Anordnung zur Behandlung von Stoffen im hochfrequenten Wechselfeld. Bei Anordnungen zur Behandlung von Stoffen und Werkstücken für industrielle Zwecke besteht vielfach die Aufgabe, irgend einen Stoff oder ein Gut auf eine bestimmte Temperatur aufzuheizen. Als Beispiel sei die Behandlung von Metallen im elektromagne tischen Feld, z. B. das Oberflächenhärten von Stahl oder die Behandlung von Stoffen im hochfrequenten Kondensatorfeld, z. B. Trock nen oder Verleimen von Holz, genannt. Die Ilessung der Temperatur während der Be handlungszeit macht im allgemeinen grosse Schwierigkeiten. Man hat daher versucht, die Temperatur durch Zufuhr vorbestimmter Energiemengen zu erreichen.
Die Hochfre- quenzleistung musste zu dem Zwecke durch entsprechende Regeleinrichtungen auf einem bestimmten Wert, konstant gehalten werden, um dadurch bei vorgegebener Behandlungszeit die dem Behandlungsgut zugeführte Gesamt energie und damit dessen Endtemperatur fest zulegen. . Ein anderes Mittel zur Erreichung einer bestimmten Temperatur besteht in der Verwendung eines Energiezählers, der nach der Zufuhr einer bestimmten Energiemenge den Hochfrequenzgenerator abschaltet. Vor aussetzung der genannten Steuerungsverfah ren ist. -unbedingte Gleichmässigkeit des Aus gangszustandes der zu behandelnden Objekte. Diese Gleichmässigkeit bezieht sich z.
B. auf Grösse, Gewicht, Form, spezifische Wärme, Anfangstemperatur, spezifischen Widerstand, Permeabilität bzw. bei Holz statt dessen Feuchtigkeit, Dielektrizitätskonstante und di- elektrische Verluste. Fast alle diese Grössen ändern sich jedoch mit der Temperatur. Auf jeden Fall ist es schwierig, durch Zufuhr einer bestimmten Energiemenge eine genau defi nierte Temperatur zu erreichen. Besonders gross sind die Schwierigkeiten bei Holz wegen des verhältnismässig unsicheren Feuchtigkeits gehaltes.
Gegenstand der Erfindung ist eine An ordnung zur Behandlung von Stoffen im hoch- frequenten Wechselfeld, bei der die geschil derten Nachteile und Schwierigkeiten beseitigt sind. Gemäss der Erfindung erfolgt die Unter brechung der Behandlung selbsttätig in Ab hängigkeit einer mit der Temperatur des be handelten Stoffes veränderlichen elektrischen Grösse des Hochfrequenzgenerators. Die Er findung beruht auf der Erkenntnis, dass ein Hochfrequenzgenerator während des Behand lungsvorganges verschiedene Belastungszu stände durchläuft.
Bei der Oberflächenerwär mung von Stahl zum Zwecke der Härtung steigt beispielsweise die Belastung des Hoch- frequenzgenerators im Anfang langsam an, um dann gegen Schluss der Behandlungszeit sehr schnell abzufallen. Diese Leistungsab nahme liegt im Bereich der Überschreitung des Curie-Punktes des behandelten Werkstof fes. Bei der Holzverleimung steigt die Be lastung zunächst langsam und gegen Ende der Behandlungszeit sehr schnell an.
Diese Be lastungsänderungen und die mit ihnen ver bundenen Änderungen anderer Zustandsgrö ssen des die Hoehfrequenzenergie liefernden Hochfrequenzgenerators werden erfindungs gemäss dazu benützt, um den Hochfrequenz generator in einem mit Bezug auf die er reichte Temperatur erwünschten Zeitpunkt abzuschalten und dadurch die Behandlungs zeit zu beenden. Bei Hochfrequenz-Röhren- generatoren wird mit besonderem Vorteil die Änderung des Gitterstromes bzw. der Gitter vorspannung benützt, nun den Generator ab zuschalten.
Vielfach kann es zweckmässig sein, den Generator bei Erreichung des vorbe stimmten Wertes einer seiner Kenngrössen nicht unmittelbar, sondern mit einer bestimm ten Zeitverzögerung abzuschalten. Bei der Oberflächenerwärmung von Stahl liegt bei spielsweise der Punkt der Leistungskennlinie, bei der die Leistung abfällt, bzw. der Punkt der Gitterstromkennlinie, bei der dieser Strom anzusteigen beginnt, nicht genau in dem Zeit punkt, in dem die erwünschte Temperatur er reicht wird. Dieser Zeitpunkt liegt vielmehr etwas später, und es wird daher in diesem Fall eine Zeitverzögerung zweckdienlich sein.
