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DE764754C - Metal vapor discharge vessel - Google Patents

Metal vapor discharge vessel

Info

Publication number
DE764754C
DE764754C DES125777D DES0125777D DE764754C DE 764754 C DE764754 C DE 764754C DE S125777 D DES125777 D DE S125777D DE S0125777 D DES0125777 D DE S0125777D DE 764754 C DE764754 C DE 764754C
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
cooling
discharge vessel
cathode
air
discharge
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DES125777D
Other languages
German (de)
Inventor
Walter Nehls
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Schuckertwerke AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens Schuckertwerke AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Schuckertwerke AG, Siemens Corp filed Critical Siemens Schuckertwerke AG
Priority to DES125777D priority Critical patent/DE764754C/en
Application granted granted Critical
Publication of DE764754C publication Critical patent/DE764754C/en
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J13/00Discharge tubes with liquid-pool cathodes, e.g. metal-vapour rectifying tubes
    • H01J13/02Details
    • H01J13/32Cooling arrangements; Heating arrangements

Description

Metalldampfentladungsgefäß Die Erfindung bezieht sich auf Metalldampfentladungsgefäße, insbesondere Quecksilberdampfströmrichter, mit metallischer Gefäßwandung. Für solche Entladungsgefäße ist es bekannt, in den Entladungsraum Kühleinbauten einzuführen, welche von einer Kühlflüssigkeit durchströmt werden. Diese Kühleinbauten sind am Deckel des metallenen Entladungsgefäßes befestigt und reichen bis in die Nähe der Kathodenoberfläche, wo die Kühlflüssigkeit aus einem Zuleitungsrohr in den Kühleinbau eintritt, so daß die Kühlung in der Nähe der Kathode besonders stark ist. Durch die Flüssigkeitskühlung wird jedoch das Gewicht des Stromrichters erhöht, und zwar einerseits durch das Gewicht der kühlflüssigkeit selbst und andererseits dadurch, daß das Gefäß und die Kühlmittelleitung wegen des Gewichtes der Kühlflüssigkeit schwerer ausgeführt werden muß. Bei der Verwendung von Wasser zur Kühlung tritt außerdem der Nachteil auf, daß durch Hindurchdiffundieren von Wasserstoffionen durch die Wandung eins Kühleinbaus das Vakuum verschlechtert wird. Diese Wasserstoffdiffusion ist besonders nachteilig, wenn das Entladungsgefäß ohne Vakuumpumpe betrieben werden soll, und muß deshalb in diesem Fall durch besondere Maßnahmen unterbunden «-erden.Metal vapor discharge vessel The invention relates to metal vapor discharge vessels, in particular mercury vapor flow funnel with metallic vessel walls. For such Discharge vessels it is known to introduce cooling installations into the discharge space, which are flowed through by a cooling liquid. These cooling installations are on The lid of the metal discharge vessel is attached and extends up to the vicinity of the Cathode surface, where the cooling liquid from a supply pipe into the cooling installation occurs, so that the cooling in the vicinity of the cathode is particularly strong. By however, the liquid cooling increases the weight of the converter, namely on the one hand by the weight of the coolant itself and on the other hand by that the vessel and the coolant line because of the weight of the coolant harder to run. When using water for cooling occurs also has the disadvantage that by diffusing hydrogen ions through the wall of a cooling installation, the vacuum is worsened. This hydrogen diffusion is particularly disadvantageous when the discharge vessel is operated without a vacuum pump should, and therefore must in this case prevented by special measures "-earth.

Die Erfindung benutzt deshalb als Kühlmittel nicht, wie die erwähnten bekannten Einrichtungen, eine Flüssigkeit, sondern Luft. wodurch die geschilderten Nachteile, welche der Flüssigkeitskühlung anhaften, vermieden werden. Einen von Kühlluft durchströmten Einbau in den Entladungsraum einzuführen, ist bei Aletalldampfentladungsgefäßen aus Glas bereits bekannt. Bei den bekannten Entladungsgefäßen dieser Art ragt jedoch der Kühleinbau nur wenig in den Entladungsraum hinein und reicht vor allem nicht bis in die Nähe der Kathode, so daß eine intensive Kühlung der Kathode, die bei hochbelasteten Entladungsgefäßen besonders wichtig ist, nicht eintritt.The invention therefore does not use as a coolant, as those mentioned known bodies, a liquid but air. whereby the described Disadvantages inherent in liquid cooling can be avoided. One of Introducing the installation through which cooling air flows into the discharge space is required in the case of aluminum vapor discharge vessels already known from glass. In the known discharge vessels of this type, however, protrudes the cooling installation only slightly into the discharge space and, above all, not enough up close to the cathode, so that an intensive cooling of the cathode, which is at It is particularly important for highly loaded discharge vessels not to occur.

