DE1000657B

DE1000657B - Verfahren und Vorrichtung zur Durchfuehrung technischer Prozesse mittels Glimmentladung

Info

Publication number: DE1000657B
Application number: DEE9028A
Authority: DE
Inventors: Hans Bucek
Original assignee: Elektrophysikalische Anstalt Bernhard Berghaus
Current assignee: Elektrophysikalische Anstalt Bernhard Berghaus
Priority date: 1953-05-28
Filing date: 1954-05-25
Publication date: 1957-01-10
Also published as: GB794175A; FR1105035A; US2824210A; CH319658A; GB794174A; NL108190C

Description

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UND AUSGABE DEK AUSLEGESCHRIFT· 1 0. J A N U A R 1957

Verfahren und Vorrichtung zur Durchführung technischer Prozesse mittels Glimmentladung

Die Durchführung technischer Prozesse, insbesondere auch solche metallurgischer Art mittels Glimmentladung ist bereits bekanntgeworden. Bei der
Beschickung eines metallischen Entladungsgefäßes mit
mehreren zu behandelnden Werkstücken haben sich 5
wan im praktischen Betrieb infolge der Eigenart
dieses Verfahrens große Schwierigkeiten und Nachteile ergeben. Die Eigenart und Neuartigkeit dieses
Ofens besteht darin, daß die zugeführte elektrische
Energie direkt die Wärme an den zu behandelnden 10
Gegenständen freisetzt, d. h. daß sich die erhitzten
Gegenstände in einem kalten Ofenraum befinden. Wird
nun der Ofen mit mehreren zu behandelnden Gegenständen beschickt, so ergeben sich große Schwierigkeiten einmal dadurch, daß der Ofenraum kalt ist, und 15
zum andern, daß sich die erhitzten Gegenstände gegenseitig beeinflussen. Ferner muß berücksichtigt werden,
daß sich die um die Gegenstände ausbildenden Glimmsäume nicht nachteilig beeinflussen. Ohne Berücksichtigung aller dieser völlig neuartigen Verhältnisse 20
bilden sich während der Behandlung an den Gegenständen sehr verschiedene Temperaturen aus, die zu
größeren Ausfällen Veranlassung geben. 9

Die Erfindung beseitigt diese Schwierigkeiten und

Nachteile und betrifft eine Vorrichtung zur Erhitzung 25 reflektierenden Umgebungsflächen besitzen,. Vorzugsund Behandlung von mehreren Werkstücken durch weise sind ferner mindestens zwei räumlich getrennte Glimmentladung in einem Entladungsgefäß, welche Gruppen von Stromdurchführung«! an einem gemeinsich dadurch auszeichnet, daß die Werkstücke in dem
Entladungsgefäß derart angeordnet sind und die

Anmelder: Elektrophysikalische Anstalt Bernhard Berghaus, Vaduz (Liechtenstein)

Vertreter: Dipl.-Ing. W. Cohausz, Patentanwalt, Düsseldorf, Sdiumannstr. 97

Beanspruchte Priorität: Schweiz vom 28. Mai 1953

Hans Bucek, Zürich (Schweiz), ist als Erfinder genannt worden

samen Konstruktionsteil angeordnet. Die Vorrichtung zeichnet sich ferner dadurch aus, daß die zu behandelnden Werkstücke an Stromdurchführungen befestigt sind, die kreisförmig in einer Ebene angeordnet werden, und daß die Abstützung der Werkstücke oder Hilfselektroden an einer Gruppe von Stromdurchführungen erfolgt, die in einer zweiten Ebene angeordnet

Gefäßwand so beschaffen ist, daß durch Wärmeabstrahlung der einzelnen erhitzten Werkstücke sich
eine gleichmäßige Tempeiraturverteilung über das gesamte einzelne Werkstück und untereinander ergibt.
Hierbei ist es besonders von Vorteil, die zu behandelnden Werkstücke unter annähernd gleichen gegen- 35 sind, welche in einen durch die Dimension und Anzahl seitigen und auch Wandabständen am Umfang eines der Werkstücke gegebenen Abstand von der ersten

Gruppe liegt. Die stromführenden Trage- und Abstützungskonstruktionen sollen vorzugsweise in elektrisch und thermisch relativ zu den Werkstücken oder 40 Werkstücksteilen sich gleichartig verhaltenden Anordnungen vorgesehen sein, wobei die stromführenden Trage- und Abstützungskonstruktionen symmetrisch zur Mittelachse des Rezipienten mit Vorteil angeordnet werden.

