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Metalldampfstromrichter mit aus Metall bestehenden Anodenarmen.
Die Erfindung betrifft Metalldampfstromrichter mit luftgekühlten, aus Metall bestehenden
Anodenarmen, wobei das Stromrichtergefäss entweder aus Metall, beispielsweise aus Eisen, oder aber aus nichtleitendem Werkstoff, wie Glas, Quarz oder Porzellan, besteht.
Es ist von Wichtigkeit, bei Metalldampfstromrichtern mit aus Metall bestehenden Anodenarmen dafür zu sorgen, dass die Anodenarme in ausreichendem Masse gekühlt werden. Aus diesem Grunde war man bisher bestrebt, die Wärmeentwicklung in luftgekühlten Anodenarmen verhältnismässig klein zu halten und hat deshalb nur einen kleinen Teil der Entladungsbahn in die Anodenarme verlegt.
Man hat auch häufig zur Kühlung von aus Metall bestehenden Anodenarmen flüssige Kühlmittel, z. B. Wasser, herangezogen. Die Verwendung von Wasser als Kühlmittel hat jedoch den Nachteil, dass man bei einer Wasserkühlung mit der Kühltemperatur nicht über den Siedepunkt des Wassers gehen kann, so dass bei wassergekühlten Anodenarmen eine starke Kondensation des Quecksilbers in den Anodenarmen stattfindet, die zu Rückzündungen Anlass geben kann.
Zweck der Erfindung ist es, die Kühleinrichtungen der Metalldampfstromrichter mit luftgekühlten, aus Metall bestehenden Anodenarmen zu verbessern. Erfindungsgemäss wird das dadurch erreicht, dass die Anodenarme einen grossen Teil der Entladungsbahn, mindestens die Hälfte, umschliessen und an den Mantelflächen mit Kühlrippen versehen sind, die vorzugsweise an die Mantelflächen angeschweisst sind. Bei dem Stromrichter gemäss der Erfindung wird ein verhältnismässig grosser Teil der bei der Entladung entstehenden Wärme in den Anodenarmen erzeugt, welche die Wärme infolge ihrer guten Wärmeleitung rasch nach aussen befördern und dort von einer stark vergrösserten Oberfläche abstrahlen.
Die Ableitung des grössten Teiles der in der Entladung erzeugten Wärme durch die Anodenarme und die Vergrösserung der abstrahlenden Oberfläche derselben ist deshalb besonders wirksam, da die Entladungssäule gerade in den Anodenarmen in besonders innigem Kontakt mit der Wandung steht und daher die Wärme besonders gut abgeführt werden kann. Von ändern Gefässteilen konnte die Wärme selbst bei Anordnung von Kühlrippen an diesen Teilen nicht so gut abgeführt werden.
Es ist zweckmässig, die Zahl und/oder Grösse der Kühlrippen so zu wählen, dass sie nach der Anodenstirn hin mit dem Brennspannungsgradienten (V/em) zunehmen. Man erreicht hiedurch. dass die Stelle der Wandung der Anodenarme, der die meiste Wärme zugeführt wird, die grösste wärmeabstrahlende Oberfläche erhält. Die Kühlrippen können in beliebiger Weise an den Anodenarmen angebracht sein. In Fällen, in denen sie gleichzeitig die Führung des Kühlluftstromes übernehmen, kann man sie entweder parallel zur Achse der Anodenarme anordnen oder aber man legt die Kühlrippen geneigt zur Anodenarmachse etwa so, dass die Kühlluft gegen das mitzukühlende Gefäss geleitet wird.
Zwischen dem die Anoden enthaltenden Teil der Anodenarme und der Anodeneinführung sieht man in den längs des Anodenrohres verlaufenden Kühlrippen vorteilhaft Wärmedrosseln in Form von Schlitzen vor, so dass die Wärme von den Anodeneinführungen, die selbst Kühlkörper haben können, ferngehalten wird. Bei unter einem spitzen Winkel an das aus Metall bestehende Gefäss angesetzten Anodenarmen füllt man zweckmässig den kleinsten Winkel zwischen Anodenarm und Gefäss-
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Die Kühlrippen können derart zur Versteifung der Anodenarme beitragen, dass diese geringere Wandstärken erhalten können als Anodenrohre, die keine Kühlrippen haben.
Die den Winkel zwischen Anodenarm und Gefäss ausfüllende Kühlrippe bietet gleichzeitig dem Anodenarm einen Halt, da dieser dann nicht ausschliesslich von den Einführungsstellen in das Gefäss, sondern von einem beträchtlichen Teil des Gefässmantels aus getragen wird.
Die Kühlrippen können aus zu Rinnen oder Rohren gebogenen Blechstreifen gebildet werden, derart, dass jedes Sehenkelbleeh dieser Blechstreifen je eine Kühlrippe bildet. Die Bleehstreifen können U-förmigen oder V-förmigen Querschnitt haben. Es können mehrere aus derartigen Blechstreifen gebildete Rinnen ineinandergeschweisst sein, so dass eine sehr grosse wärmeabstrahlende Oberfläche entsteht. An Stelle von zu Rinnen gebogenen Blechstreifen kann man auch Rohre verwenden, die die Möglichkeit bieten, den Kühlluftstrom im unteren Teile gegebenenfalls mittels trichterförmiger Bleche aufzufangen und unter Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit an den zu kühlenden Stellen vorbeizuführen. Die hiedurch erreichte hohe Luftgesehwindigkeit hat eine hohe Wärmeübergangszahl zur Folge.
Befinden sich in den Anodenarmen steuerbare oder nicht steuerbare Gitter, so empfiehlt es sich, an den zwischen Gitter und Anodenstirn liegenden Teilen des Anodenarmes durch Anbringung von Rippen mit grossen kühlenden Flächen die Temperatur in dieser Zone und damit auch die Steuerbedingungen des Entladungsrohres in der jeweils gewünschten Weise zu beeinflussen.
Die freien Kanten der Kühlrippen können von einem Bleehsehirm umschlossen sein, der so angeordnet und ausgebildet ist, dass eine Erhöhung der Luftgeschwindigkeit in den Kühlmittelweg erzielt wird, die wiederum einen besonders wirksamen Wärmeaustausch zur Folge hat.
Als Werkstoff für die Kühlrippen empfiehlt es sich, gut wärmeleitende Metalle oder Legierungen, beispielsweise aus Aluminium oder Kupfer, zu verwenden.
In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele dargestellt.
Fig. 1 zeigt einen Gleichrichter mit Eisengefäss, teilweise im Schnitt, Fig. 2 eine andere Ausführungsform. In den Fig. 3-6 sind Querschnitt durch eiserne Anodenarme mit Rippen verschiedener Form dargestellt.
Der Gleichrichter nach Fig. 1 hat ein Metallgefäss 1, das als Kegelstumpf mit steiler Mantelfläche ausgebildet ist. Der Kathodenteil des Gefässes ist als flache Schale 2 ausgebildet, an die der Kathodenbehälter 3, der vorteilhaft aus Porzellan besteht, angesetzt ist. Die die Anoden 4 enthaltenden Arme 5 sind so steil in denMantel des Gefässes 1 eingesetzt, dass geradlinige Wege von den Anoden zur Kathode für die Entladung nicht möglich sind. Der Deckel 6 des Gefässes ist als stumpfer Kegel ausgebildet und trägt Kühlrippen 7, an denen der von dem Ventilator 8 erzeugte Kühlluftstrom vorbeistreieht.
In diesen Kühlluftstrom greifen die Anodenarme 5 mit Rippen 9 ein, derart, dass eine wirksame Abfuhr der an den Anodenarmen auftretenden Wärme erzielt wird.
Der kleinste Winkel, den die Anodenarme 5 mit dem Mantel des Gefässes 1 einschliessen, ist mit Rippen 10 ausgefüllt, die einerseits an den Anodenarmen und anderseits am Gefässmantel sowie dem oberen Rand des Gefässes angeschweisst sind. Die so ausgebildeten Rippen entlasten die Anodenarmeinführungsstellen in das Gefäss. Um zu verhindern, dass die Anodeneinführungsstellen zu stark erwärmt werden, sind in den Rippen 9 und 10 Schlitze 11 und 12 vorgesehen, die als Wärmedrosseln wirken. Solche Wärmedrosseln sind auch in den Kühlfahnen 7 vorgesehen und mit 13 und 14 bezeichnet.
Hier haben sie den Zweck, eine vom Hauptteil des Deckels im wesentlichen unabhängige Kühlung der Verbindungsstelle zwischen Deckel und Gefäss zu bewirken.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 verlaufen die Rippen 15 nicht, wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1, parallel zur Anodenarmachse, sondern quer zu dieser, u. zw. sind die Rippen 15 so gestellt, dass der von dem Ventilator erzeugte Kühlluftstrom gegen den Mantel und den Deckelteil des Gefässes geführt wird. Die Rippen 1. 5 können bei 16 etwas nach unten gebogen sein, so dass sie als Fang für den Kühlluftstrom dienen.
Wie man aus den in den Fig. 3--6 dargestellten Querschnitten ersieht, können die Rippen in verschiedener Weise ausgebildet sein. Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 sind einfache, aus je einem Blechstreifen bestehende Rippen angegeben. Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 haben die Blechstreifen U-förmigen Querschnitt, so dass für je zwei Blechsrhenkel17 und 18 jeweils nur eine Befestigungsstelle 19 erforderlich ist.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 haben die Rippenbleehe V-förmigen Querschnitt, bei der Ausführungsform nach Fig. 6 sind mehrere Rippen V-förmigen Querschnitts ineinandergesteckt und bei der Ausfübrungsform nach der Fig. 7 endlich dienen als Rippen exzentrisch ineinanderliegende Rohre, die auf ihrer Länge entweder geschlossen oder aber, wie bei 20 dargestellt, aufgeschnitten sein können.
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