DE1058170B - Koppler fuer dielektrische Hochfrequenz-Erhitzungseinrichtungen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft Koppler, wie sie bei dielektrischen Hochfrequenz-Erhitzungseinrichtungen zur Übertragung der Energie des Schwingkreises auf die Arbeitselektroden verwendet werden.

Bei den bekannten Kopplern dieser Art werden normal Schwingkreis- und Sekundär spulen aus mehreren Windungen verwendet, wobei eine Spule um die andere gewunden ist. Es ist auch schon vorgeschlagen, eine Schwingkreisspule mit einer Windung und eine Sekundärspule mit vielen Windungen zu benutzen. Weiter ist bei Induktionsheizanlagen schon vorgeschlagen, eine mehrwindige Primärspule als Schwingkreisspule des Oszillators und eine einwindige Sekundärspule als Energieentnahmespule zu verwenden.

Abgesehen davon, daß die letztere Anordnung wohl bei Induktionsheizanlagen mit niedriger Sekundärspannung, nicht aber bei dielektrischen Heizanlagen mit der erforderlichen großen Hochfrequenzspannung am Elektrodenpaar geeignet ist, sind eine enge Kopplung und eine gleichmäßige Stromverteilung nicht erreichbar, die aber erforderlich sind, um das Heißwerden von Teilen der Spule infolge der starken Ströme zu vermeiden. Die ersteren Anordnungen ergeben nur bei niedrigen Frequenzen und niedriger Energie brauchbare Ergebnisse, sind aber ungeeignet für Apparate, die beispielsweise mit einer Frequenz von 40¹MHz und einer Leistung von 25 kW arbeiten. Es ist nicht möglich, die für solche Apparate erforderliche Elektrodenspannung zu erzielen, wenn die übliche Kupferrohr-Schwingkreisspule verwendet wird, da diese infolge des durchzuleitenden starken Stromes meistens schmelzen. Das gleiche gilt für die Sekundärspule im Elektrodenkreis.

Es wurde nun festgestellt, daß eine befriedigende Lösung dann möglich ist, wenn gemäß der Erfindung jede der beiden Spulen aus einer einzigen Metallbandwindung besteht, wobei die eine Spule in der anderen derart angeordnet ist, daß eine der Spulen durch einen oder mehrere Zwischenräume hindurchgeht, die in den Verbindungen oder in den Trägern der anderen Spule gebildet sind. Durch die gekennzeichnete Anordnung der Spulen ineinander ist nicht nur eine raumsparende Bauart erzielt, sondern es werden insbesondere eine enge Kopplung und eine völlig gleichmäßige Stromverteilung ermöglicht.

Der erfindungsgemäße sehr raumsparende Koppler ist besonders geeignet für solche Erhitzungseinrichtungen, z. B. für die Vorwärmung plastischer Werkstoffe, die mit hohen Frequenzen, beispielsweise 40 MHz, und sehr großen Leistungen arbeiten. Dabei können Leistungen der Größenordnung von 1000 kVA verarbeitet werden, ohne daß in der an den Schwingkreis angeschlossenen Spule oder in der an symmetrische oder unsymmetrische Elektroden angeschlos-Koppler für dielektrische
Hochfrequenz-Erhitzungseinrichtungen

Anmelder:

Radio Heaters Limited,
Wokingham, Berkshire (Großbritannien)

Vertreter: Dipl.-Ing. F.-W. Clodius, Patentanwalt,
Hamburg-Rahlstedt, Grubesallee 26

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom. 16. Juli und 1. Dezember 1954

Christopher Evan Mundeil Tibbs,

Woküigham, Berkshire (Großbritannien),

ist als Erfinder genannt worden

senen Sekundärspule eine Wasserkühlung erforderlich ist. Um eine Änderung der Ausgangsleistung der Vorrichtung ohne Heben und Senken der Elektroden zu ermöglichen, kann ein veränderlicher Kondensator in Reihe mit der Sekundärspule geschaltet werden.

Wird hierbei eine der üblichen Kondensatorbauarten benutzt, so zeigt sich, daß die Induktivität des Kondensators und seiner Zuleitungen so groß ist, daß sie die Leistungsfähigkeit der Erhitzungseinrichtung beschränkt. Die Erfindung ermöglicht es, einen Reihenkondensator in den Ausgangskreis einzuschalten, wobei die Gesamtinduktivität des Kreises erheblich vergrößert wird, während die Kondensatorplatten unmittelbar mit der Spule verbunden sind.

