DE4231585A1 - Induktions-heizvorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Induktions-Heizvorrichtung, insbesondere eine Vorrichtung, die für gewerbliche und industrielle Heizzwecke verwendet wird.

Induktionsheizen wird für ein breites Tätigkeitsfeld angewendet, wie beispielsweise das Aufheizen von Materialien, beispielsweise Metallen, zum Zwecke des Hartlötens, Lötens, Materialhärtens, Materialschmelzens, des Aushärtens von Kunststoffmaterialien, des Formens und des Zusammenklebens von Materialien usw.

Bei bekannten Vorrichtungen weist die Induktions-Heizausrüstung einen Hochfrequenz-Elektrogenerator zum Erzeugen des hochfrequenten elektrischen Kraftfeldes auf, der in den durch Induktion zu erwärmenden Gegenständen/Material den notwendigen Heizeffekt erzeugt.

Im allgemeinen weist die Hochfrequenz-Generatorvorrichtung beispielsweise einen Hochfrequenzgenerator (radio frequency generator), einen Hochfrequenz-Impedanzanpassungs-Transformator (radio frequency impedance matching transformer), eine Hochfrequenz-Konzentratoreinheit (radio frequency concentrator unit) und verschiedene assoziierte Kondensatoren (associated capacitors) auf. Die Konzentratoreinheit ist ihrerseits im Betriebszustand an die jeweilige Heizschlange oder das Heizelement angeschlossen.

In der Praxis ist es wesentlich, sicherzustellen, daß diese Einheit hochfrequenz-strahlungssicher ist.

Die Hochfrequenz-Krafterzeugereinheit erzeugt während des Betriebes beträchtliche Wärmemengen, so daß es wichtig ist, Anordnungen zum Kühlen der verschiedenen Bauteile vorzusehen, die zu der Hochfrequenz-Erzeugeranlage gehören. Allgemein weist das Kühlsystem eine Kombination aus Luftkühlung und Flüssigkeitskühlung auf, in Zusammenhang mit der jeweiligen Induktions-Heizschlange/-Element, Röhre (valve) usw. Die Flüssigkeitskühlung beinhaltet das Pumpen der Kühlflüssigkeit durch einen Flüssigkeitskreislauf, der Kühlabschnitte, Kühler-Vorrichtungen, die das Abkühlen des Kühlmittels selbst ermöglichen, und Kühlmittel-Pumpvorrichtungen aufweist.

Luftkühlvorrichtungen werden verwendet, um einen Strom kühlender Luft durch den Kühler und diejenigen Bauteile, die leichter durch einen Luftstrom gekühlt werden, zu erzeugen.

Wenn man berücksichtigt, daß Induktions-Heizvorrichtungen zumeist in verschmutzter Umgebung verwendet werden, so ist es üblicherweise erforderlich, jegliche Luft, die zur Luftkühlung verwendet wird, durch geeignete Filtervorrichtungen zu leiten.

Es tritt häufig die Anforderung auf, daß zwischen jedem Gegenstand oder Material, das der Hitze ausgesetzt werden soll, und der Heizschlange oder dem Heizelement eine relative Bewegung stattfinden soll.

Bei den bekannten Vorrichtungen weist diese Relativbewegung inhärente Probleme auf, dadurch, daß die Konstruktion des Krafterzeugungssystems so ist, daß, wenn es erforderlich ist, die Heizschlange zu verschieben, die Bewegung der Heizschlange gleichzeitig die Hochfrequenzröhre (high frequency valve) bewegt, wodurch letztere der Möglichkeit von unnötigen mechanischen Störungen und damit Schäden ausgesetzt wird.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hochfrequenz-Stromerzeugungs-Installation vorzusehen, die einige der Probleme, die bei bekannten Vorrichtungen auftreten, vermeidet.

Gemäß eines ersten Aspektes der Erfindung ist eine Hochfrequenz-Heizvorrichtung vorgesehen mit einer Hochfrequenz-Generatorröhre, einem Hochfrequenz-Impedanzanpassungs-Transformator und mit einer Heizschlangen/-element-Vorrichtung, die so angeordnet ist, daß sie selektiv verschiebbar ist, bezogen auf einen Arbeitsbereich, in dem die Heizschlange oder das Heizelement integral mit dem Hochfrequenz-Impedanzanpassungs-Transformator verbunden (associated) ist, und so physisch von der Hochfrequenz-Generatorröhre getrennt ist, daß bei Verschieben der Heizschlange/-element-Anordnung der Transformator gezwungen ist, sich mit ihr zu bewegen, ohne daß die Generatorröhre mechanisch verschoben wird.

