CS259181B1 - Přizpůsobovací zařízení s plynule proměnnou vazbou vysokofrekvenčního transformátoru a po stupních proměnnou kapacitou - Google Patents

Abstract

Zařízení řeší problém zvýšení účinnosti přenosu vysokofrekvenční energie mezi vysokofrekvenčním generátorem a aplikací vysokofrekvenčního ohřevu. Dociluje' se toho přímým spojením vývodů primárního vinutí vysokofrekvenčního^transformátoru s nulovou sběrnicí a pamětovou sběrnicí kondenzátorové baterie v jeden pohyblivý oelek, osově umístěny proti sekundárnímu vinutí vysokofrekvenčního transformátoru. Zařízení je určeno pro nejvhodnější nastavení parametrů vysokofrekvenčního generátoru při různých aplikacích vysokofrekvenčního ohřevu, jako ,1e indukční podélné svařování trub, ohřev spirálově navalovaných, žebrovaných trub, kde se uplatňuje kombinace indukčního a kondukčního vysokofrenvenčního ohřevu, apod.

Description

Vynález ee týká přizpůsobovacího zařízení s plynule proměnnou vazbou vysokofrekvenčního transformátoru a po stupních proměnnou kapacitou, určené pro nejvhodnější nastavení provozních parametrů vysokofrekvenčního generátoru, zejména při podélném svařování trub.

Jsou známá různá uspořádání přizpůsobovacího zařízení, kde např. je oscilační obvod řešen tak, že oscilační kapacita, kterou je kondenzátorová baterie, je součástí vysokofrekvenčního zdroje, např. elektronkového generátoru a výstupní vysokofrekvenční transformátor s induktorem jsou umíetěny v blízkosti aplikace vysokofrekvenčního ohřevu. Oba celky, přizpůsobovací zařízení a vysokofrekvenční generátor, někdy dosti vzdálené, jsou spolu propojeny vzduchovým koaxiálním vedením o délce řádově metry. Toto koaxiální vedení je tvořeno dvěma souosými vodiči, nejčastěji měděnými trubkami, kde vnitřní trubka přivádí velký vysokofrekvenční proud o vysokém hapětí a vnější trubka slouží jako zpětný vodič na nulovém potenciálu a současně jako vysokofrekvenční stínění. Izolací mezi trubkami je vzduch, a vzdálenost vnější a vnitřní trubky musí být vedena na potřebnou elektrickou pevnost vedení, která je určována izolačními vlečkami, zajišťujícími eouosost obou trubek. Takové vedení je připojeno pomocí vodivých spojek, nejčastěji z ,měděného plechu, k oscilační kondenzátorové baterii na straně vysokofrekvenčního zdroje a k výstupnímu vysokofrekvenčnímu transformátoru v prostoru aplikace ohřevu.

Hlavní nevýhodou tohoto úspeřádání jsou zejména ztráty, které ve vysokofrekvenčním vedení tohoto typu představují jednak induktivní úbytky dané geometrickým uspořádáním vedení se vzduchovou izolací mezi trubkami a jejich délkou a přechodové odpory značného množství šroubových spojů. Vysokofrekvenční proudy tekoucí tímto vedením jsou oscilační a mají hodnotu řádově stovek apér. Tímto proudem, který se s vysokofrekvenčním výkonem zvětšuje, se celé vedení přehřívá, někdy teplota přesahuje přípustnou hodnotu s následnými poruchami pr.ovozu. Další nevýhodou je menší účinnost a tím i menší přenesený výkon a také velké pracnost stoupající s nároky na přesnost výroby vedení. Dosti velkou nevýhodou tohoto uspořádání oscilačního obvodu jsou i značně omezené možnosti začlenění celého systému do různých technologických procesů, a to zejména z hlediska použití takového obvodu ve výrobních linkách, jejichž součástí tento oscilační obvod být musí.

