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BESCHREIBUNG Die vorliesende Erfindung bezieht sich auf Verfahren
zur Behandlung von Erzeugnissen, die zur Erwärmung der Erzeugnisse elektrische Entladungen
benutzen, und auf Anlagen zur Durchführung dieser Verfahren und betrifft insbesondere
Verfahren zur chemisch-thermi.chen Behandlung von Erzeugniseen unter Zuhilfenahme
einer Gliuinentladung und Anlagen zu deren Durchführung.
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Die Erfindung kann zur chemisch-thermischen behandlung von Erzeugnissen
mit Hilfe einer Glimmentladung für die Ionennitrierung, Ionenzementierung, lonennitrozementierung
und das Auftragen von Uberzügen nach lonenverfahren verwendet werden und kann weitgehend
in dem Maschinenbau, Werkzeugmaschinenbau, bei der Herstellung verschiedener Motoren
und in anderen Zweigen der Tectmik, wo man Baugruppen und Teile verschiedener Metallerzeugnisse
verfestigen muß, verwendet werden.
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Gegenwartig flnden Verfahren zur chemisch-thermischen Behandlung
unter Benutzung einer Glimmentladung eine immer weitere Verbreitung. Jedoch ist
die Glimmentladung bei Strömen, die einige Ampere übersteigen, eine unstabile Form
der Gasentladung, da sie unter dem Einfluß verschiedencr Störeinwirkungen in eine
Lichtbogenentladung übergehen kann. Dies führt zu einer örtlichen Aufwärmung der
zu behandelnden Teile, einer Beschadlgungr VOA/ Oberfläche und einer Uberlastung
der Stromquelle. Deshalb erfordern die heutigen Anlagen, die GlimmentladungenbeEutzen,
spezielle Behandlungsverfahren und Stromversorgungseinrichtun gen.
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Bekannt ist ein Verfahren zur Behandlung von Erzeugnissen unter Benutzung
einer Glimmentladung (s. zum Beispiel, GB-PS 1255321), bei dem man in einer als
Anode dienenden Entladungskammer die zu behandelnden Erzeugnisse, die als kathode
dienen, unterbringt, diese Kammer evakuiert und in dieser eine Glimmentladung zündet,
indem man an diese Spannung anlegt. Hierbei wird die Glimmentladung durch einen
pulsierenden Strom mit regelbarem Impulspausenverhältnis aufrechterhalten. Nach
der
Zündung der Gllmmentladung in der Entladungskammer werden die Erzeugnisse aufgew&rmt
und gereinigt, der Druck in der Entladungskammer durch Eingeben eines zur Behandlung
erforderlichen Gases erhöht und die zu behandelnden Erzeugnisse dort in Anwesenheit
des Gases und der Glimmentladung bei der erforderlichen Temperatur über die fUr
die Wsrmegehalten. behandlung nötige Zeit / Die Aufwärmung und Einhaltung der für
die ,7ärmebehandlung erforderlichen Temperatur erfolgt durch Regelung des Impulspausenverhältnisses
des die Glimmentladung aufrechterhaltenden stromes. Hierbei wird das Gas in die
Entladungskammer entweder vor oder nach Aufwärmung der Erzeugnisse auf die Wärmebehandlungstemperatur
eingeführt. Zur Verhinderung eines unstabilen Brennens der Entladung zwischen den
Stromimpulsen wird eine Pause eingestellt. Die Dauer der Pause wird grösser als
die zur Entionisierung der Entladungsstrecke benötigte Zeit gewählt.
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Bei Bildung einer Lichtbogenentladung wird dor Beschädigungsgrad
der zu behandelnden Teile durch die in das Erzeugnis wahrend des Bestehens der Lichtbogenentladung
eingeführte Energie bestimmt. Bei dem benchriebenen Verfahren wird die in das zu
behandelnde Erzeugnis durch beiden Impuls eingeführte Energie nicht kontrolliert
und ändert sich in Abhängigkeit von den Parametern (Leitfähigkeit der Entladungsstrecke,
Spannung) und der Art (Glimmentladung, Lichtbogcnentladunp") der Entladung Bei Bildung
einer Lichtbogenentladung steigt die Stromimpulsenergie wegen der Zunahrne des Entladungsstromes
an, da der Bogenentladungsstrom um einige Grös3enordnungen höher als der Glirn£rientladungsstrom
ist. Dies schafft Voraussetzungen zur Beschadigung der zu behandelnden Erzeugnisse
durch die Lichtbogenentladung. Darüber hinaus erfolgt die Löschung der Lichtbogenentladung
dadurch, dass die Pause zwischen den Stromimpulsen grösser als die hntioninierungszeit
der Xntladung,sstrecke unabhängig von der Art der Entladung in der Kammer vorgegeben
wird. Dies ist nicht notwendig. Im Falle, wenn keine Lichtbogenentladung bei Einwirkung
eines Stromimpulses entstanden ist,k°nntN2der folgende Impuls nach einer Zeit gegeben
werden, die kleiner als die ntionisierungszeit der Entladungsstrecke ist.
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Stellt man aber alle Zeitintervalle zwischen den Impulsen größer als
die Entionisierungszeit der Entladungestrecke ein, ovo kommt es zur geringeren Produktivität,
da während der Pause die Behandlung der Erzeugnisse entweder überhaupt nicht stattfindet
oder mit wesentlich kleinerer Intensität geschieht.
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Auch ist eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens bekannt
(siehe z.B., GB-PS 1255321) die eine von einem Drehstromnetz gespeiste Gleichrichterbrücke
enthält, deren nichtsteuerbare Anodenventilgruppe über einen strombegrenzenden Widerstand
mit den zu bearbeitenden Erzeugnissen, die sich in der Entladungskammer des Ofens
befinden und als Katode dieser Entladungskammer dienen, verbunden ist. Die pe der
Gleichrichterbrücke ist mit der Anode (dem Körper) der Entladungskammer, die mit
dem Eingang der Steuereinheit in Verbindungv steht, verbunden. Die Ausgänge der
Steuereinheit sind mit don Steuerelektroden der Kathodenventilgruppe verbunden.
Die Regelung der Temperatur der zu behandelnden Erzeugnisse erfolgt mit Hilfe einer
aus einem Thermoelement mit Verstärker bestehenden Vorrichtung, die mit einer Vergleichseinheit,
in der die verstärkte Spannung des Thermoelementes mit der Bezugsspannung verglichen
wird, verbunden ist. Die Bezugsspannung wird mit Hilfe eines Reelwiderstandes geändert,
womit der erforderliche Temperaturwert geändert wird. Vom Ausgang der der Vergleichseinheit
wird auf den Generator der Steuereinheit ein Verstimmungsslgnal gegeben. Hierbei
ändert sich die Folgefrequenz der Steuerimpulse, die von der Steuereinheit auf die
Steuerelektrode der Ventile der Gleichrichterbrücke gegeben werden, was die Liöglichkeft
bietet, die der Entladungsknmmer zugeführte Leistung zu regeln und damit die Temperatur
der zu behandelnden Erzeugnisse zu ändern.
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Die Benutzung einer halbgesteuerten Gleichrichterbrücke in der Einrichtung
schafft Voraussetzungen dazu, daß die Stromimpulsenergie bei Entstehung <in der
Entlad ungsksnimer einer Lichtbogenentladung</>wesentlich gegenüber der Stromimpulsenergie
beim Brennen einer Glimmentladung in der Ent-
ladungskanimer ansteigt,
wodurch eine Beschädigung der zu behandelnden Erzeugnisse stattfindet. Darüber hinaus
vermindert der in dem Entladungskreis liegende strombegrenzende Widerstand den Wirkungsgrad
der Anlage, was besonders bemerkbar bei Erhöhung der Leistung der verwendeten Ofen
ist.
