DE642764C

DE642764C - Device for igniting metal vapor discharge apparatus with a liquid cathode, in particular mercury vapor rectifiers

Info

Publication number: DE642764C
Application number: DEA74558D
Authority: DE
Inventors: Carl Braband
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1934-11-13
Filing date: 1934-11-13
Publication date: 1937-03-16

Description

Einrichtung zur Zündung von Metalldampfentladungsapparaten mit flüssiger Kathode, insbesondere von Quecksilberdampfgleichrichtern Zur Inbetriebsetzung von Metalldampfapparaten, insbesondere von _ Quecksilberdampfgleichrichbern, wird im allgemeinen' zwischen dem flüssigen Kathodenmetall arid einer weiteren -flüssigen- oder -festen Elektrode ein Lichtbogen dadurch erzeugt, @.daß diese Elektrode mit dem flüssigen Kathodenmetall vorübergehend in Berührung gebracht bzw. die Berührung, vorübergehend !unterbrochen wird, während gleichzeitig zwischen dem Kathodennietall und der Zündelektrode eine Spannung angelegt ist. Der 'bei der Aufhebung der -.Berührung auftretende Funke ,oder Lichtbogen leitet die Entladung zu den Erreger- ioder Hauptelektroden des Entladungsgefäßes ein..Means for igniting a metal vapor discharge apparatus with liquid cathode, in particular mercury-arc valve to start-up of metal vapor apparatuses, in particular _ mercury vapor rectifier Bern is generally 'between the liquid cathode metal arid a further -flüssigen- or - fixed electrode, an arc generated by @ .that this electrode temporarily brought into contact with the liquid cathode metal or the contact is temporarily interrupted while a voltage is applied between the cathode rivet and the ignition electrode. The spark or arc that occurs when the contact is lifted initiates the discharge to the excitation or main electrodes of the discharge vessel.

