DE658838C

DE658838C - Mercury vapor rectifier

Info

Publication number: DE658838C
Application number: DEA75693D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Guenther Dobke
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1935-03-31
Filing date: 1935-03-31
Publication date: 1938-04-20

Description

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.Mercury vapor rectifier Through strong cooling of the mercury cathode mercury vapor rectifiers can reduce the mercury vapor pressure in the discharge space can be significantly reduced. Numerous arrangements have already become known, through the. the mercury with the help of mechanically or electrodynamically acting Facilities. is kept in constant motion, so that the heat exchange through the cooling surface of the cathode vessel with a significantly lower temperature difference than with quiescent mercury.

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.It has also been suggested that evaporated from the cathode spot Reduce the amount of mercury that the cathode spot through, from the mercury surface only a few protruding internals made of difficult-to-melt material, for example made of tungsten or quartz, is prevented from moving freely. The cathode spot As is well known, it settles on parts that only slightly protrude from the surface fixed. The amount of mercury then evaporating is only a small fraction the amount evaporating with the cathode spot moving around. In practical application Experience has shown that this method often results in malfunctions in that the Mercury level as a result of the irregular adherence of the mercury to the condensation surfaces fluctuates greatly. Attempts have been made to remedy this drawback by using floating To avoid built-in bodies. However, such built-in bodies cannot be cooled very well because they are not in permanent connection with the cooling water flowing through them Parts of the cathode vessel can stand. When firmly embedded, the for attachment Parts affected by the arc must be expected to occasionally flood if they do not protrude relatively far from the mercury level. However, by protruding the desired effect is significantly reduced, since the protruding part hinders the flow of mercury and ions, so that the cathode spot frequently changes its place.

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.According to another proposal, the cathode, which is in special Parts of the container holds the active and inactive mercury, so, carried out, that separate rooms are provided for the inactive mercury one of which communicates with the active mercury and is designed so that it is considerably higher with the part of the container containing the active mercury lies than the mercury of the second. inactive part of the cathode. When the mercury drops too much in the active part, becomes inactive with the help of an immersion core mercury promoted to the higher room With this facility, however, it is not possible to keep the mercury level at a constant level, so that the fixation of the Cathode spot serving parts are not constantly by the cheapest amount from the. Mercury sticking out.

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.All of these disadvantages are added to the mercury vapor rectifier according to the invention, which also has a supply line for moving the cathode mercury and an insert body protruding only a little from the cathode surface Attachment of the cathode spot has, thereby avoided that the cathode container to produce a constant level of mercury with an overflow, over the mercury moved in continuous circulation by the circulation device to the suction side the circulation device flows, is provided. This facility also has the advantage of that, it is possible, in a particularly simple manner, to remove the cathode mercury during to cool its circulation strongly.

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.Figs. I to 3 show exemplary embodiments of the invention in schematic form Depiction. In Figs. I and 2 i denotes the part of the surface of the cathode mercury, on which the cathode spot is ignited. This part is limited by one preferably ring-shaped body made of heat-resistant: material, for example made of tungsten or molybdenum or another metal that only melts at very high temperatures.

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.Under certain circumstances it can also be advantageous to use a Body made of insulating material to be used if by appropriate shaping. and arrangement care is taken that the derivation of the cathode spot in its Environment developed heat with a small temperature gradient is going on.

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.In the example shown in Dep. I, the metallic ring is 2 with the help of several metal sheets 3 attached to the cooled part 4 of the cathode vessel in such a way that because ß its upper edge is slightly higher than: the 5 of the cathode vessel. The circulation happens .with the help of -: an electrodynamic pump known per se, - the, for example a number of alternating current excited coils 6 and an iron core 7 consists, through the field in the gap 8 moves the mercury in the direction of the arrows will. The mercury runs over the edge 5 and the inclined. Area 9 at i o - into the supply lines. i: i. :.:; and to the pump. return. When the free cross-section at i o or 9 is sufficiently large, it can always be achieved in this way that the cathode vessel is now filled up to the level of the overflow edge 5. The one to start The part serving the cathode spot thus protrudes in the arrangement according to FIG. the invention always by the same: amount .from the cathode mercury.

