Stromeinführung für Hochleistungsströme in Gasentladungsgefässen. Zur Durchführung von Prozessen metall- tugischer Art, wie Oberflächenhärtung (z. B. Nitrieren), Diffusion von Metallen (z. B. Anreichern einer Metalloberfläche mit Or, Ni oder andern Metallen, die eine gewünschte Verbesserung der Eigenschaften ergeben), Reduktion schwer reduzierbarer Oxyde usw.
werden Glimmentladungen verwendet, wobei die ztt behandelnden Gegenstände in der Glasentladung als Elektrode geschaltet und die Reaktionspartner meist in Gasform als Entladungsatmosphäre, oder als Zusatz zu derselben, verwendet werden. Zu erhitzende Stoffe werden z. B. in Tiegeln behandelt oder chemischen Prozessen unterworfen, wobei die in der elektrischen Entladung auftreten den atomaren Gase sich als sehr reaktions freudig erweisen. Zur Erzielung hoher Tem peraturen müssen den Elektroden grosse spezifische Leistungen zugeführt werden. Diese werden vorteilhaft mit höheren Gas drücken der Behandlungsatmosphäre erzielt, z.
B. über 1 mm Hg, da mit zunehmendem Gasdruck bekannterweise eine Zunahme der umgesetzten Leistung pro Flächeneinheit in einer Glimmentladung auftritt. Weiter ist damit verbunden eine Abnahme der Glimm saumdicke, wodurch eine Erschwerung der notwendigen Abschirmrnassnahmen eintritt. Die Isolierstoffe einer Stromeinführung in einem derartigen Vakuumgefäss müssen unter allen Umständen den zerstörenden Ein flüssen der Glimmentladung entzogen wer den, was in bekannter Art durch Anwendung von Abschirmspalten an den Durchführungen der Elektroden durch die Gefässwandung geschieht.
Stromeinführungen eines elek trischen Leiters in Gasentladungsgefässe mit einer Abschirmung gegen den zerstörenden Angriff der Entladung mittels spaltförmiger Zwischenräume, die dem Isolationsmaterial vorgeschaltet sind, führen zu werkstatt- technischen und betrieblichen Schwierig keiten, wenn sich beim Arbeiten mit Drücken von einigen Millimetern Hg und darüber die Dicke des Glimmsaumes so verringert, dass die spaltförmigen Zwischenräume sehr ge ringe Spaltbreite und die sie bildenden Wan dungen sehr kleine Abstände voneinander besitzen müssen, um das Auftreten von energischen Entladungen verhindern zu kön nen.
Diese Abstände liegen in der Grössen ordnung der mit den heutigen werkstatt technischen Mitteln eben noch herstellbaren Toleranzen, selbst wenn es sich um Dreh körper handelt und selbst wenn Bearbei tungsverfahren, wie Schleifen, Schleifziehen, Läppen usw. Anwendung finden, wobei noch zu berücksichtigen ist, dass es sich teilweise um keramische Körper, wie Isolatoren oder dergleichen handelt, bei denen diese Bearbei tungsverfahren auf grosse Schwierigkeiten stossen. Es hat sich daher im technischen Betrieb gezeigt, dass man bei so geringen Abständen nicht in der Lage ist, Stellen mit unterschiedlicher Spaltbreite zu vermeiden, womit die Gefahr von Überschlägen und Betriebsunterbrechungen besteht.
Diese Nachteile und Schwierigkeiten beseitigt die vorliegende Erfindung.
Die Erfindung betrifft eine Stromein führung in ein Gasentladungsgefäss mit zwei konzentrisch angeordneten Elektroden, die einen Spalt einschliessen, der vom Gefäss innern aus gesehen vor einem zwischen den Elektroden liegenden Isolator liegt und zeich net sich dadurch aus, dass mindestens Teile einer Elektrode gegenüber der andern Elek trode beweglich und nach Einstellung gleich mässiger Spaltbreite feststellbar ausgebildet sind.
