DE1029921B - High frequency industrial generator for capacitive heating - Google Patents
High frequency industrial generator for capacitive heatingInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Hochfrequenzindustriegenerator für kapazitive Beheizung. Die mit Hochfrequenz arbeitende dielektrische Heizanordnung kann dazu benutzt werden, um thermoplastisches Material, beispielsweise Vinyl, zusammenzuschweißen.The invention relates to a high frequency industrial generator for capacitive heating. The high frequency dielectric heating arrangement can can be used to weld together thermoplastic material such as vinyl.
Dielektrische Heizungen zum Verschweißen thermoplastischer Folien sind an sich bekannt. Dabei werden zwei dünne Blätter 0,1 bis 0,5 mm aus thermoplastischem Material zwischen zwei polierten Metallelektroden zusammengepreßt, so daß ein Kondensator entsteht. Ein mit Hochfrequenz (10 bis 20OkHz) arbeitender Generator liefert ein Leistung von 0,1 bis 5,0 Kilowatt, die während einer vorbestimmten Zeit in dem Kondensator zur Wirkung gebracht wird. Dabei entsteht in dem thermoplastischen Material Wärme, weil es einen gewissen dielektrischen Verlustfaktor aufweist. Diese Wärme wird in der Nähe der Elektroden, d. h. in den äußeren Oberflächen der beiden zu verschweißenden Folien leicht durch das Elektrodenmaterial abgeführt, jedoch nicht an den inneren Oberflächen der Folien. Daher steigt die Temperatur an den inneren Oberflächen bis zum Schmelzpunkt des thermoplastischen Materials, so daß die beiden Folien verschweißt werden.Dielectric heaters for welding thermoplastic films are known per se. Be there two thin sheets 0.1-0.5 mm of thermoplastic material between two polished metal electrodes pressed together so that a capacitor is formed. One with high frequency (10 to 20OkHz) working generator delivers an output of 0.1 to 5.0 kilowatts, which in a predetermined time the capacitor is brought into effect. This creates heat in the thermoplastic material, because it has a certain dielectric loss factor. This heat is generated near the electrodes, d. H. easily through the electrode material in the outer surfaces of the two foils to be welded dissipated, but not on the inner surfaces of the foils. Therefore the temperature rises on the inner surfaces to the melting point of the thermoplastic material, so that the two Foils are welded.
Eine solche dielektrische Heizeinrichtung wird in großem Umfang benötigt bei der Massenherstellung von Regenvorhängen, von aufblasbarem Spielzeug und Regenmänteln sowie anderen Artikeln.Such a dielectric heater is widely required in mass production rain curtains, inflatable toys and raincoats and other articles.
Unter dem Einfluß eines Anschwellens der elektrischen Energie oder eines Fehlers im thermoplastisehen Material, z. B. einer Aushöhlung, entsteht zuweilen ein Überschlag zwischen den Elektroden, der auf ihrer Oberfläche Narben erzeugt. Sie müssen dann wieder neu poliert werden, bevor sie wieder verwendet werden können. Es ist klar, daß derartige Überschläge die industrielle Massenfertigung mit der dielektrischen Heizvorrichtung behindern.Under the influence of an electrical energy swell or a defect in thermoplastic vision Material, e.g. B. a cavity, there is sometimes a flashover between the electrodes, the creates scars on its surface. They then need to be repolished again before being used again can be. It is clear that such flashovers are the industrial mass production with the dielectric Hinder heating device.
Es ist bekannt, daß während des Überschlagens mehr Energie aufgenommen wird, wodurch der Anodenstrom des Generators ansteigt. Es ist ebenfalls bekannt, ein Überlastrelais in den Oszillator einzubauen, das ihn abschaltet, wenn der Anodenstrom einen vorgegebenen Wert übersteigt. Hierdurch wird aber nicht das Entstehen eines Überschlages verhindert, sondern nur die dabei den Elektroden zügefügte Beschädigung vermindert.It is known that more energy is absorbed during rollover, whereby the Anode current of the generator increases. It is also known to include an overload relay in the oscillator, which switches it off when the anode current exceeds a specified value. This will however, it does not prevent the occurrence of a flashover, only that which is added to the electrodes Damage reduced.
