<Desc/Clms Page number 1>
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Betriebe einer Glimmentladung
Das Stammpatent hat ein Verfahren zum Betriebe einer Glimmentladung zum Gegenstand, das ins- besondere zur Behandlung von im Entladungsgefäss sich befindlichen Körpern dient. Gemäss der Erfindung des Stammpatentes wird die vom Umschlag der-Glimmentladung in eine Lichtbogenentladung herrührende Änderung einer physikalischen Grösse dazu nutzbar gemacht, die Spannung im Entladungsgefäss auf einen
Wert zu bringen, bei dem der Bogen erlischt. Hierauf wird die Glimmentladung selbsttätig erneut ge- zündet.
Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit ist es zweckmässig, die zur Löschung und Wiederzündung nötige
Zeit klein zu machen, damit der Behandlungsprozess so kurz wie möglich unterbrochen wird. Von diesem Gesichtspunkt her verdienen Löschvorrichtungen, die die Vorgänge in kurzer Zeit bewältigen, den Vorzug. Dann ist jedoch die Gefahr, dass das Gefäss nicht ausreichend entionisiert wird, verhältnismässig gross. Es kommt dann vor, dass die Entladung bei der Wiederzündung sofort erneut in einen Lichtbogen übergeht, so dass der Prozess der Löschung und Wiederzündung sich wiederholt. Unter Umständen gelingt bei ungünstigen Bedingungen die endgültige Löschung des Bogens überhaupt nicht.
Eine Heraufsetzung der Zeit, die die Vorrichtung für Löschung und Neuzündung benötigt, würde zwar Abhilfe schaffen, aus den erwähnten Gründen jedoch zugleich den Wirkungsgrad herabsetzen.
Die Zeit zwischen Umschlag der Glimmentladung in einen Lichtbogen und Neuzündung der Glimmentladung setzt sich aus zwei Abschnitten zusammen, der Löschzeit, die zwischen dem Umschlag und der Löschung des Bogens vergeht, und der Zündzeit, die zwischen der Bogenlöschung und der Neuzündung der Glimmentladung abläuft. Während der Zündzeit findet die Entionisierung des Entladungsraumes statt.
Je länger sie ist, um so geringer wird die Gefahr, dass bei der Neuzündung sofort wieder ein Lichtbogen auftritt. Doch ist auch die Länge der Löschzeit von Bedeutung. Häufig entsteht nämlich ein Bogen an einer Verunreinigung im Entladungsgefäss, die die Ursache für den Umschlag darstellt, und diese Verunreinigung wird dann oft durch den Bogen selbst durch Wegbrennen entfernt. Dies geschieht umso wirksamer, je länger man dem Bogen-innerhalb zulässiger Grenzen-gestattet, fortzubestehen. Verlängerung der Löschzeit, innerhalb deren der Bogen brennt, vermindert daher gleichfalls die Gefahr einer Neuzündung des Lichtbogens.
Die Erfindung sucht die Vorteile relativ langer Zündzeit und bzw. oder relativ langer Löschzeit nutzbar zu machen, ohne dabei den Nachteil der Herabsetzung des Wirkungsgrades in Kauf nehmen zu müssen. Sie besteht darin, dass zwei Löschvorrichtungen vorgesehen sind, die sich in ihren Zündzeiten wesentlich voneinander unterscheiden, wobei ausserdem die Vorrichtung kurzer Zündzeit eine kleinere, wenn auch nicht notwendigerweise wesentlich kleinere Löschzeit hat. Die Vorrichtung kurzer Zündzeit spricht daher stets zuerst an und ist so lange allein wirksam, wie es mit ihrer Hilfe gelingt, den Bogen zu löschen.
Nur dann, wennder Bogen weiter brennt oder die Entladung bei der Neuzündung wiederum sofort in einen Lichtbogen umschlägt, weil die verfügbare Zeit zur Entionisierung nicht ausreichte, spricht die zweite Vorrichtung an, deren Zündzeit so bemessen ist, dass das Gefäss hinreichend entionisiert
<Desc/Clms Page number 2>
und der Bogen mit Sicherheit gelöscht wird.
