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Verfahren und Vorrichtung zur Durchführung technischer Prozesse mittels elektrischer
Glimmentladungen
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zustand während der Prozessdauer periodisch ge- ändert wird.
Bei derartigen, bereits bekannten Prozessen befinden sich die zu behandelnden Werkstücke in
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stromstärke entsprechend beeinflusst wird.
Derartige Glimmentladungsprozesse arbeiten mit gutem Wirkungsgrad bezüglich ihres Energieumsatzes, meist über 90%, und werden mit Leistungen bis zu 100 kW pro Entladungsgefäss durchgeführt. Demgemäss muss die rhythmische Beeinflussung der Speisestromkreise derart erfolgen, dass
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möglichst weitgehendfenden Prozesses nicht in unerwünschter Weise zu verringern.
Es bestehen zwar für Zwecke der Radartechnik und für Punktschweissmaschinen verschiedene,
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quellen, jedoch erfolgt hiebei in den Impulspausen keine Stromabgabe und ausserdem ist die Impulsdauer meist nur einige Millisekunden. Im vor-
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Impulse von nur 0, 01 sec Dauer erwünscht sein, meist jedoch wird mit wesentlich grösserer Impulsdauer bis zu einigen Sekunden gearbeitet. Ferner ist es nicht erwünscht, dass in den Impulspausen
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die Entladung zwischen einer höheren und einer tieferen Spannung periodisch umgeschaltet werden.
Für diese Aufgabe sind geeignete Stromquellen nicht bekannt, insbesondere nicht für Gleichstrombetrieb, da selbst gittergesteuerte Gleichrichter bei Regelung auf niedrige Spannung einen schlechten Wirkungsgrad von weniger als 50% aufweisen.
Wird beispielsweise bei einem Glimmentladungsprozess mit einer Impulsdauer von 1 sec und einem Impulsabstand von 5 sec, also einem Tastverhältnis von 1 : 5 bei hoher Spannung ein Wirkungsgrad der Stromquelle von 95% erzielt, und wird bei niedriger Spannung die Leistung auf den halben Wert reduziert und hiebei nur ein Wirkungsgrad der Stromquelle von 50% erzielt, so ergibt sich ein mittlerer Wirkungsgrad der Stromversorgung von nur etwa 63%. Diese Wirkungsgradverschlechterung durch eine ungünstig arbei-
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wünschte Verluste ergeben.
Die vorliegende Erfindung beseitigt die für den praktischen Betrieb höchst unerwünschten Nachteile der üblichen Stromversorgung und betrifft ein Verfahren zur Durchführung derartiger.
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stand periodisch zu ändernder Glimmentladungsprozesse. Kennzeichnend hiebei ist, dass die
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wenigstens in zwei ihrerrhythmisch aufeinanderfolgenden verschiedenen Entladungszustände durch Stromquellen verschie-
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Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens kennzeichnet sich durch eine periodisch arbeitende Schalteinrichtung und durch mindestens zwei, im Bereich ihres jeweiligen optimalen Wirkungsgrades betriebene Stromquellen verschiedener Spannung zur abwechseln-
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Speisung wenigstensiroden geschalteten Werkstücke.
Die Erfindung ist nachstehend in einigen Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnungen näher beschrieben u. zw. zeigt Fig. 1 ein Prinzipbild eines Ausführungsbeispieles der erfindunggemässen Vorrichtung mit zwei Gleichstrom- tluellen, Fiy, 2 ein Prinzipbild eines weiteren Aus- führungsbeispieles der erfindungsgemässen Vorrichtung mit gruppenweise umgeschalteten Werk-
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der Wirkungsweise der Vorrichtung nach Fig. 2.
Das Ausführungsbeispiel der Vorrichtung nach Fig. 1 betrifft einen technischen Glimmen- ladungsprozess, bei welchem im Entladungsgefäss 1
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drei Werkstücke 2a, 2b, 2c in einer gleichstromgespeisten Glimmentladung behandelt werden.
Die drei Werkstücke 2a, 2b, 2c sind sämtlich mit
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Gasatmosphäre in demselben geschaffen und aufrechterhalten wird. Die an den behandelten Werkstücken 2 auftretende Temperatur wird hier beispielsweise seitens eines Strahlungspyrometers 8
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1 ermitteltsorgungseinrichtung, welche hier zwei Gleichstromquellen unterschiedlicher Spannung und Strom-
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Dreiphasen-Röhrengleichrichter 11 und 12, die vom Drehstromtransformator 13 mit der vollen Sekundärspannung bzw. einer von den Abgriffen
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nung betrieben werden.