Im einzelnen wird noch folgendes ausgeführt: Br-

Kreises anzuordnen, welcher konzentrisch zuir Achse des Glimmentladungsgefäßes liegt. Dabei sollen die Werkstücke vorzugsweise so angeordnet werden, daß ihre Abstände voneinander größer sind als die doppelte Fallraumdicke, die sich bei der Glimmentladung an einer Kathode ausbildet.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß das Glimmentladungs- 45

gefäß mit symmetrisch zur Mittelachse angeordneten findungsgemäß darf kein Werkstück oder auch Werk-Stromdurchführungen und Haltekonstruktionen für stücksteil bei geforderter gleichmäßiger, mit den Werkstücke und/oder Hilfselektroden versehen ist, wo- übrigen Stücken übereinstimmender Wärmebehandbed diese Teile baulich vereinigt sind und gemeinsam lung innerhalb der Entladüngskammer gegenüber in einen äußeren Behälter eingesetzt werden und ferner 50 einem anderen Werkstück einen unterschiedlichen die Dimensionierung und besondere Mittel gewähr- Raumwinkelanteil an aufheizenden oder auch ableisten, daß die einzelnen Werkstücke oder Werkstücks- kühlendien Umgebungsflächen besitzen. Es ist die teile mindestens gleiche Raumwinkelanteile an wärme- allseitige gleichwertige Anordnung der Werkstücke aufstrahlenden, wärmeabsorbierenden und wärme- relativ zueinander und zu der Wandung dies Ent-

Claims

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ladungsgefäßes (Rezipientenwandung) zu Strahlungs- eventuell durch Gewichtszug gespannt, in ähnlicher

blechen usw. erforderlich. Sowohl zwischen gleich- Weise angeordnet werden.