Da der Fall, dass der Bogen mit der Löschvorrichtung kurzer Zündzeit nicht endgültig gelöscht werden kann, verhältnismässig selten ist, bleibt der Wirkungsgrad der Anlage durch die Kombination mit einer weiteren Löschvorrichtung längerer Zündzeit praktisch ebenso gut, wie wenn nur eine Löschvorrichtung kurzer Zündzeit vorhanden wäre. Denn längere Unterbrechungen des Betriebes treten nur in den Ausnahmefällen ein, dass die zweite Vorrichtung eingreifen muss, weil die erste den Bogen nicht zu löschen vermag. Man kann überdies mit der Zündzeit der ersten Vorrichtung wesentlich unter den Betrag heruntergehen, den man aus Sicherheitserwägungen einhalten müsste, wenn diese Vorrichtung allein vorhanden wäre. Denn die nötige Sicherheit wird durch die zweite Vorrichtung hergestellt.
Auf diese Weise kann der Wirkungsgrad sogar über das Mass hinaus gesteigert werden, das mit einer einzigen Löschvorrichtung erreichbar ist.
Wenn oben gesagt ist, dass die Vorrichtung mit kurzer Zündzeit eine kleinere Löschzeit haben soll als die Vorrichtung mit längerer Zündzeit, so bedeutet dies, dass die zweite Vorrichtung erst ansprechen soll, wenn die erste versagt, den Bogen also nicht zu löschen vermocht hat. Auf MÏk : he Weise dies bewirkt wird, ist dabei grundsätzlich gleichgültig.
An Anlagen, in denen mit besonders hartnäckigen Lichtbögen gerechnet werden muss, kann die zweite Löschvorrichtung auch so ausgebildet sein, dass sie die Stromzufuhr zum Behandlungsgefäss vollständig und ohne darauf folgende selbsttätige Wiederzündung unterbricht, also unendlich grosse Zündzeit hat. Für vollständige Unterbrechung kann aber auch in der Form einer dritten Löschvorrichtung dann gesorgt werden, wenn die Anlage bereits mit zwei Löschvorrichtungen verschiedener Zündzeit ausgerüstet ist.
Die Zeichnung veranschaulicht in Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in schematischer Darstellung und in Fig. 2 ein Spannungsdiagramm.
Das Entladungsgefäss 10 enthält eine Anode 11, eine Kathode 12 und eine Hilfsanode 13, die über einen Widerstand 14 mit der Anode 11 verbunden ist und die Zündung der Glimmentladung erleichtert.
An den Elektroden 11 und 12 ist über einen gittergesteuerten Gleichrichter 15 eine Wechselstromquelle 16 angeschlossen. Der Gleichrichter ist aus Übersichtlichkeitsgründen einphasig und in der Form einer einfachen Triode gezeichnet, obwohl eine Gleichstrom-Glimmentladung mit dem aus Einweg-Gleichrichtung erhaltenen Gleichstrom natürlich nicht vernünftig betrieben werden kann, sondern vielmehr einen Gleichstrom geringer Welligkeit benötigt. In der tatsächlichen Ausführung ist daher der Gleichrichter 15 durch einen sechsphasigen Gleichrichter ersetzt zu denken. Der die Quelle 16 und den Gleichrichter 15 sowie das Entladungsgefäss 10 enthaltende Kreis enthält ausser später noch zu erläuternden Elementen einen Widerstand 17 zur Begrenzung des Stromes beim Umschlag.
Die Anlage enthält insgesamt drei Löschvorrichtungen, von denen jede durch ein gestrichelt gezeichnetes Rechteck umschlossen ist.
Die im Rechteck a eingeschlossene Löschvorrichtung besteht aus einer Kapazität 18, einer Induktivität 19 und einem Widerstand 20, die miteinander und mit dem Entladungsgefäss 10 in Reihe geschaltet sind. Die Wechselstromquelle 16 in Reihe mit dem Widerstand 17, dem Gleichrichter 15, einem Widerstand 21 und einer Drossel 22 ist an die Kapazität 18 angeschlossen. Der die Kapazität 18 und die Induktivität 19 enthaltende Kreis stellt einen schwach gedämpften Schwingungskreis dar, der in dem Augenblick zu Schwingungen angeregt wird, wo die Glimmentladung in einen Lichtbogen umschlägt und die Spannung zwischen den Elektroden 11,12 dadurch plötzlich sinkt.
