DE905282C - Elektrisches Entladungsgefaess fuer hohe Spannungen - Google Patents

Description

• Elektrisches Entladungsgefäß für hohe Spannungen Die Erfindung betrifft ein elektrisches Entlaid,ungisgefäß für hohe Spannungen, insbesondere für Spannungen inderGrößenordnungvon ioooooVolt, sowie Ströme, die verhältnismäßig groß sind und beispielsweise einige hundert Ampere betragen können. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, bei solchen Entladungsgefäßen die Gefäßwand wenigstens zum Teil aus Isolierstoff, insbesondere Porzellan oder anderen keramischen Stoffen, herzustellen und vor allem die Anode mit den ihr vorgelagerten Zwischenelektroden, z. iB,. Steuergittern, Entionisierungsgittern usw., in einem rohrförmigen Gefäßteil aus Isolierstoff anzuordnen. Beim Bau und Betrieb derartiger Entladungsgefäße ergibt sich jedoch die Schwierigkeit, daß insbesondere bei größeren Leistungen in der Entladungssäule sehr viel Wärme erzeugt wird, die infolge ,der schlechten Wärmeleitfähigkeit des Isolierstoffes, aus dem die Wandung besteht, insbesondere des in der Regel verwendeten Porzellans, nur schwer abgeführt werden kann.
• Diese Schwierigkeiten werden um so größer, je größer die Leistung des Gefäßes und damit der Durchmesser des Porzellanrohres und seine Dicke wird, die bei einer Vergrößerung des Durchmessers aus verschiedenen Gründen gleichfalls vergrößert werden muß. Auch eine intensive Kühlung des Porzellanrohres von außen kann diese Schwierigkeiten nicht vollkommen beseitigen, da eine intensive Wärmeabfuhr aus dem Entladungsraum an ein das Porzellanrohr bestreichendes Kühlmittel ein hohes Temperaturgefälle im Porzellanrohr bedingt. Die innere Oberfläche des Porzellanrohres kommt daher auf hohe Temperaturen, was erhebliche Betriebsstörungen zur Folge haben kann. Ein weiteres unerwünschtes starkes Temperaturgefälle entsteht zwischen der inneren Wandung des Isolierkörpers und den Elektrodeneinsätzen, da diese ihre Wärme durch Strahlung an den Isolierkörper abgehen müssen, welch letzterer zudem noch in der Regel einen schlechten Absorptionskoeffizienten besitzt.
• Durch die Erfindung werden die geschilderten Schwierigkeiten in der Weise vermieden., daß die Zwischenelektroden, z. B,. Steuergitter, Entionisierungsgitter u.,dgl., wenigstens teilweise mit metallischen Teilen versehen werden, die zum Zweck der Wärmeableitung mit einem isolierenden strömenden Kühlmittel in unmittelbarer Berührung stehen. Auf diese Weise gelingt es, die gesamte Wärmemenge, welche von den Elektroden aufgenommen wird, aus dem Gefäßraum abzuführen, ohne daß die isolierende Wandung durch diese Wärmemenge thermisch belastet werden: müßte. Bleigeeigneter Konstruktion der Elektroden und der zur Wärmeabfubr dienenden Teile gelingt es also; den größten Teil der innerhalb der isolierenden Gefäßwand erzeugten Wärme abzuführen, ohne die Gefäßwand selbst als Leitungspfad, für diese Wärme heranzuziehen.
• Eine vorteilhafte A usführungsform .des Erfindungsgegenstandes ist in der Figur (dargestellt. In dieser bedeutet i die isolierende, im vorliegenden Falle aus Porzellan bestehende Gefäßwand, die von einer zweiten, beispielsweise aus Hartpapier oder Hartleinwand bestehenden Wandung 2 umschlossen ist, so daß zwischen diesen beiden Wänden ein Kühlraum (Kühlmantel) 3 entsteht. Dieser Kühlraum äst von einem isolierenden Kühlmittel, insbesondere 01, durchflossen. 'Im Entladungsraum befinden sich die .Zwischenelektroden, von denen zwei, nämlich (die Elektroden 4. und 5, dargestellt sind. Diese mögen z. B. aus Graphit bestehen und sitzen bei dem :dargestellten Ausführungsbeispiel in metallischen Ringen 6 und 7; derart"daß von diesen metallischen Ringen die Elektrodenwärme gut übernommen wird. Die Ringe :durchsetzen an den Stellen 8 und 9 die isolierende Gefäßwand, welche aus einzelnen ringförmigen Teilen io, i i und 12 besteht. Diese ringförmigen Teile aus Porzellan dienen gleichzeitig zur Abstützung und Distanzierung sowie zur Zentrierung der ringförmigen Körper 6 und 7 und damit der von ihnen getragenen Elektroden d. und 5. Die in den Kühlraum ragenden Teile 13 und 1¢ ,der Ringe 6 und 7 sind großflächig ausgebildet, so daß die Wärme, :die sie von den Ringen 6 und 7 übernehmen, in vorteilhafter Weise an ,das strömende Kühlmittel abgegeben wird. In diesen zur Wärmeabgabe dienenden Teilen 13 und 1q. sind Öffnungen 15 und 16 vorgesehen, die vom Kühlmittel durchflossen werden, wodurch die Oberfläche vergrößert und die Wärmeabgabe verbessert wird. Derartige Kanäle können an verschiedenen Stellen auf dem ganzen: Umfang der Kühlkörper 13 und 14 angebracht werden: Man kann ferner auch Kanäle vorsehen, durch welche das Kühlmittel bis in das Innere ,der Ringe 6 und 7 vordringt, wodurch die Kühlung noch verbessert wird. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Kühlkörper nicht aus einem einheitlichen Werkstoff hergestellt, sondern besitzen einen Kern 17 bzw. 18 aus gut wärmeleitendem Metall, z. B. Kupfer, 'der die Wärmeabfuhr aus dem Gefäßinnern wesentlich verbessert. Dieser Leitungspfad für die Wärme kann natürlich in beliebiger Weise ausgebildet sein. Man wind jedoch darauf achten, daß die Teile des Kühlkörpers, welche der Entladung ausgesetzt sind, aus einem Material bestehen, das durch die Entladung und die dabei erzeugte Wärme bzw. durch die indem Gefäß vorhandenen Quecksilberdämpfe keinen Schaden leidet. Ferner wird man Rücksicht .auf die vakuumdichte Verbindung zwischen dem Kühlkörper und der Gefäßwand aus Isolierstoff nehmen, die etwa durch ein Lot oder durch eine glasartige Masse bewerkstelligt werden kann.
• Es empfiehlt sich, :die Elektroden ,derart auszubilden, daß die im Entladungsraum erzeugte Wärme zum großen Teil von den Elektroden selbst bzw. von den mit ihnen in Verbindung stehenden wärmeleitenden Teilen aufgenommen wird und nur zum geringen Teil von der Gefäßwand selbst abgeführt werden muß. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird dies dadurch erreicht, daß die Elektroden nahe aneinander angeordnet sind, so daß nur durch den schmalen. Spalt zwischen den Elektrodenkörpern Wärme .aus der Entladungsbahn auf (die isolierende Gefäßwand ,gestrahlt wird. Klan kann die Elektroden auch so ausbilden, daß -sie sich beispielsweise an ihrem Rande etwas übergreifen..
• Die Stärke .der durch die isolierende Gefäßwand hindurchtretenden, zur Wärmeableitung dienenden Teile wird so gewählt, daß sich zwischen diesen Teilen ,die notwendige Isolationsstrecke ergibt. Im vorliegenden Falle ist eine ausreichende Isolation dadurch gewährleistet, @daß die zwischen den ringförmigen Halteteilen 6 -und 7 und den Kühlkörpern 15 und 16 liegenden, den Isolierkörper durchdringenden metallischen Zwischenteile eine geringere Höhe haben als die Ringe 6 und 7 selbst, derart jedoch, daß die Wärmeleitung dieser Zwischenteile für eine intensive Wärmeabfuhr aus dem Entladungsraum ausreicht.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: r. Elektrisches Entladungsgefäß für hohe Spannungen mit einer Gefäßwand, welche insbesondere im Bereich -der Anode bzw. Anoden und der der Anode vorgelagerten Zwischenelektroden wenigstens teilweise aus einem Isolierstoff, wie Porzellan, besteht, :dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenelektroden, z. B. Steuergitter, Entionisierungsgitter. od. ,dgl., wenigstens teilweise mit insbesondere metallischen Teilen versehen sind, die zum Zwecke der Wärmeableitung mit einem isolierenden strömenden Kühlmittel in unmittelbarer .Berührung stehen.
2. 2. Entladungsgefäß nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Wärmeableitung dienenden Teile der Zwischenelektroden gleichzeitig zur Halterung dieser Elektroden dienen.
3. 3. Entladungsgefäß nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Wärmeableitung dienenden Teile der Zwischenelektroden (Kühlkörper) die isolierende Gefäßwand durchsetzen und in einen vom Entladungsraum vakuumdicht abgetrennten iKühlraum ragen, der von einem isolierenden Kühlmittel durchflossen ist.
4. 4. Entladungsgefäß nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, @daß die Kühlkörper der Zwischenelektroden die Form von Ringen haben, die .den eigentlichen Elektrodenkörper umschließen und durch die zwischen den Kühlkörpern der aufeinanderfolgenden Elektroden liegenden isolierenden Wandungsteile voneinander im Abstandgehalten werden.
5. 5. Entladungsgefäß nach Anspruch i und einem oder mehreren der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Kühlraum (Kühlmantel) ragenden Kühlkörper der Gitterelektroden eine verhältnismäßig ,große vom Kühlmittel berührte Oberfläche aufweisen.
6. 6. Entladungsgefäß nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Kühlmantel ragenden Kühlkörper Öffnungen oder Kanäle haben, die von ,dem Kühlmittel durchflossen werden.
7. 7. Entladungsgefäß nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kühlkörpern derart ausgebildete Kanäle vorgesehen sind, daß innerhalb dieser Kanäle das Kühlmittel bis in die Nähe der eigentlichen Gitterkörper gelangt. B. Entladungsgefäß nach Anspruch i und einem oder mehreren der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkörper und gegebenenfalls die mit ihnen verbundenen Elektrodenteile wenigstens zum Teil aus einem gut wärmeleitenden Metall, z. B. Kupfer, bestehen, von dem ein gut leitender Pfad für die Ableitung der Wärme nach außen gebildet wird. g. Entladungsgefäß nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, ;daß die ringförmigen, zur Wärmeableitung dienenden Körper mit den zwischengefügten isolierenden Wandungsteilen durch ein Lot oder eine .glasartige Masse vakuumdicht verbunden sind. io. Entladungsgefäß nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, :daß die zur Wärmeableitung und Halterung dienenden ringförmigen Körper derart ausgebildet sind, daß d-ie Elektroden durch die isolierenden Wandungsteile zentriert werden. i i. Entladungsgefäß nach Anspruch i und einem oder mehreren der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, @daß die Zwischenelektroden so ausgebildet und gegeneinander bzw. gegen die Anode derart angeordnet sind, daß die in,ihrem Bereich von der Entladung erzeugte Wärme zum überwiegenden Teil durch die Elektroden selbst und die mit ihnen verbundenen Teile aufgenommen wind.