Um von der Flüssigkeitskühlung auf die Luftkühlung überzugehen, könnte man daran denken, die für Metalldampfentladungsgefäße mit metallischer Gefäßwand bekannten, bis in die Nähe der Kathode reichenden Kühleinbauten mit im wesentlichen unveränderter Farm beizubehalten und statt des flüssigen Kühlmittels Luft durch sie hindurchströmen zu lassen. Dies würde jedoch nicht zum Erfolg führen, weil die Wärmeleitfähigkeit und Wärmekapazität der Kühlluft wesentlich kleiner ist als bei einer Kühlflüssigkeit. 'Man könnte an sich die Kühlverhältnisse bei der Luftkühlung durch Vergrößern des Kühlkörpers verbessern. Dieser Weg ist aber wegen der beschränkten Raumverhältnisse in dem Entladungsgefäß nicht gangbar. Die Erfindung geht deswegen von dem Gedanken aus. der Kühlluft an der heißesten Stelle des Kühlkörpers, nämlich in der Nachbarschaft der Kathode, eine besonders große Geschwindigkeit zu erteilen. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Wirbelbildung an der am stärksten zu kühlenden Stelle besonders groß wird, so daß die gesamte, den Ouerschnitt durchströmende Luftmenge gleichmäßig zur Kühlung herangezogen wird. An den übrigen Stellen des Kühleinhaus wird die Kühlluftgeschwindigkeit dagegen kleiner gehalten. Würde man die Kühlluftgesch-,vindigkeit überall auf dem in der Nähe der Kathode vorhandenen hohen Wert halten, so würde der Strömungswiderstand der Kühleinrichtung außerordentlich groß werden und entsprechend starke Ventilatoren oder Gebläse erfordern. Für die Erreichung des Zieles der Erfindung ist die Formgebung des Kühleitrbaus daher ebenfalls von wesentlicher Bedeutung.To switch from liquid cooling to air cooling, could remember that for metal vapor discharge vessels with a metallic vessel wall known, reaching up to the vicinity of the cathode cooling installations with essentially unchanged farm and air instead of the liquid coolant to let them flow through. However, this would not lead to success because the Thermal conductivity and heat capacity of the cooling air is much smaller than at a coolant. 'One could consider the cooling conditions for air cooling by increasing the size of the heat sink. However, this path is limited because of the Space in the discharge vessel is not feasible. The invention works because of this from the thought. the cooling air at the hottest point of the heat sink, namely in the vicinity of the cathode to issue a particularly high speed. In this way it is achieved that the vortex formation takes place in the area that needs to be cooled the most Place becomes particularly large, so that the entire amount of air flowing through the cross section is used evenly for cooling. At the other places of the cooling house on the other hand, the cooling air speed is kept lower. One would the cooling air speed, vindigkeit hold anywhere on the high value present near the cathode, so would the flow resistance of the cooling device will be extremely large and accordingly require strong fans or blowers. To achieve the aim of the invention The shape of the cooling structure is therefore also of essential importance.

Die Erfindung besteht somit bei den genannten 'Tetalldampfentladungsgefäßen. inshes s ondere Ottecksilberdampfstromrichtern, mit metallischer Gefäßwandung und einem in den Entladungsraum eingeführten, besonders die Kathodennachbarschaft kühlenden Einbau darin, daß der Kühleinbau in an sich bekannter Weise luftgekühlt ist und sein unterer Teil einen sich nach der Kathode zu verjüngenden, schlanken Konus bildet und so ausgebildet ist, daß die Geschwindigkeit der Kühlluft an der heißesten Stelle, nämlich in der Nachbarschaft der Kathode, am größten ist.The invention thus exists in the case of the aforesaid 'metal vapor discharge vessels. inshes s ondere otter silver steam converters, with metallic vessel walls and one introduced into the discharge space, especially cooling the cathode neighborhood Installation in that the cooling installation is air-cooled in a manner known per se and its lower part forms a slender cone that tapers towards the cathode and is designed so that the speed of the cooling air at the hottest point, namely in the vicinity of the cathode, is greatest.

