückzündungsgefahr bei derartigen Metalldampfstromrichtern zu vermindern, hat man daran gedacht, einen besonderen zusätzlichen Quecksilberbehälter vorzusehen, aus dem neutrale Quecksilberdämpfe aufsteigen, die den aus der Kathode aufsteigenden Quecksilberdämpfen entgegenströmen und den Entladungsweg von Ladungsträgern befreien. Diese Anordnungen haben jedoch den Nachteil, daß sie im Aufbau sehr kompliziert sind und daß sie überdies neben einer Erhöhung der Rückzündungssicherheit auch eine unerwünschte Erhöhung der Brenn- und Zündspannung bewirken, da die neutralen Quecksilberdämpfe nicht nur während der Sperr-, sondern auch während der Brennphase in die Entladungsbahn strömen.
• Die Erfindung betrifft einen mehranodigen Metalldampfstromrichter mit flüssiger Kathode, bei dein für jede Phase eine besondere Kathode vorgesehen ist und der derart ausgebildet ist, daß die Rückzündungssicherheit bzw. Sperrsiclierhei"t noch bedeutend gegenäber den bekannten Anordnungen erhöht wird und insbesondere einen klaglosen Betrieb auch bei sehr höhen Spannungen gestattet. Erfindungsgemäß ist zur Zündung der Entladung für jede Kathode eine besondere Initialzündelektrode vorhanden, und es sind gegenüber den absatzweise betriebenen, für jede über sie gehende Entladung von neuem gezündeten Kathoden Kondensationsräume derart angeordnet, daß ionenfreie Dämpfe in den Pausen zwischen den Entladungen des Lichtbogens aus der erloschenen Kathode in die Kondensationsräume schießen und vor dem Einsetzen der nächsten Entladung die Bahn des erloschenen Lichtbogens von Ladungsträgern befreien. Das Wesentliche des Erfindungsgegenstandes besteht einerseits darin, daß für jede Kathode eine besondere Initialzündelektrode vorgesehen ist, so daß durch die Zündeinrichtung Ladungsträger während der Sperrphase nicht erzeugt werden, und andererseits darin, daß Kondensationsräume von genügender Größe vorbanden sind, damit die von den neutralen Dämpfen mitgerissenen Ladungsträger möglichst rasch neutralisiert werden können.
• Die neutralen Dämpfe, welche von der Kathode aufsteigend in den Pausen zwischen den Entladungen den Entladungsraum durchsetzen und entionisieren, entstehen in der Regel schon in ausreichender Menge durch die starke Erhitzung wenigstens bestimmter Teile der Kathodenflüssigkeit durch den Lichtbogen, welche auch in den Pausen noch nachwirkt und eine ausreichende Dampfentwicklung verursacht. Gegebenenfalls kann man die Dampfentwicklung durch zusätzliche Heizung verstärken. Auch kann man besondere Mittel, z. B. Düsen, vorsehen, die die von den Kathoden ausgehenden Dampfströmungen beschleunigen und richten. Die Ausbildung der Elektroden- und Kondensationsräume kann auf verschiedene Weise erfolgen. So kann man beispielsweise Hüllkörper für die Anoden anbringen, die als Expansionsräume ausgebildet sind und deren Austrittsöffnung gegebenenfalls als Düse in dein Weg des strömenden Dampfes liegt. Auch kann man vor den Austrittsöffnungen dieser Hüllkörper Leitflächen anbringen. Es empfiehlt sich, die Öffnungen der Hüllkörper der Elektroden im Winkel zueinander, gegebenenfalls ejektorartig derart anzuordnen, daß der aus einem Hüllkörper austretende Dampfstrahl eine Saugwirkung auf den in dem anderen Hüllkörper befindlichen Dampf ausübt. Der Hüllkörper, auf welchen eine Saugwirkung ausgeübt wird, hat hierbei vorteilhaft Öffnungen zum Nachsaugen von neutralem Dampf. Auch kann man die gegebenenfalls vom Hüllkörper umgebene Anode unmittelbar in den Weg des Dampfstromes der Kathode legen.
• Die Zündung der Entladung zu den gewünschten Zeitpunkten erfolgt vorzugsweise mittels einer Tauchzündelektrode aus Widerstandswerkstoff.
• Der neue Entladungsapparat bietet die öglichkeit, bei sehr hohen Drucken des 1 N#Ietalldampfes (Ouecksilberdainpfes) zu arbeiten. Arbeitet man beispielsweise mit einem Dampf, der unter dein Druck mehrerer Atmosphären steht, so erreicht man gegenüber den bekannten Entladungsapparaten, die mit niederem Druck arbeiten, den Vorteil erhöhter Durchschlagsfestigkeit und Betriebssicherheit. Eine Folge davon ist eine wesentlich gröP@ere Lebensdauer. Bei solchen Apparaten empfiehlt es sich, mit Rücksicht auf die besonderen thermischen Beanspruchungen für die Gefäßwandungen und für Innenteile besonders widerstandsfähige Werkstoffe zu verwenden. Dies gilt namentlich für die Hüllkörper der Elektroden, welche vorteilhafterweise z. B. aus Graphit oder hochgesintertem Aluminiumoxyd bestehen.