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Bekannt ist auch ein Verfahren zur ohemlech--thermischen Behandlung
von Erzeugnissen unter Verwendung einer Glimmentladung (s. UdSSR-Erfinderschein
623274), bei dem man in einer als Anode dienenden Entladungskammer, die zu behandelnden
Erzeugnisse, die als Katode dienen, unterbringt. Dann evakuiert man die Entladungskammer
und zündet in dieser eine Glilltmentladung duroh Anlegen von Spannungsimpulsen mit
regelbarer Folgefreguenz. Nun erwärmt man die ErzeuLraisse auf die fur die Behandlung
erforderliche Temperatur mit glcichzeltiger Einführung des für die Behandlunz bendtigten
Gases in die Entladungskammer. Danaoh hält man die Erzeugnisse in der Entladungskammer
bei erforderlicher Temperatur und Druck in Anwesenheit der Glimmentladung und des
für die Behandlung benötigten Gases im Laufe der für die Behandlung erforderlichen
Zeit aus. Zum Verhindern eines unstabilen Brennens der Entladung wird zwischen den
Impulsen des die Glimmentladung aufrechterhaltenden Stromes eine Pause eingestellt,
deren Dauer größer als die für die Entionisierung der Entladungsstrecke erforderliche
Zeit ist. Dabei wird die mit jedem Spannungsimpuls übertragene Energie auf einen
konstanten vorgegebenen Wert begrenzt. Dieser Wert wird derart gewählt, daß die
Spannungsimpulsenergie stets kleiner gS die energie list, die eine Beschadigungt
der zu behandelnden Erzeugnisse durch die entstehenden Lichtbogenentladungen hervorruft.
Auf diese Weise wird eine Beschädigung der zu behandelnden Erzeugnisse in allen
Behandlungszuständen verhindert. Die in der Entladungskammer entstehenden Lichtbogenentladungen
rufen jedoch bei hinreichend großen Leistungen und Brenndauer nicht nur eine Beschädigung
der zu behandelnden Erzeugnisse hervor, sondern tragen zu einer intensiven llelnigung
der zu behandelnden Erzeugnisse von
Verschmutzungen bei, die eine
erhöhte Elektronenemission an der Oberfläche dieser Erzeugnisee hervorrufen. Deshalb
führt das Streben nach einer maximalen Verminderung der Leistung und Brenndauer
der Lichtbogenentladungen zu einer wecentlichn Vergrößerung der lür die Xcln1gung
der Erzeugnisse erforderlichen Zeit, wodurch die Produktivität vermindert wird.
Dieses Verfahren zur Wärmebehandlung von Erzeugnissen gestattet es, im Verlaufe
der Behandlung das Impulsenergiebegrenzungsniveau bei Entstehung von Lichtbogenentladungen
in der Entladungskammer zu ändern.
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Bekannt ist auch eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens zur
chemisch-thermischen Behandlung von Erzeugnissen (s. z.B. UdSSA-Erfinderschein 623274),
die eine Gleichspannungsquelle enthält, deren positiver Anschluß über eine mit einer
Steuereinheit verbundene Thyristorbrücke mit einem in der Diagonale geechalteten
Kondensator und eine Elnrlohtung zur Kontrolle der Glimmentladung mit dem Körper
der Entladungskammer verbunden ist. Die in der Entladungskammer untergebrachten
Teile sind mit einem der Anschlüsse einer strombegrenzenden Induktivität verbunden.
Der andere Anschluß der strombegrenzenden Induktivität ist mit dem negativen Anschluß
der Gleichspannungsquelle verbunden. An den negativen Anschluß der C;le ich3parLnun63quelle
ist auch die Anode einer Rückspeisediode angeschlossen. Die Kathode der Rückspeisediode
ist mit dem Körper der Entladungskammer verbunden.
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Zur Kontrolle und Stabilisierung der Temperatur wird ein mit der
Steuereinheit in Verbindung stehender Temperaturgeber benutzt. Zur Kontrolle des
Zustandes der Entladung in der Kammer wird eine mit der Entladungskammer und der
Steuereinheit verbundene Einrichtung zur Kontrolle der Glimentladung benutzt.
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Die Regelung der für die Aufwärmung der zu behandelnden Erzeugnisse
zugeführten Leistung erfolgt durch Änderung der Folgefrequenz der die Entladungskammer
speisenden Spannungsimpulse. Hierbei liegt ständig im Kreis der in der Diagonale
der Thyristorbrücke geschaltete Kondensator. Die Dauer des Entladunsstrotnirnpulses
wird durch die z ; der
dung dieses Kondensators von der Gleiohspannungsquelle
bestimmt. Die Einzelspannungsimpulsenergie wird auf ein Niveau, das keine Beschädigung
der zu behandelnden Teile durch die Lichtbogenentladuneen hervorruft, begrenzt und
Iäost sich nach der Formel W = 2 Un2. C (1) errechnen. Hierin bedeuten: W - Wert
der in einem Einzelimpuis während eines Arbeitstsktes der Anlage übertragenen Energie.
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Uh- Spannung am Ausgang der Gleichspannungsquelle, C - Kapazität
des in der Diagonale der Thyristorbrücke p,ench31teten Kondensators.
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Da der Wert der im Spannungsimpule zu übertragenden Energie auf ein
Niveau begrenzt ist, das keine Beschidigung der zu behandelnden Teile durch die
Lichtbogenentladungen hervorruft, so erweisen oich - wie aus der Formel(l) hervorgeht
- auch die Spannung am Ausgang der Gleichapannungsquelle und die Kapazität des in
der Diagonale der Thyrietorbrücke geschalteten Kapazität als begrenzt. Da die Impulsfolrefrequenz
der die Entladungskammer speisenden Spannung durch die Frequenzeigenschaften der
in der Anlage verwendeten Thyristoren begrenzt ist, so ist such die Leistung, die
von der Anlage zur Aufwärmung der zu behandelnden Teile abgegeben wird, ebenfalls
begrenzt. Infolgedessen kann die beschriebene Anlage nicht zur Behandlung von Erzeugnissen
benutzt werden, die für die Aufwarmung Leistungen erfordern, die den Höchstwert
für diese Anlage übersteigen.
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Darüber hinaus gestattet diese Anlage keine operative Anderung des
Begrenzungsniveaus der im Impuls zu übertragenden energie wahrend des Behandlungsvorganges.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Behandlung
von Erzeugnissen mit Hilfe einer Glimmentladung und eine Anlage zur Durchführung
dieses Verfahrens zu schaffen, bei welchen die Art der Begrenzung der zugeführten
Leistung es gestattet, die Produktivität und Quali tnt der Behandlung zu erhöhen
und die für die Reinigung und Aufwärmung der Erzeugnisse benötigte Zeit zu reduzieren.
einem Dies wird dadurch erreicht, dass man bei / Verfahren
zur
chemisch-thermischen Behandlung von Erzeugnissen mit Hilre einer Glimmentladung,
bei dem man die zu bearbeitenden Erzeugnisse in einer Entladungskammer unterbringt,
diese evakuiert, an die Entladungskammer zur Zündung der Glimmentladung Spannungsimpulse
anlegt, wobei man die Größe der in jedem Spannungsimpuls zu übertragenden Energie
bei Entstehung von Lichtbogenentladungen auf ein Niveau begrenzt, das die Verhinderung
einer Beschädigung der Oberfläche der zu behandelnden Teile durch die entstehenden
Lichtbogenentladungen sichert, die Erzeugnisse unter gleichzeitiger Zuführung von
Gas auf eine für die Behandlung erforderliche Temperatur, die durch Regelung der
Folgefrequenz der Spannungsimpulse erreicht wird, aufwärmt und im Laufe der für
die Behandlung erforderlichen Zeit hält, gemäß der Erfindung ab dem Zeitpunkt der
Anlegung der Spannung an die Entiadungekammer einen der technologischen Parameter
de3 Behandlungsvorganges mißt und be nach Änderung desselben bei Entstehung von
Lichtbogenentladungen das Begrenzungsniveau der Impulsenergie derart ändert, daß
der Größe des zu messenden technologischen Parameters zu jedem Zeitpunkt ein eigenes
Begrenzungsniveau der im Impuls zu übertragenden Energie entspricht, das dem größten
Wert, bei dem Beschädigungen der Oberfläche der zu behandelnden Erzeurnis2e durch
die entcb.½eibon steheIlden £aichtborenentladungen / nahe ist.
