CS212833B1

CS212833B1 - Accomodation unit with continuously variable capacity and continuously variable inductance

Info

Publication number: CS212833B1
Application number: CS252380A
Authority: CS
Inventors: Jaroslav Nosek; Oldrich Hanus
Original assignee: Jaroslav Nosek; Oldrich Hanus
Priority date: 1980-04-11
Filing date: 1980-04-11
Publication date: 1982-03-26

Description

Vynález se týká přizpůsobovací jednotky s plynule proměnnou kapacitou a plynule proměnnou indukčností, zejména pro impedanční přizpůsobení žatěžovací impedance k výstupní impedaxi vysokofrekvenčního generátoru při vysokofrekvenčním svařování termoplastických materiálů a jiných aplikacích vysokofrekvenčního ohřebu.The invention relates to a continuously variable capacitance and continuously variable inductance matching unit, in particular for impedance matching of the load impedance to the output impedance of a high-frequency generator in high-frequency welding of thermoplastic materials and other high-frequency heating applications.

Známé přizpůsobovací jednotky s plynule proměnnou kapacitou sestávají z kondenzátoru, který je vytvořen ze dvou nebo více rovinných desek a v sérii zapojené indukčností, například válcové cívky, jejíž lndukěnost se nemění vůbec a nebo pouze ve stupních přepojováním odboček cívky. Kapaoita se mění mechanicky a to přibližováním nebo oddalováním pohyblivé desky kolem osy.otáčení, která je rovnoběžná s hranou pevné desky. Nevýhodou tohoto řeěení je, že z důvodů napěťové pevnosti musí být kondenzátor dimenzován při největší kapacitě, to jest při nejmeněíoh vzdálenostech desek na největší provozní napětí. V důsledku toho pohyblivá deska při odklápění potřebuje velké vzdálenosti od stěn stínící komory, takže celá přizpůsobovací jednotka je nadměrně velká. V jiném konstrukčním řeěení zůstává pohyblivá deska kondenzáto'ru rovnoběžná s pevnou deskou á jejich vzájemné oddalování se provádí pomocí Šroubového mechanismu. Nevýhodou tohoto řešení je velká náročnost na posuv*ný mechanismus, který musí být ód desek kondensátoru odisolován,a musí, zvláště při malých vzdálenostech desek, zaručovat jejich rovnoběžnoet. Dále je známo provedení přizpůsobovací jednotky, v němž kondenzátor je složen ze dvou i více desek spolu rovnoběžných, kde pevnéKnown adapters of continuously variable capacity consist of a capacitor which is formed of two or more planar plates and in series connected by inductance, for example a cylindrical coil, whose inductance does not change at all or only in stages by switching the coil taps. The capaoita changes mechanically by zooming in or out of the movable plate about an axis of rotation that is parallel to the edge of the fixed plate. The disadvantage of this solution is that, for reasons of voltage strength, the capacitor must be dimensioned at the largest capacity, i.e. at least the plate distances to the highest operating voltage. As a result, the movable plate needs a large distance from the walls of the shielding chamber when the hinged, so that the entire adaptation unit is excessively large. In another construction, the movable plate of the capacitor remains parallel to the fixed plate and is spaced apart by a screw mechanism. The disadvantage of this solution is the high demands on the sliding mechanism, which must be insulated from the capacitor plates and must guarantee their parallelism, especially at short plate distances. It is also known to provide an adaptation unit in which the capacitor is composed of two or more plates parallel to each other, where

212 833212 833

212 >33 desky jsou navzájem spojeny a pohyblivá desky jsou spojeny s osou otáčení, která je kolmá k rovině desek. Otáčením se pohyblivé desky zasouvají mezi pevné desky. Pohyblivé desky mohou mít různý tvar, například půlkruhový nebo evolventní a podobné, podle požadovaného průběhu změny kapaoity. Přizpůsobovací jednotky s tímto provedením kondenzátoru se používají zpravidla ve sdělovací elektrotechnice. Nevýhodou jsou velká rozměry přizpůsobovací jednotky, která si vyžadují provozní podmínky, neboť kondenzátor musí být dimenzován bez ohledu na nastavenou kapacitu na maximální provozní napětí, v důsledku čehož má i velkou nežádouoí rozptylovou kapacitu. Tato rozptylová kapaoita nepříznivě ovlivňuje prizpůsobitelnosti pro veškeré aplikace při vysokofrekvenčním ohřevu.212> 33 plates are connected to each other and the movable plates are connected to an axis of rotation that is perpendicular to the plane of the plates. By rotating, the movable plates slide between the fixed plates. The movable plates may have different shapes, for example semicircular or involute and the like, depending on the desired change in capaoity. Adaptation units with this capacitor embodiment are generally used in communication electronics. The disadvantage is the large dimensions of the adaptation unit, which require operating conditions, since the capacitor must be dimensioned to the maximum operating voltage, regardless of the set capacity, and consequently has a large undesirable dispersion capacity. This scatter capaoity adversely affects the adaptability for all RF heating applications.

