DE814494C - Umlaufender Gleichrichter, der mindestens einen, synchron mit einer Netzfrequenz sich oeffnenden und schliessenden Kontakt aufweist - Google Patents

Description

Bis heute hat man die folgenden Grundsätze für die Konstruktion von umlaufenden Gleichrichtern beachtet:

i. Die Verwendung von festen Kontakten, die periodisch miteinander in Berührung gebracht und wieder voneinander getrennt werden. Solche umlaufenden Gleichrichter, im folgenden Mutatoren genannt, mit festen Kontakten, weisen verschiedene Nachteile auf: a) Notwendigkeit eines sehr genauen

ίο Synchronismus, damit die Kontakte von zwei benachbarten Phasen nicht gleichzeitig geöffnet werden; b) Beuötigung spezieller Mittel (Induktanzen) zur Bewerkstelligung der Kommutierung, um das Auftreten von Rückströmen und die Bildung von Lichtbogen zu vermeiden; c) schnelle Abnutzung der Elektroden, sofern man für die Kommutiermittel nicht relativ kostspielige Induktanzspulen vorsieht.

2. Verwendungeines Quecksilberdampfbogens im Vakuum. In diesem Falle werden die Verluste verhältnismäßig groß, wenn man bei niederen Spannungen arbeiten muß, weil der Spannungsabfall im Lichtbogen ungefähr konstant 20 Volt beträgt.

3. Verwendung eines in bezug auf eine feste Elektrode beweglichen Quecksilberstrahles, mit welcher dieser periodisch in Berührung kommt. In diesem Falle wird eine bedeutende Energie verbraucht, um das zur Bildung des Quecksilberstrahles benötigte Quecksilber in Umlauf zu setzen.

Vorliegende Erfindung hat zum Ziel, diese Nachteile bekannter Mutatoren zu umgehen und einen Mutator vorzusehen, der unter besseren Bedingungen arbeitet, und zwar sowohl für schwache Spannungen und kleine Leistungen als auch für hohe Spannungen und große Leistungen.

Der Gegenstand der Erfindung bezieht sich auf einen umlaufenden Gleichrichter, der mindestens einen, synchron mit einer Netzfrequenz sich öffnenden und schließenden Kontakt aufweist. Dieser Mutator ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß er mindestens mit einem Behälter versehen ist, der Quecksilber und mindestens eine feste Elektrode enthält, wobei sich dieser Behälter um eine bewegliche Achse dreht, welche wieder um eine ίο feste Achse drehbar ist, um auf diese Weise dem Quecksilber eine Relativbewegung in bezug auf die genannte feste Elektrode zu erteilen, und daß das Quecksilber während der gesamten Dauer jedes Stromdurchganges die Kathode bildet, wobei sich »5 die Kommutierung anläßlich des öffnens des Stromkreises im Lichtbogen vollzieht, der sich zwischen dieser Kathode und der gegenüberliegenden Elektrode ausbildet.

Wie man sofort ersehen kann, werden mit einer ao solchen Anordnung die Nachteile von Mutatoren mit festen Kontakten umgangen, sowie auch der Nachteil, der im Zusammenhang mit Quecksilberdampfmutatoren oben angeführt worden ist. Im übrigen ist die Energie vernachlässigbar, welche notwendig ist, um der bei dem Erfindungsgegenstand notwendigen geringen Quecksilbermenge eine Relativbewegung in bezug auf die feste Elektrode zu geben, was den oben angeführten Nachteil bei Quecksilberstrahlmutatoren behebt.

Beim erfindungsgemäßen Mutator vollzieht sich die Kommutierung im Lichtbogen, was ohne spezielle Einrichtungen die im Zusammenhang mit Mutatoren mit festen Kontakten angeführten Nachteile behebt. Ferner ersieht man, daß die negative Charakteristik des Bogens, Vergrößerung des Widerstandes bei Abnahme der Intensität, ein automatisches Auslöschen des zur Kommutierung 'dienenden Bogens zur Folge hat.

Die Zeichnung stellt zwei beispielsweise Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Mutadors dar.

Fig. ι ist ein axialer Längsschnitt einer ersten Ausführungsform;

Fig. 2 stellt einen Querschnitt nach H-II der Fig. ι dar;

Fig. 3 ist ein Querschnitt nach HI-III der Fig. 1; Fig. 4 zeigt ein Schaltschema dieser ersten Ausführungsform;

Fig. 5 stellt eine Einzelheit einer Variante dar; Fig. 6 ist ein Schnitt durch die zweite Ausführungsform;

Fig. 7 und 8 stellen Einzelheiten dieser zweiten Ausführungsform dar.

