DE1034449B

DE1034449B - Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Glimmentladung in einem Reaktionsbehaelter, insbesondere zur Oberflaechenbehandlung von Metallkoerpern

Info

Publication number: DE1034449B
Application number: DED19612A
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: 1955-01-22
Filing date: 1955-01-22
Publication date: 1958-07-17

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Glimmentladung in einem das Entladungsgefäß bildenden Reaktionsbehälter mit an Wechselspannung liegenden Elektroden und Gleichrichtung des Entladungsstromes im Entladungsgefäß. Die Glimmentladung soll insbesondere zur Oberflächenbehandlung von Metallkörpern dienen, die in das Entladungsgefäß eingebracht und als Elektrode geschaltet werden. Glimmentladungen werden vorzugsweise mit Gleichstrom betrieben. Dabei wird die nötige Gleichstromenergie durch Gleichrichtung der einem Netz entnommenen Wechselstromenergie erzeugt. Man hat aber auch schon vorgeschlagen, die Gleichrichtung innerhalb des Entladungsgefäßes vorzunehmen, und zwar durch Ausnutzung des Effektes, daß dem Entladungsstrom einer mit Wechselspannung betriebenen Glimmentladung sich immer dann eine Gleichstromkomponente überlagert, wenn die beiden Elektroden verschieden große Oberflächen haben. Damit die Gleichstromkomponente eine Größe annimmt, die praktisch nutzbar wird, muß der Unterschied zwischen den Oberflächen der beiden Elektroden beträchtlich sein. Dies erschwert die Durchführung des bekannten Vorschlages. Denn man hat bei der Bemessung der Oberflächen der Elektroden bei Reaktionsbehältern für das in Rede stehende Verfahren nur beschränkt freie Hand, kann also im allgemeinen die Flächen nicht so stark verschieden voneinander machen, daß die Gleichstromkomponente überwiegt.

Beim Verfahren nach der Erfindung wird die Gleichrichtung innerhalb des Entladungsgefäßes durch periodische Zündimpulse bewirkt, die die Entladung jeweils dann zünden, wenn die zu behandelnde Oberfläche Kathodenpotential hat. Auf diese Weise ist es möglich, die Glimmentladung mit Gleichstrom zu betreiben, ohne daß die Gleichstromenergie außerhalb des Reaktionsbehälters in einem gesonderten Gleichrichter erzeugt werden muß.

Außer der Einsparung des sonst für den Betrieb mit Gleichstrom nötigen Gleichrichters, der wegen der verhältnismäßig hohen Gleichspannungen und Ströme ein teures Gerät darstellt, hat das Verfahren nach der Erfindung den Vorteil, daß der sonst bei Gleichstrombetrieb unerläßliche ohmsche Vorwiderstand durch eine praktisch verlustlose Drossel ersetzt werden kann, der Wirkungsgrad also erhöht wird. Außerdem zeigt sich, daß eine gemäß der Erfindung betriebene Glimmentladung in geringerem Maße dazu neigt, in eine Bogenentladung umzuschlagen, als Entladungen, die mit einer an die Elektroden gelegten Gleichspannung betrieben werden.

Es ist in der Regel- und Steuertechnik bekannt, gitter- oder zündstiftgesteuerte Gasentladungsröhren Verfahren und Vorrichtung
zum Betreiben einer Glimmentladung

in einem Reaktionsbehälter,

insbesondere zur Oberflächenbehandlung

von Metallkörpern

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

so zu steuern, daß die Entladung immer nur einmal während jeder Halbperiode gezündet wird. Zweck dieser Maßnahme ist, die einfache Relaiswirkung solcher Röhren in eine kontinuierliche Verstärkerwirkung umzuwandeln, nicht aber einen Wechselstrom gleichzurichten.

Beim Verfahren nach der Erfindung kann der Entladungsstrom durch Änderung der Phasenlage der Zündimpulse gesteuert werden. Damit ist eine weitere Vereinfachung der äußeren Apparatur möglich. Denn der sonst zur Steuerung des Entladungsstromes meist verwendete, dem Gleichrichter vorgeschaltete Drehtransformator kann fortfallen.

Eine weitere Vereinfachung der Anlage kann man beim Verfahren nach der Erfindung auch noch durch die Anwendung eines Gases oder Gasgemisches im Reaktionsbehälter erreichen, bei dem die Brennspannung der Entladung niedrig ist. Dann kann man unter Umständen darauf verzichten, die am Netz verfügbare Spannung in einem Transformator herabzusetzen. Bei der Behandlung von Außenoberflächen ist insbesondere Argon ein Gas, das für diesen Zweck geeignet ist.

809 577/226

Benutzt man das Verfahren statt zur unmittelbaren Behandlung einer Oberfläche zur Beheizung von im Reaktionsbehälter liegenden Reaktionsgefäßen, die als Kathode geschaltet sind, so kann man die Brennspannung der Entladung auch durch die Verwendung eines Stoffes als Kathodenmaterial heruntersetzen, der einen geringen Kathodenfall liefert. Ein solches Material ist beispielsweise Aluminium.

Zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung können, die Elektroden des Reaktionsbehälters, deren eine von dem zu behandelnden Gegenstand gebildet wird, an eine Wechselspannungsquelle angeschlossen und in dem Behälter ein Zündstift angeordnet werden, dem über eine Zündvorrichtung periodisch Zündimpulse mit einstellbarer Phase zugestellt werden.

Es empfiehlt sich beim Verfahren nach der Erfindung, sofern relativ hohe Entladungsströme angewendet werden, die Anode im Reaktionsbehälter in einzelne Teilanoden zu unterteilen, die über getrennte Begrenzungswiderstände oder Drosseln parallel zueinander geschaltet werden.

An Hand der Zeichnung wird der schaltungsmäßige Aufbau einer zur Durchführung des Verfahrens geeigneten Vorrichtung erläutert.

Die Elektroden A und K eines Reaktionsbehälters B sind über einen Transformator T an eine Wechselspannungsquelle Q angeschlossen. Ein Zündstift Z im Gefäß steht über einen Kondensator C₃ mit einem Hochspannungstransformator T₂ in einem Entladekreis in Verbindung, der einen Kondensator C₂ und ein als Schaltorgan dienendes gitter- oder zündstiftgesteuertes Gasentladungsgefäß D enthält. Der Kondensator C₂ wird in an sich bekannter Weise über einen Doppelweg-Gleichrichter G und einen Transformator T₃ aufgeladen. Diei im Entladungskreis auftretenden Stromimpulse sind durch einen dem Gefäß D vorgeschalteten Impulstransformator T₁ in ihrer Phasenlage einstellbar, und zwar dadurch, daß der Impulstransformator T₁ mittels einer aus einem veränderlichen Widerstand 7? und einem Kondensator C₁ bestehenden Brücke in der Phase steuerbar ist. Zwischen dem Kondensator C₂ und dem Gleichrichter liegt ein T-Glied, das aus zwei Widerständen und einem Kondensator C₄ besteht. Die übrigen EIemente der gezeichneten Schaltung entsprechen dem bei Impulsgeneratoren üblichen und werden daher keiner näheren Erläuterung bedürfen. Erwähnt sei nur noch, daß C₃ klein gegen C₄ ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zum Betreiben einer Glimmentladung in einem Reaktionsbehälter, insbesondere zur Oberflächenbehandlung von Metallkörpern, die in den als Entladungsgefäß dienenden Reaktionsbehälter eingebracht und als Elektrode geschaltet werden, mit einer an den Elektroden dieses Entladungsgefäßes liegenden Wechselspannung und Gleichrichtung des Entladungsstromes im Entladungsgefäß, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichtung durch periodische Zündimpulse bewirkt wird, die die Entladung jeweils dann zünden, wenn die zu behandelnde Oberfläche Kathodenpotential besitzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Entladungsstrom durch Änderung der Phasenlage der Zündimpulse gesteuert wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, gekennzeichnet durch die Anwendung eines Gases oder Gasgemisches im Reaktionsbehälter, insbesondere von Argon bei Behandlung von Eisenoberflächen, bei dem die Brennspannung der Entladung niedrig ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zur Beheizung von im Reaktionsbehälter untergebrachten weiteren Reaktionsgefäßen, die als Kathode geschaltet sind, gekennzeichnet duirch 'Äie Verwendung eines Stoffes als Kathodenmaterial, der einen geringen Kathodenfall liefert, beispielsweise Aluminium.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen Reaktionsbehälter, dessen Elektroden (A, K), deren eine von dem zu behandelnden Gegenstand gebildet wird, an eine Wechselspannungsquelle angeschlossen sind und dessen Zündelektrode (Z) über eine Zündvorrichtung periodische Zündimpulse mit einstellbarer Phase zugeführt werden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktionsbehälter bei stromstarken Entladungen mit einzelnen, über getrennte Begrenzungswiderstände oder Drosseln parallel zueinander geschalteten Teilanoden ausgerüstet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 601 847, 731 866,
793,736 900,743 402,750 596.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen