DE1068972B - Device for operating high-current glow discharges in discharge vessels, in particular for treating bodies introduced into the discharge vessel - Google Patents

Description

DEUTSCHESGERMAN

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UND AUSGABE DER AUSLEGESCHRIFT: 12. NOVEMBER 1959NOTICE THE REGISTRATION AND ISSUE OF THE EDITORIAL: NOVEMBER 12, 1959

Gegenstand der Hauptpatentanmddung D 20199 VIIIc/48b ist ein Verfahren zum Betreiben stromstarker Glimmentladungen, das insbesondere zur Behandlung von in das Entladungsgefäß eingebrachten Körpern dient. ' . "5Subject of the main patent application D 20199 VIIIc / 48b is a method for operating high-current glow discharges, in particular for treatment of bodies introduced into the discharge vessel. '. "5

Gemäß diesem Verfahren wird eine vom Umschlag der Glimmentladung in einen Lichtbogen herrührende Änderung einer physikalischen Größe dazu benutzt, die Spannung am Entladungsgefäß so zu beeinflussen, daß der Bogen erlischt, worauf die Glimmentladung erneut gezündet wird. '']!:, According to this method, a change in a physical variable resulting from the transition of the glow discharge into an arc is used to influence the voltage at the discharge vessel in such a way that the arc is extinguished, whereupon the glow discharge is ignited again. '']!:,

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens 'nach der Hauptpatentanmeldung D 201WVIIIcMSb, die sich von den bereits dort angegebenen Vorrichtungen dadurch vorteilhaft i"5 unterscheidet, daß sie ohne Schaltorgane, also ohne öffnung" und Schließung von Stromkreisen auskommt. Gemäß der Erfindung wird ein Schwingkreis vorgesehen, der beim Umschlag angestoßen und dessen Spannung oder Strom dem Entladungsgefäß aufgezwungen wird, um durch Umpolung der Spannung oder des Stromes den Lichtbogen zum Erlöschen zubringen. Ist der Lichtbogen erloschen, so verschwindet die Schwingung, und die Glimmentladung wird erneut gezündet.The invention relates to a device for carrying out the method according to the main patent application D 201WVIIIcMSb, which differ from the already The devices specified there advantageously distinguish i "5 in that they have no switching elements, that is to say without opening "and closing circuits. According to the invention, an oscillating circuit is provided, which is triggered during the envelope and its voltage or current is forced onto the discharge vessel to extinguish the arc by reversing the polarity of the voltage or current. is If the arc is extinguished, the oscillation disappears and the glow discharge is ignited again.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung liegt ein LC-Parallelglied an den Elektroden des Entladungsgefäßes. Dieses LC-Glied stellt einen Schwingkreis dar, der durch einen vom Umschlag herrührenden Stoß, etwa über einen Stoßgenerator zu Schwin- , gungen angeregt wird.In one embodiment of the invention, an LC parallel element is located on the electrodes of the discharge vessel. This LC element represents an oscillating circuit which is caused by a Shock, for example via a shock generator, is excited to vibrate.

Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Entladungsgefäß selbst in ein /,C-Reihenglied eingeschaltet, bildet also einen Teil eines Schwingkreises. Hier dient der plötzliche Abfall der Elektrodenspannung beim Umschlag unmittelbar dazu, den Schwingkreis anzustoßen. Hier kommt man also ohne Stoßgenerator aus. Kommt der Lichtbogen infolge der angeregten Schwingung zum Erlöschen, so wird der Schwingkreis unterbrochen und die Glimmentladung dadurch erneut gezündet, daß die von der Gleichstromquelle gelieferte Spannung an den Elektroden des Entladungsgefäßes selbsttätig auf den zur Zündung nötigen Wert ansteigt.In a second exemplary embodiment of the invention, the discharge vessel itself is in a /, C-series member switched on, so forms part of an oscillating circuit. The sudden drop in electrode voltage is used here immediately to trigger the resonant circuit during the transfer. So here you come without a surge generator. If the arc is extinguished as a result of the excited oscillation, then the resonant circuit is interrupted and the glow discharge is re-ignited by the fact that the DC voltage supplied to the electrodes of the discharge vessel automatically to the Ignition required value increases.