Am Ende der ersten Halbschwingung kehrt sich die Stromrichtung im Schwingungskreis und somit im Entladungsgefäss um, so dass der Lichtbogen erlischt. Der Schwingungskreis ist damit unterbrochen und die Spannung zwischen den Elektroden 11,12 steigt nach einer Funktion, die sich aus der Grösse der Drossel 22 und der mit der Stromquelle 16 in Reihe liegenden Widerstände ergibt, wieder auf einen Betrag, bei dem Neuzündung der Glimmentladung eintritt. Gibt man dem Schwingungskreis 18,19 eine verhältnismässig hohe. Eigenfrequenz, so ist die Zeit, die zwischen dem Umschlag der Glimmentladung in den Lichtbogen und der Löschung des Bogens vergeht, verhältnismässig kurz und es besteht Gefahr, dass bei Wiederzündung die Entladung erneut in einen Lichtbogen übergeht.
Anderseits ist, wie eingangs ausgeführt, eine möglichst kurze Zeit im Hinblick auf den Wirkungsgrad erwünscht.
Bei der gezeichneten Anlage wird die Möglichkeit einer erneuten Zündung des Lichtbogens nach dem Löschen durch die Vorrichtung a bewusst zugelassen. Tritt erneute Zündung des Bogens ein ; ;, so wird die zweite im Rechteck b eingeschlossene Löschvorrichtung wirksam.
Die Löschvorrichtung b entspricht im wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel des Stammpatentes. Sie besteht aus einem Verstärker 23, dessen Ausgang an das Gitter 24 des Gleichrichters 15 angeschlossen ist, während der Eingang an einem aus einem Kondensator 25 und zwei Widerständen 26 und
<Desc/Clms Page number 3>
EMI3.1
Geschieht die Löschung durch die Vorrichtung b gemäss der gestrichelten Kurve, so wird nach dem Umschlag in to der Strom bei Sperrung des Gleichrichters in t 4 unterbrochen und die Spannung fällt auf Null. Nach Ablauf der Zündzeit, also int, wird die Sperrung aufgehoben, die Spannung steigt auf Zb und geht im Augenblick der Zündung der Glimmentladung auf B.
In Fig. 2 sind toto und t-t die Löschzeiten, t - t1 und9 : - t4 die Zündzeiten der beiden Löschvorrichtungen, t-t ist grösser als t-t und in Wahrheit etwa 100 mal so gross, was zeichnerisch schlecht darstellbar wäre. Ferner ist t-t grösser als t - to und zweckmässig auch grösser als ta-to. Erscheint es aus den eingangs angegebenen Gründen zweckmässig, den Bogen bis zur Löschung durch die Vorrichtung b relativ lang brennen zu lassen, so kann man die Löschzeit t4 - to wesentlich länger machen als die
EMI3.2
dingungen. Sie wird am besten auf Versuchsergebnisse gestützt.
Aus Sicherheitsgründen und für den Fall, dass unter besonders ungünstigen Bedingungen oder bei irgendwelchen Störungen die Löschung des Bogens auch mittels der Vorrichtung b nicht gelingt, ist eine dritte Vorrichtung vorgesehen, die in das Rechteck c eingeschlossen ist. Sie besteht aus einem in Reihe mit der Stromquelle 16 liegenden Schaltschütz 28, dessen Spule 29 über eine. Glimmstrecke 30 an den
Ausgang eines Verstärkers 31 angeschlossen ist. Der Eingang dieses Verstärkers ist über ein dem Ausgleichsglied 25,26, 27 entsprechendes, aus Widerständen 32 und 33 und einem Kondensator 34 bestehendes Ausgleichsglied an den Widerstand 17 angeschlossen. Die Zeitkonstante dieses Netzwerkes ist jedoch erheblich grösser als die Zeitkonstante des dem Verstärker 23 vorgeschalteten Netzwerkes.
Nur dann
<Desc/Clms Page number 4>
wenn nach Ansprechen der Vorrichtung b der Lichtbogen noch fortbesteht, steigt die Spannung am Eingang des Verstärkers 31 und demgemäss die Ausgangsspannung schliesslich auf einen Wert, bei dem die Glimmstrecke 30 durchbrochen wird und das Schütz 28 anspricht, um den Strom endgültig und ohne automatische Wiederzündung zu unterbrechen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Betriebe einer Glimmentladung, insbesondere zur Behandlung von im Entladungsgefäss sich befindlichen Körpern, nach Patent Nr. 195539, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Vorrichtungen (a, b) zur Bogenlöschung und Neuzündung mit wesentlich verschiedener Zündzeit vorgesehen sind, von denen die Vorrichtung (a) mit kurzer Zündzeit eine kleinere Löschzeit hat als die Vorrichtung (b) mit langer Zündzeit.