Uvedené nevýhody odstraňuje převážnou měrou přizpůsobovací jednotka podle vynálezu e plynule proměnnou kapacitou a plynule proměnnou indukčností zejména pro impedační přizpůsobení zatěžovaeí impedance k výstupní impedanci vysokofrekvenčního generátoru sestávající ze stínící komory, v níž je na podpěrných izolátorech umístěna horizontálně pevná deska kondenzátoru, spájená koaxiálním vedením s aplikačním zařízením a rovnoběžně s ní je umístěna pohyblivá deska, spojená proměnnou indukčností s koaxiálním vedením z generátoru, kde podstatou vynálezu je, že pohyblivá deska kondenzátoru je zavěěena kyvně na dvou rovnoběžných izolačníoh závěsech, upevněných jedním koncem pomooí ložisek v rozích pohybli vé desky kondenzátoru, jednak koncem pomocí ložisek ve stropě stínící komory, přičemž pohyblivá deska je spojena s izolovaným táhlem náhonu.The above-mentioned disadvantages are largely eliminated by the adaptation unit according to the invention with a continuously variable capacitance and a continuously variable inductance, in particular for impedance matching of the impedance load to the output impedance of a high-frequency generator comprising a shielding chamber. The movable plate of the capacitor is hinged on two parallel insulating hinges fastened by one end by means of bearings in the corners of the moving capacitor plate. by means of bearings in the ceiling of the screening chamber, the movable plate being connected to an insulated drive rod.

Hlavní výhodou přizpůsobovací jednotky podle vynálezu je jednoduchost její konstrukce zejména z hlediska výrobního.The main advantage of the adaptation unit according to the invention is the simplicity of its construction, particularly in terms of production.

Uzavřená atínioí komora s minimálním počtem výstupků dokonale zabraňuje nežádouoímu rušivému vyzařováni vysokofrekvenční energie. Také rozptylová kapaoita je v uzavřeném prostoru stínící komory malá a laděním se téměř nemění. Dalěí podstatnou výhodou přizpůsobovací jednotky podle vynálezu je, že je možno umístit blízko aplikačního zařízení, takže vstupní a výstupní koaxiální vedení je krátké. Výhodné je, že nastavení optimálních provozních hodnot se provádí jediným ovládacím prvkem, takže je snadné a rychlé. Také rozsah přizpůsobení součanou změnou kapaoity a indukčností se zvětší na maximum. Při velké a ryqh lé změně zatěžovaeí impedance, která je například při svařování termoplastů během svaru, lze pomooí snímacího prvku a servopohonu ovládání, automaticky udržovat i během krátkodobého svaru nejvýhodnější provozní podmínky.A closed atrium chamber with a minimum number of projections perfectly prevents undesirable interfering radiation of high-frequency energy. Also, the dispersion capaoity is small in the enclosed space of the screening chamber and is almost unchanged by tuning. A further substantial advantage of the adaptation unit according to the invention is that it can be placed close to the applicator device so that the inlet and outlet coaxial lines are short. Advantageously, the setting of optimum operating values is performed with a single control, so that it is easy and fast. Also, the extent of adjustment by the present change in capaoity and inductance increases to the maximum. In the case of a large and rapid change in the load impedance, for example when welding thermoplastics during a weld, the most favorable operating conditions can be maintained automatically during a short-term weld by means of the sensing element and the actuator.

Příklad provedení přizpůsobovací jednotky podle vynálezu je znázorněn sohematioky na výkreseoh, kde na obr. 1 je řez B-B přizpůsobovací jednotkou s kondenzátorem a indukčností v krajní poloze, kdy hodnoty kapaoity a indukčností jsou největší, na obr. 2 je řez B-B přizpůsobovací jednotkou β kondenzátorem a Indukčností v krajní poloze, kdy hodnoty kapacity a indukčností jsou nejmenší a na obr. 3 je v řezu A-A půdorys přizpůsobovací jednotkyAn exemplary embodiment of an adaptation unit according to the invention is illustrated by sohematics in the drawing, in which Fig. 1 is a section BB of the adaptation unit with capacitor and inductance in the extreme position where the capaoity and inductance values are greatest; Inductance in limit position, where the capacitance and inductance values are the smallest and in Fig. 3 is a sectional AA plan view of the adaptation unit