Es sind verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden zur' Aufhebung der Berührung zwischen- dem Kafhodenmetall und der Zündelektnade, biei denen eine Bewegung --des ganzen- Gleichrichtergefäßesoder einer beweglichen . Zündanode : dadlirch vermieden wird, äaß auf 'Grund--der elektrodynamischen, lelektromagnetischen ioder - thermischen Wirkung des elektrischen Stromes das Kathoden-. metall selbst in, Bewegüng gebracht wird; insbesondere ist für Quecksilberdampfgleichrichter mit Quecksilberkathode - vorgeschlagen worden, das Quecksilber durch- ein enges Rohr ioder eine !enge Rinne mit ieirier Vakuum; dicht reingeführten Hilfszuleitung in Verbindung zu bringen :und mit Hilfe eines kurzschlußartigen Stromes eine Verdampfung im engen Rohr ioder der Rinne zu bewirken. Diese bekannte Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß sie nach kurzer Zeit versagt, da infolge der Bestäubiung der Wand des Verbindungsröhrchens ioder der Verbindungsrinne das Quecksilber nicht mehr in das Rohr .oder die Rinne hineinläuft, weil der dazu erforderliche überdruck fehlt. Man hat deshalb versucht, diesen Nachteil dadurch zu vermeiden, daß' man das Verhindungsrohr etwas unter den., Quecksilberspiegel der Kathode legte und mit einer trichterförmigen. Öffnung, die bis zur Oberfläche des Quecksilbers reichte, versah. Bei dieser Anordnung kommt .,es jedoch häufig vor, daß der Kathodenfleck des Hauptlichtbogens in dem engen Trichter ansetzt, so daß .der Lichtbogen zu dieser- sengen Öffnung brennt, die durch den Quecksilberfaden mit dem -Kathodenquecksilber in Verbindung steht. Die Ränder des die Öffnung umgebenden Trichters bewirken, daß- der L7bergang des Kathodenflecks auf die freie Quecksilberoberfläche ;unmöglich ist. Das enge Röhrchen wird daher sehr heiß, und .erst nachdem die hohe Temperatur- erreicht ist, tritt indirekt die Zündung eines Kathoden# fllecks auf der Quecksilberoberfläche ein. Es kommt hinzu, daß die bekannte Anordnung, insbesondere die mit der Verbindungsrinne, noch den Nachteil hat, daß sie nur bei einer ganz bestimmten Höhe des Quecksilberspiegels zuverlässig .arbeitet. Man hat deshälü. versucht, durch Verbreiterung der Verbiü= dungsrinne und durch tiefere Anordnung iribezug auf die betriebsmäßige Höhe des Kathodenquecksilberspiegels das Zurücklaufen des Quecksilbers in die Verbindungsrinne nach erfolgter Zündung zu erleichtern; dadurch wird jedoch der Querschnitt der zu verdampfenden Quecksilbiermenge erheblich vergrößert, so daß eine Verdampfung nur mit sehr großen Strömen möglich wäre.Various methods have been proposed for 'cancellation the contact between the cafhode metal and the ignition electrode, one of them Movement of the whole rectifier vessel or a moving one. Ignition anode: That is why it is avoided because of - the electrodynamic, the electromagnetic ioder - thermal effect of the electric current the cathode. metal itself in, movement is brought; particular is for using mercury vapor rectifiers Mercury cathode - it has been suggested to pass the mercury through a narrow pipe or a! narrow channel with a clear vacuum; tightly introduced auxiliary supply line in To bring connection: and with the help of a short-circuit-like current an evaporation to effect in the narrow pipe or the gutter. However, this known arrangement has the Disadvantage that it fails after a short time because of the pollination of the wall of the connecting tube or the connecting channel no longer holds the mercury in the pipe. or the gutter runs into it because the overpressure required for this is missing. Attempts have therefore been made to avoid this disadvantage by removing the prevention pipe slightly below the., mercury level put the cathode and using a funnel-shaped. Opening that reached to the surface of the mercury provided. With this arrangement occurs., However, it often happens that the cathode spot of the main arc in the narrow funnel so that .the arc burns to this narrow opening, which is connected to the cathode mercury through the mercury thread. The edges of the funnel surrounding the opening cause the transition of the Cathode spot on the free mercury surface; is impossible. The narrow tube therefore becomes very hot, and occurs only after the high temperature has been reached indirectly ignites a cathode leak on the mercury surface. It there is also the fact that the known arrangement, especially the one with the connecting channel, still has the disadvantage that it only applies to a very specific one The level of the mercury level works reliably. One has therefore. tried to get through Widening of the connecting channel and, by means of a deeper arrangement, it relates to the operational level of the cathode mercury level the return of the mercury to facilitate in the connecting channel after ignition; however, this will the cross-section of the amount of mercury beer to be evaporated increases considerably, so that evaporation would only be possible with very large currents.

Bei der Anordnung gemäß der Erfindung, bei der ebenfalls -eine Zündelektrode übereine Verengung mit dem Kathodenquecksilber in Verbindung steht und bei der mittels eines Stromstoßes das in der Verengung befindliche Quecksilber zum Verdampfen gebracht wird, werden diese Nachteile dadurch vermieden, daß als Verengung eine oder mehrere in einer dünnen Trennwand zwischen der Kathode und der Zündelektrode unterhalb des Quecksilberspiegels angebrachte öffnungen vorgesehen sind.In the arrangement according to the invention, in which also -an ignition electrode via a constriction with the cathode mercury in connection and with the means An electric shock caused the mercury in the constriction to evaporate is, these disadvantages are avoided by having one or more constrictions in a thin partition between the cathode and the ignition electrode below the Mercury mirror attached openings are provided.