Es ist nun eine Kraftversorgungsvorrichtung für ein elektrisches Entladungselektrodensystem bekannt,
das bei der Spritzlackierung Verwendung findet und die einen Hochfrequenzoszillator, einen Verstärker
und einen Gleichrichter besitzt, wobei die Verstärkung des Verstärkers durch den zwischen den Entladungselektroden fließenden Strom derart gesteuert wird,
daß seine Verstärkung eine umgekehrte Funktion des Hochfrequenzindustriegenerator
für kapazitive BeheizungThere is now known a power supply device for an electric discharge electrode system which is used in spray painting and which has a high frequency oscillator, an amplifier and a rectifier, the gain of the amplifier being controlled by the current flowing between the discharge electrodes so that its gain is reversed Function of high frequency industrial generator
for capacitive heating
Anmelder:
Fred Kohler, New York, N. Y. (V. St. A.)Applicant:
Fred Kohler, New York, NY (V. St. A.)
Vertreter: Dr. E. Wetzel, Patentanwalt,
Nürnberg, Hefnersplatz 3Representative: Dr. E. Wetzel, patent attorney,
Nuremberg, Hefnersplatz 3
Fred Kohler, New York, N. Y. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt wordenFred Kohler, New York, NY (V. St. A.),
has been named as the inventor
Stromflusses an der Entladungselektrode ist. Diese Einrichtung unterdrückt nun Durchschläge zwischen den Entladungselektroden durch eine entsprechende Vergrößerung des Entladestromes, die eine Verminderung der Entladespannung zur Folge hat. Betriebsbedingungen, die einen Lichtbogen ermöglichen, werden verhindert und dadurch vermieden, daß die Spannung an den zur Lichtbogenbildung neigenden Elektroden vermindert wird. Eine völlige Ausschaltung eines Lichtbogens oder eines Funkens ist dabei nicht erforderlich, sondern lediglich eine Steuerung des Stromes, derart, daß ein eventueller Lichtbogen oder Funken keinen zur Entzündung der entflammbaren Spritzstoffe ausreichenden Energieinhalt aufweist. Der verhältnismäßig große Abstand zwischen den Elektroden bei einer Einrichtung zum Spritzlackieren unterstützt dabei die getroffenen Maßnahmen. Current flow is at the discharge electrode. This facility now suppresses breakdowns between the discharge electrodes by a corresponding increase in the discharge current, which leads to a reduction the discharge voltage. Operating conditions that allow an arc to occur, are prevented and thereby avoided that the voltage on the tending to arcing Electrodes is reduced. A complete elimination of an arc or a spark is included not necessary, but only a control of the current in such a way that a possible arc or spark does not have sufficient energy to ignite the flammable spray. The relatively large distance between the electrodes in a spray painting facility supports the measures taken.
Ferner ist ein Verfahren bekannt, bei welchem einem Halbleiterstoff zum Zwecke der Sinterung elektrische Energie in einem kapazitiven Feld zugeführt wird. Die Energiezuführung wird bei diesem Verfahren dann unterbrochen, wenn in den elektrischen Eigenschaften des Sintermaterials eine Änderung eintritt. Dieses Verfahren geht von der Erwägung aus, daß zu Beginn des Sinterungsvorganges die Leitfähigkeit des Sintermaterials verhältnismäßig gering ist, und zwar deswegen, weil die gegenseitige Berührung der einzelnen elektrisch leitenden Bestandteile gering ist. Wenn nun im Verlaufe des Sinterungsvorganges die Teile des Sintermaterials mit guter Leitfähigkeit, wie z. B. des Silizium-Karbides, aufeinander zu wandern, dann wächst im gleichen Maße, wie die Sinterung fortschreitet, die elektrische Leitfähigkeit des Materials zu einem Maximum an. DiesesFurthermore, a method is known in which a semiconductor material for the purpose of sintering electrical Energy is supplied in a capacitive field. The energy supply is used in this process interrupted when there is a change in the electrical properties of the sintered material. This method is based on the consideration that the conductivity at the beginning of the sintering process of the sintered material is relatively small, namely because the mutual contact of the individual electrically conductive components is low. If now in the course of the sintering process the parts of the sintered material with good Conductivity, such as B. of silicon carbide to migrate towards each other, then grows to the same extent, As sintering proceeds, the electrical conductivity of the material increases to a maximum. This