Die Zeichnung zeigt eine Ausführung der Erfindung am Beispiel einer Stromdurch führung für ein Vakuumgefäss, wie es zur Behandlung von Werkstücken oder zur Durchführung chemischer Reaktionen der oben genannten Art mit Hilfe von Hoch- intensitäts-Gasentladungen Verwendung fin det. Es ist ein Teil der gekühlten Wandung des Gefässes dargestellt, die den Innenraum des Gefässes umschliesst und die Stromein führung trägt. Es ist ein doppelwandiger Kühlmantel 1, 2 vorgesehen, dessen Zwi schenraum 3, von einem Kühlmittel durch strömt wird. Es sei angenommen, dass die Gefässwand 1, 2 als Anode arbeitet und die Innenelektrode 4 mit dem Gewindeansatz 5 zur Befestigung von zu behandelnden Teilen, z.
B. zu härtenden Zahnrädern durch den Aussenisolator 6 geführt wird und als Kathode dient. Die Kühlung der Kathode 4 auf ihrer gesamten Länge erfolgt durch ein am Stutzen 7 zugeleitetes und vom Auslass 8 abfliessendes Kühlmittel. Eine Überwurfmutter 9 presst den Isolator 6 gegen eine Dichtung 10, die im Gewindestutzen 11 des Gefässbodens unter gebracht ist. Als Dichtungsstoffe kommen vorzugsweise Gummi, Kunstharze oder der gleichen in Betracht. Die Lage der Anoden kappe 13 im Innern des Entladungsraumes wird durch den Anodenring 1.4 bestimmt. Der Anodenring 14 bildet gegenüber dem Katho denring 26 einen ringzylindrischen Spalt 16, der, wie oben bereits erläutert, zum Schutz des Isolators 15 von grösster Bedeutung ist.
Ein weiterer Abschirrnspalt ist bei 17 vor- handen. Würde beispielsweise der Innen isolator 15 infolge Uniundheit an seiner den Spalt 17" bildenden Aussenseite 15' vom Soll mass 15" um den Betrag 18 abweichen, so ergäbe sich beim Spalt 17" auf der rechten Zeichnungsseite eine kleinere Spaltbreite als beim Spalt 17' auf der linken Zeichnungs seite. Diese unterschiedliche Spaltbreite des ringzylindrischen Spaltes 17 kann die Be triebssicherheit der Stüoindurchführungnicht wesentlich beeinträchtigen, da der Spalt 17 an die Gefässwand grenzt.
Dagegen würde eine unterschiedliche Breite des Spaltes 16 zwischen den Teilen 1.1 und 26 nachteilig sein, da dieser Spalt zwischen Metallteilen entgegengesetzten Potentials liegt und durch Unterschiede in der Spaltbreite die Gefahr von Überschlägen stark erhöht wird. Zwar ist der Spalt. 16 gegen die Folgen eines Überschlages durch den vorgelagerten Spalt 20, der durch die Anodenkappe 13 mit dein übergreifenden Teil 1.9 gebildet wird, in gewissem Umfange geschützt, jedoch sollte durch eine möglichst gleichmässige Breite des Schutzspaltes 16 das Entstehen von Überschlägen erschwert werden.
Die Er zielung gleicher Spaltbreite ist im Ausfüh rungsbeispiel durch folgende Massnahmen möglich: Die dem Entladungsraum 12 zu gekehrte Wandung 1 besitzt bei 21 eine Ausnehmung, die zur Aufnahme der Verstell platte 222 bestimmt ist. Die Verstellplatte 22 bestimmt den Sitz des Anodenringes 14, der den Spalt 16 aussen begrenzt.
Um eine Ver- stellbarkeit zu eireichen, ist. die Ausnehinung 21 im Durchmesser grösser als der Aussen durchmesser der Einsatzplatte 22, die bei 23 eine Reihe von Bohrungen aufweist, deren Durchmesser grösser als der Durchmesser des Schaftes 24 der Feststellschrauben 25 ist, die in entsprechende Gewindelöcher im Teil 1 passen. Es müssen also nur die Schrauben 25 gelockert werden, damit die Platte 22 ver stellt werden kann. Werden die Schrauben 25 festgezogen, so ist damit auch die Lage der Platte 22 und diejenige des Anodenringes 14 festgelegt.
Auf diese Weise kann der Spalt 16 genauestens eingestellt und auf gleiche Spalt- breite zwischen den Teilen 14 und 26 ge bracht werden.
