DE1935710A1

DE1935710A1 - Einrichtung zur automatischen Regelung des elektrischen Betriebszustandes einer elektrothermischen Anlage

Info

Publication number: DE1935710A1
Application number: DE19691935710
Authority: DE
Inventors: Jakovlev Pavel B; Guttermam Kirill D; Ivanovskij Jurij D; Zukov Vladimir F; Brukovskij Igor P; Nektrasova Larisa P; Perov Aleksandr V
Original assignee: Moskovsky Energetichesky Institut
Current assignee: Moskovsky Energetichesky Institut
Priority date: 1968-07-17
Filing date: 1969-07-14
Publication date: 1970-02-26
Also published as: CS160802B1; US3689798A; BE736167A; AT293564B; CH497106A; SU490099A1; FR2013155A1; GB1270339A

Description

Patentanwälte

ZELLEN.IN υ. LUYKEN 8000 München 22

Zwöibrückenstr. 4

Moskovskig energetiiieskij institut 14. Juli 1969

Moskau / UdSSR

P 27 925

EINRICHTUNG ZUR AUTOMATISCHEN REGELUNG DES ELEKTRISCHEN BETRIEBSZUSTANDS EINER ELEKTROTHERMISCHEN ANLAGE

Die Erfindung bezieht sieh auf das Gebiet der Elektro-Wärmetechnik, insbesondere auf Einrichtungen zur automatischen Regelung des elektrischen Betriebszustands von elektrothermischen Anlagen mit Elektronenkanonen.

Es sind Einrichtungen zur automatischen Regelung des Betriebszustands einer elektrothermischen Anlage mit Elektronenkanone bekannt, deren Hauptkatode durch ein von der Hilfskatode emittiertes Elektronenbündel erhitzt wird, wobei die Hauptkatode der Elektronenkanone von einer Bauein-

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heit zur Heizung der Hauptkatode gespeist wird und die Speisung der Hilfskatode von einer Baueinheit zur Heizung der Hilfskatode erfolgt.

Ein Mangel dieser Einrichtungen besteht darin, daß bei der Kondensierung von Dämpfen des erhitzten Metalls an der Katodenoberfläche oder bei Änderungen der Katodentemperatur, die unter dem Einfluß des die Katodenoberfläche tref- _ fenden positiven Ionenstromes oder des durch die Wärmestrahlung von.der Oberfläche des erhitzten Körpers hervorgerufenen Wärmestromes erfolgen, derartige Einrichtungen die notwendige Stabilität des Betriebszustande einer elektrothermisehen Elektronenstrahlanlage nicht gewährleisten können.

Die Erfindung bezweckt diesen Mangel zu beseitigen.

Der Erfindung wurde die Aufgabe zugrundegelegt, eine Einrichtung zur automatischen Regelung des Betriebszustande einer elektrothermisch^ Anlage mit Elektronenkanone zu entwickeln, die eine Erhöhung der elektrischen Betriebsstabili- w tat beim Sinken der Katödenemissionsfähigkeit gewährleisten kann, das in den Fällen erfolgt, wenn sich die Dämpfe des erhitzten Metalls an der Katodenoberfläche kondensieren oder wenn sich die Katodentemperatur unter dem Einfluß des die Katodenoberfläche treffenden positiven Ionenstromes oder, des durch die Wärmestrahlung von der Oberfläche des erhitzten Erzeugnisses hervorgerufenen Wärmestromes ändert.

Diese Aufgabe wird mit der Erfindung dadurch gelöst, daß

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in der Einrichtung zur automatischen Begelung des elektrischen Betriebszustande der elektrothermischen Anlage mit einer Elektronenkanone, deren Hauptkatode durch ein von der Hilfskatode emittiertes Elektronenbündel erhitzt wird, wobei die Hauptkatode der Elektronenkanone von einer Baueinheit zur Heizung "der Hauptkatode und die Hilfskatode von einer Baueinheit zur Heizung der Hilfskatode gespeist wird, erfindungsgemäG ein Sqhaltungsteil zur Korrektur der Hauptkatodenheizung vorgesehen iet, der wenigstens mit einer der erwähnten Baueinheiten verbunden ist.

