SE441562B - Anordning for uppvermning medelst glimurladdning - Google Patents
Anordning for uppvermning medelst glimurladdningInfo
- Publication number
- SE441562B SE441562B SE7803339A SE7803339A SE441562B SE 441562 B SE441562 B SE 441562B SE 7803339 A SE7803339 A SE 7803339A SE 7803339 A SE7803339 A SE 7803339A SE 441562 B SE441562 B SE 441562B
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- electrodes
- electrode
- discharge
- liquid
- voltage
- Prior art date
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 49
- 239000011521 glass Substances 0.000 title 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 80
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 39
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 22
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 22
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 239000001307 helium Substances 0.000 claims description 21
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 claims description 21
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 15
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 14
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims description 11
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 8
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 5
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims description 4
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims description 3
- 238000005476 soldering Methods 0.000 claims description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 23
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 23
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 22
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 20
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 230000006870 function Effects 0.000 description 10
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 230000004313 glare Effects 0.000 description 8
- 239000012777 electrically insulating material Substances 0.000 description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 6
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 4
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 4
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 4
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 3
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 3
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 3
- 229910052754 neon Inorganic materials 0.000 description 3
- GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N neon atom Chemical compound [Ne] GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 3
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- NCGICGYLBXGBGN-UHFFFAOYSA-N 3-morpholin-4-yl-1-oxa-3-azonia-2-azanidacyclopent-3-en-5-imine;hydrochloride Chemical compound Cl.[N-]1OC(=N)C=[N+]1N1CCOCC1 NCGICGYLBXGBGN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052770 Uranium Inorganic materials 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 235000013601 eggs Nutrition 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000013213 extrapolation Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 210000004907 gland Anatomy 0.000 description 1
- 238000007496 glass forming Methods 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 230000008642 heat stress Effects 0.000 description 1
- -1 helium ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 238000012886 linear function Methods 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32018—Glow discharge
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
- F24H1/10—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium
- F24H1/101—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium using electric energy supply
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B7/00—Heating by electric discharge
- H05B7/005—Electrical diagrams
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B7/00—Heating by electric discharge
- H05B7/16—Heating by glow discharge
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Discharge Heating (AREA)
- Lasers (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
Description
' 780353946 Kända uppvärmningsanordningar av denna typ användes för momentan uppvärmning av vätskan och har trots enkel uppbygg- nad arbetat med hög verkningsgrad. Men när höga strömmar er- fordras för att upprätta glimurladdningen mellan elektroderna, har det varit svårt att upprätthålla stabil glimurladdning mellan desamma. Risk har förelegat, att glimurladdningen kommer att övergå till bågurladdning alltefter omständig- heterna och dessutom har elektroderna uppvärmts i sådan ut- sträckning, att de vidgas axiellt, vilket kan leda till risk, _att anordningen förstöres. Det har dessutom varit svårt att tillförlitligt styra glimurladdningen till följd av avsaknad av någon styrkoppling för igångsättning och släckning av glim- urladdningen.
Uppfinningen är därför baserad på uppgiften att eliminera dessa olägenheter medelst en uppvärmningsanordning, som har förmåga att ständigt upprätthålla stabil glimurladdning och som inne- häller organ för att absorbera i elektroderna utvecklade värme- spänningar, så att anordningen ej förstöres så lätt. Dessutom ingår en styrkoppling för styrning av glimurladdning, som upp- träder över elektrodparet.
En anordning för uppvärmning medelst glimurladdning känneteck- nas därför enligt uppfinningen av ett par urladdningselektroder, i form av ihåliga och i sin ena ände slutna cylindrar, vilka” elektroder har i huvudsak samma form och med sina slutna ändar befinner sig mittför varandra, så att ett förutbestämt gap upp- kommer mellan dem, och en växelströmskälla, för matning av en växelspänning över elektroderna för att däremellan åstadkomma glimurladdning, som tillför_värmeenergi under urladdning till den elektrod, som verkar såsom katod, varvid en för uppvärmning avsedd vätska strömmar genom den såsom katod verkande elektrod- en, som uppvärmes medelst värmeenergin. 'för att säkerställa, att glimurladdningen förhindras övergå till ljusbågsurladdning, kan anordningen med fördel innehålla en hjälpspänningskälla för tillförsel över elektroderna av hög spänning utöver överslagsspänningen mellan elektroderna, när en urladdningsspänning uppträder över dessa, som närmar sig 7803359-eg en minimumspänning för att upprätthålla glimurladdningen, så att en hjälpglimurladdning mellan densamma alstrar huvudglim- urladdningen.
Uppfinningen beskrives närmare nedan med ledning av åtföljande ritningar, där fig la visar en tvärsnittsvy av en anordning av känd typ för uppvärmning medelst glimurladdning, fig 2A är tvärsnittsvy av ett par motstående elektroder för förklaring av glimurladdningen, fig 2B en kurva för att belysa en rymdspänningsprofil, som till- hör den i fig 2A visade anordningen, fig 3 en planvy för att belysa det sätt, på vilket en värme- mängd mätes, som tillföres en katodelektrod under glim- urladdning, fig 4 en kurva för att belysa resultatet av den i fig 3 åskåd- liggjorda mätningen i jämförelse med resultat av motsvar- , ande teoretiska beräkning, fig 5 en kurva för att belysa sambandet mellan glimurladdnings- spänningen och gaplängden, över vilken glimurladdning upp- träder, fig 6' en kurva för att belysa sambandet mellan spänning och ström för glimurladdningen, fig 7 en perspektivvy av en modell av jonflöde för förklaring av i den värmemängd, som tillföres katodelektroden till följd av glimurladdning, fig 8 ett diagram för att belysa glimurladdningens ström-spän- ningskarakteristikor, fig 9A och 9B planvyer av ett par motstående elektroder för förklaring av uppfinningsprinciperna, fig l0A - l0C med fig 9A eller 9B likartade vyer för att belysa typiska elektrodutföranden enligt uppfinningen, fig ll en tvärsnittsvy av ytterligare en modifikation av upp- finningen, fig l2 ett diagram för att belysa egenskaperna hos den i figll= visade anordningen, fig l3 en modifikation av den i fig ll visade anordningen, var- av figl3A. visar en tvärsnittsvy och figl3B ochl3C sido- vyer av den vänstra och den högra delen, fig fig fig fig fig fis fig fig fig fig fig figk fig .fig ifig fig fig 7803339-6 14 en med fig 11 1ikartad vy av ytter1igare en modifika- tion av uppfinningen, 15 en med fig 11 1ikartad vy av en modifikation av den i fig 14 visade anordningen, 16 en med fig 11 1ikartad vy av ytter1igare en modifika- tion av den i fig 14 visade anordningen, 17 en med fig 11 1ikartad vy av ännu en modifikation av den i fig 14 visade anordningen, 18 ett diagram för att be1ysa 1äckströmmen, som är beräknad vid den i fig 17 visade anordningen, 19 ett diagram över spänningar och strömmar, som a1stras .vid anordningen en1igt fig 17 vid fy11ning med en bïand- ning av he1ium och väte, 1 20 ett diagram med ström-spänningskarakteristikor för g1im- ur1addningar, som uppträder vid den i fig 17 visade an- ordningen, g 21 ett diagram för att be1ysa det teoretiska sambandet me11an en minsta g1imhå11spänning och ti11 en.samordnad e1ektrod ' matad värmemängd ti11 fö1jd av g1imur1addningen, 22 ett diagram för att be1ysa sambandet me11an en över1app- ande area med hänsyn ti11 båda e1ektroderna och trycket . hos en fy11gas, 23, 24 och 25 diagram för att be1ysa det sätt, på vi1ket den minsta g1imhå11spänningen ändras med proportionen av b1andade gaser och ur1addningsgap1ängd, 26 ett diagram för att be1ysa sambandet me11an den minsta g1imhå11spänningen och toppur1addningsström, 127 en tvärsnittsvy av en annan modifikation av uppfinningen med en hjä1pe1ektrod, 28, 29 och 30 de1perspektivvyer av o1ika modifikationer av en av de i fig 27 visade e1ektroderna, 31 en tvärsnittsvy av en modifikation av fig 27 ti11sammans med en samordnad e1ektrisk kopp1ing, 32 en med fig 31 1ikartad vy av ytter1igare en modifikation av den i fig 27 visade anordningen, 33 en med tvärsnittsvy av en annan modifikation av den i fig 27 visade anordningen, 34 en tvärsnittsvy av en modifikation av den i fig 33 visade anordningen, 7893339-6 fig 35 en tvärsnittsvy avden modifikation av den i fig 32 visade anordningen, fig 36 en tvärsnittsvy av ytter1igare en modifikation av an- ordningen en1igt fig 27, 1 fig 37 en tvärsnittsvy av en modifikation av den i fig 36 visade anordningen, fig 38 en tvärsnittsvy av en modifikation av anordningen en1igt fig 36 och en härför avsedd styrkopp1ing, fig 39 en tvärsnittsvy av en modifikation av den i fig 38 visade anordningen, fig 40 en med fig 39 1ikartad vy av en modifikation av den i fig 38 visade anordningen.
I samt1iga figurer är 1ika e11er mot varandra svarande kompo- nenter försedda med samma hänvisningsbeteckningar.
I fig 1 visas en konventione11 anordning för uppvärmning mede1st eg1imur1addning, som omfattar en ihå1ig, cyiinderformad katod- eïektrod 1, en ihå1ig cy1indefformad anode1ektrod 2, som ko- axie11t omger e1ektroden 1 och bi1dar ett ringformat ut1add~ ningsgap 8 däreme11an mede1st två e1ektriskt iso1erande distans- e1ement 7 i form av ringar, som är infästa me11an e1ektroderna 1 och 2 i närheten av e1ektrodens 2 båda ändde1ar, och ett cy1inderformat hö1je 9 av e1ektriskt iso1erande materia1 såsom g1as, som koaxie11t oms1uter e1ektroderna 1 och 2, varvid e1ek- troden 1 sträcker sig hermetiskt tätt genom hö1jets båda ändar.
En packning 10 är tätt infäst vid ytterperiferin vid den ena änden, i detta fa11 den vänstra änden i fig 1 av hö1jet 9, och vid innerperiferin vid den angränsande de1en av e1ektroden 1 medan en korrugerad packning 11 är tätt infäst vid ytterperi- ferin vid den andra änden av hö1jet 9 och vid innerperiferin vid den angränsande de1en av e1ektroden 1. Packningen 11 har möj1ighet att sammantryckas axie11t och expandera så mycket, att e1ektroden 1 ej kan skadas ti11 fö1jd av axie11a värmepå- känningar på densamma. Hö1jet 9 och packningarna 10 och 11 ti11- s1uter så1unda ur1addningsgapet 8 hermetiskt tätt. Såsom framgår av figuren, är e1ektroden 2 försedd med utböjda ändde1ar 2g för att förhindra, att en e1ektrisk ur1addning koncentreras vid änd- de1arna av e1ektroden 2. 7803339-6 En positiv klämma 5, som är förbunden med mittdelen av elek- troden 2, är tätt förd genom mittdelen av höljets 9 cylinder- formade periferivägg till anslutning till en positiv klämma pâ en likspänningskälla 3 med en negativ klämma, som via ett stabiliseringsmotstând 4 är förbunden med en negativ klämma 6, dvs. i sin tur förbunden med den ena änddelen, i detta fall den högra änddelen i fig l av elektroden l. 4 Vid anordningen enligt fig l inmatas likspänning över elektro- derna l och 2 för upprättande av en glimurladdning tvärsöver urladdningsgapet 8, så att katoden l uppvärmes. Under dessa omständigheter bringas en för uppvärmning avsedd vätska såsom vatten att strömma genom det inre av elektroden l, så att den dirket uppvärmes av katoden l.
Konventionella uppvärmningsanordningar av denna art av i fig l visad typ har möjlighet att momentant uppvärma vätskor såsom vatten, varvid dessa anordningar har enkel uppbyggnad men trots detta hög verkningsgrad. Men eftersom anordningen kräver hög ström, har det varit synnerligen svårt att stabilt upprätthålla glimurladdningen över anod- och katodelektroderna. Alltefter om- ständigheterna har risk förelegat att glimurladdningen övergår till ljusbågsurladdning, såsom redan angivits inledningsvis, tillsammans med andra olägenheter. För att bättre förstâ princi- perna för uppfinningen beskrives dessa i samband med glimurladd- ningen, som uppvärmer en samordnad katodelektrod, jämte dess ström-spänningskarakteristika.
Fig ZA visar en katodelektrod l och en anodelektrod 2, som är placerade mittför varandra, och en likspänningskälla 3 med en negativ, med elektroden l förbunden klämma och en positiv, med elektroden 2 via ett stabiliseringsmotstând 4 förbunden klämma, varvid glimurladdning uppträder i ett urladdningsrum, som är bildat mellan elektroderna l och 2. Det är välkänt, att urladd- ningsrummet, i vilket glimurladdningen upprättas, är uppdelat i ett katodfallomrâde a, inom vilket positiva joner anhopas, ett negativt glimområde b, som bildar ett tunt luminiscerande skikt, ett mörkt Faraday-rum c, i vilket något ljus ej emitteras, och en positiv pelare do, bestående av en plasma, som innehåller 7803339-6 elektroner och joner, varvid denna indelning börjar vid sidan för elektroden l.
Fig ZB visar en rymdspänningsprofil inom urladdningsrummet med den i densamma upprättade glimurladdningen. I denna figur är spänningen V avsatt längs ordinatan som funktion av avståndet d längs abskissan, mätt från elektroden l. Av fig 2B framgår, att omrâdet a har mycket stor potentialgradient, eftersom rymd- laddning förekommer, tills ett katodfall vid potentialen VC är uppnått vid slutet av omrâdet a, som är skilt från ytan på elektroden l en sträcka dc. Spänningen når glimspänningen V9 på ytan av elektroden 2.
Genom visuell observation av glimurladdningen finner man, att en begränsningslinje mellan området a och omrâdet b är mycket distinkt, medan en gränslinje mellan området b och rummet c eller mellan rummet c och den positiva pelaren do ej är lika distinkt.
Rummet c och pelaren do befinner sig även i ett så kallat plasma- tillstånd och har jämförelsevis liten potentialgradient. Å andra sidan innehåller området a positiva joner i form av ett strål- knippe. Med hänsyn till urladdningsströmmen utgöres den i huvud- sak av en elektronström i rummet c och pelaren do, som befinner sig i plasmatillståndet, och av en jonström inom omrâdet a. Om- rådet b bildar ett övergângsområde för strömmarna mellan övriga områden.
Två fenomen uppträder inom omrâdet a, nämligen för det första den mekanism, genom vilken glimurladdningen upprätthålles, och för det andra fenomenet att katoden uppvärmes medelst glimur- laddningen, varvid dessa fenomen liksom glimurladdningens ström- spänningskarakteristika beröres av uppfinningsprinciperna och därför kommer att beskrivas nedan. l) Mekanism för upprätthållande av glimurladdning.
Positiva joner, som förekommer inom omrâdet a, träffar ytan på katodelektroden, så att denna emitterar elektroner under inverkan vsoaaae-6 av emitterade sekundärelektroner, vilka benämnes vi-effekt.
De från katoden l emitterade elektronerna träffar neutrala atomer eller molekyler under sin rörelse mot anoden, vilket åt- följes av en joniseringseffekt, som benämnes a-effekt. Elektro- ner och positiva joner, som förorsakas av joniseringen och kol- lisionen, accelereras i riktning mot anoden och katoden under inverkan av ett elektriskt fält. Här kan framhållas, att de positiva jonerna, som accelereras medelst det elektriska fältet, bidrar till vi-effekten.
Nu beskrives närmast principen för att upprätthålla glimurladd- ningen. Om t ex katoden l består av nickel, är vi-effekten i det närmaste lika med 0,01 för långsamma heliumjoner med en energi av l keV eller mindre. Detta innebär, att cirka l0O joner träffar elektroden l för emittering av en enda elektron från densamma. Även joniseringsgraden u är beroende av typen och trycket hos den gas, som är innesluten i urladdningsrummet och den i det- samma utvecklade potentialgradienten. Elektron-jonpar, som är bildade på ett avstånd x från elektroden l, är proportionella mot eax, där e är basen för den naturliga logaritmen och som därför ökar exponentiellt med avståndet x. Följaktligen upprätthålles glimurladdningen med ett avstånd och en spänning, som erfordras för bildande av cirka 100 elektron-jonpar under rörelsen hos en enda elektron i riktning mot anoden 2. Detta avstånd anges i fig ZB genom dc, medan denna spänning i huvudsak motsvarar spänningen V . Glimurladdningen kan med andra ord upprätthållas, till och C med när elektroden 2 förskjutits till sitt läge dc i fig 2A.
Detta är i huvudsak tillämpbart på elektroder av nickel, koppar, järn, rostfritt stål eller liknande, som samverkar med en gas, som är vald ur gruppen, bestående av helium, neon, argon, väte, kväve osv.
En mera detaljerad analys av de fenomen, som uppträder i närheten av elektroden l, visar, att strömtätheten J vid ytan pâ katoden l uttryckes genom . . . l J = j+ + j_ = j+ = KIPZ ( ) 7803339-6 där j+ och j_ betecknar tätheten hos positiva joner och eiek- troner, P trycket hos urïaddningsgasen och K1 en konstant, som bestämmes både av typen av katodmateriai och typen av urïadd- ningsgas.
Bredden dc av katodfaiiområdet a anges dessutom genom dCP = K2 I (2) där K2 är en konstant, som beror på både typen av katodmateriai och typen av uriaddningsgas. Inom området för normai giimbiidning bestämmes katodfaiiet vid potentiaïen VC av både typen av katod- materiai och typen av ur1addningsgas.men beror knappast på både uriaddningsström och trycket hos uriaddningsgasen.
I föijande tabe11 I är värdena angivna för konstanterna K1 och K2 och katodfaiïet vid potentiaïen VC, som uppmätes inom omrâdet för normai giimbiidning vid o1ika kombinationer av katodmaterial och uriaddningsgaser och med en gïimström, som ej överstiger 1 amper, medan uriaddningsgaserna hå11es under ett tryck av 50 torr eiier mera. De uppmätta värdena av K] och K2 är uttryckta i 10'6 amper per cm2.torr2 och i cm.torr, medan spänningen VC anges i volt. Även strömtätheten vid ytan på katoden har biivit bestämd genom mätning av arean för ett negativt giimområde b. Troligen är detta område mycket tunt, så att det observeras såsom en vid katoden fäst ïuminiscerande fiim. 780353-9-6 1 lånen I Uppmätta värden av K1, K2 och VC Gas Katod He Ne Ar 1 H2 K] 6,0 8,3 27 24 Cu K2 3,0 3,0 0,8 2,0 VC 150 150 180 290 K] 8,0 20 32 32 Ni K2 3,0 4,0 1,5 3,0 C 101 140 185 254 K] 4,4 4,7 17 30 Mo K2 4,0 3,0 0,8 3,0 VC 180 175 190 290 K, 7,6 8,0 22 30 rostfritt Kg 5^Ü 2,5 0,8 1,5 stå1 VC 119 150 180 232 2) Uppvärmning av katode1ektroden Såsom redan beskrivits, träffar positiva joner, som befinner sig inom omrâdet a, katoden och förorsakar vi-effekten. Vid denna tidpunkt har de positiva jonerna överskott av röre1seenergi, som i sin tur förbrukas för uppvärmning av katoden 1. Beträffande mängden värme, som ti11föres och bortföres från katoden, före- 1igger förutom ko11isionen med de positiva jonerna värme1edning från p1asmapartierna, exoterma och endotermiska effekter, som förorsakas av kemiska reaktioner vid ytan pâ_katoden 1 ti11 föijd av g1imur1addningen, ky1ande effekter, som förorsakas av föra stoftningen vid katoden och förångningen av katodmateria1et osv.
Med den utsträckning, i vi1ken en mängd värme ti11föres katoden, har ej b1ivit k1ar1agd förrän nu.
I syfte att bestämma en mängd värme, som ti11föres katoden ti11 7803339-6 11 följd av g1imur1addningen me11an denna e1ektrod och anoden, har försök utförts mede1st en i fig 3 schematiskt visad provnings- anordning. En1igt fig 3 är en katod 1 i form av en mycket 1ång cirke1formad stång med en radie r av 1,8 mm p1acerad på sådant sätt, att den är värmeiso1erad från den omgivande anoden 2 och befinner sig mittför densamma, så att ett gap bi1das däreme11an med en 1ängd d av 4 mm. Båda e1ektroderna består av koppar och är inkopp1ade över en 1ikspänningskä11a 3 via ett stabi1iserande motstånd 4. En g1imur1addning g uppkommer sâ1unda över båda e1ek- troderna 1 och 2 i atmosfären. Under dessa omständigheter an- vändes en strâ1ningstermometer M för kontinuer1ig mätning av temperaturen vid en punkt på utsidan av katoden 1, som befinner sig pâ ett avstånd zo av 3 mm från e1ektrodens ur1addningsyta.
Resu1taten av försöken visas i fig 4, där temperaturen i °C är avsatt 1ängs ordinatan och tiden i sekunder 1ängs abskissan, varvid g1imström är va1d såsom parameter. I fig 4 anger varje vertika1t segment ett område, inom vi1ket uppmätta värden av temperaturen är spridda, och återger den he1dragna kurv1injen beräknade värden av temperaturen, såsom kommer att beskrivas i fortsättningen. Hänvisningsbeteckningarna 111, 112, 113 och 114 avser de temperaturer, som uppmätts och beräknats med g1imström- mar av 400, 250, 200 och 150 mA.
Av fig 4 framgår, att g1imur1addningen övergår ti11 en 1jusbâgs~ ur1addning, när den uppmätta temperaturen närmar sig 1000°C.
Detta beror pâ, att en oxidfi1m bi1das på ytan på katoden vid denna temperatur.
Nu antages, att katoden 1 i fig 3 med radien r med sin 1ängd- axe1 är p1acerad på z-axe1n, medan ur1addningsytan passerar genom origo för z-axe1n,och att den värmemängd, som ti11föres katoden 1, är konstant per enhetsarea och per enhetstid. Genom 1ösning av en partie11 differentia1ekvation för värme1edning, som avser enbart z-axe1n, och om hänsyn tages ti11 strå1nings- föriuster, erhå11es z BT 2 8 T *aï'='<¶-'°WT'T0) 7803339-6 12 där K betecknar värmeutbredningsförmâgan, som uttryckes genom kvadratroten av värmeïedníngsförmågan k hos katoden dividerad med produkten av tätheten p och katodens värmekapacitet och a är en konstant, som är baserad på förutsättningen, att sträï- níngsförïusterna är en ïínjär funktion av temperaturen T. Ge- nom ïösníng av den partiella ekvationen under gränsvíïlkoren 3T _ E IVC _ 5 jvc az z=o nrzk E 3T _ ai' _ 0 Z*'CO där 5 betecknar en faktor för tiïïfört värme 1 begynneïsetíll- ståndet T(z,o) = To där To är rumstemperatur, erhålïes :rv I -IÉLJ nu) ='1- + MTG.- _11. c »= "U _ V TTI' k (Il /Ü ' Z - Fcvln - e K Fcvz) (3, där I är gïimström.
I uttrycket (3) är F(v1) och F(y2) feïfunktioner, som uttryckes genom z “ _l_ Fal” 'IT Y1 .~ 2 1 [ '%ï F(v ) = 8 är 2 /ïï Y 7803339-6 13 där Y1 och vz uttryckes genom Y1 = Zk-Všït-z och Y = Zk-[dt+z K /Ét 2 K fï? Även o uttryckes genom Zeo (Ta3+ToTa2+To2Ta+T03) p ca där e betecknar emissionsförmâga, o är Stefan-Bo1tzmann konstan- ten och Ta betecknar mede1värdet av rumstemperatur och temperaturen hos katoden.
Uttrycket (3) användes för beräkning av tidsberoendet av tempera- turökningen på mätstä11et, såsom visas i fig 3. Resu1tatet av beräkningarna anges genom de he1dragna kurvorna i fig 4.
Av denna figur framgår, att mätvärdena av temperaturen täm1igen vä1 sammanfa11er med de beräknade värdena.
Fig 5 visar g1imur1addningsspänningen V i vo1t 1ängs ordinatan som funktion av 1ängden av ur1addningsgapet i mm 1ängs abskissan.
Spänningen V är uppmätt med e1ektroder, som består av koppar och befinner sig i atmosfären. De visade kurvorna 115, 116, 117 och 118 motsvarar glimströmmar med värdet 10, 50, 100 och 400 mA.
Med hänsyn ti11 fig 4 kan framhå11as, att kurvorna är framstä11da genom att göra katodspänningsfa11et Vc i atmosfären 1ika med en spänning av 285 voit, som uppskattas med gap1ängden no11 med 1edning av de i fig 5 visade kurvorna. Även faktorn Q för ti11fört värme har bestämts för att bringa de beräknade värdena av temperaturen att sammanfa11a med de upp- mätta värdena av temperaturen en1igt fig 4. Faktorn 5 har upp- gått ti11 1,4.
Man har vidare tagit i betraktande, att en värmemängd som mot- svarar 0,4 jvc per enhetsarea och per enhetstid, kommer att här- 78033539-6 14 röra från en del värme, som utvecklas i den del av glimur- laddningen, som bildas av både rummet c och pelaren d med un- dantag av omrâdet a med tjockleken dc i det närmaste lika med 2 x l0'3 cm.
Fig 6 visar glimspänningen V i volt längs ordinatan som funk- tion av glimströmmen I i mA längs abskissan. Kurvan ll9 utgör glimström-spänningskarakteristikan för den i fig 2 visade an- ordningen. Den streckade kurvan l20 anger den totala effekt, som förbrukas i glimurladdningen och uttryckes genom I-Vg, 'medan den streckade kurvan l2l anger den elektriska energi, som tfllföres katoden och beräknats vara l,4 I-V . Både glimspänning- en och effekterna i watt är avsatta längs ordinatan som funktion av samma glimström längs abskissan.
Av fig 6 framgår, att åtminstone 80 % av den totala förbrukade effekten tillföres katoden och att ju högre glimströmmen I är, desto större kommer förhållandet mellan effekten, som tillföres katoden, och den totalt förbrukade effekten att vara.
Man finner även, att värmemängden q, som tillföres katoden l per enhetsarea och enhetstid, bestämmes av Q = ÅVC = jVg förutsatt att avståndet d mellan katoden l och anoden 2 i huvud- sak är lika med tjockleken hos området a i fig 2, dvs. glimur- laddningen innehåller ej någon plasmadel. Härav framgår, att ju mindre avståndet d mellan katoden och anoden är, desto större kommer förhållandet mellan effekten, som tillföres katoden, och den totalt förbrukade effekten att vara.
Fig 7 visar en modell av ett positivt jonflöde, som träffar en- hetsarean av ytan på katoden per enhetstid. Enligt fig 7 har ett fyrkantigt prisma fyrkantig botten, varav.varje sida är l cm och som är i beröring med ytan på katoden l, medan prismats höjd mot- svarar hastigheten Vi cm/s för joner, multiplicerad med l sekund.
Inuti prismat förflyttar sig positiva joner, som är angivna av ett av en cirkel omgivet kryss, enligt pilen och träffar katod- elektroden l. Det fyrkantiga prismat motsvarar sålunda ett posi- 7805339-6 15 tivt jonflöde, som träffar katoden per enhetsarea och enhets- tid, medan den elektriska energin i jonflödet resulterar i den till katoden tillförda värmemängden q. Eftersom antalet positiva joner uttryckes genom j/e, där e är den elektriska elementarladd- ningen, och eftersom varje jon har den elektriska energin eVC, uttryckes den tillförda värmemängden q genom q = eV -Å-= jVc i watt/cmz.
Modellen för det positiva jonflödet förklarar sålunda även, att värmemängden, som tillföres katoden, uttryckes genom jVC per enhetsarea och enhetstid.
Av ovanstående framgår, att glimurladdningen, som uppstår mellan katoden och anoden, medför, att den genom §jVC uttryckta värme- mängden tillföras katoden per enhetsarea och enhetstid. Genom minskning av avståndet mellan de båda elektroderna i och för ökning av glimströmmen genom gapet kan även den till katoden till- förda värmemängden per enhetsarea och enhetstid närma sig produk- ten av strömtätheten vid ytan på katoden och glimspänningen, dvs.
J'Vg.
Glimurladdningen utan den positiva pelaren kan därför användas Så- som värmekälla med hög verkningsgrad, eftersom i det närmaste allt värme till följd av glimurladdningen tillföres katoden, och även såsom värmekälla med en energitäthet, som kan ändras genom änd- ring av gastrycket inuti rummet mellan de båda elektroderna, eftersom strömtätheten på ytan på katoden är proportionell mot kvadraten av gastrycket. 3) Glimurladdningens ström-spänningskarakteristika Denna karakteristika kommer nu att beskrivas och därefter be- skrives principerna för uppfinningen i detalj.
Fig 8 visar sambandet mellan ström och spänning för glimurladd- ningen. I detta fall är strömmen avsatt längs abskissan och spänningen längs ordinatan. 7803539-6 lö En likspänning inmatas över katoden l och anoden 2 i fig 9A, så att anoden 2 blir positiv i förhållande till katoden l och -glimurladdning uppkommer mellan elektroderna. När strömmen genom båda elektroderna ökas, sprides ett negativt glimomrâde b, som ingår i glimurladdningen, inom omrâdet på ytan på katoden l enligt fig 9A och ÉB. Detta resulterar i en ändring i ström- spänningskarakteristikan, såsom anges genom den heldragna linjen N i fig 8.
Men när strömmen är tämligen låg, sjunker ström-spänningskarak- teristikan i enlighet med det kännetecknande partiet NI i fig 8. Ett omrâde, inom vilket kurvan N] uppträder, benämnes här ett område med undernormal glimning e.
Inom ett område, som följer efter omrâdet e, förorsakar en ström- ökning, att spänningen hälles i huvudsak konstant i enlighet med ett kännetecknande parti NZ i fig 8, så länge ytan på katoden,l med den negativa glimningen b är mindre till sin area än hela ytan på katoden, som befinner sig mittför anoden 2 enligt fig 9A.
Ett område inom vilket partit NZ uppträder, benämnes omrâde med normal glimning f.
Ytterligare strömökning förorsakar ökning i spänning, eftersom den negativa glimningen b har täckt hela ytan och katoden l, som befinner sig mittför anoden 2 enligt fig 9B, så att den negativa glimningen ökar med hänsyn till strömtäthet. Den resulterande kurvan stiger med ökad ström enligt det kännetecknande partiet N3 i fig 8. Detta parti N3 benämnes positiv resistanskarakteris- tika och ett område, inom vilket detta parti N3 uppträder, be- nämnes omrâde med onormal glimning. Inom detta område q är hela ytan på katoden l täckt av den negativa glimningen b enligt fig 9B med resultatet, attströmmen har benägenhet att koncentreras till kantpartit av katoden l, så att glimurladdningen lätt änd- ras till en ljusbågsurladdning. Till följd härav är det svårt att upprätthålla glimurladdningen i dess stabila tillstånd.
Ljusbâgsurladdningen uppträder inom ett omrâde h i fig 8.
När någon impedans är inkopplad mellan katoden och anoden och en elektrisk energikälla är inkopplad över elektroderna, är 7803339-6 l7 källan av konstantströmtyp, såsom anges genom den horisontella punktstreckade linjen P i fig 8. Detta beror på, att något spänningsfall ej uppkommer över någon impedans till och med vid ökad ström.
Under dessa omständigheter sammanfattar glimurladdninges arbets- punkt med en punkt P1, där kurvan P på sidan för energikällan skär kurvan N för glimurladdningen. Men denna arbetspunkt P] är belägen inom området g för onormal glimning, som har benägen- het att övergå till området h. Det är följaktligen svårt att hålla glimurladdningen stabil inom området g.
Vidare kan framhållas, att den plana kurvan P ej stabilt kan korsa det plana kurvpartit NZ för glimurladdningen inom området f.
När en resistans såsom impedans å andra sidan är förbunden med energikällan, förorsakar ökning av strömmen i ökat spännings- fall IR över resistansen. Ström-spänningskarakteristikan på sidan för energikällan följer därför den streckade linjen Q i fig 8, medan glimurladdningens arbetspunkt anges genom skärningspunkten Q1 mellan kurvorna Q och N. Denna arbetspunkt är belägen inom området f för normal glimning, vilket medför stabil glimurladd- ning.
När elektrisk energi, som deltar i glimurladdningen, omvandlas till värmeenergi med mycket hög verkningsgrad, utgör anslutning- en av en impedans till energikällan en av faktorer för minskning av verkningsgraden vid användning av elektrisk energi. Att t ex använda ett motstånd förorsakar effektförluster, medan ett reak- tanselement med sin lindning förorsakar effektförluster och med sin järnkärna förorsakar virvelströmsförluster och hysteresför- luster. Eftersom dylika energiförluster sprides såsom värmeenergi, är det möjligt att återupprätta denna energi. Härigenom försäm- ras givetvis den resulterande uppvärmningsanordningen med hänsyn till bekvämlighet och kompakt uppbyggnad.
Av ovanstående framgår, att ovannämnda olägenheter kvarstår antingen en impedans är förbunden med energikällan eller ej, '7803339-6 18 så länge glimurladdningen har en ström-spänningskarakteristika i likhet med kurvan N i fig 8.
I syfte att uppnå, att glimurladdningen kan hållas stabil till och med med den plana ström-spänningskarakteristikan, som an- ges genom den räta linjen P i fig 8, och utan någon impedans förbunden med källan, föreslås enligt uppfinningen speciella medel för att bibringa ström-spänningskarakteristikan för glimurladdningen positiv resistans på olika sätt i jämförelse med konventionella onormal glimtillstând.
I fig l0A visas först, att ytan på katoden l; som befinner sig mittför anoden 2, har så mycket större area än ytan på elek- troden 2, så att spridningen av den negativa glimningen b ej' störes. Den motstående arean på elektroden 2 är med andra ord begränsad till litet värde i förhållande till-katoden. En peri- fer kantdel b] av den negativa glimningen b på den motstående ytan på katoden l har sålunda ett avstånd till elektroden 2, som ökar gradvis, medan den negativa glimningen b sprides till följd av en ökning i glimurladdningsströmmen, så att spänningen över elektroderna l och 2 stiger gradvis. Under dessa omständig- heter har glimurladdningen sådan ström-spänningskarakteristika, att spänningen ökar med strömmen enligt den punktstreckade kur- van T i fig 8. Detta innebär, att kurvan är av positiv resistans- typ» I samband härmed kan framhållas, att den positiva resistans- karakteristikan, som uppkommer inom området g enligt gängse praxis enligt kurvan N3 i fig 8, beror på omständigheten, att den negativa glimningen b spridits över ytan på katoden och kan ej spridas mera enligt fig 9B. Följaktligen är en dylik positiv resistanskarakteristika helt olika karakteristikan enligt upp- finningsprinciperna. Såsom beskrivits ovan, har den negativa glimningen enligt uppfinningen att sprida sig tillräckligt så- som en ökning i ström, eftersom den aktiva ytans area på kato- den l mittför anoden 2 är större än motsvarande area på anoden, vilket medför, att några problem ej föreligger, att glimurladd- ningen övergår till en ljusbågsurladdning till följd av omöjlig- heten att sprida den negativa glimningen. 7803339-6 l9 Av ovanstående framgår, att kurvan T enligt uppfinningen, som visas i fig 8, bildas inom området för normal glimning men ej inom omrâdet för onormal glimning, även om det har positiv resistans.
Till och med med en samordnad elektrisk källa utan någon med densamma förbunden impedans skär därför kurvan T ovanför en samordnad källa vid punkten T] i fig 8, där glimurladdningen är stabiliserad. Här kan framhållas, att punkten T, ligger inom området för normal glimning i motsats till kurvan N3 med hänsyn till känd teknik, så att problemen undgás, att glimur- laddningen övergår till en ljusbågsurladdning.
I syfte att bibringa ström~spänningskarakteristikan för glim- urladdningen positiv resistans genom ytterligare ökning av av- ståndet mellan periferikanten b] på den negativa glimningen b på katoden l och den härmed samordnade anoden 2, kan katoden l utföras cylinderformad och mittför anoden 2 enligt fig l0B. Vid den i fig l0B visade anordningen befinner sig periferiglimkanten b1 på periferiväggytan på den cylinderformade katoden l på något avstånd från dess ändyta. Glimkanten b1 befinner sig sålunda på stort avstånd från anoden 2 i jämförelse med anordningen enligt fig l0Å, vilket resulterar i tillfredsställande positiv resistans- karakteristika.
När en växelspänning inmatas över katoden och anoden, blir en- dera elektroden omväxlande positiv elektrod, sa att en glimur- laddning uppkommer på de motstående ytorna på de båda elektro- derna. När växelspänning användes, är det önskvärt att katoden och anoden har samma cylinderform och befinner sig mittför var- andra enligt fig l0C. Av fig l0C framgår, att periferikanten b, på den negativa glimningen b på antingen elektroden l eller elektroden 2 befinner sig på stort avstånd från den motstående elektroden 2 eller l såsom vid anordningen enligt fig l0B.
Sammanfattningsvis kan sålunda sägas, att uppfinningens uppgift är att åstadkomma, att en area, med vilken ett par elektroder befinner sig mittför varandra är mindre än denna area vid elek- troden, med vilken negativ glimning förorsakas. 7803339-6 20 I fig ll visas en första utföringsform av uppfinningen. Vid den här visade anordningen befinner sig en första elektrod l i form av en ihålig cylinder, som i sin ena ände är tillsluten medelst en plan skiva, mittför en andra elektrod 2 även i form av en ihålig cylinder, för att ett urladdningsgap 8 bildas med en förutbestämd gaplängd d mellan motstående tillslutna änd- ytor. 2 Ett strömningsbegränsande rör 20 eller Zl med dubbla väggar, som är infört i den andra eller den första elektroden, omfattar en rörformad mittdel, som sträcker sig längs längdaxeln för mot- stående elektrod, en ändvägg, som sträcker sig radiellt och bildar ett förutbestämt gap mellan densamma och den inre till- slutna ändytan pâ elektroden, och en periferivägg, som sträcker sig parallellt med den senares inre periferiyta och som även bildar ett förutbestämt ringformat gap däremellan. Varje elektrod l, 2 är vid den öppna änden försedd med ett utloppsrör 18 eller l7, som står i förbindelse med strömningsbanan, medan en ring- formad blind täckskiva 23 eller 22 är fast infäst i det ring- formade gapet mellan periferiytan pâ elektroden l eller 2 och ytterväggen på röret Zl eller 20 vid den öppna änden. Rören 20, Zl har till uppgift att åstadkomma, att en för uppvärmning avsedd vätska först inströmmar i den rörformade mittdelen enligt pilen A eller C i fig ll och strömmar längs innerytan på de motstående elektroderna med ökad hastighet för att förbättra värmeöverfö- ringen mellan vätskan och elektroden och även för att möjliggöra, att vätskan uppvärmes ögonblickligen. Den uppvärmda vätskan ström- mar sedan ut från utloppsröret l8 eller l7 enligt pilen B eller D i fig ll.
Elektroderna l och 2 är vidare upphängda i var sin bärring 1% och l3, som är hermetiskt anslutna till det cirkelformade höl- jets 9 båda ändar via var sin ringformad packning 10 och ll. Pâ detta sätt uppbäres båda elektroderna l och 2 fribärande medelst elementen l4 och l3 och är större delarna av densamma koaxiellt anordnade inuti höljet 9 för bildande av rummet 8l, som sedan fylles med en urladdningsbar gas enligt ovan. vsosasø-aj 21 Vid anordningen en1igt fig 11 är de de1ar av e1ektroderna 1 och 2, som täcker varandra, angivna genom hänvisningsbeteckningen 1, utförda mindre ti11 area än den de1 av varje e1ektrod, på vi1ken g1imur1addningen uppträder. I före1iggande fa11 uppträder g1im- ur1addningen på var och en av e1ektroderna 1 och 2 över he1a ytan.
Anordningen en1igt fig 11 kännetecknas därav, att de symmetriska e1ektroderna 1 och 2 an1igger mot varandra med det förutbestämda gapet 8 däreme11an. Detta resu1terar i den i fig 12 visade sym- metriska ur1addningskarakteristikan. I fig 12, där ur1addnings- spänningen V är avsatt 1ängs ordinatan och ur1addningsströmmen I 1ängs abskissan är kurvorna 132 och 133 i huvudsak symmetriska, varvid motsvarande ur1addningsströmmar I] och 12 är inbördes 1ika med hänsyn ti11 abso1utvärde.
