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Quecksilberdampfgleichrichter Durch starke Kühlung der Quecksilberkathode
von Quecksilberdampfgleichrichtern kann der Quecksilberdampfdruck im Entladungsraum
erheblich herabgesetzt werden. Es sind bereits zahlreiche Anordnungen bekanntgeworden,
durch die. das Quecksilber mit Hilfe von mechanisch oder elektrodynamisch wirkenden
Einrichtungen. in dauernder Bewegung gehalten wird, so daß der Wärmeaustausch durch
die Kühlfläche des Kathodengefäßes mit bedeutend niedrigerer Temperaturdifferenz
vor sich geht als bei ruhendem Quecksilber.
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Es ist ,auch bereits vorgeschlagen worden, die vom Kathodenfleck verdampfte
Quecksilbermenge dadurch herabzusetzen, daß der Kathodenfleck durch ,aus der Quecksilberoberfläche
nur wenig herausragende Einbauten aus schwer schmelzbarem Material, beispielsweise
aus Wolfram oder Quarz, an seiner freien Bewegung gehindert wird. Der Kathodenfleck
setzt sich bekanntlich an solchen aus der Oberfläche nur wenig herausragenden Teilen
fest. Die dann verdampfende Quecksilbermenge beträgt nur einen geringen Bruchteil
der bei umherlaufendem Kathodenfleck verdampfenden Menge. Bei der praktischen Anwendung
dieses Verfahrens ergeben sich erfahrungsgemäß-häufig Störungen dadurch, daß der
Quecksilberspiegel infolge unregelmäßigen Haftens des Quecksilbers an den Kondensationsflächen
stark schwankt. Man hat versucht, diesen Nachteil durch Verwendung von schwimmenden
Einbaukörpern zu vermeiden. Solche Einbaukörper können jedoch nicht sehr gut gekühlt
werden, da sie nicht in fester Verbindung mit den vom Kühlwasser durchflossenen
Teilen des Kathodengefäßes stehen können. Bei festem Einhau der für das Ansetzen
des Lichtbogens bestimmten Teile muß mit .einer gelegentlichen überfllutung gerechnet
werden, falls sie nicht verhältnismäßig weit aus dem Quecksilberspiegel herausragen.
Durch das Herausragen wird jedoch die angestrebte Wirkung wesentlich herabgesetzt,
da der herausragende Teil die Quecksilber- -und die Ionenströmung behindert, so
daß der Kathodenfleck häufig seinen Platz wechselt.
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Nach einem weiteren Vorschlag wird die Kathode, die in besonderen
Behälterteilen das aktive und das inaktive Quecksilber aufnimmt, so ,ausgeführt,
daß für das inaktive Quecksilber voneinander getrennt liegende Räume vorgesehen
sind, deren einer mit dem aktiven Quecksilber kommuniziert und so ausgebildet ist,
daß er mit dem das aktive Quecksilber enthaltenden Behälterteil beträchtlich höher
liegt als das Quecksilber des zweiten. inaktiven Teils der Kathode. Wenn das Quecksilber
im aktiven Teil zu stark sinkt, wird mit Hilfe eines Eintauchkernes inaktives
Quecksilber
in den höheren Raum befördert Bei dieser Einrichtung ist es jedoch nicht möglich,
den Quecksilberspiegel auf konstanter Höhe zu halten, so daß die zur Fixierung des
Kathodenflecks dienenden Teile nicht dauernd um den günstigsten Betrag aus dem.
Quecksilber herausragen.
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Alle diese Nachteile werden bei dem Quecksilberdampfgleichrichter
gemäß der Erfindung, der ebenfalls eine Vorrielitung zum Bewegen des Kathodenquecksilbers
und einen nur wenig aus der Kathodenoberfläche herausragenden Einsatzkörper zum
Ansetzen des Kathodenflecks besitzt, dadurch vermieden, daß der Kathodenbehälter
zur Herstellung eines gleichbleibenden Quecksilberspiegels mit einem Überlauf, über
den das von der Umwälzvorrichtung in dauerndem Umlauf bewegte Quecksilber zur Saugseite
der Umwälzvorrichtung fließt, versehen ist. Diese Einrichtung hat zudem den Vorteil,
daß, es, in besonders einfacher Weise möglich ist, das Kathodenquecksilber während
seines Umlaufes stark zu kühlen.
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Die Abb. i bis 3 zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung in schematischer
Darstellung. In den Abb. i -und 2 bezeichnet i den Teil -der Oberfläche des Kathodenquecksilbers,
auf dem der Kathodenfleck gezündet wird. Dieser Teil ist begrenzt durch einen vorzugsweise
ringförmigen Körper aus hitzebeständigem: Werkstoff, beispielsweise aus Wolfram
oder Molybdän oder einem anderen, erst bei sehr hoher Erwärmung schmelzendem Metall.
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Unter Umständen kann es auch vorteilhaft sein, zu diesem Zweck .einen
Körper aus Isolierstoff zu verwenden, wenn durch entsprechende Formgebung. und Anordnung
dafür Sorge getragen wird, daß die Ableitung der durch den Kathodenfleck in seiner
Umgebung entwickelten Wärme mit einem geringen Temperaturgefälle vor sich geht.