Der Koppler besteht aus einer Schwingkreisspule, die aus einer einzigen, an ihren vier Ecken auf Stützorganen befestigten Metallbandwindung besteht, und aus einer Sekundärspule, die ebenfalls aus einer einzigen Metallbandwindung besteht, die Schwingkreisspule umgibt und durch den Zwischenraum zwischen je zwei Tragorganen hindurchgezogen ist. Üblicherweise bestehen diese Tragorgane aus zweimal zwei Pfosten. Die Schwingkreisspule kann an den Schwingkreiskondensator unmittelbar oder mittels zweier metallischer Bänder od. dgl. angeschlossen sein, von denen jedes mit je zwei das eine bzw. andere Ende der Schwingkreisspule tragenden Pfosten verbunden ist. Zum Einstellen der Ausgangsleistung kann die Sekundärspule an einem Ende ein Paket von Kondensatorplatten tragen, die mit einem Paket von Konden-

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satorplatten zusammenwirkt, das mit einer Ausgangsklemme verbunden ist. Dabei ist das Plattenpaket fest und das andere Plattenpaket verstellbar angeordnet, so daß die Eintauchtiefe der beiden einen Ausgangs-Reihenkondensator bildenden Plattensätze verändert werden kann. Sind die Spulen verhältnismäßig groß, so kann die Schwingkreisspule nötigenfalls von mehr als vier Pfosten (je einer an jeder Ecke) getragen werden, indem zusätzlich dazwischen weitere Pfosten zwecks größerer Steifigkeit angeordnet werden. In solchem Falle kann es wünschenswert sein, die Sekundärspule aus zwei schmaleren Bändern herzustellen, die Seite an Seite zwischen den an der einen und an der anderen Seite vorgesehenen Pfosten hindurchlaufen. Die von diesen Spulen gelieferte Leistung kann sodann einem einzigen Kondensatorelektrodenpaar oder zwei verschiedenen, gleichzeitig gespeisten Elektrodenpaaren zugeführt werden. Dabei kann an jede der beiden Sekundärspulen ein Reihenkondensator angeschlossen werden.

Zwei Beispiele einer Einrichtung gemäß der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Hierin zeigt

Fig. 1 die Seitenansicht einer ersten Ausführungsform der Einrichtung,

Fig. 2 die Ansicht der Einrichtung gemäß Fig. 1, von links gesehen,

Fig. 3 die Seitenansicht der Sekundärspule und des Kondensators einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 4 eine Ansicht der Einrichtung gemäß Fig. 3, von links gesehen,

Fig. 5 einen Grundriß der Einrichtung nach Fig 4.

Gemäß Fig. 1 und 2 besteht der Schwingkreiskondensator aus abwechselnden Platten 1 und 2, die von Isolatoren 3 und 4 getragen werden. Die Platten 1 sind miteinander durch eine leitende Brücke 5 verbunden, die so gebogen ist, wie dies aus Fig. 1 hervorgeht, und die zwei leitende Pfosten 6 trägt, an denen ein Ende der Schwingkreisspule 7 befestigt ist. Diese Spule besteht aus einem breiten Metallband, das in der dargestellten Weise in Zylinderform gebogen ist, und das andere Ende des Bandes ist an zwei weiteren Pfosten 8, 8 befestigt, die den Pfosten 6 ähnlich sind und von einer Brücke 9 getragen werden, die in der dargestellten Weise an die Platten 2 angeschlossen ist. Die gesamte Einrichtung ist in einem mit 10 bezeichneten Gehäuse untergebracht, wobei die Platten 1 und 2 unterhalb des Behandlungstisches 11 angebracht sind. Von letzterem ist die Spule 7 durch eine Isolierplatte 12 getrennt, die eine Ausgangsklemme 13 trägt. Die Sekundärspule 14 besteht aus einem Metallband, das schmaler ist als die Spule 7 und so gebogen, wie dies Fig. 1 zeigt. Die Sekundärspule umgibt die Spule 7, und ihr oberes Ende ist an die Klemme 13 angeschlossen, während ihr unteres Ende zwischen den Pfosten 6 und 8 hindurchläuft und mit dem geerdeten Behandlungstisch 11 verbunden ist.