Eftersom e1ektroderna 1 och 2 dessutom är upphängda fribärande mede1st skivorna 14 och 13, förhindras, att e1ektroderna för- störes ti11 fö1jd av värmespänningar.
Gapet 8 me11an e1ektroderna 1 och 2 bör givetvis ha sådana dimen- sioner, att e1ektroderna förhindras beröra varandra ti11 fö1jd av deras värmeutvidgning.
En växe1spänningskä11a 31 är inkopp1ad över e1ektroderna 1 och 2 för att åstadkomma g1imur1addning me11an de motstâende ytorna på desamma, medan en för uppvärmning avsedd vätska inträder i det inre av e1ektroderna 1 och 2 en1igt pi1arna A och C i fig 11. Sedan strömmar vätskan genom rummet me11an varje e1ektrod och röret 21 e11er 22 i och för uppvärmning mede1st värme, som utveck1as vid e1ektroden 1 e11er 2 ti11 fö1jd av g1imur1addning- en. Därefter utströmmar den uppvärmda vätskan genom varje ut- 1opps1edning 19 e11er 17.
Fig 13 visar en modifikation av den i fig 11 visade anordningen.
En1igt det vertika1a tvärsnittet i fig 13A befinner sig e1ektro- derna 1 och 2 med samma uppbyggnad något förskjutna i förhà11ande ti11 varandra för bi1dande av ett förutbestämt ur1addningsgap 8. - 27803339-6 22 Såsom framgår av sidovyerna enligt fig l3B och l3C är elek- troderna l och 2 utformade såsom rektangelformade lådor, så att deras urladdningsytor är rektangulära och plana. Varje elektrod är dessutom försedd på sin bakre yta med ett par in- lopps- och utloppsrör.
I övriga avseenden är anordningen i huvudsak lika den i fig ll visade. Elektroderna l och 2 har lika utformade urladdnings- ytor och är av fribärande typ, så att anordningen lämnar samma resultat som den i fig ll visade.
Vid de i fig ll och l3 visade utföringsformerna av uppfinningen förstoftas elektrodmaterialet och föroreningar såsom metall- oxider, som finnes i elektroderna, i urladdningsgapet under glimurladdningen och samlas vid de ytdelar av höljet 9, som är vända mot elektroderna l och 2. Denna anhopning av sådant metallmaterial vid höljet kan leda till ej enbart risken, att packningarna l0 och ll kortslutes till varandra via det anhopade materialet, utan även till risken, att glimurladdningen kommer att övergå till en ljusbågsurladdning, om de förstoftade förore- ningarna åter fastnar på elektroderna.
Till följd av uppfinningen elimineras dessa olägenheter genom den i fig l4 visade anordningen. Denna anordning avviker från den i-fig ll visade enbart därigenom, att i fig l4 ett par ring- formade skärmar 24 och 25, varav en för varje elektrod, omger de motstående elektroderna och är vända mot åtminstone de inre yt- delarna av höljet 9 genom att vara försedda med bockade ändar, som är fastsatta vid höljets inre ytdelar. Varje skärm 24 eller 25 omfattar en del, som i huvudsak är parallell med den samord- nade elektroden och som slutar på kort avstånd från den angräns- ande bärskivan l3 eller l4. Skärmarna 24 och 25 kan vara av elektriskt isolerande eller ledande material.
När elektrodmaterialet och föroreningarna under drift emitteras från elektroden l eller 2 och förstoftas i urladdningsgapet, fastnar de pâ den yta på varje skärm 24, 25, som är vänd mot _ den samordnade elektroden, och förhindras häfta vid den inneryt- 7803339-6 |\) n; de1 av hö1jet 9, som täckes av skärmen 24 e11er 25. Skärmen hindrar effektivt, att det förstoftade e1ektrodmateria1et och föroreningarna åter fastnar på den samordnade e1ektroden.
Den i fig 15 visade anordningen ski1jer sig från den i fig 14 visade enbart därigenom, att i fig 15 ett par ringformade e1ek- troder 26 och 27 är inbäddade i de ringformade skärmarna 24 och 25 av e1ektriskt iso1erande materia1. E1ektroderna 26 och 27 ti11föres 1ämp1ig spänning, så att de förstoftade meta11mate- ria1en-har benägenhet att häfta vid skärmarna 24 och 25.
Fig 16 visar ytterïigare en modifikation av den i fig 14 visade anordningen. En1igt fig 16 är e1ektroderna 1 och 2 utformade såsom ihåliga p1ana skivor och p1acerade mittför varandra, så att ur1addningsgapet 8 bi1das me11an e1ektroderna med förut- bestämd gap1ängd d.
Packningen 10 i form av en kort ihâ1ig cy1inder är i sin ena ände fäst vid periferide1en av den yta på e1ektroden 1, som är vänd från e1ektroden 2, och i sin andra ände i form av en f1äns vid en de1 91 av hö1jet i form av en ring. En ringformad skärm- skiva 28 av e1ektriskt iso1erande materia1 befinner sig me11an de1en 91 och periferide1en av e1ektroden 1 därigenom, att den är försedd med en packning i rät vinke1 mot densamma och är för- bunden med ytterperiferiytan på packningen 10. Packningen 11, en de1 92 av hö1jet och en skärm 29, som är utförda på samma sätt som komponenterna 10, 91 och 28, är anordnade på samma sätt med hänsyn ti11 e1ektroden 2.
-En de1 92 av hö1jet med tvärsnitt i form av ett dubbe1t L är hermetiskt tätt förbunden med de1arna 91 och 92 och bi1dar ett hermetiskt s1utet rum 81 i form av en toroid.
En1igt fig 16 skjuter ett in1oppsvattenrör 18 och ett ut1opps- rör 19 pâ inbördes avstånd från den yta på e1ektroden 1, som är vänd från e1ektroden 2, medan ett par avböjningsplattor 30 och 32 befinner sig inuti e1ektroden 1, så att vätskan riktas mot periferide1en av densamma och införes i röret 19 sedan strömmat 1ängs den uppvärmda ytan på e1ektroden 1. Ett in1oppsrör 18' och 78-033139-6 24 ett utloppsrör 19' skjuter på samma sätt ut från elektroden 2, medan ett par avböjningsplattor 33 och 34 är anordnade på samma sätt inuti den ihåliga elektroden 2.
Vid behov kan skärmarna 28 och 29 vara framställda av metall, i vilket fall dessa skärmar är isolerade från de samordnade elektroderna l och 2.
Uppfinningen är vidare baserad på uppgiften att förhindra, att elektrisk ström ledes genom den uppvärmda vätskan såsom vatten.
Den i fig l7 visade anordningen är i huvudsak likartad den i fig 15 visade med undantag av att organ ingår för att förhindra, att användaren utsättes för elektriska stötar. Såsom visas i fig l7, är den rörformade delen av det strömningsbegränsande röret 20 eller Zl förbunden med ett elektriskt isolerande rör 37 eller 38, som i sin tur är förbunden med ett inloppsrör 4l eller 42 av metall.
Utloppet pâ röret 20 eller 21 är förbundet med ett anslutningsrör 35 eller 36, som i sin tur är förbundet med ett elektriskt isolerande rör 39 eller 40, som i sin tur är förbundet med ett utloppsrör 43 eller 44 av metall.
Rören.4l och 43 är elektriskt sammankopplade till jord liksom rören 42 och 44.
Man har funnit, att ett avstånd ßp mellan den rörformade mitt- delen av det strömningsbegränsande röret och inloppsröret eller mellan anslutningsröret och utloppsröret, dvs, den isolerande delens längd, bör vara lika med eller mindre än ett förutbestämt värde i beroende av spänningen, som tillföres över elektroderna, den speciella vätskans specifika motstånd, rörets tvärsnittsarea osv.
Den i fig l7 visade anordningen arbetar på följande sätt. En strömställare 45 bringas att sluta för att tillföra växelspänning från källan 31 över elektroderna l och 2. Härigenom bibringas rören 20 och Zl jämte rören 35 och 36 en bestämd potential i 7803339-'6 25 förhâ11ande ti11 jord. Vid t ex en uppvärmningsanordning, som ti11föres en effekt av cirka 8 kw, måste spänningskä11an 31 ti11föra uppvärmningsanordningen en spänning med effektivvärdet 200 vo1t, så att dessa rör för spänningen 200 vo1t. Å andra sidan är rören 41 och 42 jämte rören 43 och 44 förbundna med jord, så att vätskan, som strömmar in i e11er ut från dessas ändar hå11es vid no11potentia1. Härigenom säkerstä11es, att eiektriska stötar förhindras uppträda via vätskan. Närmare bestämt inmatas spänningen från spänningskä11an över eiektroder- na 1 och 2 för att åstadkomma g1imur1addning me11an desamma.
Vätskan uppvärmes av värme, som utveck1as under g1imur1addningen.
När den uppvärmda vätskan strömmar inuti anordningen, når den- samma något av rören 41 - 44, där den bibringas jordpotentia1, så att användaren kan arbeta säkert.
Under dessa omständigheter transporterar eiektroderna 1 och 2 snabbt värme ti11 den strömmande vätskan och förhindrar, att A eiektroderna 1 och 2 uppnår onorma1t hög temperatur, så att stabi1 g1imur1addning upprätthå11es.
Men eftersom en potentia1ski11nad av 200 vo1t uppträder me11an rören 41 - 44 och rören 20, 21 och 35, 36, måste de iso1erande rören 37 - 40 vara av sådant die1ektrikum, att de motstår spän- ningen 200 voit. I samband härmed måste man räkna med 1äckström- mar, som fiyter ti11 jord via vätskan, förutom de iso1erande rörens ytti11stând.
Denna o1ägenhet kan undgâs genom användning av säski1da 1äck- strömbrytare. Om man antar, att vart och ett av de iso1erande rören 37 - 40 har en tvärsnittsarea S med hänsyn ti11 strömnings- banan och att den för uppvärmning avsedda vätskan har ett speci- fikt motstànd p, har den iso1erande deien en resistans RZ före vätskan, som uttryckes genom ip , <4) 7803339-46 26 Om man även antar, att vart och ett av rören 37 - 40 av en ytresistans, som är tillräckligt stor i jämförelse med väts- kans resistans, kan läckströmmen Iß uttryckas genom V ,f ' 1 , -V S.__..= 1 .._1_. <5) 1 'R ßpß p sz där Vä är spänningen över vätskan, som befinner sig i den isolerande delen med längden ß/p. Läckströmmen Iß är följ- aktligen omvänt proportionell mot längden 2 med spänningen.
Va, varvid tvärsnittsarean S och det specifika motstândetp' förblir oförändrade.
Fig l8 visar ett diagram för att belysa sambandet mellan längd- en ß av den isolerande delen och läckströmmen Iß på grundval av ovanstående två uttryck (4) och (5) och med Vß = 200 volt, S = 0,636 cmz, vilket hörrör från de isolerande rören 37 - 40 'med den invändiga diametern 9 mm, och ø'= l300 ohm-cm. Detta specifika motstånd av 1300 ohm-cm är ett minimumvärde för an- vändbart vatten, såsom bestämmes enligt IEC-normerna. I fig 18 är läckströmmen Il i mA avsatt längs ordinatan som funktion av längden ßp av den isolerande delen i cm längs längs abskissan.
Om den speciella vattenvärmaren förutsättes vara försedd med - en synnerligen känslig läckströmbrytare för en nominell ström av l5 mA, har strömbrytaren en nominell overksam ström av 7,5 mA. I syfte att förhindra, att denna läckströmbrytare manövreras kontinuerligt till följd av läckström, som flyter genom den isolerande delen, måste den senares längd lp uppgå till minst l3 cm vid användning av vatten med ett specifikt motstånd av 1300 ohm~cm, såsom framgår av den i fig l8 visade kurvan. Ut- trycket (5) anger, att längden ßp varierar med läckströmmen, spänningen, strömningsbanans tvärsnittsarea och vätskans speci- fika motstånd. Men längden av isolationsdelen kan uppskattas på ovan beskrivet sätt och i enlighet med en bestämd läckström- brytares data, källspänningen, vätskans specifika motstånd och strömningsbanans tvärsnittsarea.
Vid anordningen enligt fig l7 har den uppvärmda vätskans ström- 7803339-6 27 ningsbana blivit försedd med de isolerande rören med erfor- derlig längd, medan vart och ett av dessa rör blivit anslutna vid änden till inlopps- och utloppsrören av metall, som är förbundna med jord. Härigenom säkerställes, att det blir möj- ligt att förhindra varje elektrisk stöt att uppträda via vätskan, medan det fortfarande är möjligt att undvika den isolerande be- handlingen att belägga elektrodkomponenter med ett elektriskt isolerande material. Detta resulterar i förenklad uppbyggnad och snabb överföring av värme från elektrodkomponenterna till vätskan. Den i fig l7 visade anordningen är därför synnerligen fördelaktig både med hänsyn till värmeverkningsgrad och stabilt verkningssätt.
Den t.ex. i fig l7 visade anordningen kan sålunda användas för omedelbar uppvärmning av en vätska såsom vatten genom att låta vattnet strömma med en hastighet av l - l0 liter per minut genom det inre av elektroderna, så att värmeenergi tillföres vattnet från elektroderna. Under dessa omständigheter måste vatten vid rumstemperatur uppvärmas till en temperatur av cirka 8006.
Detta innebär, att elektroderna måste tillföras elektrisk energi av minst 5 kw, varvid den effektiva strömmen av minst 25 A måste flyta genom elektroderna med en energikälla för 200 volt växel- spänning. Om urladdningsströmmen blir hög och om urladdnings- gapet är fyllt med en gas under stigande tryck, är det svårt-att upprätthålla glimurladdningen. Glimurladdningen kan t.ex. över- gå till en ljusbågsurladdning.