Der dargestellte Mutator ist mit einem metallisehen Gehäuse 1 von allgemein zylindrischer Form versehen, an dessen Enden mittels Mutterschrauben zwei Endplatten 2, 3 befestigt sind. Die Platte 3 wird von einer Welle 4 axial durchdrungen, welche sich in der Richtung des Pfeiles 5 dreht. Die gegenüberliegende Platte 2 wird von einer Welle 6 axial durchdrungen, die sich genau in der Verlängerung der Welle 4 befindet. Die letztere Welle ist mit einer Scheibe 7 fest verbunden, in welcher zwei Kugellager 8, 9 vorgesehen sind, welche in gleichem Abstand von der geometrischen Achse der Welle 4 angeordnet sind und diametral entgegengesetzte Lagen einnehmen. Durch jedes Kugellager führt ein Rohr 10 bzw. 11; beide Rohre verlaufen parallel zur Welle 4 und drehen sich mit der Scheibe 7 um die Achse dieser Welle. Um dem Ganzen die nötige Starrheit zu verleihen, ist eine zweite, zur ersten Scheibe 7 parallel verlaufende Scheibe 12 vorgesehen, in welcher zwei Kugellager 13 bzw. 14 sich befinden, durch welche ebenfalls je eines der Rohre 10, 11 verläuft.

Das Rohr 10 ist mit einer kleinen Scheibe 15 verschweißt, auf welcher mittels Schrauben 16 ein Zahnrad 17 befestigt ist, das in ständigem Eingriff mit einem innen verzahnten Zahnkranz 18 steht. Das Rohr 11 ist mit einer kleinen Scheibe 19 verschweißt, auf welcher sich wieder mittels Schrauben 20 befestigt, ein Zahnrad 21 befindet, das mit einem Zahnkranz 22 mit Innenverzahnung ständig im Eingriff steht. Die zwei Zahnkränze 18 und 22 sind von gleicher Größe und sind nebeneinander angeordnet. Jeder ist außen mit einer schraubenförmigen Zahnung 23 bzw. 24 versehen, in die eine Schraube 25 bzw. 26 eingelassen ist; diese Schrauben sind sa. angeordnet, daß sie sich ohne axiale Verschiebung in einem Teil 27 des Gehäuses 1 drehen können. Ein Ende der Schrauben ist, wie es mit 28 für die Schraube 26 angegeben ist, mit einer kantigen Partie ausgestattet, die es ermöglicht, diese Schrauben mittels eines Einstellschlüssels um ihre eigene Achse zu drehen. Durch Drehen der Schrauben 25 und 26 kann man jeden Zahnkranz 18 und 22 um die Achse des Mutators zum Drehen bringen.

Die Welle 6 ist mit einer parallel zur Scheibe 7 verlaufenden Scheibe 29 von gleichen Ausmaßen fest verbunden. Diese Scheibe 29 weist in ihrem Inneren zwei Kugellager 30, 31 auf, in welche zwei Rohre 32 bzw. 33 eingelassen sind, welche genau in der Verlängerung der oben besprochenen Rohre 10 bzw. 11 liegen. Die Scheiben 7 und 29 sind mittels zwei Stäben 34 und 35 untereinander starr verbunden, welche parallel zur Achse des Mutators verlaufen und an jedem Ende mit einer dieser Scheiben befestigt sind. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, befinden sich die Stäbe 34, 35 in einer Radialebene der Achse des Mutators, welche Ebene senkrecht auf der die Achse der Rohre 10, 32 einerseits und 11, 33 andererseits enthaltenden Radialebene steht. Selbstverständlich verbürgen die Stäbe 34 und 35 nicht nur die starre Verbindung der Scheiben 7 und 29, sondern auch die starre Verbindung der Scheibe 12 nj mit den beiden ersten Scheiben.

Das Rohr 10 ist ebenfalls auf einer kleinen Scheibe 36, analog 15, festgeschweißt; auf dieser Scheibe ist mittels Schrauben 37 ein Stück 38 aus Isoliermaterial befestigt, dessen Zweck später besprochen werden wird. In gleicher Weise ist das Rohr 11 mit der kleinen Metallscheibe 39, analog 19, verschweißt, auf welcher mittels Schrauben 40 ein dem Stück 38 analoges Stück 41 aus Isoliermaterial befestigt ist, von dem noch die Rede sein wird.