Bei der in den Fig. 3 bis 5 gezeigten Einrichtung sind der Schwingkreiskondensator und die Schwingkreisspule ähnlich wie die gemäß Fig. 1 und 2 ausgebildet und wurden zwecks größerer Übersichtlichkeit fortgelassen. Bei dieser Einrichtung enthält der obere Teil des Gehäuses 15 einen Ausgangskondensator, der an das obere Ende der Sekundärspule 16 angeschlossen ist, deren unteres Ende bei 17 mit dem geerdeten Gehäuse in Verbindung steht. Die Spule ist ebenfalls derart gebogen, daß sie die Schwingkreisspule umgibt, und ihr oberes Ende ist an einen leitenden Querbalken 18 angeschlossen, der von auf Isolatoren 20 befestigten Trägern 19 abgestützt wird. Diese Träger sind mit Winkelstücken 21 versehen, in denen eine fünf Kondensatorplatten 23 tragende Welle 22 gelagert ist. Diese Kondensatorplatten sind rechteckig gestaltet und zwecks gleichzeitiger Bewegung mit einer Verbindungsstange 24 versehen, die durch die Ecken aller Kondensatorplatten 23 verläuft. Die vier festen Kondensatorplatten 25 werden von einer Platte aus Isoliermaterial getragen, die die Vorderfront des Gehäuses bildet. Sie sind miteinander durch einen

ίο Leiter 27 verbunden, der die Ausgangsklemme der Einrichtung darstellt. Durch Verdrehen der Welle 22 kann die Kapazität des aus den Platten 23 und 25 bestehenden Kondensators verändert werden.

Zum Einstellen der Kapazität des Ausgangskondensators ist auf der Außenseite des Gehäuses 15 ein Drehknopf 28 auf dem Ende einer Welle 29 vorgesehen, die eine (nicht dargestellte) Schnecke trägt. Diese Schnecke kämmt mit einem Schneckenrad 30, das auf einem gleichachsig mit der Welle 22 angeordneten Achsstummel 31 befestigt ist. Zum Antrieb der Welle 22 dient ein flacher Verbindungsstreifen 33 aus Isoliermaterial, der mit dem Achsstummel 31 verbunden ist.

Claims (12)

Patentansprüche: 25

1. Koppler für den Ausgangsstromkreis von dielektrischen Hochfrequenz-Erhitzungseinrichtungen mit einer Schwingkreisspule und einer Ausgangsspule, dadurch gekennzeichnet, daß jede Spule aus einer einzigen Metallbandwindung besteht, wobei die eine Spule in der anderen derart angeordnet ist, daß eine der Spulen durch einen oder mehrere Zwischenräume hindurchgeht, die in den Verbindungen oder in den Trägern der anderen Spule gebildet sind.

2. Koppler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Schwingkreisspule größer ist als deren Durchmesser.

3. Koppler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärspule die Schwingkreisspule umgibt, wobei jedes Ende der Schwingkreisspule auf einem Paar von im Abstand zueinander angebrachten Trägern angeordnet und die Sekundärspule durch die Zwischenräume zwischen den Trägerpaaren hindurchgeführt ist.

4. Koppler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Schwingkreisspule unmittelbar an die einander gegenüberstehenden Platten des Schwingkreiskondensators angeschlossen sind.

5. Koppler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingkreisspule mittels ihrer Stützorgane an die einander gegenüberstehenden Platten des Schwingkreiskondensators angeschlossen sind.

6. Koppler nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Stützorgan der Schwingkreisspule Pfosten dienen, die mittels metallischer Bandleiter an die Platten des Schwingkreiskondensators angeschlossen sind.

7. Koppler nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Stützorgane der Schwingkreisspule Pfosten dienen, die mit Hilfe von Metallblöcken an die Platten des Schwingkreiskondensators angeschlossen sind.

8. Koppler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärspule an einem Ende ein Paket von Kondensatorplatten trägt, das mit einem Paket von Kondensatorplatten zusammenwirkt, das mit einer Ausgangs-

klemme verbunden ist, wobei das eine Plattenpaket fest und das andere Plattenpaket verstellbar ist, so daß zwecks Änderung der Ausgangsleistung die Eintauchtiefe der beiden Plattensätze verändert werden kann.

9. Koppler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die verstellbaren Platten drehbar angeordnet sind.

10. Koppler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die verstellbaren Platten auf einer quer zu ihnen liegenden Welle befestigt sind, die zur Einstellung des Ineinandergreifens der Platten verdreht werden kann.

11. Koppler nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingkreis-

spule von weiteren Stützorganen getragen wird, die sich zwischen den an den vier Ecken angeordneten Stützorganen befinden, wobei die Sekundärspule mehrteilig durch die Lücken zwischen je zwei Stützorganen hindurchgeführt ist.

12. Koppler nach Anspruch 11 und einem der Ansprüche 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß jede Sekundärspule eine besondere Ausgangsklemme speist und besondere Kondensate rplafctenpakete trägt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 627 963;
belgische Patentschrift Nr. 508 359;
USA.-Patentschriften Nr. 2 596 636, 2 729 732.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen