CH415892A - Verfahren zur Oberflächenbehandlung der Innenwandung von Hohlkörpern, insbesondere Feuerwaffenrohreh, mittels elektrischer Glimmentladungen - Google Patents
Verfahren zur Oberflächenbehandlung der Innenwandung von Hohlkörpern, insbesondere Feuerwaffenrohreh, mittels elektrischer GlimmentladungenInfo
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Description
Verfahren zur Oberflächenbehandlung der Innenwandung von Hohlkörpern, insbesondere Feuerwaffenrohren, mittels elektrischer Glimmentladungen Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein neuartiges Verfahren zur Oberflächenbehandlung der Innenwandung von Hohlkörpern mittels elektrischer Glimmentladungen in einem Entladungsgefäss mit mehreren zu behandelnden, Aussenelektroden bil denden Hohlkörpern und in, deren Hohlräumen vor gesehenen Innenelektroden. Bei den bisher bekannten. Verfahren dieser Art wurde die Glimmentladung, unter deren Einwirkung die Hohlkörper behandelt wurden, entweder mit Gleichstrom oder mit Wechselstrom betrieben. Jede dieser beiden Betriebsweisen hat ihre spezifischen Vorteile und Nachteile. Der wesentliche Vorteil bei Wechselstrombetrieb ist, dass keine aufwendigen Aggregate für die zum Betrieb der Glimmentladung erforderliche Stromquelle notwendig sind, sondern dass als Stromquelle ein einfacher mit dem Wechsel stromnetz verbundener Regeltransformator verwen det werden kann. Diesem in wirtschaftlicher Hinsicht beträchtlichen Vorteil steht jedoch bei der Behand lung Tier Innenwandungen von Hohlkörpern die Schwierigkeit gegenüber, dass die Oberflächen der innerhalb der Hohlkörper als Gegenelektroden vor gesehenen Innenelektroden, die ja zufolge der Weeh- selstromspeisung zeitweise auch kathodisches Poten tial aufweisen, durch Kathodenzerstäubung abgetra gen werden. Da diese Innenelektroden mit Rücksicht auf die meist geringen Innenabmessungen der zu be handelnden Hohlkörper ebenfalls nur geringe äussere Abmessungen bekommen können, wird die mechani sche Festigkeit dieser Innenelektroden durch diese Oberflächenabtragung in erheblichem Masse beein trächtigt, was häufig zum Bruch der Innenelektroden und damit zu einer Betriebsstörung der Anlage führt. Beispielsweise wird bei der Glimmentladungsbehand- lung der Innenwandungen von Feuerwaffenrohren als Innenelektrode ein längs der Rohrachse gespannter Draht verwendet, dessen Durchmesser bei gegebenem Rohrinnendurchmesser zwangsläufig nach oben be schränkt ist. Durch die genannte Oberflächenabtra gung tritt nun bei diesem Draht eine Kerbwirkung ein, die in vielen Fällen zum Zerreisen des. gespann ten Drahtes führt. Erschwerend kommt noch hinzu, dass die Kathodenzerstäubung an diesem die Innen elektrode bildenden Draht wesentlich stärker als an der Rohrinnenwandung ist, weil der Krümmungsra- .dius der Drahtoberfläche wesentlich kleiner als der der Rohrinnenwandung und daher die Feldstärke an der Drahtoberfläche wesentlich grösser als an der Rohrinnenwandung ist. Aus diesem Grunde ist man in allen den Fällen, bei denen die Anordnung von Innenelektroden mit Ausmassen, die eine solche Kathodenzerstäubung ohne Gefährdung der Bruchsicherheit zulassen, nicht möglich war, immer wieder auf Gleichstrombetrieb zurückgekommen, obwohl man dabei den Nachteil sehr aufwendiger Gleichrichtungsaggregate in Kauf nehmen musste, da diesen