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Es ist zweckmäßig, daß man zwecks Verhinderung einer Beschädigung
der Oberfläche der zu bearbeitenden Erzeugnisse das Begrenzurjgsniveau der Impulsenergie
nach linearem Gesetz bei Anstieg der Temperatur der zu behandelnden Erzeugnisse
vermindert.
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Es ist auch zweckmäßig, daß man zwecks operativer Änderung des Begrenzungsniveaus
der Impuls energie bei Entstehung von Lichtbogenentladungen in der Entladungskammer
das Begrenzungsniveau der im Impuls zu übertragenden Energie durch Regelung der
Dauer des zugeführten Spannungsimpulses ändert.
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Dies wird auch dadurch erreicht, daß die Anlage zur Durchführurg
des Verfahrens zur chemisch-thermischen Behandlung von Erzeugnissen mit Hilfe einer
Glimmentladung, die eine Reihenschaltung einer Gleichspannungsquelle, einer an eine
Steuereinheit
angeschlossenen Thyristorbrücke mit einem in der Diagonale geschalteten Kondensator,
deren Anodengruppe an den positiven Anschluß der Gleichspannungsquelle angeschlossen
ist, einer Entladungskammer, an welche eine mit der Steuereinheit verbundene Einrichtllng
zur Kontrolle der Glimmenentludung angeschlo:?sen ist, deren Körper als Anode dient,
leitend mit der Kathodengruppe der Thyristorbrücke und mechanisch mit einer Vorrichtung
zur Förderung und Evakuierung des Gases verbunden ist, während die in dieser Kammer
untereebrachten zu behandelnden Erzeugnisse als Katode dienen, an welche ein mit
der Steuereinheit verbundener Temperaturgeber angeschlossen ist, einer strombegrenzenden
Induktivität, deren einer Anschluß mit dem negativen AnsallluS der Gleichspannungsquelle
und deren anderer Anschluß mit den zu behandelnden Erzeugnissen verbunden ist, sowie
einer Rückspeisediode, deren Anode an den negativen Anschluß der Gleichspannungsquelle
gelegt ist und deren Ka-Anode mit dem Körper der Entladungskammer in Verbindung
steht, enthält, gemäß der Erfindung zusätzlich eine Reihenschaltung einer Einheit
zur zwangsläufigen Kommutierung des Entladungsstromes, die mit dem positiven und
negativen Anschlup der Gele Gleichspannungsquelle und dein eruten Anschluß der strolabegrenzenden
Induktivität verbunden ist, und einer Einheit zur Steuerung der Dauer der Lichtbogenentladungen,
deren Eingänge mit dem Temperaturgeber und der Einheit zur Kontrolle der Glimmentladung
und deren Ausgang mit der Einheit zur zwangsläufigen Kommutierung des Entladungsstromes
verbunden sind, sowie ein erstes Ventil, dessen Anode an den ersten Anschluß der
strombegrenzenden Induktivität, deren Katode an den negativen AwlschluB der Gleichstromquelle
und teuerelektrode - an die oteuereinheit angeschlossen sind, ein zweites Ventil,
dessen Anode an den ersten Anschluß der strombegrenzenden Induktivität und dessen
Katode an den positiven Anschluß der Gleichstromquelle angeschlossen sind, und ein
drittes Ventil, dessen Anode mit dem Körper der Entladungskammer, dessen Kathode
mit dem zu behandelnden Erzeugnissen und dessen Steuerelektrode mit dem anderen
Ausgang der Einheit zur Steuerung der Dauer der Lichtbogenentladungen verbunden
sind, vorgesehen ist.
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Es ist zweckmäBig,wenn zwecks operat-iver Änderung des Begrenzungsniveaus
der im Spannungsimpuls zu übertragenden Energie bei Entstehung von Licht bogenentladungen
in der Kammer die Einheit zur Steuerung der Dauer der Lichtbogenentladungen einen
Summierer dessen Eingänge an die Gleichspannungsquelle und den Temperaturgeber angeschlossen
sind, ein Verzögerungselement, deren Eingänge an die Ausgänge des Summierers und
der Einrichtung zur Kontrolle der Glimmentladung angeschlossen sind, und zwei AnpassurEselemente,
deren Eingange an das Verzögerungselement, angeschlossen sind, wobei der Ausgang
des einen Verzögerungselementes mit der Einheit zur zwansläufigen Konunutierung
des Entladungs stromes und der Ausgang des anderen mit der Steuerelektrode des dritten
Ventils verbunden sind, enthält.
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Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Behandlung von
Erzeugnissen mit Hilfe von Glimmentladungen und der Anlage zu dessen Durchführung
verhindern Beschädigungen der Oberfläche der zu bearbeitenden Zrzeugnisse bei entstehenden
Lichtbogenentladungen. Die Behandlung der Erzeugnisse erfolgt unter optimalen Bedingungen,
was die Möglichkeit bietet, die Behandlungszeit zu verkürzen und die Behandlungsgüte
der Erzeugnisse und die Leistungsfähigkeit der Anlage zu erhöhen.
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Nachstehend wird die Erfindung durch die Beschreibung eines Ausführungsbeispiel.¢
unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine
Abhängigkeit des zulässigen Energiewertes, der nicht zur Beschädigung der Oberfläche
der zu behandelnden Erzeugnisse durch entstehende Lichtbogenentladungen führt, von
der Temperatur der zu behandelnden Erzeugnisse, gemäß der Erfindung; Fig. 2 eine
Abhängigkeit der Dauer der Speisespannungsimpulse von der Temperatur der zu bearbeitenden
Erzeugnisse, gemäß der Erfindung; 2 3 ein Funktionsschema einer Anlage zur chemisoh--thermischen
Behandlung von Erzeugnissen mit Hilfe der Glimmentladung, die das erfindungsgemäße
Verfahren anwendet.
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Fig. 4 ein elektrisches Schaltbild einer Einheit zur Steuerung der
Dauer der Lichtbogenentladung, gemäß der Erfindung.
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Das Verfahren zur chemisch-thermischen Behandlung von Erzeugnissen
unter Zuhilfenahme einer Glimmentledung besteht darin, das man die zu behandelnden
Teile in einer Entladungskammer unterbringt, diese evakuiert und an diese Impulsspannung
zum Zünden der Glimmentladung anlegt. Dann erwärmt man die Erzeugnisse auf die erforderliche
Behandlungstemperatur. Gleichzeitig führt man in die Entladungskammer Gas ein. Die
Aufwärmung der Erzeugnisse erfolgt durch Regelung der Folgefrequenz der auf die
Entladungskammer gegebenen Spannungsimpulse, hierbei ändert sich die Größe der den
i!;rzeunissen zut;o£uhrten Leistung. Dann hält mari die Erzeugnisse in der Entladungskammer
in Anwesenheit des darin sättigenden Gases und der Glimmentladung bei erforderlicher
Temperatur der zu behandelnden Erzeugnisse und Druck des sättigenden Gases im Laufe
der für die Behandlung erforderlichen Zeit. Hierbei begrenzt man im Falle einer
Entstehung von Lichtbogenentladungen in der Kammer die Spannunsimpulsenergie aul
ein Niveau, bei dem das Ausbleiben von Beschädigungen der zu behandelnden Erzeugnisse
durch die entstehenden Lichtbogenentladungen gesichert ist.
