DE1021679B

DE1021679B - Die Anwendung einer an sich bekannten Schaltanordnung zur Loeschung von durch Umschlag stromstarker Glimmentladungen entstandenen Bogenentladungen in Entladungsgefaessen, insbesondere zur Oberflaechenbehandlung von Werkstuecken

Info

Publication number: DE1021679B
Application number: DED18019A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Karl Brotzmann; Dr Phil Dr-Ing Fritz Harders; Dr-Ing Helmut Knueppel
Original assignee: Dortmund Hoerder Huettenunion AG
Current assignee: Dortmund Hoerder Huettenunion AG
Priority date: 1955-04-25
Filing date: 1955-04-25
Publication date: 1957-12-27
Also published as: CH337050A; GB806637A; DE1025234B; BE539040A; US2853655A

Description

DEUTSCHES

Der Anwendung von Glimmentladungen bei physikalischen oder chemischen Prozessen steht die Tatsache entgegen, daß stromstarke Glimmentladungen die Tendenz haben, in einen Lichtbogen umzuschlagen, der zerstörende Wirkungen bei den zu. behandelnden Gegenständen hervorruft. Die Möglichkeit, dieser Tendenz durch dem Entladungsgefäß vorgeschaltete ßegrenzungswiderstände zu begegnen, wie es bei stromschwachen Glimmentladungen geschieht, scheidet bei stromstarken Glimmentladungen aus, weil dort bekanntlich ein Lichtbogen auch bei dem Stromwert zu brennen vermag, der die vorangegangene Glimmentladung unterhalten hat. Selbst ein unendlich hoher Vorwiderstand oder, was das gleiche bedeutet, eine Stromquelle mit unendlich hoher innerer Impedanz, die unabhängig von der Last stets den gleichen Strom liefert, kann nicht hindern, daß stromstarke Glimmentladungen in Bogenentladungen umschlagen.

Die Erfindung zielt darauf ab, ein Mittel zu schaffen, durch das ein durch Umschlag einer stromstarken Glimmentladung entstandene Bogenentladung gelöscht und die Glimmentladung wieder gezündet wird. Sie beruht auf der Erkenntnis, daß eine Löschung des Bogens mit darauffolgender Wiederzündung der Glimmentladung durch die Anwendung einer an sich bekannten Schaltung gelingt, bei der den Hauptelektroden des Entladungsgefäßes ein Kondensator ständig galvanisch parallel geschaltet ist, der seinerseits über einen Widerstand an einer Gleichstromquelle liegt.

Es ist ein Verfahren zur Behandlung der Oberflächen metallener Gegenstände im Vakuum bekannt, bei dem die Glimmentladung nicht kontinuierlich, sondern durch kurzzeitige Spannungsimpulse hervorgerufen wird, die in einem Stoßgenerator erzeugt werden. Bei diesem Verfahren,enthält der Stoßgenerator einen den Elektroden des Entladungsgefäßes parallel geschalteten Kondensator. Zwischen der einen Belegung diieses Kondensators und der einen Elektrode liegt jedoch eine Funkenstrecke. Der Kondensator ist daher den Elektroden nicht ständig galvanisch parallel geschaltet, wie es notwendig ist, damit die mit der Erfindung erstrebte Wirkung eintritt. In der bekannten Schaltung hat der Kondensator auch gar nicht den Zweck, mögliche Umschläge der Glimmentladung in eine Bogenentladung rückgängig zu machen.

Es ist ferner bekannt, die Bogenentladung in einem Quecksilberdampfgleichrichter dadurch willkürlich zu löschen, daß an die Hauptelektroden des Gleichrichters oder auch an die Kathode und eine Hilfselektrode über einen Schalter ein Kondensator gelegt wird, wenn die 5" Löschung geschehen soll. Auch bei dieser Schaltung ist der Kondensator mit den Elektroden des Entladungsgefäßes nicht ständig galvanisch verbunden. Vielmehr wird diese Verbindung immer erst dann Die Anwendung einer an sich bekannten Schaltanordnung zur Löschung von durch Umschlag stromstarker Glimmentladungen entstandenen Bogenentladungen in

Entladungsgefäßen, insbesondere zur

Oberflächenbehandlung von Werkstücken

Anmelder:
Dortmund-Hörder Hüttenunion

Aktiengesellschaft,
Dortmund, Rheinische Str. 173

Dr. phil. Dr.-Ing. Fritz Härders,

Bürenbruch, Post Ergste über Schwerte/Ruhr,

Dr.-Ing. Helmut Knüppel, Dortmund-Löttringhausen, und Dipl.-Phys. Karl Brotzmann, Dortmund,

sind als Erfinder genannt worden

willkürlich von Hand hergestellt, wenn eine Löschung der Bogenentladung beabsichtigt ist. Bei Quecksilberdampfgleichrichtern ist im übrigen die Aufgabe, eine durch Umschlag entstandene, unerwünschte Bogenentladung zu löschen und eine Glimmentladung wiederherzustellen, nicht gestellt. Vielmehr bildet bei solchen Gleichrichtern die Bogenentladung die erwünschte Entladungsform.