Gleichrichtungsaggregaten neben der zur Durchführung des Vergütungsprozes ses notwendigen Entladungsleistung auch die zur Aufrechterhaltung der Behandlungstemperatur not wendige Entladungsleistung entnommen werden musste. Denn der Vorteil der Betriebssicherheit, der bei Gleichstromspeisung dadurch erzielbar ist, dass die Innenelektroden als Anode geschaltet werden und somit eine kathodische Zerstäubung derselben ausge schlossen wird, war auf Grund der gemachten Erfah rungen schwerwiegender als der Nachteil des höheren Aufwandes. Die der vorliegenden Erfindung zugrunde lie- gerade Aufgabenstellung war nun, eine Betriebsart zu finden, in der die Vorteile der beiden bekannten Be- triebsarten vereinigt sind, die aber die Nachteile die ser Betriebsarten nicht aufweist. Erfindungsgemäss wird das bei einem Verfahren zur Oberflächenbehandlung mittels elektrischer Glimmentladungen in einem Entladungsgefäss mit mehreren zu behandelnden, Aussenelektroden bil denden Hohlkörpern und in deren Hohlräumen vor gesehene Innenelektroden dadurch erreicht dass zwi schen den Innenelektroden und den jeweils zugeord neten Aussenelektroden Gleichstromentladungen und zwischen den Aussenelektroden Wechselstromentla- dungen erzeugt werden. Die Vorrichtung zur Durchführung des vorliegen den Verfahrens ist so aufgebaut, dass die Phasenleiter einer Wechselspannungsquelle mit je einem Hohlkör per und über Gleichrichter mit mindestens je einer Innenelektrode, die einem nicht an den gleichen Phasenleiter angeschlossenen Hohlkörper zugeordnet ist, verbunden sind. Das vorliegende Verfahren ist auf rohrförmige Hohlkörper, deren Innenwandung oberflächenvergü tet werden soll, anwendbar, insbesondere auf Feuer waffenrohre. Die Innenelektroden werden bei dem vorliegen den Verfahren vorzugsweise elektrisch positiv in Be zug auf die zugeordneten Hohlkörper gemacht. Die Wechselstromentladungen zwischen den Aussenelek- troden werden vorzugsweise kontinuierlich aufrecht erhalten, während die Gleichstromentladungen vor zugsweise impulsweise erzeugt werden. Um annä hernd gleiche Entladungsleistungsdichten der Wech- selstromentladungen zwischen den verschiedenen Hohlkörpern zu erzielen, empfiehlt es sich die, Hohl körper im Entladungsgefäss symmetrisch anzuord- nen. Bei Hohlkörpern, deren Innenwandungen bei erhöhter Temperatur einer Oberflächenvergütung unterzogen werden sollen, wird der Betrieb vorzugs weise so durchgeführt, .dass die Gleichstromentladun- gen auf die für den Vergütungsprozess notwendige Entladungsleistung und die Wechselstromentladun- gen auf die zur Aufrechterhaltung der Behandlungs temperatur notwendige Entladungsleistung eingestellt werden. Zur Behandlung von drei Hohlkörpern wird vor- zugsweise eine Vorrichtung verwendet, bei der die Wechselspannungsquellle eine dreiphasige Wechsel stromquelle (Drehstromquelle) ist, deren Phasenleiter mit je einem der drei Hohlkörper verbunden sind. Als Drehstromquelle wird dabei zweckmässig ein mit einem Drehstromnetz verbundener vorzugsweise regelbarer Drehstromtransformator mit vorzugsweise einzeln regelbaren Phasen verwendet. Besonders vor- teilhaft ist .die Verwendung eines Drehstromtransfor- mators, bei dem jede Phasenwicklung mit zwei Ab nehmern zur gesonderten Regelung der Spannung des an dieser Phase liegenden Hohlkörpers und der Spannung der an dieser Phase angeschlossenen