839 510/182839 510/182
Maximum der elektrischen Leitfähigkeit entspricht gleichzeitig dem Maximum der mechanischen Festigkeit, so daß zur Erreichung einer bestimmten, mechanischen Festigkeit dieser Teile lediglich die Überwachung der elektrischen Leitfähigkeit während des Sintervorganges -erforderlich" ist. ■■ Die Erfindung besteht nun bei kapazitiv beheizten Schweiß einrichtungen für thermoplastische Folien zum Zwecke der TJnter drückung von DurchschlägenThe maximum of the electrical conductivity corresponds at the same time to the maximum of the mechanical strength, so that to achieve a certain mechanical strength of these parts only the monitoring the electrical conductivity is -required "during the sintering process. The invention now consists in capacitively heated welding devices for thermoplastic films for the purpose of suppressing carbon copies
Seite des einstellbaren Widerstandes 25 gelegt. Die andere Seite des einstellbaren Widerstandes 25 ist über den Widerstand 26 mit dem Steuergitter 21 des gittergesteuerten Gasentladungsrohres 18 verbunden. Die Spannungsquelle 27 ist mit ihrem positiven Pol an das Steuergitter 21 gelegt. Der negative Pol der Spannungsquelle 27 ist mit dem Eingang des Filters 28 verbunden, das aus dem Widerstand 29 und den Kondensatoren 30 und 31 besteht. Der Ausgang desSide of the adjustable resistor 25 placed. The other side of the adjustable resistor 25 is Connected via the resistor 26 to the control grid 21 of the grid-controlled gas discharge tube 18. The voltage source 27 is connected to the control grid 21 with its positive pole. The negative pole of Voltage source 27 is connected to the input of the filter 28, which consists of the resistor 29 and the Capacitors 30 and 31 is made. The outcome of the
Stromwiderstandes des zu behandelnden thermoplastischen Materials von einigen' tausend Megohm bis auf -einige wenige Megohm oder noch weniger einsetzt. Current resistance of the thermoplastic to be treated Materials from a few thousand megohms to a few megohms or even less.
Während also bei dem oben beschriebenen Verfahren zur Überwachung eines Sinterungsvorganges Voraussetzung ist, daß im Dielektrikum ein elektrischer Halbleiter vorhanden ist, der während der BeheizungSo while in the above-described method for monitoring a sintering process The prerequisite is that an electrical semiconductor is present in the dielectric, which can be used during heating
an den Elektroden zur'Beheizung des Dielektrikums io Filters 28 ist an die Elektrode 14 über die Hochin einem Hochfrequenzindustriegenerator, der eine frequenzdrossel 32 angeschlossen. Vorrichtung zur Abschaltung des Generators in Ab- Bei Betrieb der Anlage wird die Energiequelle 11at the electrodes for heating the dielectric io filter 28 is to the electrode 14 via the high in a high-frequency industrial generator connected to a frequency choke 32. Device for switching off the generator when the system is in operation, the energy source 11
hängigkeit vom Absinken des Gleichstromwiderstandes für den Hochfrequenzgenerator nur während der des Dielektrikums aufweist. Die Erfindung geht da- durch den Steuerkreis 10 freigegebenen Schaltperioden bei von der Erkenntnis aus, daß unmittelbar vor dem 15 in Tätigkeit gesetzt. Daher wird, wenn die Einrichtung Einsetzen des Überschlages ein Abfall des Gleich- zur Unterdrückung von Durchschlägen zunächst nichtdependence on the drop in the DC resistance for the high-frequency generator only during the of the dielectric. The invention is based on the switching periods enabled by the control circuit 10 when starting from the knowledge that immediately before the 15th put in action. Hence, when the establishment Onset of the rollover, a drop in the equal to suppression of breakdowns initially not