Das mit ίο koaxiale Rohr 32 ist ebenfalls durch Schweißung mit einer kleinen Metallscheibe 42 fest verbunden, auf welcher mittels Schrauben 43 ein Stück 44 aus Isoliermaterial befestigt ist, das genau gegenüber dem Stück 38, aber in einem gewissen Abstand von diesem sich befindet. Schließlich ist das koaxial mit 11 verlaufende Rohr 33 ebenfalls durch Schweißung mit einer kleinen Scheibe 45 vereinigt, auf welcher mittels Schrauben 46 ein Stück 47 aus Isoliermaterial befestigt ist, das sich genau gegenüber dem Stück 41, aber in einem gewissen Abstand von diesem befindet.

Im Inneren des zylindrischen Gehäuses 1 ist eine ebenfalls zylindrische Verkleidung 48 aus Isoliermaterial vorgesehen. Im Inneren dieser isolierenden Verkleidung 48 befinden sich vier identische Metallringe 49, 50, 51, 52, die in einem bestimmten Abstand voneinander angeordnet und durch Isolierringe 53, 54, 55 voneinander isoliert sind. Ein ähnlicher Isolierring 56 befindet sich zwischen dem Metallring 52 und dem benachbarten Zahnkranz 22. Die leitenden Ringe 49, 50, 51, 52 sind je mit einer elektrischen Klemme 57 bzw. 58, 59 und 60 verbunden, welche durch das Gehäuse 1 und die isolierende Umhüllung 48 hindurchführen und in den entsprechenden Ring eingeschraubt sind. Eine Isolierhülse 61 ist um jede Klemme angebracht, um diese elektrisch vom Gehäuse 1 zu isolieren.

Die zylindrische Innenfläche eines jeden Ringes 49, 50, 51, 52 stellt die Laufbahn für eine Rolle dar, von der jetzt die Rede sein wird. Die im Inneren des Ringes 52 sich bewegende Rolle ist in 62 sichtbar. Sie ist so angeordnet, daß sie ständig koaxial mit den Röhren 10 und 32 verläuft. Diese Rolle ist gegenüber dem Isolierstück 38 nicht drehbar, weil drei Stifte 64 vorgesehen sind, deren Enden in ein Lager des Isolierstückes 38 eingreifen. Das betreffende Ende eines jeden Stiftes 64 ist mit einem Futter 65 aus elastischem Material, wie z. B. Gummi, umgeben, das die Aufgabe hat, den Stiften 64 in bezug auf die Achse des Rohres 10, eine leichte Winkelverschiebung zu ermöglichen, damit die Rolle 62 immer gut gegen die im Inneren des Ringes 52 vorgesehene Laufbahn anliegt. Die Rolle 62 ist auf einer koaxial mit den Rohren 10 und 32 verlaufenden kleinen Welle 66 festgekeilt.

Die im Inneren des Ringes 51 laufende Rolle ist mit 67 dargestellt. Sie ist in der Winkelrichtung infolge des Vorhandenseins der drei Zapfen 68 mit dem Isolierstück 41 festgelegt; das freie Ende dieser Stifte dringt in ein Lager des Stückes 41 ein, wobei dieses Ende mit einem Futter 69 aus elastischem Material, wieGummi, versehen ist, umesdem Stift 68 zu ermöglichen, nötigenfalls eine leichte Neigung gegenüber der Achse des Rohres 11 einzunehmen, um zu verbürgen, daß die Rolle 67 immer gut gegen die im Inneren des Ringes 51 vorgesehene Laufbahn anliegt. Diese Rolle 67 ist auf einer koaxial mit den Rohren 11 und 33 verlaufenden kleinen Welle 70 festgekeilt.

Die im Inneren des Ringes 50 laufende Rolle wird von einem ringförmigen Vorsprung 71 gebildet, der mit einer Metalltrommel 72 fest verbunden ist, welche die Seitenwand eines eine bestimmte Menge Quecksilber 74 enthaltenden Behälters 73 bildet. Dieser Behälter ist an seinen beiden Enden durch metallische Endplatten 75 und 76 verschlossen. Durch die Platte 76 führt eine kleine Welle 66 hindurch, deren freies Ende sich ins Innere des Behälters 73 erstreckt. Ringe aus isolierendem Material ■]"] und 78 verbürgen gleichzeitig die Dichtigkeit zwischen der Welle 66 und der Platte 76 sowie die starre Verbindung des Behälters 73 mit dieser Welle. Die Platte 75 des Behälters 73 ist durch eine gleichartige Bindung mit dem Isolierstück 44 vereinigt, wie sie zwischen der Rolle 62 und dem Isolierstück 38 vorgesehen ist. Auf der Platte 75 sind drei Stifte 79 befestigt, deren freies Ende in ein Lager eines Isolierstückes 44 eindringt, und um das genannte Ende jedes Stiftes ist ein Futter 80 aus elastischem Material, z. B. aus Gummi, angeordnet, damit sich diese Stifte nötigenfalls in bezug auf die Achse des Rohres 32 leicht neigen können, um zu versichern, daß die Rolle 71 immer gut gegen die im Innern des Ringes 50 vorgesehene Rollbahn anliegt.

Ein kleines Rohr 81 durchtritt die Platte 75 in axialer Richtung und ist durch eine Schraube 82 nach der Art eines Stopfens verschlossen. Dieses kleine Rohr 81 dient zum Einbringen von Quecksilber 74 in das Innere des Behälters 73.

Die kleine Welle 70 trägt einen Behälter 83, der dem Behälter 73 vollständig gleicht. Die im Inneren des Ringes 49 laufende Rolle wird durch einen ringförmigen Vorsprung 84 gebildet, der mit einem zylindrischen Stück 85, das die Seitenwand des Behälters 83 darstellt, fest verbunden ist. Dieser Behälter ist an einem Ende durch eine der Platte 76 analoge Platte 86 und am anderen Ende durch eine der Platte 75 analoge Platte 87 verschlossen. Isolierringe 88 und 89, ähnlich "jy und 78, bürgen dafür, daß der Durchtritt der Welle 70 durch die Platte 86 dicht ist, und daß eine starre Verbindung zwischen dieser Platte und der genannten, Welle vorhanden ist. Im Behälter 83 befindet sich Quecksilber 90. Ein kleines Rohr 91, das die Platte 87 axial durchdringt, dient zur Einführung des Quecksilbers. Dieses Rohr ist durch eine Schraube 92 in der Art eines Stopfens verschlossen.

Mittels dreier auf dieser Platte befestigter Stifte 93 ist die Platte 87 des Behälters 83 mit dem Isolierstück47 verbunden; das freie Ende dieser Zapfen dringt in ein Lager des Stückes 47 ein. Hier ist das Ende eines jeden Stiftes wieder von einem Futter 94 aus elastischem Material, z. B. Gummi, umgeben, damit diese Stifte 93 nötigenfalls eine leichte Neigung gegen die Achse des Rohres 33 einnehmen können, um zu verbürgen, daß die Rolle 84 immer gut gegen die im Inneren des Ringes 49 vorgesehene Laufbahn anliegt. iao

Das freie Ende der Welle 66, welches, wie schon gesagt, ins Innere des Behälters 73 eindringt, trägt eine Reihe metallischer Flügel 95, die sich radial bis in die Nähe der zylindrischen Wand 72 erstrekken. Diese Flügel haben die auf der Fig. 2 dargestellte Form, d. h. sie weisen alle das gleiche

Profil von der Form eines Kreissektors mit schwacher öffnung auf. Die verschiedenen Flügel sind auf einer Welle 66 festgekeilt. Die Anzahl der Flügel wird durch die Stromstärke bestimmt, die den Mutator durchströmen soll. Wie man später sehen wird, stellen diese Flügel eine der Elektroden dar, zwischen denen sich das öffnen und Schließen des Stromkreises vollzieht; das Quecksilber 74 stellt die entgegengesetzte Elektrode dar.

ίο Flügel 96 sind ähnlich denen 95 auf einer Welle 70 festgekeilt, wobei sie eine Elektrode darstellen, zwischen denen das Schließen und öffnen des Stromkreises sich vollzieht; das Quecksilber 90 bildet die entgegengesetzte Elektrode. Der beschriebene Mutator funktioniert folgendermaßen:

Wenn sich die Welle 4 im Sinne des Pfeiles 5 dreht, werden die Achsen der Behälter 73 und 83 mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit mitgenommen. Die Achse dieser Behälter dreht sich dabei also um die feste Achse des Mutators. Im weiteren hat die Rotation der Welle 4 zur Folge, daß sich die Zahnräder 17 und 21 auf den entsprechenden inneren Zahnungen der Zahnkränze 18 und 22 bewegen. Der Durchmesser dieser Zahnräder ist genau halb so groß wie der Durchmesser der Zahnungen dieser Zahnkränze. Die Durchmesser der vier auf den Ringen 49, 50, 51, 52 vorgesehenen Rollbahnen sind selbst wieder gleich dem Durchmesser der Zahnung dieser Zahnkränze 18 und 22. Weiter ist der Durchmesser der vier Rollen 62, 67, 71 und 84 gleich dem Durchmesser der Zahnungen der Zahnräder 17 und 21. Daraus folgt, daß diese Rollen, ohne zugleiten, auf ihren entsprechenden Rollbahnen rollen und so die Drehung der Behälter 73 und 83 um ihre eigene Achse hervorrufen, und zwar gleichzeitig mit der Drehung der Achse dieser Behälter um die allgemeine Achse des Mutators.

Die infolge der Bewegung der Behälter um die feste Achse des Mutators entstehende Zentrifugalkraft bewirkt, daß das Quecksilber so weit wie möglich von dieser Achse weggedrängt wird, so daß es die auf Fig. 2 angegebene Lage einnimmt, wo seine freie Oberfläche in jedem Behälter 73 und 83 einen Teil einer zylindrischen Rotationsfläche um die Achse des Mutators darstellt. Die Rotation der Behälter um ihre eigene Achse hat auch die Drehung der Wellen 66 und 70 um ihre eigene Achse zur Folge, und zwar in der umgekehrten Drehrichtung der Welle 4 selbst.

Durch den Pfeil 97 auf der Fig. 2 ist der Drehsinn der Scheibe 29 angegeben, d. h. der Welle 4, und durch die Pfeile 98 und 99 sind die Drehsinne der Wellen 66 und 70 und ihrer zugehörigen Flügel 95 und 96 angegeben. Daraus folgt, daß die leitenden Flügel 95 und 96 abwechslungsweise und periodisch in das Quecksilber eingeführt werden und dieses wieder verlassen. Die Rotationsgeschwindigkeit der Welle 4 wird mit Rücksicht auf die Netzfrequenz so gewählt, daß das Eintauchen der leitenden Flügel in das Quecksilber und die Herausführung dieser Flügel aus dem Quecksilber synchron mit dieser Netzfrequenz stattfindet. Wenn man den dargestellten Mutator z. B. als Gleichrichter in einem Einphasenstromkreis verwenden will, *>5 werden die Anschlüsse nach dem Schema der Fig. 4 eingerichtet. Die Sekundärwicklung 100 des Speisetransformators weist eine Mittelanzapfung 101 auf. Ein Ende der Sekundärwicklung 100 ist mit der Klemme 57 und das andere Ende mit der Klemme 58 verbunden. Die Klemmen 59 und 60 sind an einen gemeinsamen Punkt 102 angeschlossen. Der Verbrauchsstromkreis 103 des durch den Mutator gleichgerichteten Stromes ist zwischen den Punkten 101 und 102 vorgesehen. Während einer Halbperiode funktioniert also einer der Behälter 73, 83 als Gleichrichter, während der andere außer Gebrauch ist, und während der zweiten Halbperiode tritt in der Stellung der auf der Zeichnung dargestellten Organe der entgegengesetzte Fall ein; der ⁸<> Strom tritt also durch die Klemme 58 ein und fließt von dieser zum Ring 50 und von diesem zur Rolle 71 und zur Metall wand 72 des Behälters 73, um schließlich das Quecksilber 74 zu erreichen. Im betreffenden Augenblick tauchen die Metallflügel 95 in das Quecksilber ein; der Strom fließt also vom Quecksilber über diese Flügel zur Welle 66, dann zur Rolle 62, erreicht dann den Ring 52 und die Stromaustrittsklemme 60; während dieser Zeit fließt kein Strom zwischen den Klemmen 57, 59, da die Flügel 96 außer Kontakt mit dem Quecksilber 90 sind.

Die Anordnung ist so getroffen, daß das Quecksilber während der ganzen Zeitspanne jedes Stromdurchganges durch einen Behälter die Kathode bildet. Unter diesen Bedingungen findet die Kommutierung anläßlich des öffnens des Stromkreises zwischen den betreffenden Flügeln und dem Quecksilber im Lichtbogen statt, der sich zwischen dieser Quecksilberkathode und der gegenüberliegenden Elektrode, d. h. also den festen Metallflügeln, ausbildet.