Es ist smeokmäßig, den Schaltungsteil zur Korrektur der Hauptkatodenheizung mit der Baueinheit zur Heizung der Hauptkatode und gleichzeitig mit der Baueinheit zur Heizung der Hilfskatode zu verbinden und diese beides Baueinheiten regelbar auszuführen.

Die erfindungsgemäß aufgebaute Einrichtung sichert eine Erhöhung der Betriebsstabilität der Anlage, eine Steigerung ihrer Leistungsfähigkeit sowie eine Verbesserung der Qualität der Erzeugnisse .

Im folgenden 'wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel und an Hand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen

Fi. 1 ein Blockschalt "bild der Einrichtung zur automatischen Regelung des elektrischen Betriebszustande einer elektrothermischen Anlage;

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. 2 eine der möglichen Schaltungsvarianten der betreffenden Einrichtung.

Die Temperatur der emittierenden Katodenoberfläche hängt wie bekannt von der zur Katodenerwärmung von der Katodenspeisequelle aufgenommenen Leistung sowie von der Wärmeabstrahlung von der Oberfläche des erwärmten Erzeugnisses ab.

^ ' In mehreren Fällen liegen die emittierende Oberfläche der Hauptkatode einer Elektronenkanone und die Oberfläche des zu erwärmenden Erzeugnisses in der Zone der gegenseitigen Bestrahlung.

Bei einer Temperaturänderung an der Oberfläche des erwärmten Erzeugnisses oder bei einer Änderung des Koeffizienten der gegenseitigen Bestrahlung der Oberflächen der Katode und des Erzeugnisses (was z.B. in Schmelzöfen bei der Einführung des zu schmelzenden Werkstoffes in die Elektronenstrahlzone vorkommt) ändert sich auch der resultierende Wär-

W mestrom von der Erzeugnisoberfläche zur Katode. Das führt eine Änderung der Temperatur der emittierenden Katodenoberfläche und somit ein« Änderung der Leistung der Anlage herbei.

Die andere Ursache von Temperatüränderungen an der emittierenden Katodenoberfläche und somit von Leistungsänderungen in der Anlage ist eine Änderung des zur Katode gerich-

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teten Ionenstromes, die duroh Schwankungen des Druckes und der Zusammensetzung von Restgasen in der Arbeitskammer hervorgerufen wird»

Es ist darauf hinzuweisen, daß eine Abweichung des Leistungswertes von dem durch die Anlage erreichten Leistungswert bei unveränderlicher Leistungsgröße der Hauptkatoden-Speisequelle nut bei einer Betriebsart der Elektronenkanone vorkommt, die sich vom Betrieb mit Strombegrenzung durch die Raumladung unterscheidet. Diese Betriebsart ist aber für die meisten Industrieanlagen kennzeichnend, bei denen die Leistung geregelt werden muß und viele technische Komplikationen entstehen, nämlich im Zusammenhang mit der Erhitzung von Reinmetallkatoden bis zu Temperaturwerten, die den Betriebszustand der Elektronenkanone mit Strombegrenzung durch die Raumladung ermöglichen,

Leistungsschwankungen, die durch Temperaturänderungen an der emittierenden Katodenoberfläche unter dem Einfluß

der Wärmestrahlung von dar Erzeugnisoberfläche und bei der Einwirkung des Ionenstronies hervorgerufen werden, führen sum Sinken der Leistungsfähigkeit der Anlage und setzen die Qualität der Erzeugnisse herab.

In diesen Fällen ist zur Wiederherstellung des Normalbetriebs der Anlage der Eingriff einer Bedienungsperson notwendig.

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Wie der beigelegten Zeichnung (Fig. l) zu entnehmen ist, wird die Elektronenkanone 1 von ihrer Speisequelle 2 gespeist. Die Hauptkatode der Elektronenkanone 1 speist man von der Baueinheit 3 zur Heizung der Hauptkatode, wobei zu dieser Baueinheit ein System 4 (Fig. 2) zur Regelung ihrer Betriebsart gehört. Die Hilfskatode der Elektronenkanone 1 wird von der Baueinheit 5 zur Heizung der Hilfskatode ge-..s>peist, wobei diese Baueinheit ein System 6 zur Regelung ihrer Betriebsart enthält. Der Schaltungsteil 7 f,ur Korrektur der Hauptkatodenheizung iet mit dem Ausgang der Speisequelle 2 der Elektronenkanone 1 verbunden.