Die Zeichnung veranschaulicht drei Ausführungsbeispiele der Erfindung in schematischer Darstellung: The drawing illustrates three exemplary embodiments of the invention in a schematic representation:

In sämtlichen Ausführungsformen bedeutet 10 das Entladungsgefäß, 11 seine Anode und 12 seine Kathode. Die Anode ist über einen Widerstand 13 mit einer nahe der Kathode 12 angeordneten Hilfsanode 14 verbunden, die zur Zündung der Glimmentladung dient. .^r." Der Strom für die Entladung wird von einer Gleichstromquelle 15 geliefert, die über einen den Strom begrenzenden Widerstand 16 an das Entladungsgefäß 10 angeschlossen ist.In all of the embodiments, 10 denotes the discharge vessel, 11 its anode and 12 its cathode. The anode is connected via a resistor 13 to an auxiliary anode 14 which is arranged near the cathode 12 and is used to ignite the glow discharge. . ^r . “The current for the discharge is supplied by a direct current source 15 which is connected to the discharge vessel 10 via a resistor 16 which limits the current.

Vorrichtung zum Betreiben stromstarker Glimmentladungen in Entladungsgefäßen, insbesondere zur Behandlung von in das EntladungsgefäßDevice for operating high-current glow discharges in discharge vessels, especially for the treatment of in the discharge vessel

eingebrachten Körpernintroduced bodies

Zusatz zur Patentanmeldung D 20199 VIIIc/48b (Auslegeschrift 1 024 772) \J Addition to patent application D 20199 VIIIc / 48b (Auslegeschrift 1 024 772) \ J

Anmelder: Dortmund-Hörder HüttenunionApplicant: Dortmund-Hörder Hüttenunion

Aktiengesellschaft, Dortmund, Rheinische Str. 173Aktiengesellschaft, Dortmund, Rheinische Str. 173

Bei dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 1 liegt ein Schwingkreis, der aus einer Induktivität 17 und einer dazu parallelgeschalteten Kapazität 18 besteht, also ein LC-Parallelglied darstellt, an den Elektroden 11 und 12 des Entladungsgefäßes. Ein Kondensator 19, der groß gegen die Kapazität 18 ist, hat lediglich den Zweck, den Schwingkreis gegen den von der Gleichstromquelle 15 gelieferten Gleichstrom zu sperren. An den Elektroden 11 und 12 liegt ferner ein Verstärker 20, dessen Ausgangsklemmen mit einem Stoßgenerator 21 verbunden sind. An den Ausgangsklemmen des Stoßgenerators liegt eine Spule 22, die mit der Induktivität 17 des Schwingkreises gekoppelt ist.In the embodiment according to FIG. 1, there is a resonant circuit, which consists of an inductance 17 and there is a capacitance 18 connected in parallel therewith, that is to say represents an LC parallel element, at the electrodes 11 and 12 of the discharge vessel. A capacitor 19, which is large compared to the capacitance 18, only has the purpose of blocking the resonant circuit against the direct current supplied by the direct current source 15. At the electrodes 11 and 12 there is also an amplifier 20, the output terminals of which are connected to a surge generator 21 are connected. At the output terminals of the surge generator there is a coil 22 which is connected to the Inductance 17 of the resonant circuit is coupled.

Schlägt die Glimmentladung in einen Lichtbogen um, so fällt die Spannung zwischen den Elektroden 11 und 12 plötzlich ab. Diese Änderung der Spannung wird über den Verstärker 20 auf den Stoßgenerator 21 gegeben und veranlaßt diesen zur Lieferung eines Impulses, der durch die Kopplung 22, 17 den Schwingkreis 17, 18 zum Schwingen bringt. Infolge der Schwingung ändert sich die Spannung zwischen den Punkten 23 und 24 zwischen positiven und negativen Werten. Diese Spannung ist, wenn man im Augenblick von dem Widerstand 25 absieht, gleich der Spannung zwischen den Elektroden 11 und 12. Mithin findet schon innerhalb der ersten Vollschwingung eine Umpolung der am Entladungsgefäß liegenden Spannung statt, die den Lichtbogen zum Erlöschen bringt. Der Widerstand 25 dient dazu, die Belastung desIf the glow discharge turns into an arc, the voltage between the electrodes 11 falls and 12 suddenly off. This change in voltage is transmitted to surge generator 21 via amplifier 20 given and causes this to deliver a pulse through the coupling 22, 17 the resonant circuit 17, 18 vibrates. As a result of the oscillation, the voltage changes between the Points 23 and 24 between positive and negative values. This tension is when you're in the moment apart from the resistor 25, equal to the voltage between the electrodes 11 and 12. Hence The polarity of the voltage across the discharge vessel is reversed within the first full oscillation instead, which extinguishes the arc. The resistor 25 serves to reduce the load on the