In Fig.1 ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung die Schaltung eines selbsterregten, einstufigen Hochfrequenzgenerators darge stellt. Der Generator wird mit Hilfe eines Re lais RH abgeschaltet, dessen Ruhekontakt mit dem Gitterwiderstand Rg in Reihe geschaltet ist. In dem Stromkreis des Relais RH liegt noch ein Schalter S, der dazu verwendet wird, um den Generator neu in Betrieb zu setzen. Das Relais RII ist ein übliches Gleichspan nungsrelais, welches anspricht, sobald die Spannung am Gitterwiderstand Rg einen be stimmten Grenzwert überschreitet.
Durch den Ruhekontakt des Relais wird der Gitterstrom kreis unterbrochen bzw. liegt nach dem An sprechen des Relais im Gitterkreis der Wider stand dieses Relais, der wesentlich grösser ist als der vorher eingeschaltete Gitterwiderstand Rg. Da das Relais<I>RH</I> nach der Abschaltung an der vollen Gitterspannung liegt, hält es sich selbst, und sein Arbeitskontakt bleibt so lange geöffnet, bis durch den Schalter S der Relaisstromkreis unterbrochen wird.
In Fig.2 ist eine weitere Ausführungs form der Erfindung dargestellt. In diesem Fall liegt ein Spannungsrelais RHl an den Klemmen des Gitterwiderstandes Rg. Da. bei der Gitterunterbrechung der Spannungsabfall des Gitterwiderstandes Null wird, ist eine un mittelbare Betätigung des Gitterschalters Gs durch das Spannungsrelais nicht möglich. Aus diesem Grunde ist ein Hilfsrelais RH2 vorge sehen, das den Erregerkreis des Gittersehalters Gs beim Ansprechen des Relais RHl schliesst und dadurch gleichzeitig einen Selbsthalte stromkreis einschaltet..
Je nach den beson deren Betriebsumständen können die Relais mit einer vorbestimmten Zeitverzögerung arbeiten, damit die lIochfrequenzbehandlun-- etwas später beendet. wird, als der Gitterstrom anzuwachsen beginnt.
Einen vielfach nicht. zui vernachlässigenden Einfluss auf die erreichte Behandlungstem peratur hat die Netzspannung und damit die über einen Gleichrichter der Generatorröhre zugeführte Gleichspannung. Bei sehr starken Belastungsänderungen am Ende des Beliand- Iungsvorganges, die insbesondere beim Ober flächenhärten von Stahl beobachtet werden, tritt die Gitterstromänderung bzw. die Ände rung der C;
ittervorspannung so plötzlich ein und ist so gross, dass die Abschaltung bei Netz- spannungssehwankungen von 5 % etwa bei dem gleichen Endzustand des zu behandelnden Werkstückes erfolgt. Die Unterschiede der Temperaturen am Ende des Behandhingsvor- gangesunter der Voraussetzung einer Abschal tung bei dem gleichen Gitter stromwert sind für verschiedene Nennspannungen verhältnis mässig gering.
Bei andern Behandlungsvor gängen kann es jedoch vorkommen, dass die den Abschaltvorgang einleitende Belastungs änderung des Hochfrequenzgenerators so ge ring ist, dass die entsprechende Gitterstrom- änderung durch Schwankungen der Netzspan nung wesentlich beeinflusst wird. In diesem Fall ist es zweckmässig, besondere Hilfsmittel anzuwenden, die den Einfluss der Netzspan nungsschwankungen kompensieren. Eine vor teilhafte Kompensationsschaltung ist in Fig. 3 dargestellt.
An der Spannung des Gitter widerstandes Rg eines Hoehfrequen7genera- tors liegt die Spule 1 eines Relais, das eine zweite Spule 2 besitzt die über einen Wider stand 4 an die gleichgerichtete Netzspannung angeschlossen ist. Die beiden Spulen 1 und 2 wirken gegeneinander. Bei erhöhter Netzspan nung wird daher der Hochfrequenzgenerator erst dann abgeschaltet, wenn der Gitterstrom bzw. die Gittervorspannung um ein bestimm tes Mass den vorher festgelegten Grenzwert überschritten hat.
Zu der Spule 2 kann noch ein spannungsabhängiger Widerstand, bei spielsweise eine Glühlampe 3, parallel geschal tet werden, wenn andere Formen der Abhän gigkeit von der Netzspannung erwünscht sind. An Stelle des Parallelwiderstandes 3 kann auch eine gesättigte Drosselspule angewendet werden, um bestimmte Abhängigkeiten zwi schen der Netzspannung und der von dieser abzuleitenden Kompensation zu erreichen.