Die Abb. i zeigt ein Ausführungsbeispiel. Dä,s Quecksilber i ist mit dem Quecksilber 8, das mit der Zündstromeinführung 2 versehen lst, durch ein weites Rohr_3 verbunden, das gegenüber dem Quecksilberspiegel q. so angeordnet ist, daß es etwa 3 bis q. mm tief vom Quecksilber erfüllt -ist. In dieses Rohr ist eine dünne Trennwand 5 eingesetzt, die unter dem Quecksilberspiegel ¢ mit einer öffnung 6 versehen ist. Zur Zündung wird ein kurzer Stromstoß von der Zündzuleitung 2 zur Kathodenzuleitung 7 durch das Quecksilber, also auch durch die enge öffnung 6, geschickt. Wenn dieser Strom genügend groß ist, verdampft die in der Öffnung 6 der dünnen Trennwand 5 befindliche Quecksilbermenge, so daß der durch die Trennvand-5 abgetrennte Teil 8 des Quecksilbers von dem Kathod:enquecksilber i -durch die Dampfblase bei 6 getrennt ist. Bei passender Bemessung der angelegten Spannung entsteht dadurch zwischen den- Quecksilbermengen 8 und i im Augenblick- der Trennung ein Lichtbogen, der die Verdampfung einer größeren Quecksilbermenge in der Umgebung der öffnung 6 bewirkt. Der Kathodenfleck dieses Lichtbägeng leitet die Zündung der Entladung zu den Erregeranoden goder den Hauptanoden io des Gleichrichters ein, da, der Kathodenfleck .auf - der Quecksilbermexige z hnd nicht auf der Quecksilbermenge _8 gebildet wird. Im letzteren Fall müßte nämlich der Erregerlichtbogen durch die enge Öffnung 6 hindurchbrennen. Dazu ist er jedoch wegen des großen Spannungsabfalls in der kleinen öffnung nicht imstande.Fig. I shows an embodiment. The mercury is with me the mercury 8, which is provided with the ignition current inlet 2, by a wide Rohr_3 connected, which is opposite to the mercury level q. is arranged so that it about 3 to q. mm deep is filled with mercury. In this tube is a thin one Partition wall 5 is used, which is provided with an opening 6 under the mercury level ¢ is. For ignition, a short current surge is sent from ignition lead 2 to the cathode lead 7 sent through the mercury, i.e. also through the narrow opening 6. If this The current in the opening 6 of the thin partition 5 evaporates Amount of mercury, so that the part 8 of the mercury separated by the partition 5 from the cathode: mercury i - separated by the vapor bubble at 6. With matching The applied voltage is then measured between the quantities of mercury 8 and i at the moment- of separation an arc that causes the evaporation of a larger one Causes the amount of mercury in the vicinity of the opening 6. The cathode spot this one Lichtbägeng directs the ignition of the discharge to the exciter anodes or the main anodes io of the rectifier one because, the cathode spot .auf - the mercury mexige z hnd is not formed on the amount of mercury _8. In the latter case it would have to the excitation arc will burn through the narrow opening 6. But he is for that unable because of the large voltage drop in the small opening.

Die bei den früher vorgeschlagenen Anord-,iiIingen auftretenden Nachteile werden bei der Abordnung gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß die das Wiederzusammeniaufen des Quecksilbers bewirkende Druckhöhe bedeutend größer gewählt werden kann, ohne daß dadurch der für die Verdampfung des Quecksilbers erforderliche Strom vergrößert wird. Der Einfuß der durch den Betrieb allmählich entstehenden Bestäubung des Rohres 3 in der Nähe der Öffnung 6 wird dabei im allgemeinen um so geringer sein, je dünner in der Umgebung der öffnung 6 die Dicke der trennenden Zwischenwand 5 ist. Es ist deshalb in vielen Fällen zweckmäßig, die Zwischenwand 5 in der Umgebung der Öffnung 6 von beiden oder mindesbens von einer Seite her so abzuschleifen, daß sie dort nur eine geringe Dicke aufweist, wie in Abb. i bei i i dargestellt ist.The disadvantages occurring with the previously proposed arrangements are avoided in the arrangement according to the invention in that the pressure level causing the mercury to recombine can be chosen to be significantly higher without increasing the current required for the evaporation of the mercury. The influence of the dusting of the pipe 3 in the vicinity of the opening 6, which gradually develops during operation, will generally be less, the thinner the thickness of the separating partition 5 is in the vicinity of the opening 6. It is therefore useful in many cases to grind the partition 5 in the vicinity of the opening 6 from both or at least from one side so that it has only a small thickness there, as shown in Fig. I at ii.