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.The fact that the mercury is circulating makes the part particularly good cooled, so that there is no fear that it will atomize as a result of the high temperature and thereby pollutes the mercury and the surrounding isolators.

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.The 'at not' shown condensation surfaces of the rectifier precipitating mercury flows at 12 along the bottom surface 13 into the Supply lines i i to the cathode vessel.

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.It will generally be advantageous to use part 13 of the bottom of the vessel to be isolated from the rest of the vessel by means of an insulator in a manner known per se, so that the cathode spot on the inner wall is not the one with the cathode in conductive Connected metal parts can migrate.

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.To reduce the amount of mercury evaporating from the free mercury level According to the invention, the amount of mercury can be a cooling of the from the rectifier or Mercury flowing over the overflow is provided by a heat sink 1 4th will. For the same reason, it is often advantageous to use these according to the invention Part - of the cathode mercury 'through a ring, for example. shaped Covering device 15 made of metal or insulating material, preferably made of quartz, from the discharge space to separate to prevent that. from here mercury vapor into the anode compartment got. It is often useful, especially in the case of rectifiers for very high loads be, the mercury level i o on the suction side of the circulation pump only by one to connect small opening in the end plate 18 with the discharge space.

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.In Fig. 3 is an arrangement as a further embodiment shown, in which the direction of flow of the mercury is reversed as in the embodiment shown in Figs.

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.With this arrangement, the mercury runs under the influence of the Pump 6 to 8 at. 16 from the riser pipe 1 7 into the cathode vessel. back and at 5 over the edge of the tube i i arranged in the middle to the mercury surface ok This arrangement has before the. in Fig. i -shown the advantage that you Overall diameter can be kept much smaller.

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.If the diameter of the pipe i i at the overflow rim 5 is not too large is, is about the. Edge under your influence of the pump constant mercury flow so that there is no fear that the arc will be at this edge sets and brings them to melt, for example. The diameter of the free Mercury surface must be ok. be chosen so large that .also in the event that a lot of mercury adheres to the condensation surfaces, which has to be overcome by the pump Pressure difference is not too great. It is therefore, especially with large rectifiers, advantageous, the tube i i in the part where the free mercury surface is with the different load conditions can move to choose further than that to save mercury narrower part.

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.The power supply can be made on the cathode vessel itself with the help of screws or attached by welding. In some cases, however, it is useful to to attach the power connection to a water-cooled part of the cathode vessel, as shown in Figs. i and 3 at 19.

Claims

P: ATRXLT CLAIMS: i. Mercury vapor rectifier with a device to move the cathode mercury and one just a little out of the cathode surface outstanding insert body for attaching the cathode spot, characterized in that that the cathode container to produce a constant mercury level with an overflow (5) through which the circulation device circulates continuously moving mercury flows to the suction side of the circulation device is provided .. z. Mercury vapor rectifier according to claim i, characterized in that the .auf the suction side of the circulation device located pipe (i i), at the point where - during operation the free mercury level (i o) under the various exposure conditions sets, is expanded so that with the operational changes in the mercury content the cathode only minor changes to be overcome by the circulation device Pressure height occur (Fig. 3). 3. Mercury vapor rectifier according to claims i and z, characterized in that covering devices (15 and 18) are provided, through which the free mercury level (i o) on the suction side of the circulation device after the discharge space is closed. 4. Mercury vapor rectifier after Claims i and following, characterized in that devices «(14) for cooling of the mercury flowing back to the cathode are provided. 5. Mercury vapor rectifier according to claim i and following, characterized in that the for the attachment of the Cathode spot serving built-in body with the help of metal parts, preferably cooling fins (3), attached to the cooled part (4) of the cathode vessel. 6. Mercury vapor rectifier according to claim i and following, characterized in that. the power supply to the Cathode is arranged on a cooled part of the cathode vessel.