DE2503001C3 - Vorrichtung zur Stromdurchführung durch die Wandung eines Gasentladungsgefäßes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-OS 40 658 bekannt, bei der isoliert zueinander angeordnete scheibenförmige Metallringe unter Bildung eines Spaltes am Umfang von einer Hülse umgeben sind, so daß Flach- und Zylinderspalte gebildet werden. Die äußere Metallhülse ist zwischen den Metallringen mittels eines Innenflansches angeordnet. Aufgrund dieses Spaltsystems wird zwar ein Abreißen des den Spalt hinaufkriechenden Glimmsaums erreicht, jedoch ergibt sich ein hohes Potential der Hülse relativ zur Wandung des Gasentladungsgefäßes, weshalb zwischen der Wandung des Gefäßes und benachbarten Teilen der Hülse ein elektrisches Feld entsteht, das bei genügender Stärke zu einem Oberschlag führt, der seinerseits eine Lichtbogenentladung zur Folge haben kann.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die eine Verringerung des elektrischen Feldes zwischen der Abschirmhülse und der Wandung des Gefäßes zur Folge hat, so daß Überschläge und dadurch hervorgerufene Lichtbogenentladungen sicherer vermieden werden können.

Diese Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst

Durch die Verwendung von zwei Abschirmhülsen, von denen die äußere mit freiem Potential die innere abschirmt, werden nicht nur Überschläge während langer Betriebsdauern vermieden, sondern es können auch höhere Spannungen zum Betrieb der Gasentladung von baispielsweise 1000 V oder mehr verwendet werden.

Weitere Ausgestaltunger der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

F i g. 1 zeigt einen Schnitt durch eine Vorrichtung an einem metallischen Gasentladungsgefäß zur Stromdurchführung durch die Wandung des Gefäßes.

Fig.2 zeigt teilweise im Schnitt eine weitere Ausführungsform.

F i g. 3 zeigt eine dritte Ausführungsform teilweise im Schnitt.

Die in F i g. 1 dargestellte Vorrichtung ist gleichzeitig als Halteglied für zu behandelnde Werkstücke ausgebildet und entsprechend für Lasten von einigen hundert kp dimensioniert. Für die Aufhängung der Last ist ein Tragbolzen 1 vorgesehen, der mittels einer Schraubverbindung 2 entfernbar an einem Innenleiter montiert ist, der z. B. beim Behandeln von Werkstücken mittels Glimmentladungen wenigstens zeitweise negative Spannung bezüglich einer Wandung 3 eines Gefäßes führt. Zur Durchführung des Innenleiters ist in der Wandung 3, insbesondere im Gefäßdeckel, eine Bohrung 4 vorgesehen. Der Innenleiter besteht aus einem metallischen Zylinderrohr 10 und einem darin gleitbar angeordneten Spannbolzen 5. Der Spannbolzen 5 weist — in Richtung vom Gefäßinneren aus betrachtet — einen Bolzenkopf 6, einen Bolzenschaft 7 und ein Bolzengewinde 8 am oberen aus dem Gefäß herausragenden Bolzenende auf. Das Zylinderrohr 10 besteht aus einem oberen schmalen Rohrteil 11 und einem im Gefäßinneren gelegenen breiteren Rohrteil 12. Die Übergangsstelle zwischen den beiden Rohrteilen 11,12 bildet je eine innere bzw. äußere horizontale Schulter 13, 14. Mittels der inneren Schulter 13 stützt sich das Zylinderrohr 10 auf dem Bolzenkopf 6 ab. Der obere Zylinderrohrteil 11 ist von einer elektrisch isolierenden Isolierhülse 16 umgeben, die sich auf die äußere Schulter 14 abstützt und vorzugsweise aus keramischem Material

besteht An der Außenseite des oberen Zylinderrohrteils 11 sind vorstehende Anlageflächen 15 ausgebildet, welche eine Verkleinerung der Kontaktfläche zwischen der Isolierhülse 16 und dem Zylinderrohr 10 bewirken und dadurch die unerwünschte Erhitzung der Isolierhülse 16 vermindern.

Die Isolierhülse 16 ist im Bereich zwischen der Wandung 3 und dem oberen Rand der Schulter 14 von einer Schutzspaltanordnung umgeben, deren Bauteile von der Schulter 14 gegen die Wandung 3 gepreßt werden. Ein Metalldeckel 17 zum Verschließen der Bohrung 4 enthält eine Gewindebohrung 18 zum Eindrehen des Spannbolzens 5 sowie Befestigungsmittel 19 zum Anschluß der Stromzuleitung. Zwischen dem Metalldeckel 17 und der Wandung 3 befindet sich ein die Isolierhülse 16 umgebender elektrisch isolierender Isolierring 16'. In dem Isolierring 16' sind zur Abdichtung des im Gefäßinneren herrschenden Vakuums G-Ringe 16" eingesetzt Für den Zusammenbau der Stromdurchführung von innen heraus weist der Bolzenkopf 6 eine Sechskant-Imbusausnehmung 9 auf. Beim Eindrehen des Spannbolzens 5 in den Metalldekkei 17 preßt der Bolzenkopf 6 über die Schulter 13,14 die Schutzspaltanordnung zusammen. Die Isolierhülse 16 wird somit weder auf Längs- noch auf Querdruck beansprucht