betrachtet wird, die Hochfrequenzenergie aus dein Generator 12 zur Kapazität 13 nur während der vor-· bestimmten Zeitperioden in an sich bekannter Weise geliefert. ■ , is considered, the high-frequency energy from the generator 12 to the capacity 13 is only delivered in a manner known per se during the predetermined time periods. ■,
Die Spannungsquelle 17 ist ebenfalls nur während. der Einschaltperioden des Steuerkreises 10 eingeschaltet. Die Spannung am Gitter 21 ist normalerweise auf einem Wert gehalten, der ausreicht, um dasThe voltage source 17 is also only during. of the switch-on periods of the control circuit 10 switched on. The voltage on grid 21 is normal held at a value that is sufficient to achieve the
seine elektrischen Eigenschaften ändert, zeigt die Er- 25 Zünden des Rohres 18 zu verhindern, so daß das Rohr findung, daß Überschlage an den Elektroden von 18 als ein normalerweise geöffneter Schalter, wirkt, Schweißeinrichtungen für thermoplastische Folien der die Spannungsquelle 17 von der Spannungsquelle auch dann verhindert werden können, wenn das 11 für den Hochfrequenzgenerator trennt. Material zwischen den Elektroden normalerweise ein Die Spannungsquelle 24, die Widerstände 25 und 26,its electrical properties changes, indicating the ignition of the tube 18 to prevent, so that the tube finding that flashover on the electrodes of 18 acts as a normally open switch, Welding devices for thermoplastic films of the voltage source 17 from the voltage source can also be prevented if the 11 disconnects for the high frequency generator. Material between the electrodes usually a voltage source 24, resistors 25 and 26,
Isolator ist, der keinem S interungsvorgang unterworfen 30 die Batterie 27, der Widerstand 29, die Drossel 32 ist, sondern wenn vielmehr in dem beheizten Material und die Kapazität 13 bilden einen geschlossenen Aushöhlungen und Fehlstellen enthalten sind. Stromkreis, so daß ein Gleichstrom fließen kann, der :Is an insulator that is not subjected to a sintering process 30, the battery 27, the resistor 29, the choke 32 is, but if rather in the heated material and the capacity 13 form a closed Holes and voids are included. Circuit so that a direct current can flow that:
Da bei der Erfindung der Hochfrequenzindustrie- durch den gesamten Widerstand dieses Kreises,, und generator bereits abgeschaltet wird, bevor ein Über- durch die Spannungen 24 und 27 bestimmt is,ti. Das schlag erfolgt, so können dadurch Beschädigungen 35 Gitter 21 wird bezüglich der Kathode 22 ein negatives der Elektroden sicher verhindert werden. Potential annehmen, das durch die Spannung 24 und .',Since in the invention of the high frequency industry- through the entire resistance of this circuit ,, and generator is already switched off before an excess is determined by the voltages 24 and 27, ti. That If an impact occurs, this can damage 35. Grid 21 becomes negative with respect to cathode 22 of the electrodes can be safely prevented. Assume the potential given by the voltage 24 and. ',
-' In der Zeichnung ist ein schematisches Ausführungs- den Spannungsabfall in den Widerständen 25 und 26 beispiel der Erfindung mit weiteren Verbesserungen bestimmt ist. Der Widerstand 25 ist so eingestellt, daß dargestellt. Ein Steuerkreis 10, der einen Zeitgeber und die Spannung des Steuergitters 21 normalerweise -Mittel zur Einstellung der Schaltperioden enthält, ist an 40 etwas unterhalb der Zündspannung des Gasentladungseine Energiequelle 11 für.einen Generator und an eine rohres 18 liegt, wie bereits erwähnt wurde. Energiequelle 17 für die erfindungsgemäße Anordnung Da der Gleichstromwiderstand des thermoplasti-The drawing shows a schematic embodiment of the voltage drop in resistors 25 and 26 Example of the invention is intended with further improvements. The resistor 25 is set so that shown. A control circuit 10, a timer and the voltage of the control grid 21 normally - Contains means for setting the switching periods, is at 40 slightly below the ignition voltage of the gas discharge unit Energy source 11 for a generator and a tube 18 is, as already mentioned. Energy source 17 for the arrangement according to the invention Since the direct current resistance of the thermoplastic