Tyto nevýhody odstraňuje přizpůsobovací zařízení s plynule proměnnou vazbou vysokofrekvenčního transformátoru a po stupních proměnnou kapacitou, určené pro nejvhodnější nastavení provozních parametrů vysokofrekvenčního generátoru, zejména při podélném svařování trub. Toto zařízení má podstavec, ve kterém je umístěn vodní odpor a rozvod chladicí vody a na kterém je stínící sříň, v níž je umístěna na pohyblivém podvozku kondenzátorové baterie,. Podstata vynálezu je v tom, že nulová sběrnice i napětové sběrnice kondenzátorové baterie jsou přímo spojeny s vývody primárního vinutí vysokofrekvenčního transformátoru v jeden pohyblivý celek, osově umístěný proti sekundárnímu vinutí vysokofrekvenčního transformátoru.

- 3 Hlavní výhod® přizpůsobovacího zařízení podle vynálezu spočívá v tom, že uspořádání primárního vinutí vysokofrekvenčního transformátoru a kondenzátorové baterie v oscilační celek prakticky nemá žádné ztráty ve vedení a že tento oscilační obvod je dálkově z vysokofrekvenčního zdroje napájen jen malým činným proudem pomocí vysokofrekvenčního kabelu, který je připojen přímo na sběrnice kondenzátorové baterie. Tím se dociluje malých ztrát a zvětšuje se vysokofrekvenční účinnost. Velkou výhodou je, že oscilační proudy netečou stínící hliníkovou skříni, protože oscilační obvod je od ní izolován. Sběrnice nulového potenciálu oscilačního obvodu je spojena stínícím pláštěm vysokofrekvenčního kabelu s nulovým potenciálem vysokofrekvenčního generátoru až v prostoru vysokofrekvenčního generátoru, kdežto stínící hliníková skříň, která zobrazuje jen šíření rozptylového vysokofrekvenčního pole, se uzemňuje samostatně. Sekundární vinutí vysokofrekvenčního transformátoru, vyrobené ze širokého měděného pasu ztvarovaného do válce, kde tvoří jeden nebo více závitů, je vyústěno do vysokofrekvenčního vedení, ukončeného masivní přírubou, na kterou se připojuje induktor, kde se uskutečňuje vysokofrekvenční ohřev. Jelikož sekundárním uzavřeným obvodem, tj. sekundárním vinutím vysokofrekvenčního transformátoru, vysokofrekvenčním vedením s přírubou a induktorem tečou velké pracovní proudy, je třeba, aby vedení mezi nimi· bylo s minimálními ztrátami a proto jsou tyto umístěny do nejměnší vzdálenosti od aplikačního prostoru. Další výhodou je možnost konstrukčního individuálního uspořádání oscilačního obvodu s ohledem na použití v různých aplikacích vysokofrekvenčního ohřevu při použití typyzovaného vysokofrekvenčního zdroje beze změny, protože ten již neobsahuje oscilační kondenzátorovu baterii· Neméně důležitou výhodou je

- 4 použití v technologických procesech pro jeho malou náročnost na zastavěnou plochu. Dálkově a plynule měnitelná elektrické vazba mezi primářem a sekundářem vysokofrekvenčního transformátoru umožňuje za chodu aplikačního zařízení nastavit optimální elektrické parametry za účelem dosažení maximálního přeneseného vysokofrekvenčního výkonu do ohřívaného předmětu v souladu s mechanickými parametry aplikačního zařízení» Tato součinnost mechanických a elektrických parametrů celého zařízení umožňuje bezeztrátové spouštění a zastavování svařovací linky a také její elektrické řízení podle předem určeného programu.

Příklad přizpůsobovacího zařízení podle vynálezu je na připojeném výkrese, kde je schematický podélný řez zařízením.

Přizpůsobovací zařízení má podstavec 1, který je úhelníkové konstrukce a je opatřený prachotěsnými kryty. Jsou v něm umístěny svorkovnice 2 pomocných a ovládacích obvodů, ve stíněné skříni umístěný vodní odpor 2» sloužící k oddělení vysokofrekvenčního napětí od nulového potenciálu vodních obvodů a rozvod £ chladicí vody, včetně hlídačů průtoku a teploty vody a vodních armatur. Na podstavci 1 je umístěna stínící skříň £ z hliníku s dokonale vysokofrekvenčně těsnými kryty. Tato stínící skříň sestává z oscilačních kondenzátorů 6, seskupených v kondenzátorovou baterii 10., jejíž jednotlivé oscilační kondenzátory 6 lze snadno odpojit a tím měnit její kapacitu v hodnotě odpojeného nebo připojeného oscilačního kondenzátoru 6 a přizpůsobovacího vysokofrekvenčního transformátoru. Tento se skládá z primárního vinutí 2» jehož vývody 8 jsou spojeny mechanicky a elektricky přímo β nulovou sběrnicí 12 a s napěťovou sběrnicí 14 kondenzátorové baterie IQ v jeden pohyblivý celek. Vývody 8 mohou mít se