Wie schon erwähnt, soll der Kühleinbau in seinem unteren Teil einen sich nach der Kathode zu verjüngenden schlanken Konus bilden. Dadurch wird der Strömungsquerschnitt für die Kühlluft in der Nähe der Kathode am kleinsten und die Kühlluftgeschwindigkeit dort am größten. Außerdem ist diese Formgebung des Kühleinbaus auch für die Vorgänge im Entladungsraum von besonderem Vorteil. Die von der Kathode her aufsteigenden -'#letal:ldäinpfe finden nicht, wie bei den bekannten Einbauten, Prallflächen vor, die zu Wirbelbildungen Anlaß geben und die 'Metalldämpfe in die Nähe der Anoden leiten. was bekanntlich im Hinblick auf die Rückzündungssicherheit zu vermeiden ist, vielmehr paßt sich die äußere Form des Kühleinbaus der natürlichen Dampfströmung weitestgehend an und der Dampf steigt ungehindert und ohne Wirbelbildung an der Wandung des Kühleinbaus empor. Er bleibt dabei ständig in innigem Kontakt mit dem Kühleinbau, so: daß eine besonders günstige Kondensationswirkung eintritt.As already mentioned, the cooling installation should have one in its lower part narrow cone tapering towards the cathode. This is the flow cross-section smallest for the cooling air near the cathode and the cooling air speed greatest there. In addition, this shape of the cooling installation is also used for the processes of particular advantage in the discharge space. Those rising from the cathode - '# letal: ldäinpfe do not find, as with the known fixtures, baffles, which give rise to the formation of eddies and the metal vapors in the vicinity of the anodes conduct. what is known to be avoided in terms of reignition safety is, rather the external shape of the cooling installation adapts to the natural steam flow largely and the steam rises unhindered and without vortex formation on the Wall of the cooling installation upwards. He always stays in close contact with the Cooling installation, so that a particularly favorable condensation effect occurs.

In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele dargestellt.Some exemplary embodiments are shown in the drawing.

Die Abb. i bis () zeigen verschiedene Formen von Quecksilberdampfstroinrichtern mit Eisengefäßen in senkrechtem Schnitt. Das mittels des Ventilators i von unten gekühlte Stromrichtergefäß ? besteht aus Eisen und hat zur Hauptsache die Form eines steilwandigen Kegelstumpfes 3. in dessen -Mantel die Anodenarme ..M steil eingesetzt sind. Die Anodenarme .I haben Kühlrippen 3. Auf dem als doppelwandiger Kegelstumpf ausgebildeten Deckel 6 befindet sich ein zweiter Ventilator 7, der mit dem Innern des Kühleinbaus S in Verbindung steht. Der Kühleinbau S ist in seinem oberen Teil g zylindrisch. im unteren Teil io konisch ausgebildet, derart. daß der Teil mit geringstem Ouerschnitt in der -Nachbarschaft der Kathodenoberfläche liegt. Im Innern des Kühleinbaus S befindet sich eine dem Mantel des Kühleinbaus ähnliche Führung i i. de im Ausführungsbeispiel zur Rückleitung der durch den hohlen doppelwandigen Konus 6 angesaugten Kühlluft dient. Die Ansaugöffnung 1a des doppelwandigen Konus 6 liegt so. daß die frische Luft aus dein Gebiet der Anodeneinführungen abgesaugt wird. Die frische Luft gelangt dann durch den zwischen dem Außenmantel und dem inneren Einbau i i befindlichen Hohlraum zur Spitze 13 des konischen Teiles, um durch die Öffnung 14 oder die Löcher 15 im Innern des Teiles i i zum Ventilator 7 geführt zu werden. Durch die Verjüngung des Querschnitts des Kühleinbaus im unteren Teil wird eine- Erhöhung der Geschwindigkeit des Kühlmittels erreicht und damit dessen Wirksamkeit gesteigert. In dem Hohlraum 16 können sich Kühlrippen 17 und 18 befinden, die nach Größe und Zahl von oben nach unten abnehmen.Figs. I to () show various forms of mercury vapor flow devices with iron vessels in a vertical section. That by means of the fan i from below cooled converter vessel? consists of iron and is mainly in the form of a steep-walled truncated cone 3. in its shell the anode arms ..M inserted steeply are. The anode arms .I have cooling fins 3. On the double-walled truncated cone formed cover 6 is a second fan 7, which with the interior of the cooling unit S is in connection. The cooling installation S is in its upper part g cylindrical. conical in the lower part io, such. that the part with smallest cross section in the neighborhood of the cathode surface. At the inside of the cooling installation S there is a guide similar to the jacket of the cooling installation i i. de in the embodiment to return the double-walled through the hollow Cone 6 sucked in cooling air is used. The suction opening 1a of the double-walled cone 6 is like this. that the fresh air from your territory of the Anode entries is sucked off. The fresh air then passes through the between the outer jacket and the inner installation i i located cavity to the tip 13 of the conical part, to through the opening 14 or the holes 15 inside the part i i to the fan 7 to be guided. By tapering the cross-section of the cooling installation in the lower Part of an increase in the speed of the coolant is achieved and thus its effectiveness increased. In the cavity 16 cooling fins 17 and 18, which decrease in size and number from top to bottom.

