DE759894C

DE759894C - Electric vacuum annealing and melting furnace heated by glow discharge

Info

Publication number: DE759894C
Application number: DEB182488D
Authority: DE
Inventors: Bernhard Berghaus; Wilhelm Burkhardt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1938-03-23
Filing date: 1938-03-23
Publication date: 1953-04-09

Description

Es wurde bei'Versuchen festgestellt, daß die Gaszuleitung¹ bzw -ableitung durch die Wandung von elektrischen Glimmentladungs-Vakuumglüh- und Schmelzöfen für metallisches und nichttnetallisehes Gut Schwierigkeiten bietet, wenn die Wandung des Ofens als Kathode geschaltet ist. Es bildet sich dabei leicht eine Glimmentladung im Gaszuleitungsrohr oder Gasableitungsrohr aus-, die den ίο Ofenbetrieb stört. Durch die Erfindung werden diese unerwünschten Entladungen vermieden. It was found in'Versuchen that the gas supply line ¹ or discharge through the wall of electric glow discharge vacuum annealing and melting furnaces for metallic and non-metallic material presents difficulties when the wall of the furnace is connected as a cathode. A glow discharge easily forms in the gas supply pipe or gas discharge pipe, which disrupts the furnace operation. The invention avoids these undesirable discharges.

Die Erfindung betrifft einen elektrischen,The invention relates to an electrical,

mittels Glimmentladung beheizten Vakuumglüh- und Schmelzofen für metallisches und nichtmetallisches Gut mit Gaszuführung und Gasabführung. Erfindungsgemäß ist jede durch die als Kathode dienende Ofenwandung isoliert hindurchgeführte Gaszuleitung oder Gasableitung -durch eine Hülle hindurchgeführt, deren eines Ende mit der Ofenwand und deren anderes Ende mit der Gasleitung verbunden ist, in der Weise, daß zwischen Gasleitung und Hülle ein Spalt entsteht, dessen Breite kleiner ist als der sich ohne Hülle ausbreitende Glimmsaum und dessenglow discharge heated vacuum annealing and melting furnace for metallic and Non-metallic goods with gas supply and gas discharge. According to the invention, each insulated through the furnace wall serving as the cathode gas supply line or Gas discharge - passed through a casing, one end of which is connected to the furnace wall and the other end of which is connected to the gas line in such a way that between Gas line and shell create a gap, the width of which is smaller than that without Envelope spreading glowing fringe and its

Länge das Vielfache dieses Wertes beträgt. Vorzugsweise beträgt die Breite des Spaltes o.i bis 5 mm. In dem Spaltraum kann sich eine selbständige Entladung nicht ausbilden, und gleichzeitig wird durch das isoliert eingeführte Zuleitung^- bzw. Ableitungsrohr eine Hohikathodenwirkung restlos unterbunden. Zum Schutz für das Isolationsmaterial ist es besonders vorteilhaft, wenn der Abschirmspalt labyrinthförmig ausgebildet wird. Die zur Einführung* der Gasleitung dienende Hülle kann auch als metallische Abschirmung ausgebildet sein. Gegebenenfalls können mehrere solcher Abschirmhüllen in entsprechendem Abstand voneinander vorgesehen sein. Hierdurch lassen sich Entladungen in Glimmeiitladungs-Vakuumöfen bei sehr hohen Spannungen einstellen bzw. höheren Drucken für die Entladung verwenden.Length is a multiple of this value. The width of the gap is preferably o.i up to 5 mm. In the gap space can an independent discharge does not develop, and at the same time it is introduced by the isolated Supply line ^ - or discharge pipe a hollow cathode effect completely prevented. To protect the insulation material, it is particularly advantageous if the screening gap is formed like a labyrinth. The one used to introduce * the gas line Sheath can also be designed as a metallic shield. If necessary, can several such shielding sleeves can be provided at an appropriate distance from one another. This allows discharges in Set glow charge vacuum furnaces at very high voltages or higher pressures use for discharge.