Im beschriebenen Beispiel bildet während der gesamten Dauer des Stromdurchganges die von den Flügeln 95 bzw. 96 gebildete feste Elektrode die Anode. In der Variante gemäß Fig. 5 bildet diese feste Elektrode während dem größeren Teil des Stromdurchganges durch den betreffenden Behälter die Anode. Bei dieser Variante weist jeder Flügel, wie z. B. 95, an der Stelle, mit welcher er das Quecksilber 74 beim öffnen des Stromkreises verläßt, eine ein Lager bildende Kammer 104 von der Form eines Trichters auf, welche demzufolge an beiden Enden offen ist. Diese Kammer ist so angeordnet, daß sie sich mit Quecksilber füllt, wenn sie mit dem Flügel in die Quecksilbermasse 74 eintaucht und weiter so, daß der das Kommutieren bewirkende Lichtbogen zwischen dem am engen Ausflußende der Kammer 104 erscheinenden Quecksilbertropfen und der Quecksilberoberfläche 74 sich ausbildet. Gleichzeitig mit der Kommutierung und der Ausbildung des Bogens entweicht die geringe, in der Kammer 104 enthaltene Quecksilbermenge unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft aus dieser Kammer. In dieser Variante bildet sich der Lichtbogen also während dem kurzen Augenblick der

Kommutierung zwischen dem die Kathode bildenden Quecksilber 74 und dem vorübergehend vom Flügel 95 getragenen Quecksilbertropfen 105 aus. Während diesem winzig kleinen Zeitraum bildet dieses Tröpfchen also die Anode.

Aus dem beschriebenen Beispiel geht hervor, daß die Stromzufuhr zu den Elektroden sich vollzieht, ohne daß Gleitkontakte oder biegsame Leiter verwendet werden. Auf diese Weise umgeht man die Abnutzung der Zuleitungskontakte und das Auftreten von Ermüdungsbrüchen in den biegsamen Leitern, wie sie in vielen bekannten Apparaten verwendet werden. Wie ausgeführt wurde, findet die Stromzufuhr hier mittels Rollen statt, die praktisch, ohne zu gleiten, auf einer feststehenden metallischen Laufbahn rollen, und demzufolge tritt praktisch keine Abnutzung auf. Infolge der Zentrifugalkraft, welche diese Rollen fest gegen ihre Laufbahnen drückt, wird ein guter Kontakt zwischen diesen Rollen und ihren Laufbahnen gewährleistet.

Es kann noch bemerkt werden, daß man durch mechanische Mittel den Augenblick der Kommutierung in jedem Behälter je nach Belieben einstellen kann, sogar während des Betriebes des Mutators, und zwar mittels der Einstellschrauben 25 und 26; diese ermöglichen die Einstellung der Winkelstellung jedes Behälters um seine eigene Achse, ohne daß deswegen eine Verschiebung dieser Achse um die allgemeine Achse des Mutators stattfinden würde. Schließlich wird das Quecksilber infolge der Bewegung des Behälters um die im Raum feste Achse einer Zentrifugalkraft unterworfen, die an dem Ort, wo die Kommutierung stattfindet, vollkommen genügend ist, um die Oberfläche desQuecksilbers zu stabilisieren und damit jede schädliche, die Genauigkeit (zeitlich) dieser Kommutierung störende Schwingung auszuschließen.

Die zweite auf den Fig. 6 bis 8 dargestellte Ausführungsform umfaßt einen Rahmen 106, in welchem sich zwei genau in der Verlängerung voneinander angeordnete Wellen 107, 108 drehen, welche mit einem rechteckigen Gestell 109 fest verbunden sind. An der Welle 107 ist ein Antriebsrad 110 befestigt, das dazu dient, das Gestell 109 in Rotation zu versetzen. Die Welle 108 trägt drei auf ihr befestigte, aber elektrisch voneinander isolierte Kontaktringe in, 112, 113. Mit jedem Kontaktring wirkt eine Bürste 114 bzw. 115, 116 zusammen, die in einem Bürstenhalter 117 bzw. 118, 119 angeordnet sind: die drei Bürstenhalter werden von einem mit der Umhüllung 106 fest verbundenen Arm 120 getragen.