namig als auch entgegengesetzt gepolten Werkstücken In der Fig. ι bezeichnet ι den zentralen Innenteil oder auch Hilfselektroden sind gleichartige oder zu- des Gasentladuotigsgefäßes mit seinem unteren Vermindest elektrisch sich identisch verhaltende Anord- 5 schlußteil 2 und dem oberen Gesamtabschlußflansch 3. nungen sowie gleichartige oder elektrisch identisch Dieser Innenteil 1 ist als Baueinheit ausgebildet und sich verhaltende Abstände der Werkstücke und Hilfs- wird mit der Dichtung 4 auf den Außenmantel 5 aufelektroden gegen die Rezipientenwandung erforder- gesetzt. Nicht dargestellt ist in dieser schematischen lieh. Wie bereits beschrieben, zeichnet sich die erfin- Figur die fast immer erforderliche Doppelwandigkeit dungsgemäße Vorrichtung durch zwei räumlich ge- 10 der Teile 1, 2, 3 und 5 zum Zweck der Wasserkühlung, trennte Gruppen von Stromdurchführungen an einem Ebenfalls sind sämtliche Wasserkühlungsanschlüsse gemeinsamen Konstruktionsteil aus. Von diesen für die Stromdurchführungen nicht dargestellt. Im können eine Anzahl auch nur als mechanische Ab- Abschkißflansch 3 ist eine Gruppe von Stromdurchstützungen dienen, ohne von außen an den elektrischen führungen 6, 7, 8, 9, 10 und 11 untergebracht. Die Stromkreis angeschlossen zu sein. Nachdem in Gas- 15 Stromdurchführungen 6, 8 und 10 besitzen einen ringentladungen Isolatoren nicht frei angeordnet werden förmigen Träger 12, der als Aufhängungs- und Zenkönnen, sondern durch Schutzspalte gegen die zer- trierungsmögliehkeit für die Hilfselektroden 13, die störenden Einflüsse der Entladung abgeschirmt sein durch die Achse der Rohre 14 gezogen sind, dient. Die müssen, soll auch vorzugsweise eine Kühlung zur zu behandelnden rohrförmigen Werkstücke 14 hängen Vermeidung der Zersetzung der isolierenden Stoffe 20 an den Stromdurchführungen 7, 9 und 11 entweder vorgesehen sein. Derartige nur rein mechanischen einzeln oder auch in Gruppen, im letzteren Fall sind Zwecken dienende isolierende Abstützungen sind in noch weitere, z. B. ringförmige tragende Verbindiungsder konstruktiven Ausbildung weitgehend identisch konstruktionen 15 angeordnet. Das untere Ende des mit einer Stromdurchführung, und es soll in diesem zentralen Inmenbauteiles 1 trägt in seinem unteren Sinn diese Bezeichnung auch für solche Abstützungs- 25 Abschluß 2 eine zweite Gruppe von Stromdurchfühisolatoren gelten, die konstruktiv nur eine rein mecha- rungen 16, 17, 18 und 19. An der Stromdurchführung nische Funktion zu erfüllen haben. Unter günstigen 19 ist ein Ring 20 befestigt, der die unteren Zen-Betriebsbedingungen ist es möglich, mit Schutz- trierungsvorrichtungen für die Hilfselektroden 13 abschirmungen versehene Isolatoren auch ohne beson- trägt. An den Durchführungen 16, 17 und 18 sind die dere Kübkmgs maßnahmen für diesen Verwendungs- 30 unteren Enden der Werkstücke 14 abgestützt und in zweck zu gebrauchen. Die erfindungsgemäße Vorrieh- Ringen 21 geführt. Beispielsweise sind die Werkstücke tung kann ferner sowohl wärmeisolierende als auch je mit einer Phase, die Hilfselektroden jedoch gemeinwassergekühlte Wandungen besitzen oder auch innen sam mit dem Sternpunkt der elektrischen Anlage vermit einem reflektierenden Strahlungsmantel versehen bunden. Im Sinn der Erfindung bedingt die Dreisein. Bei der im industriellen Betrieb vorzugsweise 35 phasenspeisung die Behandlung von mindestens drei zur Anwendung gelangenden Mehrphasenspeisung der Werkstücken oder ein Vielfaches hiervon. Bei mehr Gasentladung gelten die ernndungsgemäßen Maß- als einem Werkstück pro Phase werden die einzelnen nahmen in hervorragender Weise, insbesondere ist Stücke zyklisch in der Phasenfolge wechselnd im hierbei die gleichmäßige Verteilung der Werkstücks- Kreis angeordnet.