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Die bei der Behandlung in der Entladungskammer entstehenden Lichtbogenentladungen
wirken auf den technologischen Prozeß ein. Einerseits können die Lichtbogenentadungen
bei hinreichend großer Energie und Brenndauer eine Beschädigung der Oberfläche der
zu behandelnden Erzeugnisse hervorrufen.
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Andererselts traten die Lichtbogenentladungen zu einer lntensiven
ReinlgungP der Oberfläche der zu behandelnden Erzeugnisse von Verschmutzungen die
eine erhöhte Elektronenmission hervorrufen bei, während eine unvertretbare Senkung
der Energie und Brennzeit eine Verminderung der Leistungsfähigkeit der Anlage zur
Folge hätte. Es ist nun zweckmäßig, die Energie der entstehenden Lichtbogenentlad
ungen auf einenlbestimmten Grenzniveau, das keine Beschädigung der zu behandelnden
Erzeugnisse hervorruft, zu halten. Der Wert dieses Niveaus hängt von der Zusammensetzung
des Arbeitsgasgemisches, dem
Zustand der Oberfläche der zu behandelnden
Erzeugnisse und den Forderungen an deren Oberfläche, von dem Material der ErzeusPnioee
und den technologischen Parametern des Behandlungsvorganges (Druck und Temperatur)
ab und ändert eich bei Messung derselben im Verlaufe der Behandlung. Den gröbsten
Einfluß auf den Wert des zulässigen Begrenzungsniveaus der im Impuls zu übertragenden
Energie übt die Temperatur der zu behandelnden Erzeugnisse aus.
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Bei dem erfindungsremäßen Verfahren zur chemisch--thermischen Behandlung
von Erzeugnissen mißt man ab dem Anlegen der Spannungsimpulse an die Entladungskanirner
die Temperatur der zu behandelnden Erzeugnisse und vermindert je nach Zunahme derselben
bei EntstehungP von Lichtbogenentladungen in der Kammer das Begrenzungsniveau der
im Impuls zu übertragenden Energie derart, daß der Temperatur der zu behandelnden
Erzeugnisse zu jedem Zeitpunkt ihr Begrenztings niveau der Impulsenergie entspricht,
das dem grdßten Wert, bei dem das Ausbleiben von Beschädigungen der Oberfläche der
zu behandelnden Erzeugnisse durch die entstehenden Lichtbogenentladungen gesichert
ist, nahe ist.
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Die Verhinderung einer Beschädigung der Oberfläche der zu behandelnden
Erzeugnisse durch die in der Kammer entstehenden Lichtbogenentladungen bei der Aufwärmung
der Erzeugnisse wird dadurch erreicht, daß man das Begrenzungsnivea der im Impuls
zu übertragenden Energie nach einem linearen Gesetz bei Anstieg der Temperatur der
zu behandelnden Erzeugnisse vermindert. Den Änderungsverlauf dieses Niveaus für
das hier zu behandelnde Ausführtmgsbeispiel zeigt die Kurve 1 (Fig.l).
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Die Änderung des Begrenzungsniveaus der im Impuls zu übertragenden
Energie erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren durch Änderung der Dauer des
die Entladungskammer speisenden Spannungsimpulses. Hierbei wird die Dauer der die
Entladungskammer speisenden Spannungsimpulse derart geandert, das Begrenzungsniveau
der im Impuls zu übertragenden Energie nach linearem Gesetz bei Anstieg der Temperatur
der zu behandelnden Erzeugnisse vermindert wird.
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Wenn das Begrenzungsniveau der im Impuls
zu übertragenden
Energie entsprechend der Kurve 1 geändert wird, soll sich die Dauer der die Entladungskammer
speisenden Spannungsimpulse entsprechend der Kurve 2 (Fig. 2) ändern.
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Die praktische Änderung der Dauer der die Entladungskammer speisenden
Spannungsimpulse erfolgt entsprechend der Kurve 3.
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Die erfindungsgemäße Anlage zur Realisierung des Verfahrens zur chemisch-thermischen
Behandlung von Erzeugnissen mit Hilfe einer Glimmentladung enthält eine Gleichspannungsquelle
4 (Fig. 3), die einen aus Halbleiterdioden 5 bestehenden Dreiphasengleichrichter
und einen Speicherkondensator 6 anl Ausgang aufweist. An den positiven Anschluß
7 und den negativen Anschluß 8 der Gleichspannungsquelle 4 ist eine Einheit 9 zur
zwangsläufigen gommutierung des Entladungsstromes angeschlossen. Die Einheit 9 zur
zwangsläufigen Kommutierung des Entladuncsstromes ist mit einem Widerstand 10 versehon,
der mit einem seiner Anschlüsse an den positiven Anschluß 7 der Gleicnspannungsquelle
4 gelegt ist. Die weiter Einheit 9 enthält / parallel geschaltete Glieder, von welchen
das eine aus einer an den zweiten Anschluß des Widerstandes 10 angeschlossenen Drossel
11 und einer mit dieser in Reihe geschalteten Halbleiterdiode 12, das andere aus
einem Halbleiterthyristor 13, dessen Anode an den zweiten Anschluß des Widerstandes
10 angeschlossen ist, und das dritte aus einem Widerstand 14 ud einem mit dieser
in Reihe liegenden hondensators 15 besteht, dessen Belag an den zweiten Anschluß
des Widerstandes 10 anseschlossen ist. Die Anode der Halbleiterdiode 12, die Katode
des Thyristors 13 und der zweite Anschluß des Widerstandes 14 sind an den ne-6ativen'Anschluß
8 der Gleichspannungsquelle 4 angeschlossen.
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An den Verbindungspunkt zwischen dem Kondensator 15 und dem Widerstand
14 sind die Anode eines ersten Ventile 16, dessei Kat%Je an den negativen Anschluß
8 der GlelchYpannungsqueile 4 angeschlos2en ist, und die Anode eines zweiten Ventils
17, dessen Kathode an den positiven Anschluß 7 der Gleichspannungsquelle 4 angeschlossen
ist, gelegt. Die Steuerelektrode des ersten Ventils 16 ist an eine Steuereinheit
18
angeschlossen. An den positiven Anschluß 7 der Gleichspannungsquelle 4 ist auch
die Anodengruppe 19 einer Thyristorbrücke 20 gelegt. Die Thyristorbrücke 20 besteht
aus Halbleiterthyristoren 21, 22, 23 und 24 und einem in der Diagonale dieser Brücke
20 geschalteten Kondensator 25. Die Steuerelektroden der Thyristoren 21, 22, 23
und 24 sind an die Steuereinheit 18 angeschlossen. Die Kattdengruppe 26 der Thyristorbrücke
20 ist mit der Anode eines dritten Venteils 27 verbunden, dessen Kathode mit einem
der Anschlüsse einer strombegrenzenden Induktivität 28 und der Kathode einer Rückspeisediode
29 in Verbindung steht Die Anode der Rückspeisediode 29 ist mit dem negativen Anschluß
8 der Gleichspannungsquelle 4 verbunden. Der zweite Anschluß der strombegrenzenden
Induktivität 2d ist mit der Anode des erh sten Ventile 16 verbunden. Die Katodengruppe
26 der TIW-ristorbrücke 20 ist auch mit einer Einrichtung 30 zur Kontrolle der Glimmentladung
verbunden. Die Einrichtung 30 zur Kontrolle der Glimmentladung besteht aus einem
Nebenschluß 3 der mit einem Anschluß an die Anode des dritten Ventils 27 weiter
gelegt ist. Die Einrichtung 30 enthält / in Reihe geschaltete Widerstände 32 und
33, die einen Spannungsteiler bilden, und eine Schwellenwertschaltung 34, deren
Eingang £e mit den beiden Anschlüssen des Nebenschlusses 31 und dem Verbindungspunkt
der in Reihe geschalteten Widerstände 32 und 33 verbunden sind. Der zweite Anschlup
des Nebenschlusses 31 ist mit dem Anschluß des Widerstandes 32 verbunden. h Der
zweite Anschluß des Widerstandes 33 ist mit der Katode des dritten Ventils 27 verbunden.