Man har funnit, att stabilt upprätthållande av glimurladdningen påverkas av den typ gas, som fyller urladdningsrummet. Det har även bekräftats experimentellt, att glimurladdningen genom fyll- ning av urladdningsrummet med en blandning av åtminstone helium och vätgas kan upprätthâllas utan att denna övergår till en ljusbågsurladdning till och med en elektrisk energi, som er- fordras för uppvärmning av den speciella vätskan, dvs. högsta möjliga urladdningsström.
Detta kommer nu att beskrivas med ledning av fig l7. Olika för- sök har utförts med urladdningsrummet 8l fyllt med en inert gas, 780.3339*6 >2sÉ som är tyngre än argon, under ett tryck inom området från 50 till 200 torr. Resultatet av försöken visar, att glimur- laddningen är svår att sprida och att en ökning i glimström förorsakar sammandragning av den positiva pelaren, som ingår i glimurladdningen, för förflyttning av glimurladdningen över elektroderna l och 2. Glimurladdningen bringas därför till sitt iostabila tillstånd, så att den har benägenhet att övergå till en ljusbågsurladdning. Medelvärdet av glimströmmen utöver 5 A har förorsakats, att glimurladdningen övergår till en ljusbågs- urladdning.
När neon användes, erhålles jämförelsevis stabil glimurladdning under ett gastryck ej överstigande 70 torr. Men under ett gas- tryck av l00 torr är glimurladdningen jämförelsevis stabil vid en effektiv ström av upp till cirka 20 A. När strömmen över- stiger 20 A, sammandrages den positiva pelaren, vilket kan med- föra, att glimurladdningen övergår till en ljusbâgsurladdning.
När en inert gas användes, som är tyngre än neon, ökas vidare förstoftningen från elektroderna l och 2 med resultatet, att dessa elektroder förbrukas snabbt, medan isolationsmaterial §å- som glas, som bildar höljet 9, försämras kraftigt med hänsyn' till sina elektriska isolationsegenskaper, eftersom metallmate- rial, som förstoftas från elektroderna l och 2, häftar vid de- samma. Till följd härav reduceras uppvärmningsanordningens nyttiga livstid avsevärt.
Av ovanstående framgår sålunda sammanfattningsvis, att det, när den i fig lï visade anordningen användes såsom uppvärmningsan- ordning för omedelbar uppvärmning av vatten, är nödvändigt att hålla glimurladdningen stabil under jämförelsevis högt tryck av 50 torr eller mera och fortfarande vid hög ström, som över- stiger 25 A vid en växelspänning av 200 volt.
Av ovanstående framgår dessutom, att det är önskvärt att fylla urladdningsrummet 8l med en kemiskt stabil, lätt inert gas, vilket inbegriper helium och vätgas. 7803339-6 29 Men med hänsyn till anordningen enligt fig l7 har man funnit, att glimurladdningen, när helium fyller urladdningsrummet 8l, sprides över hela ytan på elektroderna l och 2 vid låg ström, till följd av låg strömtäthet och att elektrisk energi för glimurladdningen, som tillföres elektroderna l och 2, endast uppgår till cirka 2 kw. Även vid en glimurladdning, som upp- kommer i heliumatmosfär, har dess positiva pelare sammandragits, när heliumtrycket ökas till l50 torr för ökning av strömtät- heten för glimurladdningen. Glimurladdningen har sålunda för- flyttats runt elektroderna och blivit ostabil. Glimurladdningen har dessutom ofta övergått till en ljusbägsurladdning.
För glimurladdning i vätgasatmosfär erfordras å andra sidan en minsta hâllspänning V0 av minst 240 volt, såsom framgår av fig 23 - 25, så att det därför varit svårt att åstadkomma glimur~ laddning med en elektrisk effekt av 5 kw eller mera genom an- vändning av en växelspänningskälla för 200 volt.
För framställning av en uppvärmningsanordning, som kräver minst 5 kw med en växelspänning av 200 volt har man funnit det vara optimalt att använda en blandning av helium (He) och vätgas (H2) såsom fyllgas.
När den i fig l7 visade anordningen är fylld med en blandning av helium och vätgas under ett tryck av l00 torr och tillföres en växelspänning enligt den i fig l9 visade kurvan E, varierar glimströmmen genom densamma i enlighet med proportionen väte' till helium enligt kurvorna F, G, H och I i fig l9. Fig l9 visar spännings- och strömkurvorna under en period i källspän- ningen. Kurvorna F, G, H och I är avsatta med gasblandningar, innehållande 5, 10, 30 och 50 volym-% vätgas och resten helium. Även glimurladdningen uppvisar ström-spänningskarakteristikan i beroende av proportionerna av vätgas till helium enligt fig 20, där spänningen i volt är avsatt längs ordinatan som funk- tion av strömmen I i amper längs abskissan och samma hänvis- ningsbeteckningar användes för att identifiera samma helium- vätgasblandningar, som anges i fig l9. Såsom visas i fig 20, är var och en av ström-spänningskarakteristikorna i huvudsak 7803339-*6 30 rätiinjiga. Genom beräkning av båda värdena av giimspänning- arna S, T, U och W genom extrapoiering och med iedning av iutningen hos de oiika kurvorna, kan giimspänningen Vg app- roximativt uttryckas genom Vg = V0 + RI _där V0 betecknar den minsta håiispänningen för giimuriaddning, som är angiven genom S, T, U eiier W, och R betecknar iutning- en hos kurvan, som benämnas den positiva karakteristikan R. Som bekant uttryckes spänningen V0 genom V0 = Em sin mt, där Em är dess toppvärde och m är käiispänningens vinkeifrekvens. För beräkning av uriaddningseffekten P med iedning av ovanstående -uttryck för V0 i fig i9 erhâiies T "z-'t P = -- (Em sin wt - Vo) Em sin wt dt = -ÉEm- TR , TR -lf TEm - EE- sin_1 Lïg- - X9- cos(sin_1 ÅÜL-) 4 w Em w Em där T är perioden i käiispänningen, Uriaddningsspänningen mot- svarar den värmeenergi, som tiiiföres eiektroderna i och 2 tiii föijd av giimuriaddningen. T Om käiispänningen antages ha en frekvens av 60 Hz och en spän- ning av ZOO voit, dvs. dess toppvärde Em =VfÉ-200 = 280 voit, är dess period i6,67 m-sekunder och dess vinkeifrekvens 377 radianer per sekund. Genom användning av dessa värden i ut- trycket för uriaddningseffekten föreligger det i fig 21 visade sambandet meiian håiispänningen V0 och den positiva karakteri- stikan R, varvid den positiva resistansen R i ohm är avsatt iängs ordinatan som funktion av den minsta håiispänningen V0 i voit iängs abskissan, varvid parametern är uriaddningseffekten eiier värmeenergin P. 7803339-6 31 Av fig Zl framgår, att spänningen V0 och resistansen R med en värmeenergi ej understigande 5 kw mäste ligga inom det snedstreckade området i fig 2l, som begränsas av linjen för effekten av 5 kw och de båda koordinataxlarna.
Aven spänningen V0 bestämmes av trycket hos fyllgasen och gaplängden d mellan elektroderna l och 2, medan resistansen R bestämmes av utformningen av elektroderna vid det överlapp- ande omrâdet % för båda elektroderna l och 2 och trycket hos fyllgasen.
Genom att variera den relativa diametern M mellan elektroderna l och 2 för ändring av överlappningsområdet SO och genom ändring av trycket hos fyllgasen ändras resistansen R enligt fig 22, där överlappningsomrädet S0 i kvadratcentimeter är avsatt längs ordinatan som funktion av trycket hos fyllgasen i torr längs abskissan, varvid resistansen R ändras på olika sätt. I fig 22 anger heldragna linjer uppmätta värden, medan streckade linjer anger värden, som uppskattas med ledning av de samordnade upp- mätta värdena. Av fig 22 framgår, att vid ett gastryck under- stigande 50 torr ökning av överlappningsomrâdet So erfordras, när strömtätheten för glimurladdningen är låg och tillförseln av urladdningseffekt eller värme till elektroderna överstiger 5 kw. Härigenom har problem uppkommit med hänsyn till anord- ningens bärbarhet till följd av elektrodernasökade area.
Men å andra sidan åstadkommer ett gastryck överstigande 150 torr, att energitillförseln till elektroderna måste ökas till minst 5 kw, vilket medför en glimström av minst 25 A.
Om gastrycket ökas ytterligare till 200 torr eller mera, samman- drages den positiva pelaren vid en glimström av åtminstone 5 A, tills övergång till ljusbâgsurladdning uppträder.
Man kan t.ex. antaga, att det är omöjligt att reducera den minsta glimspänningen V0 till l76 volt eller mindre. Under denna antagna betingelse måste enligt fig Zl för en tillförd urladdningseffekt av minst 5 kw trycket hos fyllgasen, överlapp- ningsområdet S0 och den positiva karakteristikan R ligga inom 7803339-6 32 det snedstreckade partiet i fig 22, som begränsas av ett par vertikala streckade linjer, som korsar abskissan vid trycken 50 och l50 torr, och den med R =g2 ohm angivna kurvan.
Genom ändring av både proportionen av vätgas till helium och gaplängden d mellan elektroderna l och 2 ändras vidare spän- ningen V0 enligt fig 23, 24 och 25, där proportionen vätgas till helium är avsatt längs ordinatan i procent och gaplängden d i mm längs abskissan. Helium-vätgasblandningen hâlles under tryck av 50, lO0 och l50 torr i fig 23, 24 respektive 25. I dessa figurer är kurvor betecknade med uppmätta värden av spän- ningen Vo och för ren vätgas är de uppmätta spänningarna V0 angivna vid sidan av motsvarande punkter. Även gaplängden d, understigande cirka 0,5 mm, mellan de båda elektroderna l och 2 har resulterat i risken, att elektroderna kan komma i beröring med varandra och kortslutas inbördes till följd av skillnaden mellan trycket hos den'uppvärmda vätskan i någon av elektroderna och trycket hos den använda fyllgasen.
Men ä andra sidan förorsakar alltför stor gaplängd d mellan elektroderna, att den positiva pelaren sammandrages och för- flyttar den resulterande urladdningen över elektroderna, tills urladdningen i vissa fall övergår till en ljusbâgsurladdning.
Detta kan förorsaka, att elektroderna l och 2 skadas. Man har funnit, att sammandragning av den positiva pelaren uppkommer med en gaplängd d av åtminstone 9, 6 och 3 mm under gastryck gav 50, l00 respektive l50 torr.
När förhållandet mellan väte och helium ökas till 2,5 % eller mindre, liknar den resulterande glimurladdningen den°urladdning, som uppträder i en atmosfär av rent helium. Detta medför, att 'det är svårt att öka den inmatade effekten till åtminstone 5 kw. Av fig 22 framgår även, att det är svårt att minska den positiva resistansen R till högst l, 0,5 och 0,3 ohm under gas- tryck av 50, l00 och l50 torr, medan det är svårt att öka den inmatade effekten till åtminstone 5 kw vid en minsta hållspän- ning V0 av åtminstone 2l0, 230 och 240 volt under gastryck av 50, l00 och l50 torr, såsom framgår av det i fig 2l visade dia- grammet. Vidare förorsakar en ökning i spänningen V0 en ökning 7803339-6 33 i toppvärdet av glimströmmen enligt fig 26, där toppströmmen för glimurladdningen i amper är avsatt längs ordinatan som funktion av spänningen V0 i volt längs abskissan. Detta har resulterat i olägenheten, att den resulterande anordningen bör ha större dimensioner.
Av ovanstående framgår, att förhållandet mellan väte och helium och gaplängden d mellan elektroderna l och 2 helst bör befinna sig inom de streckade slutna områdena i fig 23 - 25.
Proportionen vätgas är närmare bestämt ej mindre än 2,5 % och gaplängden d ej mindre än 0,5 mm, medan spänningen V0 har vär- den av 2l0, 230 och 240 volt i beroende av trycket hos fyllgasen.
Medan uppfinningen beskrivits i samband med en växelspännings- källa med en spänning av 200 volt, kan den givetvis likaväl tillämpas på växelspänningskällor med högre spänningar såsom 400 volt. I detta fall kan glimströmmen vara låg genom använd- ning av en helium-vätgasblandning, som ej innehåller mindre än 50 volym-% vätgas, vilket medför, att den minsta hållspänningen vo ökar via någon av punkterna s, T, u och w 1 rig zo. Härigenam erhålles stabil glimurladdning, medan det samtidigt är möjligt att reducera ytinnehållet hos elektroderna l och 2. Dessutom kan tunna anslutningsledningar användas,så att den resulterande anordningen blir kompakt.
Exempel på elektrodmaterial kan omfatta koppar, aluminium, nickel,rent järn, molybden, rostfritt stål osv., som användes tillsammans med vakuumrör eller spänningsregulatorrör. Men koppar är ej något lämpligt material i föreliggande fall, efter- som koppar har hög strömtäthet för glimurladdningen, så att för- stoftningen underlättas och isolationen hos samordnade isolatorer försämras väsentligt. Ej heller aluminium är lämpligt, eftersom vederbörande glimurladdning övergår till en ljusbågsurladdning vid en ström av endast l amper. Elektroderna är i föreliggande fall framställda av nickelplåt eller rostfritt stål med en tjocklek av l mm.
Av ovanstående framgår, att det genom fyllning av urladdnings- '78Cl3339f-6 34 rummet 8 med en blandning av åtminstone helium och vätgas det är möjligt att eliminera glimningens övergång till en ljusbågsurladdning och förstoftning med hög urladdningsström.