Zur Vermeidung von Überschlägen und dadurch hervorgerufenen Lichtbogenentladungen ist in den Spaltanordnungen der F i g. 1 und 2 mindestens eine zweite äußere potentialfreie Abschirmhülse 51 vorgesehen, welche eine innere Abschirmhülse 40 bzw. 40' gegenüber den positive Spannung führenden Bauteilen, beispielsweise der Wandung 3, abschirmt. Von Bedeutung ist hierbei insbesondere die empirisch ermittelte Form der Abschirmhülse und ihre Lage in bezug auf die übrigen Teile der Spaltanordnung.

Gemäß F i g. 1 besteht die innere Abschirmhülse 40 aus einem engeren unteren Hülsenteil 41 und einem breiteren oberen Hülsenteil 42 sowie einem die Hülsenteile verbindenden Horizontalteil 43. Dem ■»< > oberen Ende des Hülsenteils 42 schließt sich ein einwärts gerichteter, scheibenförmiger, vertikal auf der Isolierhülse stehender Flansch 44 an. Auf der äußeren Schulter 14 sitzt ein Metallring 45, dem seinerseits eine elektrisch isolierende Abstandsscheibe 46 aufliegt. Die ··■"> Abstandsscheibe 46 isoliert die Abschirmhülse 40 von der negativen Spannung und trennt den Flansch 44 von dem Metallring 45, wobei gleichzeitig ein enger oberer horizontaler Flachspalt 50 gebildet wird. Der Flachspalt 50 mündet in einen oberen zylindrischen Spaltabschnitt ><> 48 zwischen dem Metallring 45 und dem oberen Hülsenteil 42. Der Spaltabschnitt 48 geht in einen unteren breiteren Flachspalt 49 über, welcher in einen unteren zylindrischen Spaltabschnitt 47 mündet. Der Spaltabschnitt 47 ist zwischen dem Rohrteil 12 und dem unteren Hülsenteil 41 ausgebildet und infolge einer Abschrägung des Hülsenteils 41 trichterartig gegen das Gefäßinnere hin erweitert

Die äußere, isoliert gelagerte, metallische, topfartige Abschirmhülse 51 besteht aus einem Hülsenteil 52 und '·■■ einem Flansch 53. Der Hülsenteil 52 umfaßt den oberen Hülsenteil 42 der inneren Abschirmhülse 40 und schließt mit diesem den zylindrischen Spalt 54 ein. Der Flansch 53 steht vertikal auf der Isolierhülse 16 und wird mit seiner Unterseite von einem metallischen Stützring 55 getragea Der Stülzring 55 sitzt über einer isolierenden Abstandsscheibe 56 auf dem Flansch 44 der inneren Abschirmhülse 40. Durch die Abstandsscheibe 56 wird zwischen dem Stützring 55 und dem Flansch 44 ein Flachspalt 57 gebildet Dieser Flachspalt 57 mündet über eine infolge eines Fortsatzes 58 des Hülsenteils 42 bewirkte Krümmung in den zylindrischen Spalt 54.

Gemäß F i g. 2 ist der Stützring 55 weggelassen, so daß die äußere Abschirmhülse 51 von der Unterseite ihres Flansches 53 über die Abstandsscheibe 56 direkt von der inneren Abschirrnhülse 40' getragen wird. Dadurch schließen die beiden Flansche 44' und 53 einen engen horizontalen Flachspalt 61 ein. Der Hülsenteil 42' weist keinen Fortsatz 58 wie in F i g. 1 auf, weshalb der Flachspalt 61 ohne Krümmung in den zylindrischen Spalt 54 mündet Alle übrigen Teile von Fig.2 sind entsprechend der Spaltanordnung in F i g. 1 ausgebildet Der Flansch 53 der äußeren Abschirmhülse 51 ist durch eine isolierende Abstandsscheibe 59 von der Wandung 3 getrennt, wodurch ein weiterer Flachspalt 60 gebildet wird.

Die äußere Abschirmhülse 51 schirmt die innere Abschirmhülse 40 gegenüber dem von der Wandung 3 ausgehenden elektrischen Feld ab, wobei die Wirksamkeit der Abschirmung von der konstruktiven Auslegung der abdeckenden und abzudeckenden Teile zueinander abhängt Wesentlich ist, daß die Berührungsstellen der inneren Abschirmhülse mit anderen Bauteilen durch vorgelagerte Schutzspalte 54,57,60, 61 geschützt sind. Als verallgemeinerte Regel gilt, daß jeweils ein inneres isoliert gelagertes metallisches Bauteil, welches die eine Wandung eines Schutzspaltes bildet, von mindestens einem äußeren isoliert gelagerten metallischen Bauteil umfaßt wird, wodurch alle Stellen hohen gegenseitigen Potentials durch stufenweise Unterteilung vermieden werden können.