Der Ausgang 35 der Schwellenwertschaltung 34 ist mit einem der Eingänge der Steuereinheit
ld und dem Eingang 36 einer Einheit 37 zur Steuerung der Dauer der Lichtbogenentladung
verbunden. Der eine Ausgang 38 der Einheit 37 zur Steuerung der Dauer der Lichtbogenentladung
ist an die Steuerelektrode des Thyristors 13 und der andere Ausgang 39 an die Steuerelektrode
des dritten Ventils 27 angeschlossen. Der zweite Eingang 40 der Einheit 37 zur Steuerung
der Dauer der Licht bogenentladung ist mit dem Ausgang eines Temperaturgebers 41
verbunden.
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Der Ausgang des Temperaturgebers 41 iot auch mit einer Tem-
peraturstabilisierungseinheit
42 verbunden. Der Ausgang der Temperaturstabilisierungseinheit 42 ist mit dem zweiten
Eingang der Steuereinheit 18 verbunden.
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Der Eingang des Temperaturgebere 41 ist mit den in der Satladungskammer
43 untergebrachten zu behandelnden Erzeugnissen 44 verbunden. Die zu behandelnden
Erzeugnisse 44 sind auch mit der Katode des dritten Ventils 27 und dem ersten Anschluß
der strombegrenzenden Induktivität 28 verbunden. Der geerdete Körper 45 der Entladungskammer
43 ist mit dem zweiten Ende des Nebenschlusses 31 verbunden. Der Körper 45 der Entladungskammer
43 ist mechanisch über ein Sperrventil 46 mit einer Einrichtung 47 zur Evakuierung
des Gases (einer Pumpe) und über ein Ventil 48 mit einer aus einer Gasflasche 50,
einem Druckminderer 51 und einem Reaktor 52 bestehenden Vorrichtung 49 zur Förderung
des Gases in die Entladungskammer 43 verbunden.
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Die Einheit 3' (J?iL. 4) zur steuerung der Dauer der Lichtbogenentladung
ist mit einer Bezugsspannungsquelle 53 und einem Summierer 54 versehen. Der eine
Eingang des Summierers 54 ist an die Bezugsspannungsquelle 53 angeschlossen.
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Der zweite Eingang des Summierers 54, der als Eingang 40 der Einheit
37 zur Steuerung der Dauer der Lichtbogenentladung dient, ist an den Temperaturgeber
41 angeschlossen. Der Ausgang des Swnmierers 54 ist an den Steuereingang eines regelburen
Verzögerunssgl1edes 55 angeechlossen. Der Inrorma tionseingang des regelbaren Verzögerungsgliedes
55 dient als Eingang 36 der Einheit 37 zur Steuerung der Dauer der Lichtbouenentladung
und ist mit der Einrichtung 30 zur Kontrolle der Glimmentladung verbunden. Der Ausgang
des regelbaren Verzögerungsgliedes 55 ist mit den Eingängen der Anpassungselemente
56 und 57 verbunden.
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Der Ausgang des Anpassungselementes 57 dient als Ausgang 3 der Einheit
37 zur Steuerung der Dauer der. Lichtbogenentladung und ist an die Steuerelektrode
des Thyristors 13 angeschlossen. Der Ausgang des Anpassungselementes 56 dient als
Ausgang 39 der Einheit 37 zur Steuerung der Dauer der Lichtboeenentladung und ist
an die Steuerelektrode des dritten Ventils 27 angeschlossen.
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Die erfindungsgemäße Anlage zur Durchführung des Verfahrens zur chemisch-thermische
Behandlung von Erzeugnissen mit Hilfe einer Glimmentladung, in derer Nitrierung
der Erzeu;nisJe vorgenommen wird, funktioniert wie folgt.
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In einer Entladungskammer 43 (Fig. 3) br ingt man die zu behandelnden
Erzeugnisse 44 unter. Dann legt man an die se den Temperaturgeber 41 an, schließt
die Kammer 43 ab, schaltet die Unterdruckpumpe 47 ein und öffnet das Sperrventil
46. Nach der Evakuierung der Entladungskammer 43 schließt man d ie die Gleichspannungsquelle
an das Drehstromnetz ABC an. An den Anschlüssen 7 und 8 dieser Quelle 4 erscheint
dabei eine Gleichspannung. Infolgedessen wird der Speicherkondensator 6 mit Gleichstrom
auf die Ausgangsspannung der Diode 5 des nicht steuerbaren Gleichrichters aufgeladen.
Gleichzeitig findet eine Aufladung des Kondenstators 15 von der Gleichspannungsquelle
4 über den Widerstand 10 und 14 auf den Wert der Spannung am Ausgang der Gleichspannungsquelle
4 statt. Hierbei erhält der Belag "a" des Kondensators 15 ein positives und der
Belag "b" ein negatives Potential. Danach schaltet man die Steuereinheit 18 ein.
Der Arbeitsalgorithmus der Steuereinheit 18 ist derart gewshlt daß die Steuerimpulse
in jedem zweiten Takt auf die Steuerelektroden eines der Thyristorpaare 21 un( 23
bzw. 22 und 24 der Brücke 20 und gleichzeitig in jedem Takt auf die Steuerelektrode
des ersten Ventils 16 gegeben werden. Die Folgefrequenz der Steuerimpulse wird sowohl
manuell als auch automatisch geregelt.Im letzteren Falle wirc die Folgefrequenz
der Steuerimpulse durch ein Signal, das am Eingang der Steuereinheit 18 von der
Temperaturstabilisierungseinheit 42 eintrifft, bestimmt. In der Anfangsperiode der
Behandlung, solange<noch>die Temperatur der zu handelnder Erzeugnisse 44 den
erforderlichen Wert<>nicht erreicht hat, wird die Folgefrequenz der Steuerimpulse
manuell geregelt Werden nach der Einschaltung der Steuereinheit 16. die Steuerimpulse
auf das '2hyristorpaar 21, 23 und das erste Ventil 16 gegeben, so werden die Thyristoren
21 und 23 sowie das erste Ventil 16 geöffnet, und der Strom von der Gleichspannungsquelle
4 fließt über folgenden Kreis: positiven
Anschluss 7 der Gleichspannungsquelle
4-Thyristor 21-Kondeneator 25-Thyristor 23-Nebonechluse 31-Körper 45 (Anode) der
Entladungskammer 43 - zu behandelnde Erzeugnisse 44 (katode) - strombegrenzende
Induktivität 28 erstes Ventil 16 - negativer Anschluss 8 der Gleichspannungsquelle
4. Der Kondensator 25 lädt sich dabei auf den Wert der Spannung am Ausgang der Gleichspannungsquelle
auf. Im zweiten Arbeitstakt der Steuereinheit 18 werden die Steuerimpulse auf das
Thyristorpaar 22, 24 und das erste Ventil 16 gegeben. Hierbei werden die Thyristoren
22 und 24 sowie das erste Ventil 16 geöffnet und der Kondensator 25 lädt sich von
der Gleichstromquelle 4 über folgenden Kreis um: positiverAnschluse 7 der Gleichspannungsquelle
4-Thyristor 22-Kondensator 25-?hyristor 24-Nebenschluss 31-Körper 45 der Entladungskammer
43 - zu behandelnde Erzeugnisse 44--strombegrenzende Induktivität 28 - erstes Ventil
16-negativen Anschluss 8 der Gleichspannunsquelle 4. Im weiteren werden die Arbeltszyklen
der ThyristorbrUck wiederholt. Angefangen vom zweiten Arbeitstakt der Steuereinheit
18 wird die Dauer des die Entladungskammer durchfliessenden Impulsstromes durch
die Zeit der Umladung des Kondensators 25 von der Gleichspannungsquelle 4 bestimmt.
hierbei wird an die Entladungskammer 43 ein Spannungsimpuls mit einer etwa der doppelten
Ausgangaspannung der Gleichspannungsquelle 4 gleichen Amplitude angelegt. Die Form
dieses Impulses hängt von den Parametern der Schaltung und der Art der ratladung
in der Entladungskammer 43 ab, während die im Impuls zu übertragenden Energie konstant
und unabhangig von der Art der Entladung in der Entladungskammer 43 ist.