Härigenom upprätthålles stabil glimurladdning. Skälet till att glimurladdningen kan förhindras övergå till en ljusbâgsurladd- ning är att den i fyllgasblandningen ingående vätgasen avlägs- nar oxider på ytan av elektroderna.
Att använda en helium-vätgasblandning är även fördelaktigt därigenom, att den minsta hâllspänningen kan väljas efter öns- kan enbart genom ändring av förhållandet mellan vätgas och helium i och för styrning av den till båda elektroderna till- förda_effekten på önskat sätt.
Fig 27 visar ytterligare en modifikation av uppfinningen, varvid den här visade anordningen avviker från den i fig l7 visade enbart därigenom att, i fig 27 de motstående ytorna på elektroderna l och 2 är korrugerade för ökning av elektrodernas ytinnehåll och att en hjälpelektrod 46 samverkar med gapet 8 mellan elektroderna l och 2 på nedan beskrivet sätt.
Vid en med glimurladdning arbetande uppvärmningsanordning, som tillföres en effekt av 5 kw, måste elektrodernas l och 2 diameter M vara minst 80 mm, medan det isolerande höljet 9 måste ha en diameter av minst l0O mm. Ju större elektrodernas diameter är desto större måste.med andra ord höljet 9 och därmed packning- arna l0 och ll vara. Detta sammanhänger med olägenheterna, att komponenterna blir onödigt kostnadskrävande, medan framställ- ningskostnaden även ökas.
Dessutom kan de motstående ytorna på elektroderna l och 2 tvingas mot varandra, så att de deformeras i beroende av en skillnad mellan trycket inuti urladdningsrummet 8l och trycket hos vätskan inuti varje elektrod, så att deformationen av elek- troden ökar proportionellt mot fjärde digniteten av deras radie M/2. Följaktligen kan en ökning i diameter hos elektroderna med- föra, att elektroderna l och 2 kommer i beröring med varandra och kortslutning uppkommer till följd av deras deformation. I 7803339-6 35 För att undvika denna olägenhet har de motstående ytorna på elektroderna l och 2 ett diametertvärsnitt av korrugerad form för ökning av de motstående ytornas ytinnehåll, medan elektro- dernas diameter förblir oförändrad. Vid den i fig 27 visade anordningen har varje elektrod l, 2 en diameter M av 52 mm, medan ytinnehållet hos de motstående ytorna uppgår till 80 Cmz.
Såsom visas i fig 27, är hjälpelektroden 46 lângsträckt och förd tätt genom det isolerande höljet 9, så att gapet 8 mellan de motstående korrugerade ytorna på elektroderna l och 2 cen- treras och i huvudsak i den fria änden befinner sig i närheten angränsande del av kanten på gapet 8.
Vidare är växelspanningskällan 31 i sin ena ände förbunden med elektrodklämman 5 via en normalt öppen strömställare 45 och i sin andra ände direkt med elektrodklämman 6. Hjälpelektroden 46 är förbunden med elektrodklämmorna 6 och 5 via motstånd 47 och 48 och även via ett motstånd 49 vid den ena utgången på en hjälp- källa 50. Hjälpkällan 50 är med sin andra utgång förbunden med klämman 5 och därmed med strömställaren 45 och är även förbunden med strömställaren 45 via ytterligare en normalt öppen ström- ställare 5l och med den andra änden av växelspänningskällan 3l.
Verkningssättet för ovannämnda koppling kommer att beskrivas nedan.
Medan hjälpelektroden 46 samverkar med urladdningsgapet 8 vid anordningen enligt fig 27 benämnes elektroderna l och 2 huvud- elektroder till skillnad från hjälpelektroden 46.
Vid anordningen enligt fig 27 uppstår glimurladdning mellan huvudelektroderna l och 2, varefter glimurladdningen sprides jämnt på de korrugerade ytorna la och Za på huvudelektroderna l och 2. Under dessa omständigheter kan hög ström uppträda vid de motstâende ytorna i jämförelse med urladdningselektroder med motstäende plana ytor. Därför kan den tillförda effekten ökas, medan spänningen över huvudelektroderna förblir oförändrad. Till följd härav möjliggör de korrugerade ytorna på huvudelektroderna minskad diameter i förening med reducerad diameter hos det iso- g 7so3s39-6 36 1erande hö1jet 9 och packningarna 10 och 11. Härigenom kan ti11verkningskostnaden reduceras. Den korrugerade ytan på varje huvude1ektrod förhindrar även, att deras motstâende ytor de- formeras.
Den motstående ytan 1a på huvude1ektroden 1 innehå11er en1igt fig 28 ett anta1 spår med rektangu1ärt tvärsnitt, som är koncen- triskt anordnade med i huvudsak 1ika me11anrum.
Fig 29 visar ett anta1 para11e11a spår, som är anordnade med förutbestämda me11anrum på ur1addningsytan 1a på huvudelektrod- 'en 1.
Medan ur1addningsytan 1a på huvude1ektroden 1 en1igt fig 30 ginnehâ11er ett anta1 cy1inderformade urtagningar, som är an- ordnade i ett förutbestämt mönster.
Vid den i fig 31 visade anordningen är ett par strömningsbegrän- sande.b1ock 200 och 210 uppbyggda på samma sätt och p1acerade inuti huvudeiektroderna 2 och 1 för att bi1da uppvärmningsrum e11er strömningsbanor 2a och 1a för uppvärmd vätska. B1ocket 200 består av e1ektriskt iso1erande materia1 såsom syntetiskt hartsmateria1 och innehâ11er ett rör 201 för vattenti11förse1 och ett av1edningsrör 202, vi1ka är anordnade para11e11t och mynnar i öppningar 201a och 202a. Uppningarna 201a och 202a i mynnar i den ändyta pâ b1ocket, som är vänd mot den gapbi1dande ytan på huvude1ektroden 2, varvid röret 201 och öppningen 201a canvändes för vattenti11förse1 i strömningsbanan 2a, medan röret -202 och öppningen 202a tjänstgör såsom av1edningsrör och även mynnar i strömningsbanan 2A. Det strömningsbegränsande b1ocket 210 omfattar komponenter med samma hänvisningsbeteckningar som motsvarande komponenter i b1ocket 200 med ti11ägg av ta1et 10.
Så1unda är röret för vattenti11förse1 betecknat med 211.
B1ocken 200 och 210 är i sina fri1agda ändar ingängade i täck- p1attor 22 och 23 som är fästa vid huvude1ektroderna 2 och 1 i deras öppna ändar på sådant sätt, att de befinner sig i samma p1an som dessa. 7803359-6 37 I övriga avseenden är anordningen i huvudsak lika utformad som den i fig 27 visade med undantag av att de i fig 27 visade isolerande rören 37, 38, 39 och 40 uteslutits.
Vid anordningen enligt fig 3l kan blocken 200 och 210 avlägsnas från täckplattorna 22 och 23 i och för inspektion eller ren- göring av de inre ytorna på elektroderna 2 och l, Härigenom kan uppvärmningsverkningsgraden ständigt hållas hög.
Fig 32 visar en annan modifikation av uppfinningen, som möjlig- gör ökning av dimensionen hos det elektriskt isolerande höljet och ytterligare ökning av diametern hos huvudelektroderna. Vid den visade anordningen är ett par huvudelektroder l och 2 med samma uppbyggnad anordnade horisontellt mittför varandra och bildar ett urladdningsgap 8 mellan sig. Varje huvudelektrod l, 2 består av en ihålig cylinder, som i ena änden är sluten och som i den andra änden lb eller 2b har reducerad diameter.
De slutna plana ändrarna av elektroderna l och 2 bildar mellan sig gapet 8 med en bredd eller längd d och en diameter M.
Varje elektrod l, 2 omfattar en ansats, som är förbunden med ett elektriskt isolerande hölje 9a, 9b i form av en smal ring via en första ringformad packning l0a, lla. Höljena 9a, 9b om- ger sålunda änddelen lb, 2b med reducerad diameter av elektrod- erna l, 2. Dessutom omger en cylinderformad metallmantel 9c, 9d med mellanrum intilliggande elektroder l, 2 och omfattar en radiellt inåtriktad fläns, som i ena änden är förbunden med höljet 9a eller 9b via en andra ringformad packning l0b eller llb. Båda mantlarna 9c och 9d anligger i sin andra ände mot varandra och är sammanfästa t.ex. genom svetsning. Mantlarna 9c och 9d och elektroderna loch 2 bildar därför mellan sig ett ringformat urladdningsrum 81, innehållande gapet 8 tillsammans med höljena 9a och 9b jämte packningarna l0a, l0b, lla och llb.
Täckplattorna 22, 23 är infästa i elektrodernas l, 2 öppna ände.
Ett rör 41 eller 42 för vattentillförsel är fört tätt genom plattan 22 eller 23 och har en utloppsöppning, som i huvudsak 7803-3-39-6 38 är anordnad plant med innerytan på plattan 22 eller 23. Ett avledningsrör 43 eller 44 är även fört tätt genom plattan 22 eller 23 och har en änddel, som är bockad L-formigt i och för fyllning av uppvärmningsrummet la eller Za, som är bil- dade inuti elektroderna l, 2, med en vätska, som skall upp- värmas, Den L-formade änden är vänd mot den övre delen av innerytan på elektroden l eller 2 och hâlles på ett avstånd av to från densamma.
Vidare är hjälpelektroden 46 och härmed samordnad elektrisk koppling anordnad på samma sätt som beskrivits ovan i samband med fig 27.
Huvudelektroderna l och 2 kan ha varje annan form än ovan beskrivna cylinderform. " Eftersom elektroderna l och 2 är uppbyggda på samma sätt, kommer verkningssättet nu att beskrivas i samband med den ena elektroden, t.ex. elektroden l.
En för uppvärmning avsedd vätska tillföres uppvärmningsrummet la genom röret 42 enligt pilen A i fig 32, tills dess vätske- yta när en nivå, vid vilken avledningsröret 44 mynnar, medan vätskan uppvärmes av elektroden l. Därefter bortföres den upp- värmda vätskan från rummet lA genom röret 44 enligt pilen B i fig 32. Till följd av utströmningen av vätskan uppkommer tryck- förlust över röret 44, så att den uppvärmda vätskan i uppvärm- ningsrummet lA får högre tyrck än atmosfärstrycket. Till följd av denna tryckökning bringas ytan på vätskan inuti rummet lA att gradvis stiga upp förbi rörets 44 öppna ände, vilket resul- terar i reducering av volymen hos hålrummet i rummet lA.
Ju mindre avledningsrörets 44 diameter är, desto mera ökas if detta fall hastigheten hos vätskan, som strömmar genom röret 44.
.Till följd härav har röret 44 i sin öppna ände mindre tryck än håligheten inuti uppvärmningsrummet lA. Detta medför ökad has- tighet, med vilken röret 44 suger upp luft, som kvarstår i rum- met lA. 7BÜ3339'6 39 Genom försök har visats, att avståndet to, när det överstiger l0 mm, förorsakar, att luftrummet i uppvärmningsrummet lA be- finner sig på alltför stort avstånd från den del av vätskan, som just strömmar genom rörets 44 öppna ände. Det har därför varit svårt att tillräckligt befria rummet lA från luft. Detta innebär, att avståndet to lämpligen är högst l0 mm, dvs. av- ståndet 20 har sådana dimensioner, att, till och med om ång- blåsor skulle utvecklas från vätskan, som uppvärmes inuti något av rummen lA och 2A och når den översta delen av detta, det kan snabbt bringas att avgå genom röret 43 eller 44.
Sedan luften helt avlägsnats från något av rummen lA och ZA på ovan beskrivet sätt fylles båda rummen helt med den upp- värmda vätskan, utan att ångblåsor ackumuleras för att bilda ett hålrum i desamma. I annat fall bildas ett hålrum, som ej är fyllt med den uppvärmda vätskan, inuti elektroderna l och 2, så att den del av desamma, som är i beröring med och befin- ner sig i närheten av håligheten, får alltför hög temperatur, vilket medför deras förstöring.
Den i fig 32 visade anordningen har vidare fördelen, att de isolerande höljena reduceras med hänsyn till diametern och därmed lätt kan framställas till låg kostnad och med stor mekanisk hållfasthet, eftersom de omger delarna med reducerad diameter av huvudelektroderna, som omges av metallmantlarna, som är sammankopplade till en enda enhet och möjliggör, att området, som upptas av höljena, kan minskas avsevärt. Vidare är huvudelektroderna isolerande från mantlarna medelst de iso- lerande höljena.
Vid den i fig 33 visade anordningen omfattar det isolerande 'höljet 9 i form av en ihålig cylinder, som är öppen i båda ändar, en övre och en undre öppningsförsedd täckplatta l3 och l4, som är förbundna med var sin öppna ända av röret via ring- formade packningar l0 och ll. Ett par i ena änden öppna ihåliga huvudelektroder l och 2 är anordnade vertikalt mittför varandra inuti höljet 9 på sådant sätt, att de är inbördes förskjutna i höljets längdriktning och bildar ett urladdningsgap 8 i ett ur- laddningsrum 81, som begränsas av höljet 9, packningarna l0, ll vsozase-ei 40 och plattorna 13 och 14. E1ektroderna 1 Och 2 är i sin andra ände infästa i öppningar i p1attorna 13 och 14 i p1an med dessas ytterytor. Vid de öppna ändarna är e1ektroderna 1 och 2 ti11s1utna mede1st var sin täckp1atta 23 och 22 med var sin mittöppning. Två L-formade rör 44, 41 är i sin ena ände för- bundna med mittöppningen i p1attorna 23, 22 och är i sin andra ände för1ängda horisonte11t för att bi1da utiopp e11er in1opp.