In nenelektrode versehen ist. Die Innenelektroden -sind dabei zweckmässig über je einen Gleichrichter zyk lisch mit je einem Phasenleiter, der nicht an den der Innenelektrode zugeordneten Hohlkörper ange schlossen ist, verbunden. In diesem Falle fliesst über jede der Innenelektroden während der positiven Halbwelle einer der drei Phasen Strom. Falls es er wünscht ist, kann aber auch jede der Innenelektroden über<B>je</B> zwei Gleichrichter mit den beiden Phasenlei tern verbunden werden, die nicht an dien der Innen elektrode zugeordneten Hohlkörper angeschlossen sind. In diesem Falle fliesst dann über jede der In- nenelektroden während der positiven Halbwellen von jeweils zwei oder drei Phasen Strom. Die Gleichrich ter sind vorzugsweise derart gepolt, dass sie nur in der Stromrichtung durchlässig sind, in der die jeweils mit .den Gleichrichtern verbundenden Innenelektro den Anoden der Glimmentladung gegenüber den ihnen zugeordneten Hohlkörpern sind. Zur impuls weisen Gleichstromzuführung sind vorzugsweisse Mit tel vorgesehen, um die Ströme zu den einzelnen In nenelektroden zu unterbrechen. Dabei können zur Stromunterbrechung vorteilhaft mechanische Unter brecher verwendet werden. Zweckmässiger ist jedoch die Verwendung von Gleichrichtern, die derart steuerbar sind, dass der Strom über jeden einzelnen Gleichrichter unterbrochen werden kann. Als steuer bare Gleichrichter können dabei vorzugsweisse Stromtore vorgesehen sein. Zweckmässig ist ferner ein Taktgeber zur Steuerung der Unterbrechung der Ströme nach einem vorgegebenen, vorzugsweise periodischen Rhythmus vorgesehen. Anhand der folgenden Figur ist die Erfindung im folgenden an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen Querschnitt durch ein zylindrisches Entladungsgefäss mit drei symmetrisch zu dessen Zylinderachse angeordneten Hohlkörpern und längs deren Rohrachsen sich erstreckenden Innenelektro den und mit schematisch durch ihre Strompfade an gedeuteten Wechselstrom- und Gleichstromentladun- gen; Fig.2 ein Prinzipschaltschema für den Betrieb mit zwei Hohlkörpern an einer einphasigen Wechsel stromquelle; Fig:3 ein Prinzipschaltschema für den Betrieb mit drei Hohlkörpern an einer dreiphasigen Wechsel stromquelle, wobei jeder der Innenelektroden wäh rend der positiven Halbwelle einer der drei Phasen Strom zugeführt wird; Fig. 4 und 5 je ein Prinzipschaltschema für den Betrieb mit drei Hohlkörpern an einer dreiphasigen Wechselstromquelle. Fig. 6 ein Schaltschema einer bisher ,gebräuchli- chen Wechselstromanlage für den Betrieb mit drei Hohlkörpern an einer dreiphasigen Wechselstrom,- quelle, (die Möglichkeit des Umbaues zum Betrieb nach vorliegendem Verfahren ist gestrichelt angedeu tet); Fig.7 ein Schaltschema zum Betrieb mit drei Hohlkörpern an einem dreiphasigen Drehstromtrans- formator mit Stromtoren als steuerbaren Gleichrich tern für die Gleichstromversorgung der Innenelektro den und einem Taktgeber zur Steuerung der Strom tore nach einem vorgegebenen Rhythmus. In Fig. 1 sind anhand. eines Querschnittes durch ein zylindrisches Entladungsgefäss 1 mit drei symme trisch zu dessen Zylinderachse angeordneten rohrför- migen Hohlkörpern 2 und längs deren Rohrachsen sich erstreckenden Innenelektroden 3 schematisch die nach vorliegendem Verfahren zu erzeugenden Wechselstrom- und Gleichstromentladungen ange