zur Unterdrückung von Durchschlägen angeschlossen. sehen Materials 16 normalerweise bei weitem der Die Energiequelle 11 für den Hochfrequenzgenerator größte Widerstand in diesem Kreis ist, wird ein ist mit ihrem negativen Pol geerdet. Der Hoch- 45 plötzlicher Abfall dieses. Widerstandes, der kurz vor frequenzgenerator 12, der einen Hartley-, Colpitts- einem Überschlag einsetzt, ein beträchtliches Auswachsen des Stromes in diesem Stromkreis hervorrufen. Dabei steigt der Spannungsabfall in den Widerständen 25 und 26, wodurch das Potential des Steuer-50 gitters 21 über die Zündspannung wächst, so daß das Gasentladungsrohr 18 zündet. Hierdurch wird der positive Pol der Spannungsquelle 17 geerdet. Da der negative Pol der Spannungsquelle 11 für den Hochfrequenzgenerator 12 ebenfalls geerdet ist, sind die d Sll i Siconnected to suppress breakdowns. usually see 16 material by far The energy source 11 for the high frequency generator is the greatest resistance in this circuit, becomes a is grounded with its negative pole. The high- 45 sudden fall this one. Resistance, which is shortly before frequency generator 12, which uses a Hartley, Colpitts flashover, cause a considerable outgrowth of the current in this circuit. This increases the voltage drop in resistors 25 and 26, which increases the potential of control 50 Grid 21 grows above the ignition voltage, so that the gas discharge tube 18 ignites. This will make the positive pole of voltage source 17 grounded. Since the negative pole of the voltage source 11 for the high frequency generator 12 is also grounded, the d Sll i Si
oder einen anodengestetxerten, gittergesteuerten oder
irgendeinen anderen bekannten Oszillator enthalten kann, ist aus der Energiequelle 11 in an sich bekannter
Weise gespeist.
" Der Ausgang des Hochfrequenzgenerators 12 ist an eine Kapazität 13 gelegt; diese Kapazität wird gebildet
aus der Elektrode 14, die an den Generator 12 angeschlossen ist, aus der geerdeten Elektrode 15 undor an anode-controlled, grid-controlled or any other known oscillator is fed from the energy source 11 in a manner known per se.
"The output of the high-frequency generator 12 is connected to a capacitance 13; this capacitance is formed from the electrode 14, which is connected to the generator 12, from the grounded electrode 15 and
qg gqg g
aus dem thermoplastischen Material 16, das ver- 55 Ausgänge der beiden Spannungsquellen in Serie geh d from the thermoplastic material 16, which goes in series 55 outputs of the two voltage sources d
schweißt werden soll und das zwischen die Elektroden und 15 eingebracht ist. Der Steuerkreis 10, die Energiequelle 11 für den Hochfrequenzgenerator 12 und die Kapazität 13 bilden zusammen eine an sich bekannte dielektrische Heizvorrichtung.is to be welded and that is inserted between the electrodes 15 and 15. The control circuit 10, the Energy source 11 for high frequency generator 12 and capacitance 13 together form one per se known dielectric heating device.
Die Spannungsquelle 17 ist mit ihrem positiven Pol direkt an die Anode 19 des gittergesteuerten Gasentladungsrohres 18 angeschlossen. Die Kathode 22 und das Schirmgitter 20 des Rohres 18 sind geerdet.The voltage source 17 is connected with its positive pole directly to the anode 19 of the grid-controlled gas discharge tube 18 connected. The cathode 22 and the screen grid 20 of the tube 18 are grounded.
schaltet.switches.