Zum Schutz des Glasrohres 3 wird erfindungsgemäß ein Einsatz 12 aus wärmefestem Material, z. B. Sinterkorundoder Quarz, verwendet, der mit der Zwischenwand 5 so verbunden ist, daß unterhalb des Quecksilberspiegels nur durch die Öffnung 6 eine Verbindung zwischen dem die Zündzuleitung umgebenden Quecksilber 8 und dem Kathodenquecksilber i besteht. Oberhalb des Quecksilberspiegels kann eine weitere Verbindung 13 zwischen den beiden Röhren vorgesehen sein, durch die auch ein Herausspritzen des Quecksilbers 8 unter- dem Einfluß der Dampfentwicklung bei der Entstehung des Lichtbogens verhindert wird.To protect the glass tube 3, an insert 12 made of heat-resistant material, eg. B. sintered corundum or quartz, is used, which is connected to the partition 5 so that there is a connection between the mercury 8 surrounding the ignition lead and the cathode mercury i below the mercury level only through the opening 6. Above the mercury level, a further connection 13 can be provided between the two tubes, by means of which the mercury 8 is prevented from splashing out under the influence of the vapor development when the arc occurs.

Da es nur runter Verwendung von besonderen Zwischengläsern möglich ist, Quarz mit Glas zu verschmelzen, empfiehlt es sich, einen geschlossenen Einsatzkörper, z. B. aus Quarz, zu verwenden, wie der in Abb. 2 dargestellte, und die vakuumdicht eingeschmolzene Zuleitung 2 vberhaib des Kathodenquecksilbers in das Glasgefäß einzuschmelzen und durch eine ebenfalls oberhalb angeordnete Öffnung i q. in den Einsatzkörper 12 aus Quarz einzuführen. Der Stromleiter 2 kann dabei gleichzeitig zur Fixierung der Lage des Einsatzkörpers 12 verwendet werden.Since it is only possible with the use of special intermediate glasses is to fuse quartz with glass, it is advisable to use a closed insert body, z. B. made of quartz, to be used, such as that shown in Fig. 2, and the vacuum-tight melted supply line 2 to melt the cathode mercury into the glass vessel and through an opening i q which is also arranged above. in the insert body 12 made of quartz. The conductor 2 can be used for fixation at the same time the position of the insert body 12 can be used.

Wenn das Glasgefäß 3 nicht, wie in Abb. 3 bei 16 dargestellt,- in der Nähe der Trennwand 5 zum mindesten nach unten erweitert ist, empfiehlt es sich, das Einsatzrohr 12 wenigstens unterhalb des Quecksilberspiegels durch einen Fortsatz 15 zu verlängern zum Schutze der Glaswand.If the glass vessel 3 is not, as shown in Fig. 3 at 16, - is expanded at least downwards in the vicinity of the partition 5, it is advisable to extend the insert tube 12 at least below the mercury level by an extension 1 5 to protect the Glass wall.

Die Abschaltung des Zündstromes kann in an sich bekannter Weise durch den Erregerstrom oder den Hauptstrom bewirkt werden, wenn es nicht vorgezogen wird, ihn unabhängig von diesen Strömen nach seiner gewissen Zeit unter allen Umständen abzuschalten, um dadurch zu verhindern, daß bei :einer Störung im Erreger- :oder Hauptstromkreis der Zündstrom so lange fließt, bis al1A Quecksilber verdampft oder durch den u11. unterbrochenen Lichtbogen die Trennwand 5 oder benachbarte Teile zerstört werden. Zur Erleichterung der Zündung ist ges zweckmäßig, mindestens eine der Erregeranoden 9 in der Nähe des Ansatzrohres anzuordnen.The ignition current can be switched off in a manner known per se the excitation current or the main current are effected if it is not preferred, him independent of these currents after a certain time switch off all circumstances in order to prevent that in the event of: a fault in the Excitation: or main circuit, the ignition current flows until al1A mercury evaporated or through the u11. interrupted arc the partition wall 5 or adjacent Parts are destroyed. To facilitate the ignition, it is advisable to at least to arrange one of the excitation anodes 9 in the vicinity of the extension pipe.