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Bei dem in Abh. i dargestellten Beispiel ist der metallische Ring
2 mit Hilfe von mehreren Blechen 3 am gekühlten Teil 4 des Käthodengefäßes so befestigt,
da,ß seine Oberkante etwas höher liegt als :die 5 des Kathodengefäßes. Der Umlauf
geschieht .mit Hilfe -:einer an .sich bekannten elektrodynamischen Pumpe,- die beispielsweise
aus einer Anzahl von durch Wechselstrom erregten Spulen 6 und einem Eisenkern 7
besteht, durch deren Feld im Spalt 8 das Quecksilber in Richtung der Pfeile bewegt
wird. Das Quecksilber läuft über die Kante 5 und die geneigte. Fläche 9 bei i o
- in die Zuführungs'Ieitungen.i:i. :.:;und zur Pumpe . zurück. Wenn der freie Querschnitt
bei i o bzw. 9 genügend groß ist, kann auf diese Weise stets erreicht werden, daß
das Kathodengefäß nu>: bis zur Ii'ühe der überlaufkante 5 gefüllt ist. Der zum Ansetzen
des Kathodenflecks dienende Tei12 ragt somit bei der Anordnung gemäß. der Erfindung
stets um den gleichen :-Betrag .aus dem Kathodenquecksilber heraus.
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Dadurch, daß das Quecksilber umläuft, wird der Tei12 besonders gut
gekühlt, so daß nicht zu befürchten ist, daß.er infolge der hohen Temperatur zerstäubt
und dadurch das Quecksilber und die in der Umgebung angeordneten Isolatoren verschmutzt.
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Das ,an nicht' dargestellten Kondensationsflächen des Gleichrichters
sich niederschla= gende Quecksilber fließt bei 12 längs der Bodenfläche 13 in die
Zuleitungen i i zum Kathodengefäß.
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Es wird im allgemeinen vorteilhaft sein, den Teil 13 des Gefäßbodens
durch einen 'Isolator in an sich bekannter Weise von dem übrigen Gefäß zu isolieren,
damit nicht der Kathodenfleck auf der Innenwand der mit der Kathode in leitender
Verbindung stehenden Metallteile wandern kann.
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Zur Verminderung der von dem freien Quecksilberspiegel verdampfenden
Quecksilbermenge kann erfindu,ngsgemäßeine Kühlung des aus dem Gleichrichter bzw.
über den Überlauf fließenden Quecksilbers durch einen Kühlkörper 1 4. vorgesehen
werden. Aus dem gleichen Grunde ist es häufig vorteilhaft, erfindungsgemäß diesen
Teil - des Kathodenquecksilbers' durch eine beispielsweise ring-. förmig ausgebildete
Abdeckvorrichtung 15 aus Metall oder Isolierstoff, vorzugsweise aus Quarz, vom Entladungsraum
zu trennen, um zu verhindern, daß. von hier aus Quecksilberdampf in den Anodenraum
gelangt. Besonders bei Gleichrichtern für sehr große Belastung wird es häufig zweckmäßig
sein, den Quecksilberspiegel i o an der Saugseite der Umwälzpumpe nur durch eine
kleine Öffnung im Abschlußblech 18 mit dem Entladungsraum zu verbinden.
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In der Abb. 3 ist als weiteres Ausführungsbeispiel eine Anordnung
dargestellt, bei der die Strömungsrichtung des Quecksilbers gerade umgekehrt verläuft
wie bei dem in Abb. i und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel.
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Das Quecksilber läuft bei dieser Anordnung unter dein Einfluß der
Pumpe 6 bis 8 bei. 16 aus dem Steigrohr 1 7 in das Kathodengefäß . zurück und bei
5 über die Kante des in der Mitte angeordneten Rohres i i zur Quecksilberoberfläche
io. Diese Anordnung hat vor der. in Abb. i -dargestellten den Vorteil, dafä ihr
Gesamtdurchmesser wesentlich kleiner gehalten werden kann.
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Wenn der Durchmesser des Rohres i i beim Überlaufrand 5 nicht zu groß
ist, wird über den . Rand unter dein Einfluß der Pumpe
dauernd Quecksilber
fließen, so daß nicht zu befürchten ist, daß der Lichtbogen sich an dieser Kante
festsetzt und sie beispielsweise zum Schmelzen bringt. Der Durchmesser der freien
Quecksilberoberfläche io muß. so groß gewählt werden, daß .auch für den Fall, daß
viel Quecksilber an den Kondensationsflächen haftet, die von der Pumpe zu überwindende
Druckdifferenz nicht zu groß ist. Es ist deshalb, insbesondere bei großen Gleichrichtern,
vorteilhaft, das Rohr i i in dem Teil, in dem sich die freie Quecksilberoberfläche
bei den verschiedenen Belastungsbedingungen bewegen kann, weiter zu wählen als dem
zur Ersparung von Quecksilber enger ausgeführten Teil.
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Die Stromzuführung kann am Kathodengefäß selbst mit Hilfe von Schrauben
oder durch Schweißung befestigt werden. In manchen Fällen ist es jedoch zweckmäßig,
den Stromanschluß an einem durch Wasser gekühlten Teil des Kathodengefäßes anzubringen,
wie in den Abb. i und 3 bei 19 dargestellt ist.