- 5 sběrnicemi 12, 14 přímkový styk, takže je není třeba nijak upravovat. V případě většího proudového zatížení je nutno vytvořit větší stykovou plochu, např. zploštěním vývodů 8, případně použít pozvolně se rozšiřujících praporců. Na horní, napěťové sběrnici 14 kondenzátorové baterie 10 je vysokofrekvenční svorkovnice 9, na níž se připojuje vysokofrekvenční kabel 11, jehož stínící plášť je spojen s dolní, nulovou sběrnicí 12 pomocí objímky 13. Mezi nulovou sběrnicí 12 a napěťovou sběrnicí 14 jsou zapojeny oscilační kondenzátory 6. Vysokofrekvenční kabel 11 spojuje oscilační obvod se zdrojem vysokofrekvenční energie, tj. s vysokofrekvenčním generátorem a tam je také na nulovém potenciálu spojen jeho stínící plášť. Celek kondenzátorové baterie 10 s primárním vinutím 2 vysokofrekvenčního transformátoru je umístěn na pohyblivém podvozku 15 opatřeném pro posuv kolečky 16. Pohyblivý podvozek 15 je spojen izolačním táhlem 22 se servomotorem 21. umístěným v samostatném krytu mimo prostor stínící skříně

3. Sekundární vinutí 17 vysokofrekvenčního transformátoru je osově umístěné proti primárnímu vinutí 2 ^a j® zhotovené ze širokého měděného pasu vytvarovaného do válce, tvoří jeden nebo více závitů a je vyústěno dó vysokofrekvenčního vedení 18, které je ukončeno masivní přírubou 12, zasahující do aplikačního prostoru 23, kde je k ní připojen pracovní induktor 20.

Změna vazby mezi primárním vinutím 2 * sekundárním vinutím U se provádí dálkově ovládaným servomotorem 21, který pomocí izolačního táhla 22 pohybuje pohyblivým podvozkem 15 a zasouvá primární vinutí 2 vysokofrekvenčního transformátoru do sekundárního vinutí 17 tohoto transformátoru. Tím se mění vzájemná poloha a elektrická vazba primárního vinutí 2 a sekundárního vinutí 12· Vyzařování silných elektromagnetických polí do prostoru je zamezeno důsledným elektromagnetickým stíněním celého prostoru oscilaČního obvodu stínící skříní 2·

Přizpůsobovací zařízení podle vynálezu lze využít při různých aplikacích vysokofrekvenčního ohřevu, zejména při vysokofrekvenčním indukčním podélném svařování trub, nebo při ohřevu spirálově navařovaných, žebrovaných trub, kde se uplatňuje kombinace indukčního a kondukčního vysokofrekvenčního ohřevu a při podobných aplikacích.

Claims (2)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Přizpůsobovací zařízení s plynule proměnnou vazbou vysokofrekvenčního transformátoru a po stupních proměnnou kapacitou, určené pro nejvhodnější nastavení provozních parametrů vysokofrekvenčního generátoru, zejména při podélném svařování trub, sestávající z podstavce, ve kterém je vodní odpor a rozvod chladicí vody, a ze stínící skříně na tomto podstavci umístěné, v kteréžto stínící skříni je umístěna na pohyblivém podvozku kondenzátorová baterie, vyznačující se tím, že nulové sběrnice (12) i napětová sběrnice (14) kondenzátorové baterie (10) jsou přímo spojeny s vývody (8) primárního vinutí (7) vysokofrekvenčního transformátoru v jeden pohyblivý celek, osově umístěný proti sekundárnímu vinutí (17) vysokofrekvenčního transformátoru·
2. 2. Přizpůsobovací zařízení podle bodu 1 , vyznačující se tím, že pohyblivý podvozek (15) je spojen izolačním táhlem (22) se servomotorem (21),