deutet. Jeweils zwischen d en Aussenwänden von zwei Hohlkörpern 2 erfolgt eine Wechselstromentladung; die durch die Strompfade 4 angedeutet ist, und je weils zwischen den Innenwandungen der Hohlkörper 2 und den zugeordneten Innenelektroden erfolgt eine Gleichstromentladung, die durch die Strompfade 5 angedeutet ist. Die Verschaltung der Hohlkörper 2 und ,der Innenelektroden 3 erfolgt nach einer der in den Fig. 3, 4, 5 oder 7 angegebenen Schaltungen. Das' Entladungsgefäss 1 wird vorzugsweise an den Stern punkt der Drehstromquelle angeschlossen, oder es bleibt potentialfrei. Bei dem in Fig. 2 gezeigten Prinzipschaltschema wird zwischen den Aussenflächen der beiden Rohre 6 und 7 eine Wechselstromentladung erzeugt, und wei ter wird in der einen Halbperiode zwischen der In nenelektrode 8 und der Innenwand des Rohres 6 und in der anderen Halbperiode zwischen der Innenelek trode 9 und der Innenwand des Rohres 7 eine Gleichstromentladung erzeugt. Für diese Gleichstro mentladungen bilden die Innenelektroden 8 und 9 jeweils die Anode und die Rohre 6 und 7 die Kathode. In umgekehrter Stromrichtung wird der Strom durch den Gleichrichter 10 bzw. 11 gesperrt. Der zur Stromversorgung vorgesehene Transformator 12 kann selbstverständlich ein Regeltransformator sein. In diesem Falle würde dann die Leitung 13 zu dem einstellbaren. Stromabnehmer führen. Bei dem in Fig. 3 gezeigten Prinzipschaltschema sind die sekundärseitigen Phasenleiter des Dreh- stromtransformators 14 mit je einem der Rohre 15 verbunden, die in einem Entladungsgefäss etwa wie in, Fig. 1 angeordnet sind. Von den über den Phasen liegenden Wechselspannungen werden zwischen den Aussenflächen der Rohre 15 Wechselstromentladun- gen etwa wie in Fig. 1 schematisch angedeutet er zeugt. Es ist jedoch hinsichtlich der schematischen Darstellung in Fig. 1 darauf hinzuweisen, dass die Wechselstromentladungen jeweils die gesamten Aus senflächen der Rohre bedecken und sich nicht nur etwa auf die einander zugewandten Teile der Rohre beschränken. Die Darstellung in Fig. 1 wurde nur der übersichtlichkeit halber so gewählt. Da die Innen elektroden 16 über je einen Gleichrichter 17 mit einer Phase verbunden sind, wird jeweils während der positiven Halbwelle dieser Phase eine Gleichstrom entladung zwischen der angeschlossenen Innen elektrode 16 und der Innenwand des zugeordneten Rohres 15 erzeugt. Die Impulsdauer dieser Gleich- stromentladungen kann man dadurch erhöhen, dass man wie in Fig.4 die Innenelektroden 16 über je einen weiteren, Gleichrichter 18 jeweils mit dem an deren Phasenleiter verbindet, der ebenfalls nicht an den .der betreffenden Innenelektrode zugeordneten Hohlkörper angeschlossen ist. Die Erhöhung der Impulsdauer der Gleichstromentladungen auf diese Weise ist jedoch, wie ersichtlich, mit dem Aufwand von drei weiteren Gleichrichtern 18 verknüpft. Unter bestimmten Bedingungen besteht jedoch die Möglichkeit, diesen weiteren Aufwand von drei zusätzlichen Gleichrichtern zu vermeiden und trotz dem die Impulsdauer der Gleichstromentladungen. in gleicher Weise zu erhöhen, nämlich dann; wenn die Phastenspannung, also die zwischen jeweils zwei Roh ren liegende Wechselspannung, innerhalb eines Be reiches liegt, in dem Wechselspannungsentladungen zwar zwischen den Aussenelektroden, jedoch nicht über miteinander verbundene zugeordnete Innen elektroden zünden. In diesem Fall kann eine Schal tung entsprechend Fig. 5 angewendet werden, bei der alle Innenelektroden 16 reit einem gemeinsamen Mittelleiter 19 verbunden sind, der über je einen Gleichrichter 20 mit jedem ,der Phasenleiter verbun den ist. Bei dieser Schaltung werden. von den Phasen spannungen zwischen den Aussenflächen der Rohre 15 Wechselstromentladungen erzeugt, während die zwischen jeweils einem Rohr 15 und der zugeordne ten Innenelektrode 16 liegende Wechselspannung zur Zündung einer Entladung nicht ausreichend ist. So bald jedoch bei dieser Schaltung .die Phasenspannun- gen so hoch werden, dass die Teilspannungen zwi schen den Rohren 15 und den zugeordneten Gegen elektroden 16 höher als die Zündspannung werden, dann ergibt sich neben der Wechselstromentladung zwischen den Aussenelektroden eine Wechselstrom entladung über die Innenelektroden, wobei also der Wechselstrom von einem Rohr 15 zur zugeordneten Innenelektrode 16 und von dort zu einer anderen Innenelektrode 16 und dann weiter zu dem zugeord neten Rohr 15 fliesst. Die Schaltung nach Fig. 5 ist daher nur mit nach oben begrenzten Phasenspannun- gen anwendbar. In Fig. 6 ist eine bisher angewendete Schaltung gezeigt, bei der sowohl zwischen den Aussenflächen der Rohre 15 als auch zwischen den Innenwandun gen der Rohre 15 und den zugeordneten Innenelek troden 16 Wechselstromentladungen erzeugt wurden, und die daher die bereits erwähnten Nachteile auf wies. Hierbei wurden die Innenelektroden 16 mittels der Schalter 21 gegebenenfalls mit Unterbrechungen jeweils an einen der drei Phasenleiter gelegt. Anlagen mit einer solchen Schaltung können durch Einfügung des Gleichrichters 22 in den Mittelleiter 23 mit einem relativ geringen Aufwand für den Betrieb nach vor liegendem Verfahren umgestellt werden. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, dass für eine solche umgestellte Anlage die gleichen Bedingungen hinsichtlich der Be grenzung der Phasenspannungen nach oben wie bei der in Fig. 5 gezeigten Schaltung gelten. In Fig. 7 ist ein praktisches Ausführungsbeispiel der in Fig.3 dargestellten Prinzipschaltung gezeigt. Die Gleichrichter 17 sind hier durch die Stromtore 24 ersetzt, die gleichzeitig die Gleichrichtungsfunktion und eine Steuerfunktion übernehmen. Beim Betrieb einer solchen Anlage werden zweckmässig ,die an die Rohre 15 angeschlossenen Stromabnehmer 25 des regelbaren Drehstromtransformators 26 so einge stellt, dass die Behandlungstemperatur im wesentli chen durch die Wechselstromentladungen zwischen den Rohren, 15 aufrecht .erhalten wird. Die Gleich stromentladungen zwischen den Innenelektroden 16 und den zugeordneten Rohren 15 werden nur impuls weise erzeugt. Zur Steuerung und Einschaltung dieser Gleichstromimpulse dient der Taktgeber 27, der durch Abgabe von Steuerimpulsen an die Gitterlei tungen der Stromtore 24 Gleichstromimpulse in den einzelnen Rohren 15 nach einem vorgegebenen, vor zugsweise periodischen, Rhythmus erzeugt. Das vorliegende Verfahren ist nicht auf die ge zeigten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern lässt sich mit Vorteil überall dort anwenden, wo hohe Entladungsleistungen zur Aufrechterhaltung einer bestimmten Behandlungstemperatur erforderlich sind, die bei reinem Gleichstrombetrieb sehr aufwen dige Gleichrichtungsaggregate notwendig machen würden.