Gleichstromseitig liegen die beiden Gleichrichter 11 und 12 parallel geschaltet an den Anschlüssen 3 bzw. 4 des Ent- Jadungsgefässes I, jedoch ist jeweils nur einer der beiden Gleichrichter 11 bzw. 12 in Betrieb, was durch Beeinflussung der bei Röhrengleichrichtern meist vorgesehenen Gittersteuerung über die Steuerklemmen lla bzw. 12a bewirkt wird. Beispielsweise erhalten die Steuergitter eine negative Sperrspannung, welche die Gleichrichter H., 12 ausser Betrieb setzt und nur bei Erdung der Steuerklemme 11a bzw. 12a die Gleichrichterwirksam werden lässt.
Durch eine Magnetwicklung 16 wird in einem vorgegebenen, vom Taktgeber 15 bestimmten Impulsrhythmus der Umschalter 14 betätigt, der jeweils eine der Steuerldemmen lla 'bzw. 12a mit Erde verbindet. Der Umschaltrhythmus und die Dauer der Intervalle für die hohe Spannung (Gleichrichter 11) bzw. die Spannung (Gleichrichter 12) der Glimmentladung ist am Taktgeber J5 einstellbar.
Die beiden Gleichrichter 11 und 12 sind in ihrer
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Wirkungsgrad. Beide Stromquellen sind, etwa durch Gittersteuerung, in einem begrenzten Regelbereich von beispielsweise 10% ihres Sollwertes in bezug auf ihre Leistungsabgabe regelbar, jedoch ist der Regelbereich derart beschränkt, dass die beiden Gleichrichter 11 und 12 stets mit nahezu optimalem Wirkungsgrad arbeiten. Durch Einstellung des Reglers 17 kann der Gleichrichter. 11
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und Regelgerät 10flukst, dass durch Anderung der niedrigeren Spannung der Entladung die den Werkstücken 2 zugeführte mittlere Energie die Aufrechterhaltung einer vorgegebenen Temperatur gewährleistet.
Der Regelbereich des Gleichrichters 12 reicht zur Aufrechterhaltung der Solltemperatur der Werkstücke 2 stets aus, denn die Einstellung der erforderlichen mittleren Energie kann durch Veränderung der Intervalle relativ zueinander mittels des einstellbaren Taktgebers 15 in weiten Grenzen einreguliert werden.
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aus einer mit höchstmöglichem Wirkungsgrad arbeitenden Energiequelle. Durch die Regelung der Intervalle relativ zueinander, also durch Verände-
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dass dabei dieser optimale Wirkungsgrad nachteilig beeinflusst wird.
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Stromquellen gelöst werden kann. Es ist an sich naheliegend, nur einen Gleichrichter 11 zu verwenden und denselben abwechselnd mit der vollen Sekundärspannung bzw. der vom Sekundärwicklungsabgriff gelieferten Teilspannung zu betreiben.
Dies macht aber eine relativ komplizierte Schalteinrichtung erforderlich und bedingt eine dauernde Umschaltung unter Last, was im Dauerbetrieb höchst unerwünscht ist und grossen Aufwand erfordert. Auch die primärseitige Umschaltung wäre nicht weniger umständlich und würde,
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eines Röhren-gleichrichters, der beispielsweise nur mit der halben normalen Betriebswechselspannung betrieben wird, meist schlechter als bei Normalbetrieb.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist in Fig. 2 wiedergegeben, das sich bezüglich des Entladungsgefässes 1 und der Werkstücke
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terscheidet, als hier jedes der Werkstücke bzw. jede Werkstückgruppe 2a, 2b, 2c mit einem eigenen Anschluss 3a bzw. 3b bzw. 3c verbunden ist.
Die Speisung der Anschlüsse 3 erfolgt über je einen Schalter 19a bzw. 19b bzw. 19c und die Sekun- därabgriffe 20 bzw. 21 der Transformatoren 22 bzw. 23 aus dem Wechselstromnetz 24. Zur Steuerung der Schalter 19 ist ein Steuergerät 25 vorgesehen, und der Abgriff 21 kann durch den Antrieb 26 vom Registrier- und Regelgerät 10
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Der Transformator 22 ist hier für die der höheren Spannung entsprechende Leistung dimensioniert, wobei durch den Abgriff 20 der für die
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zur Konstanthaltung der Werkstücktemperatur seitens des Registrier- und Regelgerätes 10 eine entsprechende Beeinflussung des Taktgebers 25
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durchführbar als eine Spannungsregelung am Transformator 23.
Das vorliegende Verfahren kann natürlich auch dazu dienen, um Stromquellen unterschiedlicher Stromarten, also beispielsweise für Gleichspannung und Wechselspannung, in rhythmischer Aufeinanderfolge mit den einzelnen Werkstückgruppen zu verbinden.
PATENTANSPRÜCHE :
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Prozesse mittels einer elektrischen Glimmentladung, deren Entladungszustand während der Pro-
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kennzeichnet, dass die Glimmentladung wenigstens in zwei ihrer rhythmisch aufeinanderfolgenden verschiedenen Entladungszustände seitens unterschiedlicher Stromquellen gespeist wird.