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Beim Anlegen von Spannungsimpulsen an die Entladung kammer 43 wird
in dieser eine elektrische Entladung gezündet. Hierbei führt Jeder in der Anfangsperiode
der Behandlung der Erzeugnisae 44 suf die Entladungskammer gegebene Spannungsimpuls
zur Entstehung einer Lichtbogenentladung in dieser. Das Signal über die Entsteheung
einer Lichtbosenentladung in der Entladungekammer 43 wird am Ausgang 35 der Einrichtung
30 zur Kontrolle der Glimmentladung formiert. Hauptelement der Einrichtung 30
zur
Kontrolle der Gllmmentladung ist die Schwellenwertschaltung 34, die zwei stabile
Zustände besitzt. Bei dem Übergang der Glimmentladung in eine Lichtbogenentladung
findet daher ein starker Anstieg des Entladungsstrom in der Kammer 43 statt, während
die Brennspannung der Lichtbogenentladung wesentlich kleiner als die Brennspannung
der Glimmentladung ist. Deshalb steigt beim Uebergang der Glimmentladung in eine
Lichtbogenentladung das Signal, das an der Schwellenwertschaltung 34 vom Nebenschluß
31 eintrifft, wesentlich an, während das Signal, das an dieser Schaltung 34 von
dem durch die Widerstände 32 und 33 gebildeten parallel zur Entladungskammer 43
geschalteten Spannung teiler eintrifft, stark abnimmt. Hierbei wird die Schwellenwertschaltung
34 aus dem Zustand, der durch das Vorhandensein einer Glimmentladung in der Kammer
43 bedingt ist, in einen Zustand, der dem Vorhandensein einer Lichtbogenentladung
in der Kammer 43 entspricht, umgesteuert.
-
Am Ausgang 35 dieser schaltung 34 erscheint ein Fnal, das von dem
Ubergang der Glimmentladung in eine Lichtbogenentladung zeugt. Dieses Signal trifft
am Eingang der Steuereinheit 18 ein und blokiert die Steuerimpulsgabe auf die Thyristoren
21, 22, 23, 24 der Brücke 20 und das erste Ventil 16 für die Zeit, innerhalb der
eine Lichtbogenentladung in der Entladungskammer 43 besteht, und dann findet eine
Entionisierung in dieser Kammer 43 statt. Gleichzeitig ge-1 anlegt ein Signal vom
Ausgang 55 der Schwellenwertschaltung 34 auf den Eingang 36 der Einheit 37 zur Steuerung
der Dauer der Ltchtbogenenladungen. Auf den zweiten Eingang 40 der Einheit 37 gelangt
ein Signal von dem Temperaturgeber 41, das der Temperatur der zu behandelnden Erzeugnisse
proportional ist. Die Einheit 37 zur Steuerung der Dauer der Lichtbogenentladungen
zusammen mit dem dritten Ventil 27 ermöglicht die Änderung der Dauer der die EntladunC-skammer
43 speisenden SpKnnunusimpulse bei Entstehung von Lichtbogenentladungen in dieser,
was die Möglichkeit bietet, den Wert der der Entladungskammer 43 zugeführten Energie
zu ändern. Hierbei ändert sich die Dauer der die Entladungskammer 43 speisenden
Spannungs impulse in Abhängigkeit von der Temperatur der
zu bearbeitenden
Erzeugnisse 44. Zwecks Vereinfachung der Schaltung der Einheit 37 zur Steuerung
der Dauer der Lichtbogenentladungen erfolgt die Änderung der Dauer der die Entladungskammer
43 speisenden Spannungsimpulse bei Entstehung von Lichtbogenentladungen in dieser
entsprechend der durch die Kurve 3 (Fig. 3) beschriebenen Abhängigkeit.
-
Hierbei liegt die zulässige Dauer der die Entladungsknamer 43 (Fig.
3) speisenden Spannungsimpulse für jeden Temperaturwert der zu behandelnden Erzeugnisse
44 etwas niedriger als die höchstzulässige Dauer dieser Impulse, die sich aus der
Kurve 2 (Fig. 2). ergibt. Jedoch ist diese Verminderung der zulässigen Dauer der
die Entladungskammer 43 (Fig. 3) speisenden Impulse unwesentlich und vergrößert
praktisch die Dauer der Reinigung der Erzeugnisse 44 nicht. An den Eingangen der
Einheit 37 (Fi. 4) zur Steuerung der Dauer der Lichtbogenentladungen treffen zwei
Signale ein. Am Eingang 40 trifft das Signal vom Temperaturgeber (Fig. 3) und am
Eingang 36 (Fig. 4) das Signal von der Einrichtung 30 (Fig. 3) zur Kontrolle der
Glimmentladung ein. Das Signal vom Eingang 40 (Fig. 4) des Temperaturgebers 41 gelangt
an den Eingang 40 (Fig. 4) des Summierers 54. An den zweiten Eingang des Summierers
54 gelangt das Signal von der Bezugsspannungsquelle, welches die zur Behandlung
der ErzeuE,nisse 44 (Fig. 3) erforderliche Temperatur bestimmt. In dem Summierer
54 (Fig. 4) findet ein Vergleich der zur Behandlung der Erzeugnisse 44 (Fig. 3)
erforderlichen Temperatur mit der laufenden Temperatur dieser Erzeugnisse 44 statt.
Falls sich die laufende Temperatur der zu behandelnden Erzeugnisse 44 von der zur
Behandlung dieser Erzeugnisse 44 erforderlichen Temperatur unterscheldet, so erscheint
am Ausgang des umqierers 54 (Fig. 4) ein Verstiiuaune,ssignal. Dieses Signal ist
umso größer, je mehr sich die laufende Temperatur der zu behandelnden Erzeugnisse
44 (Fig. 3) von der zur Behandlung erforderlichen Temperatur unterscheidet. Im Falle
einer Gleichheit des laufenden und des für die Behandlung erforderlichen Temperaturwertes
ist das Verstimmungssignal gleich Null. Vom Ausgang des Summierers 54 (Fig. 4) gelangt
das Verstimmungssignal, das ein Steuersignal ist, an einen
der
Eingänge des regelbaren Verzögerungsgliedes 55. Am zweiten Eingang 36 des Verzögerungegliedes
55 trifft das Signal vom Ausgang 35 (Fig. 3) der Schwellenwertschaltung 34 der Einrichtung
30 zur Kontrolle der Glimmentladung ein.
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In dem Verzögerungsglied 55 (Fig. 4) findet eine Verzögerung des von
der Schwellenwertschaltung 34 (Fig. 3) der Einrichtung 30 zur Kontrolle der Glimmentladung
eintreffenden Signals statt. Hierbei ist die Verzögerung dieses Signals in dem Verzögerungsglied
55 (i. 4) von der GroBe des Verstimmungssignals, das am Eingang dieses Gliedes 55
von dem Summierer 54 eintrifft, abhängig. Je großer das Verstimmungssignal ist,
desto gröber ist die Verzögerung des von der Schwellenwertschaltung 34 (Fig. 3 )
eintreffenden Signals in dem Verzögerungsglied 55 (Fig. 4). Bei einem Nullverstimmungssignal
ist die Verzögerung des erwähnten Signals minimal. Im Änderungsbereich des Verstimmungssignals
findet eine lineare Änderung der Verzögerung des von der Schwellenwertschaltung
34 (Fig. 3) eintreffenden signals in dem Verzögerungsglied 55 (Fi6r. 4) statt. Vom
Ausgang des Verzögerungsgliedes 55 gelangt das Signal an die Eingänge der Anpassungselemente
56 und 57, die die Parameter dieses Signals auf die zur Zündung des Thyristors 13
(Fig. 3) und des dritten Ventils 27 erforderlichen Werte bringen.