Das Gestell 109 wird in der'Mitte von einer Welle 121 durchdrungen, die senkrecht auf der den Achsen 107 und 108 gemeinsamen Achse steht. Diese Welle 121 trägt ein konisches Zahnrad 122, das mit einem feststehenden konischen Zahnkranz 126 im Eingriff steht, der im Inneren der Umhüllung 106 angeordnet ist. Diese Welle 121 trägt ebenfalls drei elektrisch voneinander isolierte Ringe 123, 124, 125. Mit jedem dieser Ringe arbeitet ein Paar Bürsten 127 bzw. 128, 129 zusammen. Diese Bürsten werden von drei Paaren Bürstenhalter 130 bzw. 131, 132 getragen. Diese drei Paare Bürstenhalter werden wiederum von zwei auf dem Gestell 109 befestigten Armen 133 und 134 getragen und verlaufen parallel zur Welle 121. Schließlich ist diese Welle 121 auf ihrem im Inneren des Gestells 109 gelegenen Teil mit einem auf ihr festgekeilten Rad 135 versehen, das am seiner Peripherie einen Behälter 136 aufweist. Auf der Fig. 7 ist in vergrößertem Maßstab der Teil des Behälters 136 dargestellt, welcher auf Fig. 6 im Schnitt sichtbar ist. 137 bezeichnet die Nabe des Rades 135, und 138 stellt seine Felge dar. Um diese Felge sind zwei ringförmige Stücke 139 und 140 aus Isoliermaterial angeordnet. Diese Stücke werden durch einen Isolierring 141, der in der von der Welle 121 am weitesten entfernten Region angeordnet ist, auseinandergehalten. Ein mit einem radialen Flansch 143 versehener Metallring 142 umgibt die Stücke 139, 140, 141. Eine einerseits auf die Seite der Felge 138 und andererseits auf den Flansch 143 entgegengesetzten Rand des Ringes 142 aufgeschraubte ringförmige Platte 144 verbürgt, daß das durch die Stücke 139, 140, 141, 142 gebildete Ganze an seinem Platz auf der Felge 138 verbleibt. Diese Stücke umschließen zusammen mit der Felge 138 einen ringförmigen Raum 145 von rechtwinkligem Querschnitt, in dessen Innerem sich eine bestimmte, auf der Zeichnung nicht dargestellte Quecksilbermenge befindet.

In die beiden sich gegenüberliegenden Flächen der Isolierstücke 139 und 140 ist eine ringförmige Nut 146 bzw. 147 eingebracht. Diese beiden Nuten liegen einander genau gegenüber. In der Nut 146 ist ein Metallring 148 angeordnet, der auf der Fig. 7 im Schnitt gezeigt ist. In der Nut 147 befindet sich ein Ring, wie er auf der Fig. 8 in der Aufsicht dargestellt ist. Dieser Ring setzt sich aus zwei Metallteilen 149 und 150, von welchen jeder etwas weniger groß ist als ein Halbkreis, und aus zwei zwischenliegendem Isolierstücken 151 und 152 zusammen, die dazu bestimmt sind, die leitenden Stücke 149, 150 voneinander zu isolieren. Auf der Fig. 7 ist eines der leitenden Stücke 149 im Schnitt dargestellt.

Es sei angenommen, es müsse ein Apparat mittels des auf den Fig. 6 bis 8 dargestellten Mutators mit gleichgerichtetem Strom versorgt werden. Die Sekundärwicklung des Speisetransformators wird dann mit einer Mittelanzapfung versehen sein, die an eine Klemme des Verbrauchsapparates angeschlossen ist. Dabei wird das eine Ende dieser Sekundärwicklung an die Bürste 114 und das andere Ende an die Bürste 116 angeschlossen. Die Bürste 115 wird mit der anderen Klemme des Verbrauchsapparates verbunden. Die Schaltverbindungen im Inneren des Mutators sind schematisch in punktierten Linien angegeben.

Der Ring 111 ist mit den zwei Bürsten 127 leitend verbunden, der Ring 112 ist an die beiden Bürsten 128 und der Ring 113 an die zwei Bürsten 129 angeschlossen. Es besteht weiter eine Verbindung zwischen dem Ring 123 und dem Halbring 149, zwischen dem Ring 124 und dem vollständigen Ring 148 und zwischen dem Ring 125 und dem anderen

Halbring 150. Der dargestellte Mutator funktioniert folgendermaßen·:

Infolge der Rotation des Antriebrades 110 erhält der Behälter 136 einerseits eine rasche Drehbewegung um die Achse der Welle 121 und andererseits eine Bewegung infolge der Rotation dieser Welle 121 um die den Wellen 107 und 108 gemeinsame feste Achse. Die ersterwähnte Rotation zwingt das sich in der ringförmigen Kammer 145 befindliehe Quecksilber, ständig seinen Platz an der Peripherie dieser Kammer einzunehmen. Die zweite Bewegung, die synchron mit der Netzfrequenz verläuft, hat zur Folge, daß die sich in der ringförmigen Kammer 145 befindliche Quecksilbermasse gezwungen wird, sich im Inneren dieser Kammer zu verlagern, und zwar mit einer Geschwindigkeit, die synchron ist mit der Frequenz. Die in Frage stehende Quecksilbermasse befindet sich somit in ständigem Kontakt mit dem Metallring 148; da-

λο gegen ist sie nur abwechslungsweise in Kontakt mit den Halbringen 149, 150; sie verbindet also den Halbring 149 bzw. 150 leitend mit dem vollständigen Ring 148. Im Augenblick, wo diese Quecksilbermasse eine der Isolierzonen 151, 152 der

as Halbringe 149, 150 erreicht, vollzieht sich die Kommutierung. Die Verbindungen sind derart angebracht, daß das Quecksilber ständig die Kathode bildet, während die Anode abwechslungsweise von den festen Metallstücken 149, 150 gebildet wird.

Gleich wie in der ersten Ausführungsform, vollzieht sich die Kommutierung im Lichtbogen, der sich zwischen dem Quecksilber der Kathode und den festen metallischen Anoden 149, 150 ausbildet.

Claims (10)

1. Patentansprüche:

   i. Umlaufender Gleichrichter, der mindestens einen, synchron mit einer Netzfrequenz sich öffnenden und schließenden Kontakt aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß er mit mindestens einem Behälter versehen ist, der Quecksilber und mindestens eine feste Elektrode enthält, wobei sich dieser Behälter um eine bewegliche Achse dreht, welche wieder um eine feste Achse drehbar ist, um auf diese Weise dem Quecksilber eine Relativbewegung in bezug auf die genannte feste Elektrode zu erteilen, und daß das Quecksilber während der gesamten Dauer jedes Stromdurchganges die Kathode bildet, wobei sich die Kommutierung anläßlich des öffnens des Stromkreises im Lichtbogen vollzieht, der sich zwischen dieser Kathode und der gegenr überliegenden Elektrode ausbildet.
2. 2. Gleichrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß infolge der Bewegung des Behälters um die feste Achse das Quecksilber einer Zentrifugalbewegung unterworfen wird, die an dem Ort, wo die Kommutierung stattfindet, genügend groß ist, um die Oberfläche des Quecksilbers zu stabilisieren, und um schädliche Schwingungen auszuschließen, welche störend auf die Genauigkeit dieser Kommutierung wirken.
3. 3. Gleichrichter nach Ansprüchen! und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Elektrode während der ganzen Dauer des Stromdurchganges die Anode bildet.
4. 4. Gleichrichter nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Elektrode während dem größeren Teil jedes Stromdurchganges die Anode bildet, wobei diese Elektrode ein Lager aufweist, aus welchem das die Anode bildende Quecksilber während der Zeit der Kommutierung ausfließt.
5. 5. Gleichrichter nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden genannten Achsen parallel verlaufen, und daß die bewegliche Achse einen Rotationszylinder um die feste Achse beschreibt.
6. " 6. Gleichrichter nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter mit mindestens zwei Stromzuführungsorganen für seine Elektroden fest verbunden ist, wobei diese Organe während der Rotation des Behälters je auf einer mit dem Stromnetz verbundenen leitenden Bahn rollen.
7. 7. Gleichrichter nach Ansprüchen 1, 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Stromzufuhr dienenden rollenden Organe infolge der durch die Bewegung des Behälters um die feste Achse entstehenden Zentrifugalkraft auf die entsprechenden Rollbahnen gedrückt werden.
8. 8. Gleichrichter nach Ansprüchen 1, 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollbewegung der genannten stromzuführenden Organe auf den entsprechenden Rollbahnen praktisch ohne Gleiten verläuft.
9. 9. Gleichrichter nach Ansprüchen 1, 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß er mechanische Mittel zur Einstellung des Kommutierzeitpunktes in der Phase aufweist.
10. 10. Gleichrichter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Mittel so angeordnet sind, daß die Winkelstellung des Behälters um die bewegliche Achse einstellbar ist ohne Verschiebung dieser Achse um die feste Achse.

    Hierzu r Blatt Zeichnungen

    φ 1532 9.51