Claims (1)
- PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zur Oberflächenbehandlung der In- nenwandung von Hohlkörpern mittels elektrischer Glimmentladungen in einem Entladungsgefäss mit mehreren zu behandelnden, Aussenelektroden bil denden Hohlkörpern und in deren Hohlräumen vor gesehenen Innenelektroden, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen ,den Innenelektroden und den jeweils zugeordneten Aussenelektroden Gleichstromentla- dungen und zwischen den Aussenelektroden Wech- selstrometladungen erzeugt werden. II. Vorrichtung zur Durchführung .des, Verfahrens nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenleiter einer Wechselspannungsquelle mit je einem Hohlkörper und über Gleichrichter mit minde stens je einer Innenelektrode,die einem nicht an den gleichen Phasenleiter angeschlossenen Hohlkörper zugeordnet ist, verbunden sind. UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch, ge kennzeichnet, dass die Innenelektroden elektrisch positiv in bezug auf die zugeordneten. Hohlkörper gemacht werden. 2. Verfahren nach Patentanspruch I, .dadurch ,ge kennzeichnet, dass die Wechselstromentladungen kontinuierlich aufrecht erhalten und die Gleichstro mentladungen impulsweise erfolgen.3. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, .dass die Hohlkörper im Entladungsge fäss symmetrisch angeordnet wenden. 4. Verfahren nach Patentanspruch<B>1</B> mit Hohlkör- pern, deren Innenwandungen bei erhöhter Tempera tur einer Oberflächenvergütung unterzogen werden sollen, dadurch gekennzeichnet,dass die Gleichstrom entladungen auf .die für den Vergütungsprozess not wendige Entladungsleistung und die Wechselstrom- entladungen auf die zur Aufrechterhaltung der Be handlungstemperatur notwendige Entladungsleistung eingestellt werden.5. Vorrichtung nach Patentanspruch. II zur Be handlung von drei Hohlkörpern, dadurch gekenn zeichnet, ,dass die Wechselspannungsquelle eine drei- phasige Wechselstromquelle ist, deren Phasenleiter mit je einem der drei Hohlkörper verbunden ist. 6.Vorrichtung nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehstromquelle ein mit einem Drehstromnetz verbundener vorzugsweise regelbarer Drehstromtransformator mit vorzugsweise einzeln regelbaren Phasen ist. 7.Vorrichtung nach Unteranspruch 6, gekenn zeichnet durch einen Drehstromtransformator mit einzeln regelbaren Phasenspannungen, bei dem jede Phasenwicklung mit zwei Abnehmern versehen; ist, die zur gesonderten Regelung der Spannung des an dieser Phase liegenden Hohlkörpers und der Span nung,der an diese Phase angeschlossenen Innenelek trode versehen ist. B.Vorrichtung nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenelektroden über je einen Gleichrichter zyklisch mit je einem Phasenlei ter, der nicht an den der Innenelektrode zugeordne ter Hohlkörper angeschlossen ist, verbunden sind. 9. Vorrichtung nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Innenelektroden über je zwei Gleichrichter mit den beiden Phasenleitern verbunden ist, die nicht an den der Innenelektrode zugeordneten Hohlkörper angeschlossen. sind. 10.Vorrichtung nach! Unteranspruch 8 oder 9, dadurch- gekennzeichnet, dass die Gleichrichter derart gepolt sind, dass sie nur in der Stromrichtung durch lässig sind, bei der die jeweils mit den Gleichrichtern verbundene, InnenelektrodenAnoden gegenüber dem ihnen zugeordneten Hohlkörper bei der Glimmentla- dung sind. 11.Vorrichtung nach Unteranspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, um die Ströme zu ,denn einzelnen Innenelektroden zu unterbrechen. 12. Vorrichtung nach Unteranspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass mechanische Unterbrecher zur Stromunterbrechung vorgesehen sind. 13. Vorrichtung nach Unteranspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ,die Gleichrichter derart steuer bar sind, dass der Strom über jeden einzelnen Gleich richter unterbrochen werden kann. 14.Vorrichtung nach Unteranspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass als steuerbare Gleichrichter Stromtore vorgesehen s,inld.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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CH1022862A CH415892A (de) | 1962-08-28 | 1962-08-28 | Verfahren zur Oberflächenbehandlung der Innenwandung von Hohlkörpern, insbesondere Feuerwaffenrohreh, mittels elektrischer Glimmentladungen |
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CH415892A true CH415892A (de) | 1966-06-30 |
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1962
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