• In den Figuren sind Ausführungsbeispiele für den Erfindungsgegenstand dargestellt. Die Darstellung, welche in den Figuren für je eine Anode gewählt wurde, gilt für jede Anode des Mehrphasenstromrichters nach der Erfindung, d.li. man muß sich mehrere derartige Gefäßteile, wie sie die Figuren darstellen, etwa hintereinander angeordnet denken. Der Stromrichter nach Fig. i besitzt ein Metallgefäß 21, mehrere Kathoden 22 und mehrere Anoden 23. Für jede der Anoden 23 ist eine Kathode 22 vorgesehen. Zwischen dem Gefäß 21 und der Kathode 22 liegt ein Kathodenisolator 24.. In jeder Kathode steht ein Einsatzrohr 25, das vorteilhaft aus Isolierwerkstoff besteht und dessen Höhe etwa zweimal so groß ist wie sein Innendurchmesser. Die oberhalb jeder Kathode befindliche zugehörige Anode 23 ist von einer Hülle 26 umgeben, deren nach der Kathode hin liegende Öffnung 27 verengt ist. Beim Heißwerden der Anode expandiert der in der Hülle 23 befindliche Dampf und tritt aus der Öffnung 27, wie durch den Pfeil angedeutet, aus. Bei 29 sind Kühlflächen angedeutet, an welchen der Metalldampf kondensiert und ein großer Teil der Ladungsträger neutralisiert wird. Die Initialzündelektrode ist in Fig. i ebenso wie in den anderen Figuren nicht besonders dargestellt.
• Fig.2 zeigt eine weitere Möglichkeit, wie zwei jeweils zusammengehörige Elektroden des Mehrphasenstromrichters, also je eine Anode, angeordnet sein können. ' Die Anode 23, deren Kopf vorteilhaft Stromlinienformaufweist, liegt unmittelbar oberhalb des in einer Düse mündenden Kathodeneinsatzringes 32. Der aus der Kathode emporschießende Dampf streicht, wie durch Pfeile angedeutet, ,in dem Anodenkopf vorbei und reißt alle störenden Ladungsträger auf dem durch den Ringkühler 33 vorgeschriebenen Wege fort.
• Bei der Ausführungsform nach Fig. 3, bei der Kathoden und Anoden mit Hüllkörpern versehen sind, sind die Kathoden 34 mit ihren Einsatzrohren (Hüllkörpern) derart gegen-Ciber den Anodenhüllen 35 angeordnet, daß der aus dem Kathodenrohr austretende Dampf den im Anodenrohr 35 expandierenden Dampf durch Ejektorwirkung mit sich fortreißt und ihn gegen die Neutralisationsflächen 37 lenkt. Am oberen Ende des Rohres 35 sind Öffnungen vorhanden, durch die neutraler Dampf nachgesaugt wird.
• Die dargestellten Ausführungsbeispiele sind besonders vorteilhafte Bauformen von Gefäßen nach der Erfindung:

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Mehranodiger Metalldampfstromrichter mit flüssiger Kathode, insbesondere für hohe Spannungen, bei dem für jede Phase (Anode) eine besondere Kathode vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zündung der Entladung für jede Kathode eine besondere Initialzündelektrode vorhanden ist und daß gegenüber den absatzweise betriebenen, für jede über sie gehende Entladung von neuem gezündeten Kathoden Kondensationsräume derart angeordnet sind, daß innenfreie Dämpfe in den Pausen zwischen den Entladungen des Lichtbogens aus der erloschenen Kathode in die Kondensationsräume schießen und vor dem Einsetzen der nächsten Entladung die Bahn des erloschenen Lichtbogens von Ladungsträgern befreien.
2. 2. Metalldampfstromrichter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß besondere Mittel, z. B. Düsen, vorgesehen sind, die die von den flüssigen Kathoden ausgehende Dampfströmung beschleunigen und richten.
3. 3. Metalldampfstromrichter nach Anspruch i und z, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode in einem als Expansionsraum ausgebildeten Hüllkörper (Schutzrohr) liegt, dessen Öffnung in den Weg des strömenden Kathodendampfes mündet. q..
4. Metalldampfstromrichter nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnung des Hüllkörpers der Anode als Düse ausgebildet ist.
5. 5. Metalldampfstromrichter nach Anspruch i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß vor der Austrittsöffnung des Hüllkörpers der Anode Leitflächen angebracht sind.
6. 6. Metalldampfstromrichter nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Anode und Kathode jeweils mit Hüllkörpern versehen sind und die Hüllkörper der Elektroden bzw. ihre Öffnungen derart zueinander liegen, daß der aus dem Kathodenhüllkörper austretende Dampfstrahl eine Saugwirkung auf den im Raum vor der Anode.befindlichen Dampf ausübt.
7. 7. Metalldampfstromrichter nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die Kathoden zusätzlich zu heizen.