Die Gefahr einer Zerstörung der Trennwand 5 kann unter Umständen vorteilhaft auch dadurch vermieden werden, daß die zur Zündung verwendete Spannung so niedrig gewählt wird, daß der Lichtbogen zwischen den Quecksilbermengen 8 und i schon nach sehr kurzer Zeit wieder abreißt. In diesem Falle ist selbstverständlich zur Verdampfung einer genügend großen Quecksilbermenge ein größerer Strom erforderlich als für den Fall, daß die Verdampfung nach der Trennung der beiden Quecksilbermengen noch durch die von dem Lichtbogen erzeugte Wärmemenge fortgesetzt wird.The risk of destroying the partition wall 5 can be advantageous under certain circumstances can also be avoided by keeping the voltage used for ignition so low it is chosen that the arc between the quantities of mercury 8 and i already after tears off again in a very short time. In this case, of course, is for evaporation a sufficiently large amount of mercury a greater current is required than for the Case that the evaporation is still through after the separation of the two quantities of mercury the amount of heat generated by the arc continues.

Da der zur Zündung :erforderliche Strom im wesentlichen durch die Abmessungen der Zwischenwand 5 und der Öffnung. 6 bestimmt ist, hat die Höhe des Quecksilberspiegels 4 in b:ezug auf die Öffnung 6 nur :einen untergeordneten Einfluß auf den Zündvorgang. Es ist insbesondere bei dieser Anordnung nicht von erheblicher Bedeutung, wieviel Quecksilber jeweils infolge der unregelmäßigen Kondensation an den Wänden des Kondensationsra,unes 16 haftet. Es ist lediglich nötig, daß oberhalb des Quecksilberspiegels im Ansatzrohr 3 stets sein genügender Raum frei bleibt, damit der Erregerlichtbogen während des Zündvorganges,vorübergehend mit seinem Kathodeneck in der Nähe der Zwischenwand ansetzen kann.Since the current required for ignition: essentially through the Dimensions of the partition 5 and the opening. 6 is determined, has the amount of Mercury level 4 in b: with reference to the opening 6 only: a minor influence on the ignition process. It is not particularly important in this arrangement Meaning of how much mercury in each case as a result of the irregular condensation the walls of the condensation chamber, unes 16 adheres. It is only necessary that above of the mercury level in the extension tube 3 always has enough space free, thus the excitation arc during the ignition process, temporarily with its cathode corner can start near the partition wall.

Claims

PATENT CLAIMS: i.

Device for the ignition of metal vapor discharge apparatus with liquid cathode, especially of mercury vapor rectifiers, in the a quantity of mercury provided with an ignition current supply via a constriction with the cathode mercury in connection and with the means of a current surge the mercury in the constriction is made to evaporate, thereby characterized in that as a constriction, one or more in .einer thin partition between the cathode and ignition electrode below the mercury level Openings are provided. 'characterized device according to claim i, characterized in, that the amount of mercury provided with the ignition current supply in a vessel (12) made of heat-resistant insulating material, preferably made of quartz or sintered corundum is that below the cathode metal level with one or more openings (6) is provided.

3. Device according to claim i and 2, characterized in that that the ignition current supply above the cathode metal level is vacuum-tight, through the wall of the metal steam apparatus iuid, without a seal, into the vessel (12) from above "is introduced" and is preferably shaped so that it this vessel in his Position opposite the wall of the metal steam apparatus. q ..

Establishment according to Claim i and following, characterized in that the partition between the Cathode mercury (i) and the amount of mercury (8) in the vicinity of the connecting Openings is much thinner than in the other places.

5. Set up after Claim i and following, characterized in that on the insert vessel (12) in the An extension (15) is provided near the openings, which protrudes into the cathode metal and shields the vessel wall from the cathode corner of the ignition arc;