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Somit wird vom Ausgang 35 der Schwellenwertsctialtung 34 ein Signal,
das von der Entstehung einer Lichtbogenentladung in der Kammer 43 zeugt, mit einer
Verzögerung, die durch die Differenz zwischen der laufenden und erforderlichen Temperatur
bestimmt wird, auf die Steuerelektroden des Thyristors 13 und des dritten Ventils
27 gegeben. Falls nach dem Einschalten der Steuereinheit 18, der Thyristoren 22,
24 der Brücke 20 und des ersten Ventils 16 in der Entladungskglmer 43 eine Lichtbogenentladung
entsteht, so lädt slch der Kondensator 25 nach dem Schwingungsverlauf über folgenden
Kreis: "positiven Anschluß 7 der Gleichspannungsquelle-Thyristor 22-Kondensator
25-Thyristor 24-Nebenschluß 31-Körper 45 der Entladungskammer 43- zu behandelnde
Erzeugnisse 44--strombegrenzende Induktivität 28-erstes Ventil 16-negativen Anschluß
8 der Gleichspannungsquelle" schnell um. Hierbei
wird ein Teil
der während dieser Zeit übertragenen Energie in der Entladungskammer 43 zerstreut,
und ein Teil der Energie gelangt an die strombegrenzende Induktivität 28. Nach der
Umladung des Kondensators 25 auf den Wert der Ausgangsspannung der Gleichspannungsquelle
4 hört der Strom über die Thyristoren 22 und 24 auf und diese werden gesperrt. Gleichzeitig
wird die Itüok2pel3edlode 29 leitend und bildet sich ein Kreis zur Auskopplung der
in der strombegrenzenden Induktivität 28 gespeicherten Energie. Die Auskopplung
der in der strombegrenzenden Induktivität 28 gespeicherten Energie erfolgt über
den Kreis: "strombegrenzende Induktivität 28-erstes Ventil 1S-Rückspeisediode 29-NebenschluB
31-Körper 45 der Entladungskammer 43-zu bearbeitende Erzeugnisse 44-strombegrenzende
Induktivität 28". Hierbei brennt in der EntladuR uknriler 43 die Lichtbogenentladung
weiter. Den %eitpunkt der Entstehung der Lichtbogenentladung in der Entladungakaujiner
43 fixiert die Zinrichtung 30 zur Kontrolle der Glimmentladung. Am Ausgang 35 dieser
Einrichtung 30 erscheint ein Signal, das davon zeugt daß in der Entladungskammer
43 eine Licht bogenentladung entsteht. Dieses Signal verhindert, daß Steuersignale
auf die Thyristoren 21, 22, 23 und 24 der Brücke 20 und auf die Steuerelektrode
des ersten Ventils 16 von der Steuereinheit 18 gegeben werden. Gleichzeitig gelangt
dieses Signal an den Einfang 36 der Einheit 37 zur Steuerung der Dauer der Lichtbogenentladungen.
Mit einer zeitlichen Verzogerung, deren Wert durch die Differenz zwischen der laufenden
Temperatur und der für die Behandlung der Erzeugnisse 44 erforderlichen Temperatur
bestimmt wird, erscheinen an den Auslangen 38 und 39 der Einheit 37 zur Steuerung
der Dauer der Lichtbogenentladungen Steuerimpulse, die eweils an die Steuerelektroden
des Thyristors 13 und des dritten Ventils 27 gelangen. Zu dieser Zeit ladet sich
der Kondensator 25 auf den Wert der Ausgangsspannung der Gleichstromquelle 4 um
und die Thyristoren 22 und 24 der Brücke werden gesperrt.
-
Beim Eintreffen von Steuerimpulsen an den Steuerelektroden des Thyristors
13 und des dritten Ventils 27 werden die se geöffnet.
-
Das Einschalten des dritten Ventils 27 führt dazu, dab der die Lichtbogenentladung
in der Entladungskammer 43 aufrechterhaltende Strom über das Ventil 27 fließt. Hierbei
erlischt die Lichtbogenentladung in der Entladungskammer 43 Somit gestattet es die
Einheit 37 zur Steuerung der Dauer der Lichtbogenentladungen zusammen mit dem dritten
Ventil 27 und dem Temperaturgeber 41 die Brenndauer der Lichtbogenentladung in der
Entladungskammer 43 in Abhängigkeit von der Temperatur der zu bearbeitenden Erzeugnisse
44 zu ändern. Dabei erfolgt die Änderung der Dauer der die Entladungskammer 43 speisenden
Spannungsimpulse, die die Bogenentladung in der Entladungskammer 43 aufrechterhalten,
in Abhängigkeit von der Temperatur der zu behandelnden Teile 4 linear entsprechend
der Kurve 3 (Fig. 2).
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Das Einschalten des Thyristors 13 (Fig. 3) Leiohzeitig mit dem dritten
Ventil 27 führt dazu, daB an den eingeschalteten ersten Ventil 16 die Spannung von
dem zuvor aufgeladenen Kondensator 15 angelegt wird. Dabei ist diese Spannung für
das erste Ventil 16 eine Sperrspannung. Infolge dessen wird dieses gesperrt. Hierbei
fließt der Strom der Licht bogenentladung, der früher über das erste Ventil 16 und
die Entladungskammer 43 geflossen ist, nach dem Einschalten des Thyristors 13 und
des dritten Ventils 27 über den Kreis: "strombeerenzende Induktivität 28-Sondensator
15-Thyristor 13-perrdiode 29-drittes Ventil 27-strombegrenz ende Induktivität 28".
Der Kondensator 15 wird dabei nach dem Schwingungsverlauf umgeladen. Der Belag "b"
des Kondensators 15 erlangt ein positives Potential und der Belag "a" ein negatives
Potential. Sobald die Spannung am Kondensator 15 gleich der Ausgangsspannung der
Gleichspannungsquelle 4 wird, öffnet sich das zweite Ventil 17 und es wird ein neuer
Kreis zur Auskopplung der in der strombegrenzenden Induktivität 28 gespeicherten
Energie gebildet. Die Energieauskopplung aus der strombegrenzenden Induktivität
28 erfolgt über den Kreis: "strombegrenzende Induktivität 28-zweites Ventil 17-gondensator
6-Rückspeisediode 29-drittes Ventil 27-strombegrenzende Induktivität 28. Somit geschieht
die Energieauskopplung aus der strombegrenzenden Induktivität 28 in die
Gle
tohspannunga9uelle 4, es findet also eine rgiertoklieferung aus der strombegrenzenden
Induktivität 28 in die Gleichspannungsquelle 4 statt, was den Wirkungsgrad der Anlage
erhöht. Dic Energieauskopplung aus der strombegrenzenden Induktivität 28 erfolgt
in einer kurzen Zeit, was eine hohe Folgefrequenz der d te Kammer 43 speisenden
Spannung impulse ermöglicht und zur Erhöhung der Leistungsfähigkeit der Anlage beiträgt.