Da das Gitter der Röhre des Hochfrequenzgenerators 12 mit dem negativen Pol der Spannungsquelle verbunden ist, nimmt es nach dem Zünden des Gasentladungsrohres 18 eine hohe negative Spannung an. Dabei setzen die Schwingungen des Hochfrequenzgenerators 12 aus. Es ist bekannt, daß ein gittergesteuertes Gasentladungsrohr nach dem Einsetzen der Zündung durch seine Steuergitter so lange nichtAs the grid of the tube of the high frequency generator 12 with the negative pole of the voltage source is connected, it takes a high negative voltage after the ignition of the gas discharge tube 18 at. The vibrations of the high-frequency generator 12 stop. It is known that a grid controlled Gas discharge tube after the onset of ignition by its control grid not so long
bi i Adbi i ad
g g gg g g
Der negative Pol der Spannungsqüelle 17 ist an das 65 mehr beeinflußt werden kann, bis seine Anoden-'Gitter der Röhre des Hochfrequenzgenerators 12 unter spannung unter den zur Aufrechterhaltung der EntZwischenschaltung eines strombegrenzenden Wider- ladung notwendigen Wert gefallen ist. Daher wird1 Standes 23 gelegt. das Rohr 18, nachdem es einmal gezündet hat, bis zurThe negative pole of the voltage source 17 can be influenced more until its anode grid of the tube of the high-frequency generator 12 is under voltage below the value necessary to maintain the interconnection of a current-limiting recharge. Therefore 1 stand 23 is placed. the tube 18, after it has ignited once, to
Die Spannungsquelle '24 ist mit ihrem positiven Beendigung der Einschaltperiode des Steuerkreises A Pol geerdet und mit ihrem negativen Pol an die eine 70 leitend.The voltage source '24 is with its positive termination of the switch-on period of the control circuit A. Pole grounded and its negative pole is conductive to one 70.
Die Drossel 32 und das Filter 28 sollen die hochfrequente Wechselspannung der Elektrode 14 vom Steuergitter 21 fernhalten. Das Filter 28 hat eine Zeitkonstante, die hinreichend klein ist, um ein genügend rasches Nachfolgen des Steuergitterpotentials 21 bezüglich der Änderungen im Gleichstromwiderstand des thermoplastischen Materials 16 zu ermöglichen, so daß das Gasentladungsrohr 18 stets zündet, bevor ein Durchschlag zwischen den Elektroden 14 und 15 des Heizkondensators auftreten kann.The choke 32 and the filter 28 to the high-frequency alternating voltage of the electrode 14 from Keep control grid 21 away. The filter 28 has a time constant that is sufficiently small to be sufficient quickly following the control grid potential 21 with respect to changes in DC resistance To enable the thermoplastic material 16, so that the gas discharge tube 18 always ignites before a Breakdown can occur between the electrodes 14 and 15 of the heating capacitor.
Es ist klar, daß die erfindungsgemäße Einrichtung zur Unterdrückung von Durchschlägen um so empfindlicher arbeitet, je höher die Spannungen 24 und 27 sind.It is clear that the device according to the invention for suppressing breakdowns is all the more sensitive works, the higher the voltages 24 and 27 are.
Jedoch wird mit diesen Spannungen auch die Gleichspannung zwischen den Elektroden 14 und 15 vergrößert.However, the DC voltage between the electrodes 14 and 15 also increases with these voltages enlarged.
Diese Gleichspannung kann, wenn sie zu hoch ist, einen Durchschlag zwischen diesen Elektroden hervorrufen. Deswegen muß bezüglich der Einstellung der Spannungen 24 und 27 ein Kompromiß zwischen Empfindlichkeit und Durchschlagsicherheit getroffen werden; die optimale Einstellung ist aus den elektrischen Daten der Anlage zu ermitteln.If this DC voltage is too high, it can cause a breakdown between these electrodes. Therefore, regarding the setting of the voltages 24 and 27, a compromise must be made between Sensitivity and breakdown security are met; the optimal setting is from the electric To determine the data of the system.
Claims (9)
Deutsche Patentschrift Nr. 834 262;
britische Patentschrift Nr. 697 614.Considered publications:
German Patent No. 834,262;
British Patent No. 697 614.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEK23609A DE1029921B (en) | 1954-10-02 | 1954-10-02 | High frequency industrial generator for capacitive heating |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DEK23609A DE1029921B (en) | 1954-10-02 | 1954-10-02 | High frequency industrial generator for capacitive heating |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE1029921B true DE1029921B (en) | 1958-05-14 |
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Family Applications (1)
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DEK23609A Pending DE1029921B (en) | 1954-10-02 | 1954-10-02 | High frequency industrial generator for capacitive heating |
Country Status (1)
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DE (1) | DE1029921B (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP1386710A1 (en) * | 2001-05-09 | 2004-02-04 | Nissei Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing hot formed object, and device and method for continuous high-frequency heating. |
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1954
- 1954-10-02 DE DEK23609A patent/DE1029921B/en active Pending
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