DE1135112B

DE1135112B - Glimmentladungsgefaess mit Wechselstrom-speisung fuer stromstarke Entladungen zur Behandlung von in das Gefaess eingebrachten Koerpern

Info

Publication number: DE1135112B
Application number: DED22730A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Karl Brotzmann; Dr-Ing Helmut Knueppel
Original assignee: Dortmund Hoerder Huettenunion AG
Current assignee: Dortmund Hoerder Huettenunion AG
Priority date: 1956-04-10
Filing date: 1956-04-10
Publication date: 1962-08-23

Description

Glimmentladungsgefäß mit Wechselstromspeisung für stromstarke Entladungen zur Behandlung von in das Gefäß eingebrachten Körpern Die Erfindung bezieht sich auf ein Glimmentladungsgefäß mit Wechselstromspeisung für stromstarke Entladungen zur Behandlung von in das Gefäß eingebrachten Körpern. Derartige Glimmentladungen werden im allgemeinen mit Gleichstrom und gelegentlich auch mit einphasigem Wechselstrom betrieben. Dagegen hat sich Drehstrom bisher für diesen Zweck nicht bewährt. Darin liegt ein Nachteil, da die verfügbaren Netze im allgemeinen Drehstrom liefern und durch Entnahme einphasigen Stromes einseitig und unsymmetrisch belastet werden.
Man könnte daran denken, ein Glimmentladungsgefäß mit drei Anoden und einer Kathode auszurüsten, wobei die Anoden an die Phasenspannungen einer Drehstromquelle angeschlossen werden. während die Kathode mit dem Sternpunkt der Quelle verbunden wird. Damit würden jedoch befriedigende Ergebnisse nicht erzielt werden. Denn die Scheitelwerte der Phasenspannungen liegen um den Faktor 1'3 höher als die Scheitelwerte der Sternspannungen. Infolgedessen würde die Glimmentladung stets oder fast ausschließlich direkt zwischen den Anoden statt zwischen diesen und der Kathode brennen. Die Wirkung der Entladung auf die Kathode, die schon aus Erdungsgründen in der Regel den zu behandelnden Körper oder das aufzuheizende Gefäß bildet, wäre daher verschwindend klein, Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde; em Glimmentladungsgefäß zu schaffen, das unmittelbar mit Drehstrom betrieben werden kann, bei dem also der Drehstrom nicht zuvor gleichgerichtet werden muß. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß sechs oder mehr rings um eine Kathode angeordnete Anoden vorgesehen sind, zwischen denen die Zündung einer Glimrnenladung durch Abschirmungen oder hinreichenden gegenseitigen Abstand verhindert wird, und daß an diesen Anoden sechs oder mehr in der Phase um gleiche Teilbeträge von 360° gegeneinander verschobene Wechselspannungen liegen, deren Scheitelwerte kleiner als die Zündspannung zwischen Anoden und Kathode sind, und an den einzelnen Anoden das Potential gegenüber der Kathode jeweils steigt, bevor die benachbarte, in der Phase voreilende Spannung unter die Brennspannung fällt. In einem derart gestalteten Glimmentladungsgefäß geht die zwischen einer Anode und der Kathode gezündete Glimmentladung im Verlauf auf die benachbarte Anode und von dieser weiter auf die dritte Anode über, so daß eine im Entladungsgefäß kreisende Glimmentladung entsteht, die den Charakter einer durch Gleichstrom erregten Entladung hat. Die Zeichnung veranschaulicht in Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in schematischer Darstellung und in Fig.2 ein Diagramm, in welchem die Augenblickswerte der Spannungen über der Zeit aufgetragen sind. Der Entladungsraum 10 des in Fig.1 gezeichneten Entladungsgefäßes ist außen von einem Mantel 11 aus Isolierstoff umschlossen. Im Innern des Raumes 10 befindet sich der durch die Glimmentladung zu behandelnde Körper, der im gezeichneten Beispiel aus einem zylindrischen Behälter 12 besteht, der durch die Glimmentladung aufgeheizt werden soll.