Nachdem im Betrieb eine Abnützung der spaltbildenden Konstruktionsteile auftritt (z. B. durch Abstäubung, gelegentliches Ab schleifen zur Beseitigung von Rauheiten tisw.) so ist es vorteilhaft, auch eine axiale Verschiebbarkeit solcher Teile vorzusehen, inn in dieser Richtung ebenfalls eine genaue .liistierung vornehmen zu können. Im gewähl ten Konstruktionsbeispiel nach der Abbil dung muss z. B. der Spalt 20 durch Einstel lung des Abstandes zwischen Ring 26 und Kappe 19 nachgestellt werden, um eine bestimmte Breite nicht zu überschreiten, bei welcher er seine Schutzwirkung in der Gas entladung nicht mehr genügend erfüllen könnte.
Zu diesem Zweck wird beispiels weise der Ring 14 auf die Verstellplatte 22 nicht einfach aufgesteckt, sondern reit einem Gewinde verbunden (Schraubenteil 14, Mutterteil 22). Durch diese in der Zeichnung nicht weiter dargestellte Massnahme kann mit dem Teil 14 auch die Kappe 19 gehoben und gesenkt werden und damit auch der fUstand zwischen 19 und 26 eingestellt wer- den. Die Möglichkeiten zur Verwirklichung der radialen Zentrierung und axialen Ein stellung der spaltbildenden Bauelemente sind sehr zahlreich und können keinesfalls er schöpfend dargestellt werden.
Es ist selbstverständlich ohne weiteres möglich. nicht wie im gezeichneten Beispiel die äussern Elektrodenteile beweglich zu machen, sondern statt dessen die innern Teile der Stromeinführung. In diesem Fall würde infolge des geringen zur Verfügung stehenden Raumes (wegen des kleineren Durchmessers der Innenteile), z. B. eine radiale und axiale Verstellbarkeit der ge samten Innenelektrode eine brauchbare kon struktive Lösung bilden.
Als verstellbare Teile eignen sich vor allem solche, die leicht zugänglich sind, also nach erfolgter Montage der Stromeinführung einfach lösbar, verstellbar und wieder fest stellbar sind.
Current lead-in for high-performance currents in gas discharge vessels. To carry out processes of a metallurgical nature, such as surface hardening (e.g. nitriding), diffusion of metals (e.g. enrichment of a metal surface with Or, Ni or other metals that result in a desired improvement in properties), reduction that is difficult to reduce Oxides etc.
glow discharges are used, whereby the objects to be treated are connected as electrodes in the glass discharge and the reactants are mostly used in gaseous form as discharge atmosphere, or as an additive to the same. Substances to be heated are z. B. treated in crucibles or subjected to chemical processes, the atomic gases occurring in the electrical discharge prove to be very reactive. To achieve high temperatures, the electrodes must be supplied with high specific powers. These are advantageously achieved with higher gas pressures of the treatment atmosphere, for.
B. over 1 mm Hg, since with increasing gas pressure, as is known, there is an increase in the power converted per unit area in a glow discharge. This is also associated with a decrease in the glow seam thickness, which makes the necessary shielding measures more difficult. The insulating materials of a current introduction in such a vacuum vessel must be withdrawn from the destructive effects of the glow discharge under all circumstances, which is done in a known manner by using shielding gaps on the leadthroughs of the electrodes through the vessel wall.
Current inlets of an electrical conductor in gas discharge vessels with a shield against the destructive attack of the discharge by means of gap-shaped gaps, which are connected upstream of the insulation material, lead to technical and operational difficulties when working with pressures of a few millimeters Hg and above the thickness of the glowing seam so that the gap-shaped gaps have a very small gap width and the walls forming them must have very small distances from one another in order to be able to prevent the occurrence of energetic discharges.
These distances are in the order of magnitude of the tolerances that can still be produced with today's workshop technical means, even if the object is rotating bodies and even if machining processes such as grinding, grinding, lapping, etc. are used, which must also be taken into account that some of them are ceramic bodies, such as insulators or the like, in which these machining processes encounter great difficulties. It has therefore been shown in technical operation that with such small distances it is not possible to avoid points with different gap widths, which means there is a risk of flashovers and operational interruptions.
The present invention overcomes these disadvantages and difficulties.
The invention relates to a Stromein guide in a gas discharge vessel with two concentrically arranged electrodes, which include a gap which, viewed from the inside of the vessel, lies in front of an insulator located between the electrodes and is characterized by the fact that at least parts of one electrode opposite the other elec trode are movable and lockable after setting a uniform gap width.
The drawing shows an embodiment of the invention using the example of a current leadthrough for a vacuum vessel, as it is used for treating workpieces or for carrying out chemical reactions of the above-mentioned type with the aid of high-intensity gas discharges. Part of the cooled wall of the vessel is shown, which encloses the interior of the vessel and carries the power lead. There is a double-walled cooling jacket 1, 2 is provided, the inter mediate space 3, a coolant flows through. It is assumed that the vessel wall 1, 2 works as an anode and the inner electrode 4 with the threaded attachment 5 for fastening parts to be treated, e.g.
B. to be hardened gears through the outer insulator 6 and serves as a cathode. The cathode 4 is cooled over its entire length by a coolant that is fed in at the connector 7 and drains from the outlet 8. A union nut 9 presses the insulator 6 against a seal 10, which is placed in the threaded connector 11 of the vessel bottom. Suitable sealing materials are preferably rubber, synthetic resins or the like. The position of the anode cap 13 inside the discharge space is determined by the anode ring 1.4. The anode ring 14 forms an annular cylindrical gap 16 opposite the cathode ring 26, which, as already explained above, is of great importance for protecting the insulator 15.
Another cut-off gap is present at 17. If, for example, the inner insulator 15 were to deviate by the amount 18 as a result of unity on its outer side 15 'forming the gap 17 "from the target dimension 15", the gap 17 "on the right-hand side of the drawing would have a smaller gap width than the gap 17' on the These different gap widths of the annular cylindrical gap 17 cannot significantly impair the operational reliability of the duct, since the gap 17 borders on the vessel wall.
On the other hand, a different width of the gap 16 between the parts 1.1 and 26 would be disadvantageous, since this gap is between metal parts of opposite potential and the risk of flashovers is greatly increased by differences in the gap width. True, the gap is. 16 protected to a certain extent against the consequences of a rollover through the upstream gap 20, which is formed by the anode cap 13 with the overlapping part 1.9, but the formation of rollover should be made more difficult by a width of the protective gap 16 that is as uniform as possible.
He aiming the same gap width is possible in Ausfüh approximately by the following measures: The wall 1 facing the discharge space 12 has a recess at 21 which is intended to accommodate the adjustment plate 222. The adjustment plate 22 determines the seat of the anode ring 14, which limits the gap 16 on the outside.
In order to achieve adjustability,. the recess 21 has a diameter greater than the outer diameter of the insert plate 22, which has a series of bores at 23, the diameter of which is greater than the diameter of the shaft 24 of the locking screws 25, which fit into corresponding threaded holes in part 1. So it only need to be loosened the screws 25 so that the plate 22 can be adjusted ver. If the screws 25 are tightened, the position of the plate 22 and that of the anode ring 14 are also determined.
In this way, the gap 16 can be set precisely and brought to the same gap width between the parts 14 and 26.
After the gap-forming structural parts wear out during operation (e.g. due to dusting, occasional sanding to remove roughness, etc.), it is advantageous to also provide for such parts to be able to move axially, and also to make an accurate listing in this direction to be able to. In the selected design example according to the illustration, z. B. the gap 20 can be readjusted by setting the distance between ring 26 and cap 19 so as not to exceed a certain width at which it could no longer adequately fulfill its protective effect in the gas discharge.
For this purpose, for example, the ring 14 is not simply plugged onto the adjustment plate 22, but is connected to a thread (screw part 14, nut part 22). As a result of this measure, which is not further illustrated in the drawing, the cap 19 can also be raised and lowered with the part 14, and thus the position between 19 and 26 can also be set. The possibilities for realizing the radial centering and axial A position of the gap-forming components are very numerous and can by no means be shown exhaustively.
It is of course easily possible. not to make the outer electrode parts movable, as in the example shown, but instead the inner parts of the current inlet. In this case, due to the small space available (because of the smaller diameter of the inner parts), e.g. B. a radial and axial adjustability of the entire ge inner electrode form a useful constructive solution.
As adjustable parts are especially those that are easily accessible, that is, after the power inlet has been installed, they can be easily detached, adjusted and fixed again.