Gleiches gilt für ein weiterhin bekanntes Lichtbogenentladungsgefäß, dem ein Kondensator über eine als Schaltorgan wirkende Funkenstrecke parallel liegt. Denn auch hier hat der mit den Elektroden des Entladungsgefäßes nicht ständig galvanisch verbundene Kondensator nur den Zweck, den Lichtbogen, der die erwünschte Entladungsform darstellt, willkürlich durch Betätigung eines Schalters zu löschen, wenn die Entladung unterbrochen werden soll.

Bei einer bekannten Schaltung zur Erzeugung impulsförmiger Magnetfelder liegt einer gittergesteuerten Gasentladungsröhre ein Kondensator in galvanischer Verbindung ständig parallel. Dieser Kondensator hat indessen nicht den Zweck, Umschläge von einer erwünschten Entladungsform in eine andere, unerwünschte Entladungsform rückgängig zu machen oder überhaupt eine Entladung zu löschen. Vielmehr bildet bei dieser bekannten Schaltung die Gasentladungs-

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röhre nur eine Entladungsstrecke für den Kondensator, an deren Steile grundsätzlich auch eine Funkenstrecke treten könnte.

Es ist leicht zu erklären, wie die Löschung der Entladung in allen den Fällen zustande kommt, wo ein nötigenfalls vorgespannter Kondensator erst im Augenblick der beabsichtigten Löschung dem Entladungsgefäß parallel gelegt wird. Dagegen ist nicht ohne weiteres einzusehen, wie die Löschung der Bogenentladung und die Wiederzündung der Glimmentladung bei Anwendung der Erfindung, also dann zustande kommt, wenn ein Kondensator mit den Elektroden des Entladungsgefäßes ständig verbunden ist. Es ist anfänglich vermutet worden, daß die Vorgänge auf den Eigentümlichkeiten der Charakteristik der Lichtbogenentladung beruhen. Diese Erklärung für den Vorgang der Löschung und Wiederzündung ist jedoch nicht befriedigend. Die Ergebnisse von Messungen legen die Erklärung nahe, daß in dem Kreis der Schaltung, der den Kondensator und das Entladungsgefäß enthält. eine durch den Umschlag angestoßene elektrische Schwingung zustande kommt. Hierfür spricht das Vorhandensein der unvermeidlichen Leitungsinduktivität in diesem Kreis der Schaltung. Die Schwingung wird allerdings nur für die erste Halbperiode aufrechterhalten, nämlich bis zu dem Augenblick, wo sich die Stromrichtung umkehrt und die Bogenentladung demzufolge erlischt. Da der betrachtete Kreis der Schaltung im Augenblick des Erlöschens des Bogens unterbrochen wird, setzt nunmehr, wie sich zwanglos erklären läßt, ein einfacher Ausgleichsvorgang ein, dessen Zeitkonstante von der Größe des Kondensators und des zwischen ihm und der Stromquelle liegenden Widerstandes abhängt und der die an den Elektroden liegende Spannung exponentiell ansteigen läßt, bis Wiederzündung der Glimmentladung einsetzt.

Ein Schaltschema zur Erläuterung der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Dort ist das Entladungsgefäß mit G, der dazu parallel geschaltete Kondensator mit C und der zwischen der Stromquelle S und dem Kondensator C liegende Widerstand mit Ti₁ bezeichnet. Die Spannungsquelle 6" ist regelbar. Widerstand R₁ ist so bemessen, daß in dem Entladungsgefäß G eine stromstarke Glimmentladung aufrechterhalten wird.

Wie Versuche gezeigt haben, ist die Zeitdauer, in der der Lichtbogen brennt, im allgemeinen so kurz, daß auf der Kathode des Entladungsgefäßes meist kein Brennfleck entsteht. Dem Auftreten eines Brennfleckes kann im übrigen dadurch begegnet werden, daß in den das Gefäß G enthaltenden Kreis ein im Vergleich mit dem Widerstand R₁ kleinerer Widerstand R₂ gelegt wird.

Die Wiederzündung der Entladung kann durch die auch sonst vielfach übliche Zündvorrichtung, wie sie in der Zeichnung mit Z schematisch angedeutet ist, erleichtert werden.

Als Beispiel sei der Fall genannt, daß die Glimmentladung mit 50 Ampere betrieben werden soll. Dann erhalten zweckmäßig die Elemente der Schaltung die Größen R₁ = 7 Ohm, R_t = 0,02 Ohm und C = 40 Mikrofarad.

Claims

PATENTANSPRUCH:

Die Anwendung einer an sich bekannten Schaltanordnung, bei der den Hauptelektroden eines Glimmentladungsgefäßes ein Kondensator ständig galvanisch parallel geschaltet ist, der seinerseits über einen Widerstand an einer Gleichstromquelle liegt, zur Löschung einer durch Umschlag einer stromstarken Glimmentladung entstandenen Bogenentladung und Wiederzündung der Glimmentladung in Entladungsgefäßen, insbesondere zur Oberflächenbehandlung von Werkstücken.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 493 890, 506 861, 527 045, 565 125. 600 128. 601 317. 601 847, 624 093, 753 296, 857 817;

schweizerische Patentschrift Nr. 194 859;

britische Patentschriften Nr. 510 993, 522 356;

USA.-Patentschriften Nr. 2 457 256, 2 467 953.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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