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Schwingkreises 17, 18 so weit herabzusetzen, daß die Scliwingjan^ jiu^tande lforrrffetfunil f&nreichend schwach gedrimpit verläuft. Die ^vSchwingung klingt nach Löschung des Bogens ab, und die Spannung zwischen den Elektroden 11 und 12 wird danach wieder durch die Gleichstromquelle 15 bestimmt. Dadurch wird die Glimmentladung erneut gezündet.Oscillating circuit 17, 18 so far that the Scliwingjan ^ jiu ^ tande lforrrffetfunil runs sufficiently weakly trimmed. The ^v oscillation subsides after the arc has been extinguished, and the voltage between electrodes 11 and 12 is then determined again by direct current source 15. This ignites the glow discharge again.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 2 liegt das Entladungsgefäß 10 in Reihe mit einer Induktivität 26 und einer Kapazität 27, bildet also selbst ein Element in dem LC-Reihenglied 26, 27. Die Gleichstromquelle Hegt parallel zur Kapazität 27. Mit dem Begrenzungswiderstand 16 Hegt eine Drossel 28 in Reihe, deren Induktivität erheblich größer ist als die der Spule 26.In the exemplary embodiment according to FIG. 2, the discharge vessel 10 is in series with an inductance 26 and a capacitance 27, thus itself forms an element in the LC series element 26, 27. The direct current source Is parallel to the capacitance 27. With the limiting resistor 16 is a choke 28 in Row, the inductance of which is considerably greater than that of the coil 26.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 bedarf es zum Anstoß der Schwingungen keiner besonderen Hilfsmittel. Wenn nämlich die Spannung zwischen den Elektroden 11 und 12 beim Umschlag der Entladung in einen Lichtbogen plötzlich zusammenbricht, wird ao der Schwingkreis 26, 27 unmittelbar zu Schwingungen angeregt. Am Ende der ersten Halbperiode der ersten Schwingung kehrt sich der Strom im Schwingkreis und damit im Entladungsgefäß um und bringt dadurch den Lichtbogen zum Erlöschen. Der as Schwingkreis ist damit geöffnet und die Schwingung beendet. Unter Ladung des Kondensators 27 steigt die Spannung zwischen den Elektroden 11 und 12 in dem nun folgenden Ausgleichsvorgang wieder auf einen Wert an, bei dem die Glimmentladung gezündet wird. Die Drossel 28 hat den Zweck, die Schwingung elektrisch von dem die Gleichstromquelle enthaltenden Zweig zu trennen.In the embodiment according to FIG. 2, no special vibrations are required to initiate the vibrations Aids. Namely, if the voltage between the electrodes 11 and 12 at the reversal of the discharge suddenly collapses in an arc, the oscillating circuit 26, 27 immediately becomes oscillations stimulated. At the end of the first half cycle of the first oscillation, the current is reversed in the The oscillating circuit and thus in the discharge vessel and thereby extinguishes the arc. The as This opens the oscillating circuit and ends the oscillation. Under charge of the capacitor 27 the voltage between the electrodes 11 and 12 rises again in the compensation process that now follows to a value at which the glow discharge is ignited. The throttle 28 has the purpose that Vibration to separate electrically from the branch containing the direct current source.

Da die Vorgänge schnell sind, genügt als Induktivität im Schwingkreis 26, 27 gelegentlich schon die den Zuleitungen anhaftende Induktivität, so daß dann eine besondere Drossel überflüssig wird.Since the processes are fast, the inductance in the resonant circuit 26, 27 is occasionally sufficient The inductance adhering to the supply lines, so that a special choke is then superfluous.