Přizpůsobovací jednotka podle vynálezu sestává ze stínící komory 2· obr. 1,2 a 3, v níž je na podpěrnýoh Izolátorech J uložena pevná deska 1 kondenzátoru, spojená koaxiálním vedením £ s pracovním prostorem aplikačního zařízení, například svařovací elektrodou. Pomooí nejméně dvou, s výhodou však čtyř rovnoběžných izolačních závěsů upevněných kyvně v ložiskách 11 ke stropu stínící komory £ a druhými konci v ložiskách 10 v rozích po3The adaptation unit according to the invention consists of a shielding chamber 2, FIGS. 1, 2 and 3, in which a fixed capacitor plate 1 is connected to the support insulators J, connected by a coaxial line 6 to the working space of the application device, e.g. By means of at least two but preferably four parallel insulating hinges mounted pendulously in the bearings 11 to the ceiling of the shielding chamber 6 and with the other ends in the bearings 10 at the corners of

212 833 hýblivé,desky 2 je tato pohyblivá deska 2 kondenzátoru uložena rovnoběžně s pevnou deskou 1 kondenzátoru. Kyvný pohyb pohyblivé desky 2 v jedné rovině je prováděn pomooí izolovaného táhla 8 náhonu. Pohyblivá deska 2, kondenzátoru je prostřednictvím proměnné indukčnosti £ spojena s koaxiálním vedením 6 z generátoru. Proměnná indukčnost £ je zhotovena s výhodou z pružného vodiče, nejlépe ze slabého měděného nebo fosforbronzového povrchově upraveného plechu. Mechanické rozměry proměnné indukčnosti £, to jest tloušťka, délka a šířka vodiče, jakož i tvar z tohoto vodiče vytvořené smyčky určují potřebnou hodnotu indukčnosti. Pevná deska X i pohyblivá deska 2 kondenzátoru jsou s výhodou vytvořeny ze dvou kovových desek, néjlépe rovinných se zaoblenými kraji pro zvětšení napěťové pevnosti.212 833, the movable capacitor plate 2 is arranged parallel to the fixed capacitor plate 1. The pivoting movement of the movable plate 2 in one plane is performed by means of an insulated drive shaft 8. The movable capacitor plate 2 is connected to the coaxial line 6 from the generator via a variable inductance 6. The variable inductance je is preferably made of a flexible conductor, preferably a weak copper or phosphor bronze sheet. The mechanical dimensions of the variable inductance,, i.e. the thickness, length and width of the conductor, as well as the shape of the loop formed therefrom, determine the required value of the inductance. The fixed plate X and the movable plate 2 of the capacitor are preferably formed of two metal plates, preferably planar with rounded edges, to increase the stress strength.

Funkce přizpůsobovací jednotky podle vynálezu je znázorněna na obr. 1 a obr. 2, kde na obr. 1 jsou pevná deska 1 kondenzátoru a pohyblivá deska kondenzátoru umístěny rovnoběžně nad sebou v nej těsnější blízkosti, kondenzátor má maximální kapacitu, přičemž smyčka, tvořená proměnnou indukčnosti £, je ve tvaru kdy hodnota indukčnosti je také maximální. Plynulé změny hodnoty kapacity a indukčnosti až na nejnižší mez se dosáhne kyvným pohybem pohyblivé desky 2 kondenzátoru směrem nahoru pomocí izolovaného táhla 8 spojeného se servopohonem, jak je znázorněno na obr. 2The operation of the adaptation unit according to the invention is shown in Figures 1 and 2, wherein in Figure 1 the fixed capacitor plate 1 and the movable capacitor plate are placed parallel to one another in close proximity to each other, the capacitor having a maximum capacitance. £ is in the form where the inductance value is also maximum. Continuous variation of the capacitance and inductance values up to the lowest limit is achieved by upwardly pivoting the movable capacitor plate 2 by means of an insulated rod 8 connected to the actuator, as shown in Fig. 2

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

A continuously variable capacitance and continuously variable inductance adaptation unit, in particular for impedance matching the load impedance to the output impedance of a high-frequency generator, comprising a shielding chamber in which a horizontally fixed capacitor plate is mounted on the support insulators a movable capacitor plate connected by a variable inductor to a coaxial conduit from the generator is provided, characterized in that the movable capacitor plate (2) is hinged on at least two parallel insulating hinges (4) fixed at one end by bearings (10) in movable corners the capacitor plate (2) and the other end by means of bearings (11) in the ceiling of the screening chamber (9), the movable plate (2) being connected to an insulated drive rod (8).