In dem in Fig. 2 angeführten Ausführungsbeispiel für die Einrichtung ist die Speisequelle 2 der Elektronenkanone 1, die aus einem Gleichrichter 8 und einem über die Klemmen 10, 11, 12 an das Speisenetz angeschlossenen Transformator 9 besteht, mit den Elektroden der Elektronenkanone 1 verbunden.

Die Baueinheit 3 zur Heizung der Hauptkatode, die aus einem Gleichrichter 13, einem über die Klemmen 15 und 16 an das Speisenetz angeschlossenen Transformator 14, aus gegenpolig parallelgeschalteten Thyristoren 17 und 18, sowie einem Betriebsart-Regelungssystem 4 besteht, hat mit der Hauptkatode und mit der Hilfskatode der Elektronenkanone 1 Verbindung.

Die Baueinheit 5 zur Hilfskatodenheizung, die aus einem

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Transformator 19, gegenpolig parallelgeschalteten Thyri stören 20 und 21 sowie aus einem Betriebsart- Regelungssy stem 6 besteht, ist über die Klemmen 22 und 23 an das Speisenetz angeschlossen.

Die Einrichtung funktioniert folgenderweise: Bei einer Änderung des Speisestromes bzw. der Speisespannung der Elektronenkanone 1 gelangt ein Signal vom Ausgang der Speisequelle 2 der Elektronenkanone 1 an den Sohaltungsteil 7 zur Korrektur der Hauptkatodenheizungι von dessen Ausgang ein Korrektionasignal der zur Heizung der Hauptkatode dienenden Baueinheit 3 und der Baueinheit 5 zur Heizung der Hilfskatode zugeführt wird, Infolge der Einwirkung von Betriebsart-Regelungssystemen 4 und 6 auf die Stellglieder der Baueinheiten 3 und 5» die sur Heiaung der Haupt- bzw. Hilfskatode vorgesehen sind, wird sich die Leistung der Hauptkatoden-Speisequelle und somit die Katodentemperatur solange ändern, bis der Strom oder die Spannung der Elektronenkanone 1 den vorgegebenen Wert erreicht.

In den Fällen, wenn in einer der Baueinheiten, z.B. in der Baueinheit 3 zur Hauptkatodenheizung, der Speisestrom oder die Speisespannung der Hauptkatode stabilisiert werden, kann das Signal vom Schaltungsteil 7, der die Hauptkatodenheizung ausregelt, nur der Baueinheit 5 für die Hilfskatodenlieizung zugeführt werden, wobei diese Baueinheit

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als Regeleinheit arbeitet.

Wie aus der obigen Beschreibung und aus den beigefügten Zeichnungen folgt, gibt die erfindungsgemäß aufgebaute Einrichtung die Möglichkeit, mit Hilfe des Schaltungsteils 7 zur Korrektur der Hauptkatodenheizung die Leistung der Hauptkatoden-Speisequelle und folglich die Temperatur der emittierenden Katodenoberfläche je nach dem vom Ausgang der Speisequelle 2 gelieferten Signal automatisch zu verändern.

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Claims

14. Juli 1969

Patentanwälte
ZELLENTIN U. LUYKEN P 27 925

§QOO München 22

PATENTANSPRÜCHE:

Vlj/Einrichtung zur, automatischen Regelung des Betriebszustands einer elektrothermisch^ Anlage mit Elektronenkanone, deren Hauptkatode durch ein von der Hilfskatode emittiertes Elektronenbündel erhitzt wird, wobei die Hauptkatode der Elektronenkanone von einer Baueinheit zur Heizung der Hauptkatode und die Hilfskatode von einer Baueinheit zur Heizung der Hilfskatode gespeist wird, d a du r ca gekennzeichnet, daß sie einen Schaltungsteil (7) zur Korrektur der Hauptkatodenheizung enthält, der wenigstens mit einer der erwähnten Baueinheiten (3 bzw. 5) verbunden ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Korrektur-Schaltungsteil (7) gleichzeitig mit der Baueinheit (3) zur Hauptkatodenheizung und mit der Baueinheit (5) zur Hilfskatodenheizung verbunden ist und diese beiden Baueinheiten (3 bzw. 5) regelbar ausgeführt sind.

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