DE2446246C2 - Hochfrequenzgenerator-anordnung zur speisung industrieller verbraucher schwankender last - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochfrequenzgenerator-Anordnung zur Speisung industrieller Verbraucher schwankender Last, insbesondere zur Speisung von Hochfrequenz-Schweißwerkzeugen für thermoplastische Kunststoffe oder thermoplastbeschichtetes Papier, mit einer Hochfrequenzleitung zwischen Generator und Verbraucher.

Ein interessanter Einsatz von Hoclifrequenzgeneratoren für industrielle Zwecke ist unter anderem die Energieversorgung von Schweißwerkzeugen für thermoplastische Kunststoffe oder mit Thermoplast beschichtetem Papier. Ein derartiges Schweißwerkzeug ist beispielsweise aus der DT-OS 23 24 810 bekannt und macht Gebrauch von der dielektrischen Verlustwärme, welche in elektrisch nichtleitendem Material mittels einer Wechselspannung sehr hoher Frequenz, beispielsweise der zugelassenen Industriefrequenz von 434 MHz erzeugbar ist. Dabei werden zwei Lagen aus thermoplastischem Kunststoff oder Kunststoff beschichtetem Papier zunächst zwischen Schweißelektroden mechanisch zusammengepreßt und dann an die Schweißelektroden kurzzeitig Hochfrequenzspannung angelegt.

Bei der erwähnten Verschweißung von Kunststoffen oder Kunststoff beschichtetem Papier mittels Hochfrequenz, aber auch bei anderen stoßweise betriebenen Hochfrequenzverbrauchern hat man es stets mit einem veränderlichen Lastwiderstand zu tun, der je nach Art des Verbrauchers außerdem von schwankenden Blindwiderständen begleitet ist. Der mit dem Arbeitsrhythmus sich ändernde komplexe Widerstand wirkt verstimmend auf den Ausgangskreis eines den Verbraucher über eine Hochfrequenzleitung speisenden Generators zurück. Eine mit solchen lastabhängigen Schwingkreisverstimmungen des Generators verbundene unerwünschte Frequenzänderung läßt sich weitgehend durch eine aus der DTPS 19 46 127 bekanntgewordene Ausbildung des Anodenschwingkreises des Hochfrequenzgenerators kompensieren. Voraussetzung dafür ist jedoch eine möglichst große Kapazität des Anodenschwingkreises, womit die Blindleistung erhöht wird. Eine Möglichkeit zur Verwendung von fremdgesteuerten Verstärkern ist praktisch ausgeschlossen, wenn keine automatische Nachstimmungen des Ausgangskreises auf die bei einem Verstärker fest gegebene Frequenz vorgesehen ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ohne besondere Vorkehrungen im Ausgangs-Schwingkreis eines Generators Frequenzkonstanz trotz Schwankungen einer angekoppelten Last zu erzielen. Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Hochfrequenzgenerator-Anordnung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, daß die Hochfrequenzleitung eine Brückenschaltung enthält, weiche die eingespeiste Leistung im Anpassungsfall hälftig auf zwei gleiche Verbraucher aufteilt, während der verbleibende vierte Ausgang mit einem Absorber abgeschlossen ist. Mit Vorzug ist die Brückenschaltung ein Richtkoppler (sogenannter 3-dB-Koppler). Bei einer anderen Lösung der Aufgabe der Erfindung ist bei nur einem Verbraucher die Brückenschaltung durch einen Zirkulator ersetzt.

In einer erfindungsgemäßen Anordnung hat die Hochfrequenzleitung an ihrem Eingang stets unabhängig von Schwankungen der angeschlossenen Last einen konstanten Eingangswiderstand, wie sich für jede Brükkenschaltung oder einen Zirkulator zeigen läßt. Auf diese Weise ist ohne weiteres Frequenzkonstanz des Hochfrequenzgenerators gewährleistet. Erforderlich ist nur eine Anpassung des Generators an den konstanten Eingangswiderstand der Brückenschaltung oder des Zirkulators. Durch den konstanten Eingangswiderstand, den man beispielsweise auf 50 Ohm bemißt, kann man nun als Generator auch einen fremdgesteuerten Verstärker ohne komplizierte Nachstimmung seines Ausgangskreises vorsehen, der die erforderliche Leistung bei völlig konstanter Frequenz bereitstellt. Es können für Industriefrequenzen wie 434 MHz und 860 MHz zur Verfügung stehende leistungsstarke Tetroden eingesetzt werden, die bekanntlich mit verhältnismäßig geringen Steuerleistungen betreibbar sind.

Die Erfindung mit einer Brückenschaltung, welche die eingespeiste Leistung hälftig auf zwei gleiche Verbraucher aufteilt, kommt noch dem Umstand entgegen, daß in bestimmten Anwendungsfällen industrielle Hochfrequenzverbraucher paarweise betrieben werden. Dies gilt insbesondere für das Heißversiegeln von Verpackungsmaterial, das häufig, beispielsweise bei einem Herstellen von Beuteln aus einem endlosen Schlauch, gleichzeitig an zwei Stellen verschweißt werden soll.

An Hand der in den Figuren der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung nachstehend weiter erläutert werden. Einander entsprechende Teile sind dabei mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigt

F i g. I eine erfindungsgemäße Anordnung mit einer Brückenschaltung und

F i g. 2 eine erfindungsgemäße Anordnung mit einem Zirkulator.

In F i g. 1 ist mit 1 ein Röhrengenerator angedeutet, der zur Erzeugung einer bestimmten Hochfrequenzleistung und einer Industriefrequenz von 434 MHz beispielsweise den Röhrentyp RS 3002 CL enthält. Der Ausgang des Generators 1 ist über eine Hochfrequenz-

leitung 2 mit dem Eingang 3 einer Brucken-schaltung 4 in Form eines Achtpois verbunden. An den benachbarten Ausgängen 5 und 6 ist jeweils ein Verbraucher 7 angeschlossen, welcher insbesondere ein als Hochfrequen/resonator ausgebildetes Schweißwerkzeug iür thermoplastische Kunststoffe oder thermoplastbeschichtetes Papier ist. Der verbleibende Aischluß 8 der Brückenschaltung 4 ist mit einem Absorber 9 abgeschlossen.

In F i g. 2 ist wieder ein Röhrengenerator 1 über eine Leitung 2 an den Eingang 3 eines Z'.rkulators 4 angeschlossen. Am Ausgang 5 liegt hier nur ein lastabhängiger Verbraucher 7, während der dritte Anschluß 8 des Zirkulator^ 4 als Sechspol mit einem Absorber 9 abgeschlossen ist, der wie im Ausführungsbeispiel der F i g. 1 die reflektierten Wellenanieile des Verbrauchers 7 im Zuge des Arbeitsspiels bei Fehlanpassung aufnimmt.

Da in einem bestimmten Zeitpunkt während des Schweiß- oder Arbeitsvorgangs die Verbraucher 7 an den Ausgängen 5 und 6 der Brückenschalfing in F i g. 1 bzw. der Verbraucher 7 an dem Ausgang 5 des Zirkulators 4 in F i g. 2 angepaßt sind, wird in F i g. 1 die Generatorleistuiig auf die Ausgärige 5 und 6 der Brückenschaltung hälftig auf die Verbraucher 7 aufgeteilt, während in F i g. 2 der Zirkulator 4 die volle Leistung des Generators an den Verbraucher 7 weitergibt. Der Absorber 9 nimmt dabei keine Leistung auf. Zu anderen Zeitpunkten während des Arbeitsspiels ist dagegen nur teilweise noch Anpassung (Fehlanpassung) der Verbraucher 7 vorhanden; die reflektierten Wellenanteile an den Verbrauchern 7 können jedoch nicht au dem Gcnerai'ir 1 zurückwirken, sondern gehen stets in den Absorber 9 über. Damit bleibt der Eingangswiderstand der Brückenschaltung <* in F i g.' bzw. der des Zirkulators 4 in F i g. 2 konstant.

Im dargestellten Ausfiihrungsbeispicl der F i g. 1 ist die Bruckenschaltung ein Richtkoppler in Form eines sogenanntem 3-dB-K.opplers. Einzelheiten und Hochfrequenzverhalten eines solchen Richtkopplers können der Zeitschrift »Frequenz« Bd. 19/1965, Nr. 3, S. 89 bis 96, insbesondere S. 90 bis 92, entnommen werden. Dem dort betrachteten ersten und dritter. Betriebsfall entspricht die Wirkungsweise des 3-dB-Kopplers in der erfindungsgemäßen Anordnung nach F i g. 1. Damit ist zugleich ersichtlich, daß von Lastschwankungen der Verbraucher 7 unabhängig die Brücke einen gleichbleibenden Eingangswiderstand aufweist, der zweckmäßig 50 Ohm betragen wird. Dies trifft auch für die in F i g. 2 dargestellte Anordnung mit Zirkulator als Sechspol und nur einem Verbraucher /u.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele. Insbesondere kann an Stelle des vorgesehenen 3-dB-Kopplers eine Brückenschaltung beliebiger Art, z. B. eiin. Koaxialleitungsbrükke oder eine Brücke mit konzentrierten Bauelementen vorgesehen sein. Weiterhin kann der Generator an Stelle einer Sendetriode RS 3002 CL auch eine fremdgesteuerte leistungsstarke Tetrode enthalten. Schließ lieh eignet sich die Erfindung nicht nur zur Speisung ν*!η Hochfrequenz-Schweißwerkzeugen, sondern für alle industriellen Verbraucher schwankender Last, beispielsweise *on zu entwesenden Fleischtciien.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Hochfrequenzgenerator-Anordnung zur Speisung industrieller Verbraucher schwankender Last, insbesondere zur Speisung von Hochfrequenz-Schweißwerkzeugen für thermoplastische Kunststoffe oder thermoplastbeschichtetes Papier, m:t einer Hochfrequenzleitung zwischen Generator und Verbraucher, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochfrequenzleitung (2) eine Brückenschaltung (4) enthält, welche die eingespeiste Leistung im Anpassungsfall hälftig auf zwei gleiche Verbraucher (7) aufteilt, während der verbleibende vierte Ausgang (8) mit einem Absorber (9) abgeschlossen ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brückenschaltung ein Richtkoppler(3-dB-Koppler)ist.

3. Hochfrequenzgenerator-Ano-dnung zur Speisung industrieller Verbraucher schwankender Last to insbesondere zur Speisung von Hochfrequenz-Schweißwerkzeugen für thermoplastische Kunststoffe oder thermoplastbeschichtetes Papier, mit einer Hochfrequenzleitung zwischen Generator und Verbraucher, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochfrequenzleitung (2) einen Zirkulator (4) enthält, der den Verbraucher (7) schwankender Last speist.