Durch die Erfindung" wird der Vorteil erreicht, daß die zum Aufheizen des Glüh- oder Schmelzgutes verwendete Gasentladung nicht in die Gaszuleitung bzw. Gasableitungsrohre hineinschlagen kann. Das Rohr kann, wenn es metallisch ist. mit dem Anodenpotential in leitender Verbindung- stehen. Es kann sogar die Funktion der Anode ohne Störung des Ofenbetriebes annehmen, wodurch eine gesondert eingeführte Anode gespart werden kann. Aber auch Xichtleiter können als Zuleitungsrohr verwendet werden, z. B. je nach der in dem Raum herrschenden Temperatur, Quarz. Glas, Porzellan usw.The invention "has the advantage that the heating of the annealing or Gas discharge used for melting material not in the gas supply line or gas discharge pipes can hit. The pipe can if it is metallic. with the anode potential in leading connection. It can even function the anode without disturbing the Assume furnace operation, whereby a separately introduced anode can be saved. But Xichtleiter can also be used as a supply pipe can be used, e.g. B. depending on the prevailing temperature in the room, quartz. Glass, porcelain, etc.

In den Zeichnungen ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel schematisch näher erläutert, und zwar zeigt die Abb. 1 einen Schnitt durch einen geheizten Vakuumglüh- und Schmelzofen für metallisches und nichtmetallisches Gut, mit je einer erfindungs- gemäß ausgebildeten Gaszuleitung und Gasableitung, die Abb. 2 einen Schnitt durch eine Gaszuleitung gemäß Abb. 1 in größerem Maßstab.
' Der Vakuumglüh- und Schmelzofen besteht gemäß Abb. 1 aus einem Unterteil 1 und einem abnehmbaren Oberteil 2, die mittels der Dichtung 3 und 4 vakuumdicht verbunden sind und die einzeln oder gemeinsam die Kathode bilden. Der z. B. haubenförmig ausgebildete Oberteil 2 ist mit einem Kühlmantel 5 versehen, dem durch die Leitung 6 ein Kühlmittel zugeführt und durch den Stutzen 7 abgeleitet werden kann. In dem Oberteil ist ferner eine Öffnung vorgesehen, die mit einem isoliert und abgeschirmt eingesetzten Schauglas S verschlossen ist. An den Stutzen 9, der in dem Unterteil isoliert angeordnet ist, ist eine nicht dargestellte Vakuumpumpe angeschlossen, mit der vorzugsweise ein Druck von 10,0 bis 0,05 mm Hg hergestellt werden kann. Der Unterteil 1 besitzt ferner einen gleichfalls gegen die Kathode isolierten Stutzen 10. Die Teile 11 und 12 sind Isolierringe, und die Teile 13 und 14 sind Isolier- und Anpreßringe. An den Stutzen 10 kann ein Druckanzeigegerät angeschlossen werden, und durch den Stutzen 10 kann ferner auch über ein nicht dargestelltes Regelventil ein Füllgas in geregelter Menge zugeführt werden. Als Füllgas kann je nach dem angewandten Glühgut ein inertes Gas, wie Argon, Krypton, Xenon. Helium, oder ein reduzierendes Gas, wie Wasserstoff, Kohlenstoff od. dgl., verwendet werden. Auch Stickstoff oder Ammoniak oder ähnliche Gase können zur Anwendung kommen, wenn eine Einwirkung auf das z. B. metallische Glühgut beabsichtigt ist. Es können überhaupt Gase oder Dämpfe zugeleitet werden, die chemische Einwirkungen auf dem Glühgut hervorrufen. In dem Unterteil 1 ist ferner die Anode 15 isoliert und abgeschirmt angeordnet, desgleichen die Durchführung 16, die hohl ausgebildet ist und der durch die Leitung 17 ein Kühlmittel zugeführt und durch den Stutzen ιS abgeleitet werden kann. Zwischen der Anode 15 und dem Gefäßunterteil 1 befindet sich ein Spalt, der so eng ist. daß keine Glimmentladung in ihm möglich ist. Auch zwischen der Anode 15 und der Durchführung 16 befindet sich ein enger Spalt. Die Durchführung 16 trägt mittels eines isolierenden Abschirmstiftes 19 z.B. einen Quarzteller 20, auf dem das Glühgut 21 isoliert gelagert ist. An Stelle des Quarztellers 20 kann auch ein Schmelztiegel, z. B. aus Kohle oder aus keramischem Material, wie Berylliumoxyd, oder auch aus Metall zur Aufnahme des zu erhitzenden oder schmelzenden Gutes vorgesehen werden. 22 und 23 sind Isolierringe und 24 ist ein Isolier- und Anpreßring, der mittels einer nicht dargestellten Verschraubung angepreßt wird. 25 ist ein Kühlkanal, dem ein Kühlmittel zugeführt werden kann.In the drawings, the invention is schematically explained in more detail using an exemplary embodiment, namely Fig. 1 shows a section through a heated vacuum annealing and melting furnace for metallic and non-metallic goods, each with a gas supply line and gas discharge line designed according to the invention, Fig. 2 a section through a gas supply line according to Fig. 1 on a larger scale.
According to FIG. 1, the vacuum annealing and melting furnace consists of a lower part 1 and a removable upper part 2, which are connected in a vacuum-tight manner by means of the seal 3 and 4 and which individually or jointly form the cathode. The z. B. hood-shaped upper part 2 is provided with a cooling jacket 5, to which a coolant can be fed through the line 6 and can be discharged through the nozzle 7. In the upper part an opening is also provided which is closed with an insulated and shielded sight glass S. A vacuum pump, not shown, is connected to the connector 9, which is arranged in an insulated manner in the lower part, with which a pressure of 10.0 to 0.05 mm Hg can preferably be produced. The lower part 1 also has a connector 10, which is also insulated from the cathode. The parts 11 and 12 are insulating rings, and the parts 13 and 14 are insulating and pressure rings. A pressure display device can be connected to the connection piece 10, and a controlled quantity of filling gas can also be supplied through the connection piece 10 via a control valve (not shown). An inert gas, such as argon, krypton, xenon, can be used as the filling gas, depending on the material to be annealed. Helium or a reducing gas such as hydrogen, carbon or the like can be used. Nitrogen or ammonia or similar gases can also be used if the z. B. metallic annealing material is intended. Gases or vapors that cause chemical effects on the material to be annealed can be fed in at all. In the lower part 1, the anode 15 is also arranged in an insulated and shielded manner, as is the bushing 16, which is hollow and to which a coolant can be fed through the line 17 and discharged through the connector ιS. Between the anode 15 and the lower part of the vessel 1 there is a gap that is so narrow. that no glow discharge is possible in him. There is also a narrow gap between the anode 15 and the bushing 16. By means of an insulating shielding pin 19, the bushing 16 carries, for example, a quartz plate 20 on which the annealing material 21 is stored in an insulated manner. Instead of the quartz plate 20, a crucible, e.g. B. made of carbon or ceramic material such as beryllium oxide, or made of metal for receiving the material to be heated or melted. 22 and 23 are insulating rings and 24 is an insulating and pressing ring which is pressed on by means of a screw connection, not shown. 25 is a cooling channel to which a coolant can be supplied.