Bei der Ausführungsform nach Abb. 2 nimmt der Kühlluftstrom seinen Weg in umgekehrter Richtung. Er wird von dem Ventilator i9 angesaugt, wird gegen den unteren Teil 2o des Kühleinbaus 2i gedrückt und steigt durch den Hohlraum 22 zum Deckel zurück, durch dessen hohle Wände 23 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 Pfeil26 veranschaulicht ist. Es wird so. eine intensive Kühlung der Anodeneinführungsstellen erzielt.In the embodiment according to Fig. 2, the cooling air flow takes its Way in the opposite direction. He is sucked in by the fan i9, is against the lower part 2o of the cooling assembly 2i is pressed and rises through the cavity 22 back to the lid, through the hollow walls 23 of which it reaches the outlet nozzles 24, which direct it directly against the anode entries 25. Here unites the. exhaust air flow emerging from the nozzles 24 with the air flow rising from below, the direction of flow of which is illustrated by the arrow 26. It will be like this. one intensive cooling of the anode insertion points achieved.

Bei der Ausführungsform nach Abb. 3 wird der Luftstrom aus dem aufsteigenden Kühlstrom bei 27 angesaugt und mittels des Gebläses 28 durch die Düsen 29 gegen die Anodeneinführungen 30 gedrückt. Auch hier befinden sich in dem Hohlraum 31 des Kühleinbaus 32 Rippen 33, die an der Außenwand des Kühleinbaus angeschweißt sind.In the embodiment according to Fig. 3, the air flow from the ascending Cooling flow sucked in at 27 and counteracted by means of the fan 28 through the nozzles 29 the anode leads 30 pressed. Here, too, are located in the cavity 31 of the Cooling fixture 32 ribs 33 which are welded to the outer wall of the cooling fixture.

Bei der Ausführungsform nach Abb. d. wird bei 34 frische Luft angesaugt, die die Anodeneinführungen vorher, wie angedeutet, gekühlt hat. Der Austritt der Abluft erfolgt oberhalb des Gefäßes bei 35. Bei der Ausführungsform nach Abb. 5 sind besondere Ansaugrohre 36 vorgesehen, die die frische Luft aus dem Gebiet der Anodeneinführungen aufnehmen.In the embodiment according to Fig. D. fresh air is sucked in at 34, which has previously, as indicated, cooled the anode inlets. The exit of the Exhaust air takes place above the vessel at 35. In the embodiment according to Fig. 5 special intake pipes 36 are provided, which remove the fresh air from the area of the Include anode entries.

Bei der Ausführungsform nach Abb. 6 sind an Stelle eines einzigen Kühleinbaus, dessen unterer Teil konisch ausgestaltet ist, mehrere Kühleinbauten vorgesehen, die in Staffeln angeordnet sind, wiederum in dem Sinne, daß der Querschnitt der Kühleinbauten im unteren Teil wesentlich kleiner ist als der Querschnitt der Kühleinbauten im oberen Teil des Gefäßes.In the embodiment of Fig. 6 are in place of a single Cooling installation, the lower part of which is conical, several cooling installations provided, which are arranged in staggering, again in the sense that the cross-section the cooling installations in the lower part is much smaller than the cross-section of the Cooling fixtures in the upper part of the vessel.

Bei derj geschilderten Ausführungsformen kann die Kappe 37 des Kühleinbaus unter Umständen als Zünd- oder Erregerelektrode verwendet werden. Zu diesem Zweck muß sie in an sich bekannter Weise an eine Stromleitung angeschlossen und in geeigneter Weise isoliert werden. Wie man aus den dargestellten Ausführungsformen ersieht, ist es wertvoll, den Lüfter unmittelbar an die Metallgefäße selbst, .und zwar vorzugsweise oberbiailb, anzubringen, derart, daß der Kühlluftstrom den Lüftermotor von den warmen Metallwänden trennt. Es wird so erreicht, daß eine zu starke Erwärmung des Lüfterrnotors vermieden wird, die eine Verkürzung der Lebensdauer des Lüfters zur Folge haben würde. In den dargestellten Ausführungsformen ist der Lüfter an dem von dem Entladungsraum abliegenden Ende des Kühleinbaus angebracht.In the embodiment described, the cap 37 of the cooling installation may be used as an ignition or excitation electrode. To this end it must be connected to a power line in a manner known per se and in a suitable manner Way to be isolated. As can be seen from the illustrated embodiments, it is valuable to attach the fan directly to the metal vessels themselves, and preferably oberbiailb, to be attached in such a way that the cooling air flow removes the fan motor from the warm Metal walls separates. It is achieved in this way that excessive heating of the fan motor avoided, which have a shortening of the service life of the fan as a result would. In the illustrated embodiments, the fan is on that of the discharge space remote end of the cooling installation attached.