Um Überspannungen zu vermeiden, können, wie in der Fig. 3 dargestellt ist, an geeigneter Stelle Dämpfungswiderstände 29 und 30 angeordnet werden. Die Ausführungsform nach der Fig. 3 unterscheidet sich von derjenigen nach der Fig. 2 außerdem dadurch, daß die Gleichstromquelle 15 durch ein RC-Glied 31, 32 überbrückt ist, so daß die in den beiden Schwingkreisen des Netzwerkes auftretenden veränderlichen Vorgänge von der Impedanz der Stromquelle unabhängig werden. Der aus der Drossel 28, den Kapazitäten 27 und 32 und den Widerständen 16, 30 und 31 bestehende Schwingkreis ist aperiodisch gedämpft, vermag also nicht selbsttätig zu schwingen. Nach Unterbrechung des Lichtbogens und Beendigung der Schwingungen im Kreis 26, 27 klingt daher der Ausgleichvorgang, an dessen Ende die Glimmentladung erneut gezündet wird, aperiodisch ab.In order to avoid overvoltages, as shown in FIG. 3, damping resistors can be used at a suitable point 29 and 30 are arranged. The embodiment according to FIG. 3 differs from that of FIG. 2 also in that the direct current source 15 through an RC element 31, 32 is bridged so that those occurring in the two oscillating circuits of the network are variable Processes become independent of the impedance of the power source. The one from the throttle 28, the capacities 27 and 32 and the resistors 16, 30 and 31 existing oscillating circuit is aperiodically damped, so cannot oscillate by itself. After the arc has been interrupted and the Oscillations in circle 26, 27 therefore sound like the equalizing process, at the end of which the glow discharge is reignited, aperiodically.

Der Vorteil der Ausführungsbeispiele nach den Fig. 2 und 3 liegt in ihrer Einfachheit. Demgegenüber ist in der Fig. 1 der Vorgang unter Umständen leichter zu beherrschen, weil man zum Anstoß der Schwingung nicht auf die Größe der Strom- oder Spannungsänderung am Entladungsgefäß angewiesen ist, vielmehr beliebige Verstärkung anwenden kann. Man kann statt des einfachen Stoßgenerators 21 auch einen Multivibrator verwenden, durch den der Schwingkreis mehrfach nacheinander angestoßen wird, um für den Fall, daß die Löschung beim ersten Stoß nicht gelingt, weitere Löschimpulse folgen zu lassen.The advantage of the exemplary embodiments according to FIGS. 2 and 3 lies in their simplicity. In contrast In Fig. 1, the process may be easier to control, because you have to initiate the oscillation is not dependent on the size of the current or voltage change at the discharge vessel, rather can apply any reinforcement. Instead of the simple shock generator 21, a multivibrator can also be used use, by means of which the oscillating circuit is triggered several times in succession in order to be able to that the extinction does not succeed at the first impact, to allow further extinguishing pulses to follow.

Claims (5)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Betreiben stromstarker Glimmentladungen in Entladungsgefäßen, insbesondere zur Behandlung von in das Entladungsgefäß eingebrachten Körpern, nach Patentanmeldung D 20199 VIIIc/47b, gekennzeichnet durch einen Schwingkreis, der beim Umschlag angestoßen und dessen Spannung oder Strom dem Entladungs- _gefäß aufgezwungen wird.1. Device for carrying out the method for operating high-current glow discharges in discharge vessels, in particular for treating bodies introduced into the discharge vessel, according to patent application D 20199 VIIIc / 47b, characterized by a resonant circuit that is triggered during the envelope and its voltage or current is the En charge vessel is imposed. 2. Vorrichtung nach Anspruch !,gekennzeichnet durch ein mit den Elektroden (11,12) des Entladungsgefäßes verbundenes LC-Parallelglied (17, 18), das durch einen vom Umschlag herrührenden Stoß zu Schwingungen angeregt wird.2. Device according to claim!, Characterized by an LC parallel member (17, 18), which is excited to vibrate by a shock from the envelope. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen mit dem LC-Glied (17, 18) induktiv gekoppelten Stoßgenerator (21), der durch die beim Umschlag eintretende Änderung der Spannung oder des Stromes des Entladungsgefäßes (10) erregt wird.3. Apparatus according to claim 2, characterized by one with the LC element (17, 18) inductively coupled impulse generator (21), which is caused by the change in voltage occurring during the envelope or the current of the discharge vessel (10) is excited. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein mit dem Entladungsgefäß (10) verbundenes LC-Reihenglied (26, 27), das durch die Änderung der Spannung am Entladungsgefäß beim Umschlag unmittelbar zu Schwingungen angeregt wird.4. Apparatus according to claim 1, characterized by one connected to the discharge vessel (10) LC series element (26, 27), which by changing the voltage on the discharge vessel during Envelope is excited to vibrate immediately. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromquelle (15) für die Glimmentladung in Reihe mit einer Drossel (28) parallel zur Kapazität (27) des LC-Gliedes (26, 27) liegt.5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the power source (15) for the Glow discharge in series with a choke (28) parallel to the capacitance (27) of the LC element (26, 27) lies. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings © 909 648/208 11.59© 909 648/208 11:59