Für hohe Spannungen beispielsweise über 1000 V und Werkstücke solcher Art, die nicht an die Stromdurchführung angehängt, sondern vom Gefäßboden getragen werden sollen, insbesondere für schwere Werkstücke, ist die in Fig.3 dargestellte Vorrichtung vorgesehen. Anstelle des in F i g. 1 dargestellten Tragbolzens 1 ist mittels der Schraubverbindung 2 ein Innenleiterfortsatz 63 in dem Zylinderrohrteil 12 befestigt. Das untere Ende des Innenleiterfortsatzes 63 befindet sich in der Nähe der zu behandelnden Werkstücke und weist einen Schraubanschluß 64 hierfür auf. Eine als Bestandteil der inneren Abschirmhülse 40 ausgebildete Innenleiterhülse 65 umgibt den Innenleiter. Zwischen dem Innenleiterfortsatz 63 und der Innenleiterhülse 65 ist ein Schutzspalt 66 ausgebildet, der an seinem unteren Ende trichterartig erweitert in das Gefäßinnere mündet. Am Schraubanschluß 64 erfolgt die Entladung mit gleicher Leistungsdichte wie an den Werkstücken, weshalb die Anschlußstelle 64 dieselbe Temperatur wie die Werkstücke aufweist. Infolge der relativ großen Entfernung zwischen dem Schraubanschluß 64 und den wärmeempfindlichen Teilen der Stromdurchführung werden diese durch die hinauffließende Wärme nicht beeinträchtigt, weshalb sich diese Stromdurchführung insbesondere für die Werkstückbehandlung mit hohen Temperaturen, d. b. bei hohen Spannungen, eignet.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung an einem metallischen Gasentladungsgefäß zur Stromdurchführung durch die Wandung des Gefäßes, insbesondere zur Behändlung schwerer Werkstücke mittels Glimmentladungen bei hohen Betriebsspannungen, bei der ein Innenleiter ein Zylinderrohr und eine darin angeordnete Spannschraube aufweist, bei der das Zylinderrohr zumindest im Bereich des Durchtritts durch die Wandung von einer mechanisch unbelasteten Isolierhülse umgeben ist, und bei der der in das Gefäßinnere sich erstreckende Teil der Isolierhülse mit einem isoliert gelagerten, metallischen Bauteil in Verbindung steht, der mit dem Innenleiter eine is Folge ineinander gehender Schutzspalte unterschiedlicher Breite und Radius begrenzt, dadurch gekennzeichnet, daß eine innere Abschirmhülse (40, 40') mit freiem Potential vorgesehen ist, die mit einem radial einwärts gerichteten Flansch (44, 44') auf der Isolierhülse (16) aufsitzt, und die einen vom Flansch (44,44') ausgehenden Hülsenteil (42, 42') aufweist, und daß eine metallische, isoliert gelagerte, äußere Abschirmhülse (51) mit freiem Potential zur Abschirmung der inneren Abschirmhülse (40,40') gegen das von der Gefäßwandung (3) ausgehende elektrische Feld angebracht ist, die sowohl mit der inneren Abschirmhülse (40, 40') als auch mit der Gefäßwandung (3) Schutzspalte (54,57, 61,60) begrenzt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Abschirmhülse (51) mit einem radial einwärts gerichteten Flansch (53) zwischen der Wandung (3) und dem Flansch (44) der inneren Abschirmhülse (40) unter Einfügung je einer isolierenden Abstandsscheibe (56,59) der Isolierhülse (16) aufsitzt, und daß die äußere Abschirmhülse

(51) einen vom Flansch (53) ausgehenden Hülsenteil

(52) aufweist, welcher den Hülsenteil (42, 42') der inneren Abschirmhülse (40, 40') umringt, wobei zwischen den beiden Hülsenteilen (42, 52) ein zylindrischer Spalt (54) gebildet ist, welcher in einen ebenen Flachspalt (57, 61) zwischen den beiden Flanschen (44, 53) mündet, und wobei ein ebener Flachspalt (60) zwischen der Wandung (3) und dem Flansch (53) der äußeren Abschirmhülse (51) gebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (44) der inneren Abschirmhülse (40) sich über einer isolierenden Abstandsscheibe (46) auf einer vorstehenden Schulter (14) am Zylinderrohr (10) abstützt, daß die Spannschraube (5) in einen außerhalb der Gefäßwand befindlichen Deckel (17) eingeschraubt ist, welcher mit einer elektrisch isolierenden vakuum- -55 dichten Zwischenlage (16') auf der Gefäßwand aufliegt, so daß bei angezogener Spannschraube die Schulter (14) des Innenleiters die Abstandsscheiben (46, 56, 59) mit den dazwischen befindlichen Flanschen (44,53) gegen die Gefäßwand preßt. m>