Claims (7)

PATENTANSPRÜCHE: i. Metalldampfentladungsgefäß, insbesondere Quecksilberdampfstromrichter, mit metallischer Gefäßwandung und einem in den Entladungsraum eingeführten, besonders die Kathodennachbarschaft kühlenden Einbau, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühleinbau in an sich bekannter Weise luftgekühlt ist und sein unterer Teil einen sich nach der Kathode zu verjüngenden, schlanken Konus bildet und so ausgebildet ist, daß die Geschwindigkeit der Kühlluft an der heißesten Stelle, nämlich in der Nachbarschaft der Kathode, am größten ist. PATENT CLAIMS: i. Metal vapor discharge vessel, in particular mercury vapor converter, with metallic vessel wall and one introduced into the discharge space, especially the cathode neighborhood cooling installation, characterized in that the cooling installation is air-cooled in a manner known per se and its lower part follows one another the cathode is tapered to form a slender cone and is designed so that the speed of the cooling air at the hottest point, namely in the neighborhood the cathode, is largest. 2. Entladungsgefäß nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, däß der den Kühleinbau tragende Deckel konisch ausgebildet ist und vorzugsweise eine doppelwandige Führung für das Kühlmittel aufweist. 2. Discharge vessel according to claim i, characterized in that that the cover carrying the cooling installation is conical and preferably has a double-walled guide for the coolant. 3. Entladungsgefäß nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Frischluft an der Außenseite des Kühleinbaus gegen den in Kathodennähe liegenden Wandungsteil des Einbaus geführt ist und die Ableitung für die Luft konzentrisch umschließt. d.. 3. Discharge vessel after Claim i, characterized in that the fresh air on the outside of the cooling installation is guided against the wall part of the built-in located near the cathode and the Concentrically enclosing discharge for the air. d .. Entladungsgefäß nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anodenarmenden, insbesondere die Dichtungsstelle, im Wege des durch den Kühleinbau gehenden Kühlmittelstromes liegen. Discharge vessel according to claim 3, characterized in that the anode arm ends, in particular the sealing point, are in the way of the coolant flow going through the cooling installation. 5. Entladungsgefäß nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß Kühlrippen in die in dem Kühleinbau befindlichen Kühlmittelwege hineinragen: 5. Discharge vessel according to claim i, characterized in that cooling fins in the cooling installation protrude into the coolant paths: 6. Entladungsgefäß nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrippen nach Zahl und Größe von oben nach unten abnehmen. 6. Discharge vessel according to claim 5, characterized characterized in that the cooling fins decrease in number and size from top to bottom. 7. Entladungsgefäß nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Lüfter an dem Metallgefäß selbst, vorzugsweise oberhalb desselben, so angebracht ist, daß der Kühlluftstrom den Lüftermotor von den warmen Metallwänden trennt. B. Entladungsgefäß nach den Ansprüchen i und 7. dadurch gekennzeichnet, daß der Lüfter an dem von dem Entladungsraum abliegenden Ende des Kühleinbaus angebracht ist. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschriften -Tr. 537227, 602 115, 603 324.; schweizerische Patentschrift 1r. 163 677; britische Patentschriften \ r. 455 5-1#8, 4178-18-, USA.-Patentschrift Wir. r 769 092; ;isterreichische Patentschrift 1r. 132280.7. Discharge vessel according to claim i, characterized in that the fan is attached to the metal vessel itself, preferably above the same, so that the cooling air flow separates the fan motor from the warm metal walls. B. Discharge vessel according to claims i and 7, characterized in that the fan is attached to the end of the cooling installation remote from the discharge space. To distinguish the subject matter of the invention from the state of the art, the following publications were taken into account in the granting procedure: Deutsche Patentschriften -Tr. 537227, 6 0 2 115, 603 324 .; Swiss patent specification 1r. 163 677; British patents \ r. 455 5-1 # 8, 4178-18, U.S. Patent We. r 769 092; ; is reachable patent specification 1r. 132280.
DES125777D 1937-01-23 1937-01-23 Metal vapor discharge vessel Expired DE764754C (en)

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