Am inneren Umfang des Mantels sind sechs Anoden 13, 14, 15, 16, 17 und 18 gleichförmig verteilt. Diese Anoden sind über Durchführungen 19 mit den Ausgangsklemmen eines sechsphasigen Transformators 20 verbunden, dessen dreiphasige Primärwicklungen 21 an ein Drehstromnetz 22 angeschlossen sind. Der sekundäre Sternpunkt 23 des Transformators ist über eine Durchführung 24 mit dem Körper 1.2 verbunden, der nachstehend als Kathode bezeichnet werden soll. Zwischen der Anode 13 und der Kathode 12 liegt eine Zündelektrode 25, die über einen Schalter 26 und einen Tranformator 27 an Spannung gelegt werden kann. Zwischen den Anoden 13 bis 18 und den Ausgangsklemmen des Transformators 20 sowie in der Zündleitung 28 liegen Impedanzen 29 und 30 zur Begrenzung des Stromes. In Fig. 2 sind die Augenblickswerte der Spannungen zwischen den Anoden und der Kathode über der Zeit aufgetragen. Die Kurven tragen die Ziffern der Anoden, für die sie gelten. Es sei angenommen, daß der Transformator sinusförmige elektromotorische Kräfte liefert. Dann sind die Spannungen zwischen Anoden und Kathode gleichfalls sinusförmig, solange keine Entladung brennt, wie dies für die Spannungen 14 bis 18 gestrichelt gezeichnet ist. Die Scheitelwerte dieser Spannungen sind kleiner als die Zündspannung Z der Glimmentladung. Die Brennspannung B der Glimmentladung liegt etwas unterhalb der Schnittpunkte zweier um 60° gegeneinander verschobener Sinuslinien.
In einem Augenblick t1, in dem die positive Spannung 13 oberhalb der Brennspannung B liegt, wird die Entladung zwischen der Anode 13 und der Kathode 12 durch die Hilfselektrode 25 gezündet. Die Spannung bricht auf B zusammen, und die Entladung brennt, bis in t. die Brennspannung unterschritten wird. Vorher, nämlich in t2, hat die Spannung 14 die Brennspannung erreicht, und durch die zwischen Anode 13 und Kathode 12 noch brennende Entladung wird eine Entladung zwischen Anode 14 und Kathode 12 gezündet. Diese Entladung zündet im Verlauf, ehe sie in t5 erlischt, in t4 eine Entladung zwischen Anode 15 und Kathode 12 usf., bis der Kreis durchlaufen ist und der ganze Vorgang sich wiederholt. Es entsteht also eine im Entladungsgefäß kreisende Glimmentladung von Gleichstromcharakter mit dem Körper 12 als Kathode. Dieser Körper erfährt daher die volle Einwirkung des Kathodenfalles. Abgesehen von der wirtschaftlichen Ausnutzung der vorhandenen Drehstromquelle hat die Einrichtung den Vorteil, daß ein Gleichrichter gespart wird, der sonst bei Gleichstromentladungen unerläßlich ist.
Rückzündung zwischen benachbarten Anoden wird im gezeichneten Beispiel durch metallische Abschirmungen 30 zwischen den Anoden verhindert. Diese Abschirmungen können im Mantel 11 des Gefäßes isoliert befestigt sein und nehmen dann das durch die elektrische Feldverteilung im Entladungsgefäß bestimmte Potential an, das zwischen den Potentialen der gegeneinander abgeschirmten Anoden liegt. Doch kann das Potential der Abschirmung auch erzwungen werden, wie dies für die Abschirmungen. 30' gezeigt ist, welche durch hochohmige Widerstände 31 mit den benachbarten Anoden 13 und 14 verbunden sind.
Die Spannungsverhältnisse werden bei einer Phasenzahl größer als sechs noch günstiger als in dem beschriebenen Fall. Besonders große Entladungsgefäße: können daher mit zwölf Anoden ausgerüstet und an einen zwölfphasigen Tranformator angeschlossen sein.

Claims

PATENTANSPRUCH:- . Glimmentladungsgefäß mit Wechselstromspeisung für stromstarke Entladungen zur Behandlung von in das Gefäß eingebrachten Körpern, dadurch gekennzeichnet, daß sechs oder mehr rings um eine Kathode (12) angeordnete Anoden (13, 14, . . . 18) vorgesehen sind; zwischen denen die Zündung einer Glimmentladung durch Abschirmungen (30, 31') oder hinreichenden gegenseitigen Abstand verhindert wird, und daß an diesen Anoden sechs oder mehr in der Phase um gleiche Teilbeträge von 360° gegeneinander verschobene Wechselspannungen liegen, deren Scheitelwerte kleiner als die Zündspannung (Z) zwischen Anoden und Kathode sind, und an den einzelnen Anoden das Potential gegenüber- der Kathode jeweils auf die Brennspannung (B) steigt, bevor die benachbarte, in der Phase voreilende Spannung unter die Brennspannung fällt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 601847, 646987, 904 491; schweizerische Patentschrift Nr. 291360.