In der Abb. 2 ist 9 ein Gaszuleitungsrohr, das durch den Isolierring 11 mittels des Isolier- und Anpreß ringes 13 an der mit einem Flansch versehenen metallischen Abschirmung 35 befestigt ist. Zwischen dem Gaszuleitungsrohr 9 und der Abschirmung 35 be- no findet sich der Spalt 36, der so eng ist, daß sich in ihm keine Glimmentladung ausbilden kann. Die Isolierung 11 ist mit einer Aussparung 37 zur\^rerlängerung des Kriechweges versehen. 'In Fig. 2, 9 is a gas supply pipe which is fastened through the insulating ring 11 by means of the insulating and pressing ring 13 to the metallic shield 35 provided with a flange. Between the gas supply pipe 9 and the shield 35 there is the gap 36 which is so narrow that no glow discharge can develop in it. The insulation 11 is provided with a recess 37 for \ ^r ENEWAL the creepage distance. '

Claims

Patent claims:

i. Electric, glow discharge heated vacuum annealing and melting furnace for metallic and non-metallic goods with gas supply and gas discharge, thereby characterized that each by the

As a cathode serving furnace wall through gas supply line or gas discharge line is passed through a shell (35), one end of which with the furnace wall and the other end with the gas line is connected in such a way that a gap (36) is formed between the gas line and the envelope, the width of which is smaller than the glowing edge that forms without a shell and its length is a multiple of this value.

2. Device according to claim 1, characterized characterized in that the width of the gap (36) is ο, ι to S mm. -

3. Device according to claims 1 and 2, characterized in that the Protective gap is formed like a labyrinth.

4. Device according to claims 1 to 3, characterized in that the Sheath (35) is designed as a metallic shield and optionally several such shielding sleeves are provided at an appropriate distance from one another.

5. Apparatus according to claim 1, characterized in that the gas supply line and gas discharge are made of insulating material.

To distinguish the contradiction of the invention from the state of the art, the granting procedure the following publications have been considered:

German patent specification No. 375 235,
479 ² 95

1 sheet of drawings