Ett rör 42 för vattenti11förse1 sträcker sig tätt igenom den _ena änden av röret 44 och in i uppvärmningsrummet 1A inuti e1ektroden 1 ovanför den övre p1attan 13. Pâ samma sätt sträcker sig av1edningsröret 43 genom in1oppsrör 14 och in i uppvärm- ningsrummet 2A inuti e1ektroden 2 nedifrån den undre p1attan 14.
Liksom vid anordningen en1igt fig 32 är röret 43 med sin öppna ände vänt mot insidan av den s1utna änden av e1ektroden 2 med ett me11anrum to ej överstigande 10 mm.
Såsom framgår av fig 33, befinner sig in1oppsröret 41 med sin i rummet 2A utmynnande ände nedanför in1oppet på röret 43, ~medan röret 42 med sin i rummet 1A utmynnande ände befinner sig nedanför in1oppet på röret 44. Pâ detta sätt kan rummen 1A och 2A fy11as fu11ständigt med den uppvärmda vätskan iiksom vid an- ordningen en1igt fig 32.
Vidare samverkar en hjä1pe1ektrod 46 med ur1addningsgapet 8 me11an e1ektroderna 1och 2. Om så önskas, kan de båda huvud~ e1ektroderna vara anordnade koncentriskt.
Vid den i fig 34 visade anordningen är ett söm1öst meta11rör tätt 1indat ti11 en spira1 41a e11er 42a, vars ytterdiameter i huvudsak är 1ika med huvude1ektrodernas 1, 2 innerdiameter.
Varje spira1 41a, 42a omfattar en ändde1 43, 42, som sträcker sig genom den ihå1iga mittde1en av varje e1ektrod, medan den» andra ändde1en 41, 44 är L-format. Båda spira1erna 41a och 42a är infästa i e1ektroderna 2 och 1 genom hârd1ödning e11er svetsning vid deras innerytor i syfte att förbättra värmeöver- föringen från de mittför varandra be1ägna e1ektroderna. En för uppvärmning avsedd vätska ti11föres spira1erna 41a e11er 42a genom ändde1arna 41, 42 och 1ämnar ändde1arna 43, 44. 7805339-6 41 I övriga avseenden är anordningen uppbyggd på samma sätt som den i fig 33 visade.
Det är möjligt att förhindra, att elektroderna l och 2 korro- derar med början vid de delar av desamma, som är hårdlödda eller svetsade i spiralerna 42a, 4la, eftersom dessa delar ej är i direkt beröring med den uppvärmda, genom spiralerna flyt- ande vätskan. Eftersom den uppvärmda vätskan strömmar med hög hastighet genom spiralerna 4la, 42a, kan uppkomsten av nukleär kokning förhindras och ökas dessutom tryckfallet i spiralerna för att förhindra, att ångblásor kvarstannar i spiralerna. Detta medför jämn värmetransport från huvudelektroden till den genom spiralen flytande uppvärmda vätskan. Härigenom förhindras så- lunda, att elektroderna utsättes för alltför hög temperatur- ökning vid ytan, så att stabil glimurladdning upprätthålles.
Den i fig 35 visade anordningen är i huvudsak likartad den i_ fig 32 visade med följande undantag. Förutom att huvudelektro- derna l och 2 är anordnade vertikalt är de utformade såsom ihåliga rektangulära prismor, varvid ett rör är tätt spiral- lindat till samma form, som insidan av den samordnade huvud- elektroden och är infäst vid densamma.
Var och en av de i fig 34 och 35 visade anordningarna känne- tecknas av att en röranordning, som består av ett material med god värmeledningsförmâga, är i beröring med den inre ytan på motsvarande huvudelektrod och termiskt bildar ett enda stycke tillsammans med densamma, medan den uppvärmda vätskan strömmar genom röranordningen. Härigenom reduceras begränsningarna med hänsyn till huvudelektrodens form, medan anordningens framställ- ning samtidigt underlättas och dess nyttiga livstid förlänges.
Vid den i fig 36 visade anordningen är täckplattorna 22 och 23 på den del, som är diametralt motsatt det normala utloppet, försedda med en utloppsöppning, som i sin tur är tillsluten medelst en propp 221 eller 231 t.ex. medelst en skruvmekanism.
Vidare samverkar en hjälpelektrod 46 med gapet mellan elektro- derna l och 2, såsom beskrivits ovan i samband med fig 27. 7803339-6 42 I övriga avseenden är anordningen i huvudsak uppbyggd på samma sätt som den i fig 17 visade.
Den i fig 37 visade anordningen omfattar den U-formade ström- ningsbanan eller uppvärmningsrummet 1A, 2A inuti huvudelektroden 1, 2, varvid ett anslutningsrör 361, 351 är förbundet med rum- met 1A, lB pâ inloppssidan. Anslutningsrör 361, 351 är även för- sedda med en utloppsöppning, som är tillsluten medelst en av- _tagbar propp 231, 221.
I övriga avseenden är anordningen i huvudsak uppbyggd på samma sätt som den i fig 36 visade.
När de i fig 36 och 37 visade anordningarna är avsedda att vara försatta ur funktion under längre tid, kan propparna 221 och 231 avlägsnas från de samordnade utloppsmynningarna för tömning av vätskan från det inre av huvudelektroderna, så att denna för- hindras störa elektroderna eller frysa. Deras nyttiga livstid kan även förlängas härigenom.
Den i fig 38 visade anordningen innehåller korrosionsförhind- rande elektroder för att förhindra, att metallkomponenter ut- sättes för korrosion enligt ovan. Vid den visade anordningen .sträcker sig en korrosionsförhindrande elektrod 161 eller 162 elektriskt isolerande och tätt genom den väggdel av röret 20 eller 21, som är vänd mot insidan av gapet vid huvudelektroden 2 eller 1, dvs. var och en av de motstående ytorna på båda huvud- elektroderna, varvid en elektriskt isolerande hållare 163 eller 164 är införd hermetiskt tätt mellan desamma. Elektroden sträck- er sig in i strömningsbanan för den uppvärmda vätskan och kan bestå av platina, kol, järnoxid (Fe304) eller liknande. Vidare är en likströmskälla 165 eller 166 inkopplad mellan elektroden 161 eller 162 och elektrodklämman 5 eller 6, så att elektroderna 161, 162 tillföres högre spänning än huvudelektroderna. För detta ändamål är likströmskällorna 165, 166 med en negativ pol förbunden med den samordnade elektrodklämman 5 eller 6.
Vidare är klämmorna 5 och 6 i sin tur förbundna med ett styrsteg av samma art som det i fig 27 visade. 7803339-6 43 I övriga avseenden är anordningen uppbyggd på samma sätt som den i fig 17 visade med undantag av att hjä1pe1ektroden 46 in- går, men huvude1ektroden 1 består i före1iggande fa11 av rost- fritt stâ1 e11er 1iknande, medan röret ZL p1attan 23 och rören 36, 38, 40, 42 och 44 bi1dar en enhet, som förhindras korrodera och i stort är betecknad med 167. Även de 1ikartade komponenter- na 2, 20, 22, 35, 37, 39, 41 och 43 bi1dar en enhet, som för- hindras korrodera och i stort är betecknad med 168. Huvud- e1ektroden 2 är även framstä11d av rostfritt stä1.
Vid anordningen en1igt fig 38 matar 1ikströmskä11orna 165 och '166 ti11 var sin av e1ektroderna 161 och 162 spänningar, som är högre än den över de samordnade huvude1ektroderna matade spänningen. E1ektroderna 161 och 162 utgör därför så ka11ade syndabockar. Detta innebär att, att materia1et e11er materia1en, som bi1dar e1ektrod, upp1öses i en e1ektro1yt såsom vatten för att förhindra, att materia1en i enheterna 167 och 168 upp1öses i den uppvärmda vätskan, så att någon korrosion ej uppträder.
Likströmskä11orna 165 och 166 kan undvaras, om den korrosions- förhindrande e1ektroden framstä11es av en meta11, som har Iägre korrosionspotentia1 och 1ättare joniseras än materia1et i huvud- e1ektroden. Om t.ex. huvude1ektroderna 1 och 2 består av rost- fritt stå1, är magnesium, zink, a1uminium osv. optima1a materia1 för framstä11ning av den korrosionsförhindrande e1ektroden. _Fig 39 visar korrosionsförhindrande elektroder. I fig 39 är de korrosionsförhindrande e1ektroderna 161 och 162 anordnade på den fri1agda de1en av vattenmatningsröret 20, som befinner sig inuti huvude1ektroden 2, och på ytterväggen på huvude1ektroden 1 på samma sätt som beskrivits i samband med fig 38.
E1ektroderna 161 och 162 är förbundna med k1ämmor d och e, som i sin tur är förbundna t.ex. med 1ikströmskä11orna 165 och 166 i fig 38. Även k1ämmor a och b, som är förbundna med var sin av e1ektrodk1ämmorna 5 och 6, är inkopp1ade över växe1spännings- kä11an 31 i fig 38, medan en k1ämma c, som är förbunden med hjä1pe1ektroden 46, är förbunden med hjä1pkä11an 50, som även visas i fig 38. ' 7803359-a 44 Fig 40 visar en separat modifikation av uppfinningen, vid vilken temperaturen hos den uppvärmda vätskan mätes. Vid den visade anordningen är en temperaturgivare l69 såsom en ter- mistor elektriskt isolerande och tätt införd genom den del av röret 20, som är vänd mot huvudelektrodens 2 periferivägg, varvid en elektriskt isolerande hållare l70 är införd där- emellan.
Givaren l69 kan helt vara täckt med elektriskt isolerande material i enlighet med det speciella, i närheten av den- samma upprättade elektriska fältet.
I övriga avseenden är anordningen i huvudsak uppbyggd på samma sätt som den i fig l7 visade med undantag av att hjälpelektrod- en 46 ingår.
Elektrodklämmorna 5 och 6 och hjälpelektroden 46 är förbundna med en styrkoppling. Temperaturgivaren l69 är med sin utgång förbunden med-styrsteget 99 för tyristorn 98.
Underdrift avkänner givaren l69 temperaturen hos den uppvärmda vätskan och avger en temperaturmätsignal till steget 99. När temperaturgivaren l69 består av en termistor eller ett tempe- raturmätande motstånd, ändras dess resistans med temperaturen, så att en för en resistansändring utmärkande signal tillföres styrsteget 99. Om givaren l69 alternativt består av ett termo- element, reagerar detta för temperaturen hos den uppvärmda vätskan, så att dess termoelektromotoriska kraft ändras, var- vid denna ändring signaleras till steget 99. g Om det är önskvärt att reglera den uppvärmda vätskan till ett .förutbestämt fast temperaturvärde. jämföras den aktuella av gívaran l69 uppmätta temperaturen med en signal, som motsvarar en förutbestämd referenstemperatur. När den aktuella temperaturen är högre än den förutbestämda temperaturen, avger steget 99 ej någon styrsignal till tyristorn ¶8. I annat fall avger steget 99 styrsignalen till tyristorn 98. Då bringas tyristorn 98 att på motsvarande sätt leda och spärra för tändning och släckning av 7803339-6 45 en hjäipgiimuriaddning, så att denna styres tili och från meiian eiektroderna 1 och 2.
Under dessa omständigheter dröjer det något, tiiis värme från någon av huvudeiektroderna 1 och 2, som verkar såsom uppvärmningsyta, överföres tiil vätskan. Detta resuiterar i en tidsfördröjning, med viiken temperaturen hos vätskan regie- ras. Givaren 169 är därför med sin ände piacerad så nära upp- värmningsytan på den samordnade huvudeiektroden som möjiigt.
När temperaturen hos den uppvärmda vätskan regieras enligt ett förutbestämt program, kan styrsteget 99 övertaga denna regiering och manövreras tyristorn 98 i eniighet med ut- signalen från givaren 169. Givaren 169 kan vidare användas för styrning av giimuriaddningen medeist ett styrorgan såsom en tyristor, som är seriekoppiad med uppvärmningsanordningen tiiisammans med en eïektrisk strömkäiia för denna anordning.
Claims (32)
1. l. Anordning för uppvärmning medelst glimurladdning, k ä n n e t e c k n a d av ett par urladdningselektroder (l, 2), i form av ihåliga och i sin ena ände slutna cylin- drar, vilka elektroder har i huvudsak samma form och med sina slutna ändar befinner sig mittför varandra, så att ett förutbestämt gap (8) uppkommer mellan dem, och en växelströms- källa (3l), för matning av en växelspänning över elektroderna (l, Z) för att däremellan åstadkomma glimurladdning, som till- för värmeenergi under urladdning till den elektrod, som verkar som katod, varvid en för uppvärmning avsedd vätska strömmar genom den såsom katod verkande elektroden, som uppvärmes medelst värmeenergin (fig ll, l3).
2. Anordning enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av att växelströmskällan (3l) förorsakar en glimurladdning över gapet (8), medan en vätska uppvärmes medelst energi, som tillför värme till elektroderna (l, 2), varvid elektroderna befinner sig mittför varandra med ändytor av i huvudsak samma form och uppbäres enbart på en del.
3. Anordning enligt krav l eller 2, k ä n n e t e c k n a d av ett hölje (9) för att hermetiskt innesluta elektroderna ¶(l, 2) och gapet (8) mellan dessa via ett urladdningsrum (81).
4. Anordning enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d av att rummet (8l) är fyllt med en gasblandning av åtminstone helium och väte.
5. Anordning enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av att avståndet mellan elektroderna (l, 2) uppgår till mellan 0,5 och 9 mm och att gasblandningen har ett tryck mellan 50 och 200 torr.
6. Anordning enligt krav 4 eller 5, k ä n n e t e c k n a d av att spänningen över elektroderna (l, 2) ligger mellan 200 42 7803:39-6 och 220 vo1t och att proportionen väte i gasb1andningen 1igger me11an 2,5 och 50 vo1ym-%.