zahlen auf die einzelnen Phasen zwecks gleicher Last- 40 Die Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch die Vorrichverteilung von Wichtigkeit. Um alle Maßnahmen, wie tung nach Fig. 1, und zwar bezeichnen 6, 7, 8, 9, 10 Justierung usw., bei Anbringung von Hilfselektroden und 11 die im Abschliußflansch 3 angeordneten Strom- und Kontrolle sowie Montage der einzelnen Werk- durchführungen, und zeigt ferner die Anordnung der stücke, insbesondere bei einer größeren Anzahl in Stromdurchführungen 16, 17, 18 und 19 in der Abeiner Charge, schnell und sicher durchführen zu. 45 schluißwand 2 am unteren Ende des zentralen Innenkönnen, ist die leichte und allseitige Zugänglichkeit bauteiles 1. Weitere Ausführungsformen der erfin-ZU den einzelnen Werkstücken usw. erforderlich, wie dungsgemäßen Vorrichtung sind durchaus möglich, sie in der beispielsweisen Ausführungsform gezeigt beispielsweise wurden Konstruktionen entwickelt, bei ist. Die Vorrichtung nach der Erfindung soll ferner denen der zur Anbringung einer zweiten Gruppe von ohne komplizierte Versteifungsvorrichtungen genü- 50 Stromdurchführungen dienende Mittelteil nicht als gend fest gegen den Außendruck sein, einfache Her- starr eingebautes Rohr vorgesehen wurde, wie im stelhingsmöglichkeiten der gesamten Abdichtungen, Ausfühirungsbeispiel, sondern die untere Baueinheit daher vorzugsweise Runddichtungen, und schließlich wurde unter Verwendung von Rohren relativ kleinen wenig unausgenutzten Rezipientenraum, d.h. toten Durchmessers als Tragekonstruktion am oberen Ab-Ratum zur Vermeidung unwirtschaftlich groß dimen- 55 schluißdeckel des Rezipienten befestigt. Dadurch ist skalierter Pumpanlagen besitzen. In der Zeichnung auch eine Verstellbarkeit in der Höhenlage der ist eine Vorrichtung nach der Erfindung beispiels- unteren Durchführungsgriuppe gegeben, so daß eine weise dargestellt, wie sie zur Behandlung von rohr- Anpassung an Werkstücke verschiedener Länge mögförmigen Werkstücken geeignet ist, bei denen z. B. Hch ist.
infolge eines sehr großen Längs-Durchmesser-Ver- 60
hältnisses eine drahtförmige Hilfselektrode axial hindurchgeführt wird, wobei eine Dreiphasenspeisung für Patentansprüche: den Betrieb der elektrischen Entladung zur Anwendung gebracht ist. Mit Hilfe einer solchen Vorrich- 1. Vorrichtung zur Erhitzung und Behandlung tung kann z. B. die Nitrierhärtung von Rohren durch- 65 von mehreren Werkstücken durch Glimmentladung geführt werden. Die einzelnen Werkstücke sind bau- in einem Entladungsgefäß, dadurch gekennzeichgend angeordnet und am unteren Ende geführt, wobei net, daß die Werkstücke in dem Entladungsgefäß eine Dehnung während der Wärmebehandlung ge- derart angeordnet sind und die Gefäßwand so bestattet, aber ein Pendeln der Werkstücke verhindert schaffen ist, daß durch die Wärmeabstrahlung der wird. Das gleiche gilt: für die Hilfselektroden, die, 70 einzelnen erhitzten Werkstücke sich eine gleich-

mäßige Temperaturverteilung über das gesamte einzelne Werkstück untereinander ergibt.
2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücke unter annähernd gleichen gegenseitigen und Wandabständen am Umfang eines Kreises angeordnet werden.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Glimmentladungsgefäß mit symmetrisch zur Mittelachse angeordneten Stromdurchführungen und Haltekonstruktionen für Werkstücke und/oder Hilfselektroden versehen ist, wobei diese Teile baulich vereinigt sind und gemeinsam in einem äußeren Behälter eingesetzt werden und ferner die Dimensionierung und besondere Mittel gewährleisten, daß die einzelnen Werkstücke oder Werkstücksteile mindestens annähernd gleiche Raumwinkelanteile an wärmeaufstrahlenden, wärmeabsorbierenden und wärmereflektierenden Umgebungsflächen besitzen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei räumlich getrennte Gruppen von Stromdürchführungen an einem gemeinsamen Konstruktionsteil angeordnet sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zu behandelnden Werkstücke an Stromdorchführungen befestigt sind, die kreisförmig in einer Ebene angeordnet werden, und daß die Abstützung der Werkstücke oder Hilfselektroden an eine Gruppe von Stromdiurchführungen erfolgt, die in einer zweiten Ebene angeordnet sind, welche im einem durch die Dimension und Anzahl der Werkstücke gegebenen Abstand von der ersten Gruppe liegt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die stromführenden Trage und Abstützungskonstruktionen in elektrisch und thermisch relativ zu den Werkstücken oder Werkstücksteilen sich gleichartig verhaltenden Anordnungen vorgesehen sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die stromführenden Trage- und Abstützungskonstruktionen symmetrisch zur Mittelachse des Rezipienten angeordnet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

® 609 740/233 12.56