Nach der Energieauskopplung aus der strorribegrenzenden Induktivität 28, bekommt
die Steuere inheit 18 die Möglichkeit, Steuerimpulse auf das nächste Tby ristorpaar
21 und 23 der Brücke 20 und das erste Ventil 16 zu weben. Dabei werden die Thyristoren
21, 23 sowie das erste Ventil 16 geöffnet. Der Kondensator 15 der Einheit zur zwangsläufigen
Kommutierung des Entladungsstromes ladet sich nach dem Schwin;ung;sverlauf über
den Kreis: "Belag "b" des Kondensators 15-erstes Ventil 16-Diode 12-Droseel ll-Belag
"a" des Kondensators 15" schnell um. hierbei erhält der Belag "a" des Kondensators
15 ein positives Potential und der Belag "b" dieses Kondensators 15 - ein negatives
Belag. Nach einer derartigen Umladung des Kondensators 15 ist die Einheit 9 zur
zwangsläuSi;en Kommutierung des Entladungsstromes zum nächsten Arbeitstakt vorbereitet.
Im Laufe der weiteren Behandlung der Erzeugnisse 44 nimmt die Intensität der Entstehung
von LLcht bogenantladungen in der Entladungskammer 43 ab, da die Erzeugnisse 44
allmiiiiiich gereinigt werden.
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Dabei rufen nicht alle die Entladungsknmer 43 speisende Impulse eine
Lichtbogenentladung in dieser hervor. Zuerst führen einzelne die Kntladungskammer
43 speisende Spannungsimpulse zur Entstehung einer Glimmentladung in dieser, dann
nimmt die Zahl der die Entladungskammer 43 speisenden Impulse, die, zur Entstehung
einer Glimmentladung führen, allmählich zu. Die behandelten Erzeugnisse 44 in der
Kammer 43 werden allmählich aufgewärmt. Zur Erhöhung der Intensität der Aufwärmung
der zu behandelnden Teile 44 hat man den Druck in der Entladungskammer 43 zu erhöhen.
Dazu wird der Reaktor 52 eingeschaltet und der Druckminderer 51 an der Gasflasche
50 der Vorrichtung 49 zur Gasförderung Ln die Entladungskammer 48 geöffnet. Dann
erhöht man allmählich den
Druck in der Entladungskammer 43 mit
Hilfe des Ventils 48.
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Gleichzeitig erhöht man die Folgefrequenz der die Entladungakammer
43 speisenden Spannungsimpulse. Auf diese Weise wird eine allmähliche Aufwärmung
der zu behandelnden Erzeugnisse se 44 auf die erforderliche Behandlungstemperatur
bewirkt.
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Der Druckanstieg in der Kammer 43 erfolgt allmählich damit beim Erreichen
der erforderlichen Behandlungstemperatur der Druck in der Entladungskammer 43 den
für die Behandlung erforderlichen Wert erreicht. Zum Zeitpunkt, wo die erforderliche
Behandlungstemperatur erreicht ist, brennt in der Entladungskammer fast ständig
eine Glimmentladung und es finden nur einzelne kurzzeitige Lichtbogenentladungen
in dieser statt. Beim Brennen einer Glimmentladung in der Entladungskammer 43 erzeugt
die Steuereinheit 18 abwechselnd Steuerimpulse für die Thyristorpaare 21 und 23
bzw.
-
22 und 24 und in jedem Arbeitstakt der Steuereinheit 18 wird ein Steuerimpuls
auf die Steuerelektrode des ersten Ventils 16 gegeben. Je nach dem in der Entladuny;akaramer
43 herrschenden Druck hat die Anlage zwei Betriebszustände. Bei einem niedrigen
Druck in der Entladun6skammer 43 findet die Umladung des Kondensators 25 beim Einschalten
der Thyristoren 21, 23 der Brücke 20 und des ersten Ventils 16 in aperiodischeinVerlauf
statt. Hierbei fließt der die Glimmentladung in der Entladungskammer 43 aufrechterhaltende
Strom über den Kreis: "positiver Anschluß 7 der Gleichspannungsquelle 4-Thyristor
21-gondensator 25-Thyr istor 25-Thyristor 23-Nebenschlud 31-Körper 45 der Entladungskammer
43- zu behandelnde Erzeugnisse 44-strombegrenzende Induktivität 28-erstes Ventil
16-negativen Anschluß 8 der Gleichspannungsquelle". Bei erhöhtem Druck in der Entladungskammer
43 führt das Einschalten der Thyristoren 21, 23 der Brücke und des ersten Ventils
16 zur Umladung des Kondensators 25 nach dem Schwlngungsverlauf. Hierbei ladet sich
der Kondensator 25 über den Kreis: 1,positiver Anschluß 7 der Gleichstromquelle
4-Thyri.qtor 21-Kondensator 25-Thyristor 23-Nebenschluß 31-Körper der Entladungskammer
43- zu behandelnde Erzeugnisse 44--strombegrenzende Induktivität 28-erstes Ventil
16-negativer Anschluß 8 der Gleichspannungsque Ile 4" schnell um. Nach
der
Umladung des Kondensators 25 auf den.Wert der Ausgangsspannung der Gle iohspannungequelle
hört der Strom über die Thyristoren 21 und 23 auf und diese werden gesperrt. Gleichzeitig
öffnet sich die Rückspeisediode 29 und die in der trombegrenzenden Induktivität
gespeicherte Energie wird aus dieser über den Kreis: "strombegrenzende Induktivität
28-erstes Ventil 16-Rückspeisediode 29-Nebenschluß 31-görper 45-der Entladungskammer
43-zu behandelnde Erzeugnisse se 44-strombegrenzende Induktivität 28" ausgekoppelt.
Hierbei wird in der Entladungskammer 43 eine Glimmentladung aufrechterhalten.
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Nach dem Erreichen der für die Behandlung der Erzeugnisse 44 erforderlichen
Temperatur wird die Steuereinheit auf automatischen Betrieb umgestellt. Hierbei
wird die Folgefrequenz der die Entladungskammer 43 speisenden Spannungsimpulse durch
das an der Steuereinheit 18 von der Temperaturstabilisierungseinheit 42 eintreffende
Signal bestimmt. Die Temperaturstabilisierungseinheit 42 wirkt auf die Steuereinheit
derart ein, daß jede beliebige Abweichung der Temperatur der zu behandelnden Erzeugnisse
44 von dem erforderlichen Wert zu einer solchen änderung der Folgefrequenz der die
Kammer 43 speisenden Spannungsimpulse führt, daß die Temperatur der Erzeugnisse
44 auf den nötigen Wert gebracht wird.
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Nach dem Erreichen der für die Behandlung der Erzeugnisse 44 erforderlichen
Temperatur- und Druckwerte in der Entladungskammer 43 werden die Erzeugnisse bei.den
erreichten Temperatur- und Druckwerten bei Vorhandenset GlimmentladurE im Laufe
der für die Behandlung erforderlichen Zelt in der Kammer 43 gehalten. Danach wird
die Gleichstromquelle 4 von dem, Drehstromnetz ABC abgeschaltet, das Präzisionsregelungsventil
48 und der Druckminderer 51 geschlossen und der Reaktor 52 abgeschaltet. Die Entladungakammer
43 wird erneut auf niedrigen Druck evakuiert, dann wird das Ventil 46 geschlossen
und die Pumpe 47 abgeschaltet. Nachdem die behandelten Teile 44 abgekühlt sind,
werden diese aus der Kammer 43 herausgenommen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren und die Anlage zur chemisch-thermischen
Behandlung von Erzeugnissen mit Hilfe von
Glimmentladung gestatten
es, BesohädigungexL der zu behandeln den Erzeugnisse durOwi entstehende Lichtbogenentladungen
völlig auszuschließen sowie die Qualität der zu behandelnden Erzeugnisse und die
Leistungsfähigkeit der Anlage durch Verkürzung der gesamten Behandlungszeit zu erhöhen.
Die erfindungsgemäße Anlage funktioniert zuverlässig bei technologiechen Kurzschlüssen
der Belastung, welohe eine Ursache für die Entstehung von Lichtbogenentladungen
sind, bietet die Möglichkeit, den Wirkungsgrad zu erhöhen, und sichertgu te Regelung
des mittleren Wertes der die Kammer speisenden Spannung mit gutem cos #.
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Leerseite -