7. Anordning en1igt krav 4 e11er 5, k ä n n e t e c k n a d av att spänningen över e1ektroderna (1, 2) uppgår ti11 cirka 400 vo1t och att proportionen väte i gasb1andningen 1igger me11an 50 och 100 vo1ym-%.
8. Anordning en1igt något av kraven 3 - 7, k ä n n e t e c k - n a d av att hö1jet (9) omfattar åtminstone en de1 av iso1er- ande materia1 och en skärmp1åt (24, 25), som befinner sig me11an denna de1 av hö1jet och e1ektroderna (1, 2, fig 14).
9. Anordning en1igt krav 8, k ä n n e t e c k n a d av att en e1ektrod (26, 27) är införd i det inre av skärmp1åten (24, 25, fig 15).
10. Anordning en1igt krav 8 e11er 9, k ä n-n e t e c k n a d av att skärmp1åten (24, 25) består av iso1ermateria1.
11. Anordning en1igt krav 8 e11er 9, k ä n n e t e c k n a d av att skärmp1äten (28, 29) består av meta11 (fig 16).
12. Anordning en1igt krav 8, k ä n n e t e c k n a d av att skärmp1åten (24, 25) är utförd i ett stycke ti11sammans med den iso1erande de1en av hö1jet.
13. Anordning en1igt krav.1, k ä n n e t e c k n a d av att ett uppvärmningsrum (1 A, 2 A) är utformat inuti den såsom katod verkande e1ektroden för att åstadkomma, att vätskan strömmar genom detta rum, medan den är i direkt beröring med var och en av e1ektroderna (1, 2), så att den uppvärmes medeist dessa.
14. Anordning en1igt krav 13, k ä n n e t e c k n a d av en' strömningsbegränsande anordning (20, 21, fig 11; 200, 210, fig 31) för begränsning av en strömningsbana för vätskan inuti uppvärmningsrummet (1 A, 2 A), så att värmeöverföring under- 1ättas från e1ektroden ti11 vätskan. 7803339-:6 48
15. Anordning en1igt krav 14, k ä n n e t e c k n a d av att begränsningsanordningen (200, 210), är 1ösbart anordnad i varje e1ektrod (fig 31).
16. Anordning en1igt krav 14 e11er 15, k ä n n e t e c k n a d av att begränsningsanordningen (200, 210) är försedd med en genomgående öppning (201a, 211a), genom vi1ken vätskan in- träder i uppvärmningsrummet (1 A, 2 A), och ytter1igare en genomgående öppning (202a, 212a), genom vi1ken vätskan 1ämnar detta rum.
17. Anordning en1igt något av kraven 13 - 16, k ä n n e - t e c k n a d av att uppvärmningsrummet (1 A, 2 A), är försett med ett in1opp (20, 21), genom vi1ket vätskan in- träder i detta rum, och ett ut1opp (17, 18), genom vi1ket vätskan 1ämnar rummet, och att in1oppet befinner sig nedan- för ut1oppet (fig 11).
18. Anordning en1igt något av kraven 1 - 17 med organ för att förhindra e1ektriska stötar, k ä n n e t e c k n a d av att en iso1erande rör1edning (38, 40) är anordnad vid vart och ett av ett in1opp (41, 42) och ett ut1opp (43, 44) för vätskan på e1ektroderna (1, 2) och dessutom en meta11rör1edning (41, 44) vid ytterde1en, vi1ken meta11rör1edning är jordad (fig 17).
19. Anordning en1igt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att e1ektroderna (1, 2) på mot varandra vända de1ar är försedd med konkava och konvexa områden (1a, 2a, fig 27).
20. Anordning en1igt krav 19, k ä n n e t e c k n a d av att områdena (1a, 2a) är ordnade ti11 ringar i form av koncentri- _ ska cirklar (fig 28).
21. Anordning en1igt krav 19, k ä n n e t e c k n a d av att områdena (1a, Za) är utformade sâsom.i huvudsak para11e11a räta 1injer (fig 29). 7803339-6 49
22. Anordning en1igt krav 19, k ä n n e t e c k n a d av att områdena (1a, 2a) uppvisar ett anta1 urtagningar, som sträcker sig in i e1ektroderna (1, 2, fig 30).
23. Anordning en1igt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att ett rörformat e1ement (41a, 42a) befinner sig i varje e1ektrod (1, 2) och an1igger mot en innerväggsyta på e1ektroden och att vätskan strömmar genom detta e1ement (fig 35).
24. Anordning en1igt krav 23, k ä n n e t e c k n a d av att e1ementet (41a, 42a) är ett söm1öst kopparrör, som är fäst vid väggen genom hârd1ödning.
25. Anordning en1igt krav 13, k ä n n e t e c k n a d av att uppvärmningsrummet (1 A, 2 A) är försett med ett norma1t stängt ut1opp (221, 231), som vid sitt öppnande möj1iggör vätskans in- strömning i rummet (fig 36).
26. Anordning en1igt krav 13, k ä n n e t e c k n a d av att en korrosionsförhindrande e1ektrod (161, 162) befinner sig i varje ur1addningse1ektrod (1, 2) och är e1ektriskt isoïerad från densamma och i beröring med vätskan (fig 38, 39).
27. Anordning en1igt krav 26, k ä n n e t e c k n a d av att den korrosionsförhindrande e1ektroden (161, 162) ti11föres högre spänning än ur1addningse1ektroderna (1, 2).
28. Anordning en1igt krav 26 e11er 27, k ä n n e t e c k n a d av att den korrosionsförhindrande e1ektroden (161, 162) består av en meta11, som har 1ägre korrosionspotentiai och är 1ättare joniserbar än meta11en, av vi1ken ur1addningse1ektroderna (1, 2) består.
29. Anordning en1igt krav 26, k ä n n e t e c k n a d av att ur1addningse1ektroderna (1, 2) omfattar var sin de1 (1B, 2B) med reducerad diameter, varvid iso1ere1ement (9a, 9b) är vända mot dessa de1ar och fästade vid eiektroderna, medan ett meta11- höïje (9c, 9d) är fäst vid e1ektroderna via isoïereiementen 78Ü3539f6 so och täcker elektrodernas ytteryta via urladdningsrummet (lA, ZA, fig 32).
30. Anordning enligt krav 29, k ä n n e t e c k n a d av inuti elektroderna belägna uppvärmningsbehâllare (lA, 2A).
31. 3l. Anordning enligt krav 29 eller 30, k ä n n e t e c k n a d av att delarna (lB, 2B) med reducerad diameter befinner sig vid elektrodernas ändar, som är vända från deras mittför var- andra belägna ändar.
32. Anordning enligt krav 30 eller 3l, k ä n n e t e c k n a d av att varje behållare är försedd med ett inloppsrör (4l, 42) för vätskans tillförsel och ett utloppsrör (43, 44) för den uppvärmda vätskans bortförsel och att utloppsröret är böjt uppåt inuti behållaren och med sin öppning befinner sig på ett avstånd (L) från innerytan på behållaren, så att i huvud- sak samtliga i den uppvärmda vätskan bildade blåsor bortföres.
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3489277A JPS53119445A (en) | 1977-03-28 | 1977-03-28 | Ac glow discharge heater |
JP9127177A JPS5425547A (en) | 1977-07-29 | 1977-07-29 | Electric shock-proof device for glow discharge heating device |
JP12668277U JPS5640160Y2 (sv) | 1977-09-20 | 1977-09-20 | |
JP448878A JPS5497842A (en) | 1978-01-18 | 1978-01-18 | Glow dischatge heater |
JP1309078A JPS54105342A (en) | 1978-02-07 | 1978-02-07 | Glow-discharge heating device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SE7803339L SE7803339L (sv) | 1978-09-29 |
SE441562B true SE441562B (sv) | 1985-10-14 |
Family
ID=27518496
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SE7803339A SE441562B (sv) | 1977-03-28 | 1978-03-22 | Anordning for uppvermning medelst glimurladdning |
SE8106920A SE445163B (sv) | 1977-03-28 | 1981-11-20 | Anordning for uppvermning medelst glimurladdning |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SE8106920A SE445163B (sv) | 1977-03-28 | 1981-11-20 | Anordning for uppvermning medelst glimurladdning |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
CA (1) | CA1117609A (sv) |
DE (1) | DE2813385C2 (sv) |
FR (1) | FR2386227A1 (sv) |
GB (1) | GB1585017A (sv) |
SE (2) | SE441562B (sv) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2932139A1 (de) * | 1979-08-08 | 1981-02-26 | Norbert Stauder | Heizvorrichtung mit einem ein aufzuheizendes medium aufnehmenden heizkoerper |
EP0066635A1 (de) * | 1981-06-05 | 1982-12-15 | THERMAG Anlagenbau AG | Elektrische Heizeinrichtung und Verfahren zum Betrieb derselben |
AU2003211351A1 (en) * | 2002-02-20 | 2003-09-09 | Haiden Laboratory Inc. | Plasma processing device and plasma processing method |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE734793C (de) * | 1937-08-27 | 1943-04-24 | Bernhard Berghaus | Elektrisch mittels Glimmentladung beheizter Fluessigkeitserhitzer |
BE555721A (sv) * | 1956-03-12 | |||
DE1135112B (de) * | 1956-04-10 | 1962-08-23 | Hoerder Huettenunion Ag | Glimmentladungsgefaess mit Wechselstrom-speisung fuer stromstarke Entladungen zur Behandlung von in das Gefaess eingebrachten Koerpern |
DE1036601B (de) * | 1956-06-05 | 1958-08-14 | Hoerder Huettenunion Ag | Einrichtung zur selbsttaetigen Regelung der Glimmentladung in Entladungsgefaessen fuer technische Prozesse, beispielsweise zur Oberflaechenbehandlung von Werkstuecken |
CH404010A (de) * | 1961-03-30 | 1965-12-15 | Berghaus Elektrophysik Anst | Verfahren und Vorrichtung zur Durchführung technischer Prozesse unter Einwirkung einer elektrischen Glimmentladung |
JPS51106252A (ja) * | 1975-03-14 | 1976-09-21 | Mitsubishi Electric Corp | Guroohodenkanetsusochi |
JPS51142138A (en) * | 1975-06-02 | 1976-12-07 | Mitsubishi Electric Corp | Driver for glow discharge |
JPS5226039A (en) * | 1975-08-22 | 1977-02-26 | Mitsubishi Electric Corp | Glow dicharge heater |
JPS5297443A (en) * | 1976-02-12 | 1977-08-16 | Mitsubishi Electric Corp | Glow discharge heating apparatus |
-
1978
- 1978-03-22 SE SE7803339A patent/SE441562B/sv not_active IP Right Cessation
- 1978-03-28 FR FR7808975A patent/FR2386227A1/fr active Granted
- 1978-03-28 GB GB12106/78A patent/GB1585017A/en not_active Expired
- 1978-03-28 CA CA000299801A patent/CA1117609A/en not_active Expired
- 1978-03-28 DE DE2813385A patent/DE2813385C2/de not_active Expired
-
1981
- 1981-11-20 SE SE8106920A patent/SE445163B/sv not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB1585017A (en) | 1981-02-18 |
DE2813385A1 (de) | 1978-11-02 |
SE445163B (sv) | 1986-06-02 |
SE7803339L (sv) | 1978-09-29 |
FR2386227B1 (sv) | 1984-01-13 |
CA1117609A (en) | 1982-02-02 |
DE2813385C2 (de) | 1982-12-16 |
SE8106920L (sv) | 1981-11-20 |
FR2386227A1 (fr) | 1978-10-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Sanders et al. | Measurement of anode falls and anode heat transfer in atmospheric pressure high intensity arcs | |
Gagné et al. | Investigation of an rf plasma with symmetrical and asymmetrical electrostatic probes | |
US4341947A (en) | Glow discharge heating apparatus | |
CN105340047A (zh) | 冷阴极开关设备及转换器 | |
WO2009052176A1 (en) | Compact pyroelectric sealed electron beam | |
Soldatkina et al. | Measurements of axial energy loss from magnetic mirror trap | |
SE441562B (sv) | Anordning for uppvermning medelst glimurladdning | |
CN104994673A (zh) | 一种产生空气环境中大气压下均匀等离子体刷的装置和方法 | |
Kovitya | Ablation-stabilized arcs in nylon and boric acid tubes | |
Thonemann et al. | The role of the self magnetic field in high current gas discharges | |
US20090211895A1 (en) | Ozone generator | |
Nakano et al. | Discharge characteristics and mechanisms under the medium vacuum region in a vacuum interrupter | |
Robson et al. | Choice of materials and problems of design of heavy-current toroidal discharge tubes | |
Harry et al. | Production of a large volume discharge using a multiple arc system | |
Vlastós | Dwell times of thin exploding wires | |
Pokryvailo et al. | Two-stage opening switch for inductive energy storage systems | |
Swarbrick | Characteristics of an arc discharge in sulphur hexafluoride | |
Blackstock et al. | A cesium MHD arc jet | |
Slough et al. | Micro-discharge micro-thruster | |
Bailey | Magnetohydrodynamic generator measurements in argon and helium plasmas | |
RU2703449C1 (ru) | Блок излучателя нейтронов | |
Liang et al. | Coupled plasma-electrode simulation of the free-burning arc using a chemical and thermal non-equilibrium model | |
Ban et al. | Experimental and theoretical studies on weakly-ionized, steady rotating plasma | |
Pedrow et al. | Plasma Density Measurements Using a Double Langmuir Probe in a Prototype Vaccuum ARC Fault Current Limiter | |
Slama et al. | Flashover of HVDC polluted insulators: A complementary criterion |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
NUG | Patent has lapsed |
Ref document number: 7803339-6 Effective date: 19890426 Format of ref document f/p: F |