Vorzugsweise weist die Hochenergie-Heizvorrichtung eine neigbare Halterung, weil der Transformator durch die neigbare Halterung getragen wird, und eine neigungserzeugende-Einheit auf, mittels derer die Neigung der neigbaren Halterung gesteuert wird, wobei die Anordnung in der Weise erfolgt, daß das Neigen der Halterung gleichzeitig die Heizschnecke/das Heizelement verschiebt.

Gemäß eines weiteren Aspekts der Erfindung ist eine Hochfrequenz-Heizvorrichtung mit einem Steuerventil und mit Mitteln zum Hindurchführen von Kühlluft durch diese vorgesehen, wobei die Betriebsweise des Steuerventils so ausgelegt ist, daß es auf den Strom der hindurchfließenden Kühlluft anspricht, die Anordnung erfolgt so, daß, vorausgesetzt, der Luftstrom übersteigt einen Schwellenwert, das Ventil für den Luftstrom geöffnet bleibt; und daß, wann immer der Luftstrom den Schwellenwert unterschreitet, die durch Luftstrom gekühlte Vorrichtung "AUS" geschaltet oder andernfalls in eine Ruhestellung geschaltet wird.

Zweckmäßigerweise weist die neigungserzeugende Einheit eine Rampe und eine Folgestiftanordnung (follower arrangement) auf. Zweckmäßigerweise ist die Rampen- und Folgestift-Anordnung so aufgebaut, daß sie durch einen doppelt wirkenden Kolben gesteuert wird.

Zum besseren Verständnis der Erfindung und um eine Ausführung derselben zu zeigen, wird nachstehend Bezug genommen auf die begleitende Zeichnung, die eine schematische Darstellung einer Hochfrequenz-Heizvorrichtung ist, die die erfindungsgemäßen Merkmale aufweist.

Unter Bezug auf die Zeichnung kann die schematisch abgebildete Hochfrequenz-Heizvorrichtung in geeigneter Weise als aus drei Hauptbereichen 1, 2 und 3 bestehend angesehen werden, die einer über dem anderen innerhalb eines Hauptgehäuses 4 angeordnet sind, das daher allen diesen Bereichen gemeinsam ist. Das Hauptgehäuse 4 ist so, daß es das Abschirmen von Hochfrequenz-Strahlung gewährleistet.

Der oberste Bereich 1 weist eine Hochfrequenzstrom-Generatorröhre 5 auf, die auf einer Trägerplatte 6, die in dem Gehäuse 4 vorgesehen ist, montiert ist. Ein Hochfrequenz-Impedanzanpassungs-Transformator 7 ist auf einer neigbaren Trägerfläche 8 montiert, die schwenkbar an der Platte 6 befestigt ist, so daß sie auf und nieder verschiebbar ist. Die Fläche 8 wird gegen die Trägerplatte 6 durch ein Schwenkelement 9 geneigt und wird durch einen gleitenden Keil/Rampe 10, der mit einem Folgestab 11 zusammenwirkt, der an der Fläche 8 befestigt ist, angehoben oder gesenkt. Der Keil/die Rampe 10 ist verschiebbar durch einen doppelt wirkenden Schieber 12, der durch Steuermittel (nicht dargestellt) angetrieben wird. Eine einstellbare Stop-Anordnung 13 ist vorgesehen, um die maximale Auslenkung der Fläche 8 vorzugeben.

Es ist ersichtlich, daß andere Anordnungen zum Anheben und Absenken der Fläche 8 vorgesehen sein können.

Die Ausgangsleistung (output) des Impedanzanpassungs-Transformators 7 wird an eine Hochfrequenz-Heizschlange oder -Heizelement 14 abgegeben, die unmittelbar mit dem Transformator verbunden ist, um dessen Ausgangsleistung aufzunehmen und die mit der Auf- und Abwärtsbewegung der Fläche bewegt wird.

Die Trägeranordnung 15 für die Schlange/das Element 14 ist so, daß die jeweilige Schlange/das Element so nahe wie möglich am Transformator positioniert wird, und daß daher nur die jeweilige Schlange/das Element aus dem Inneren des Gehäuses nach außen herausragt.

Mit anderen Worten sind alle Bauteile der Vorrichtung innerhalb des Gehäuses 4 angeordnet und damit wirklich innerhalb der Strahlungsabschirmung.

Die Heizschlange/das Element 14 ist von röhrenförmiger Gestalt und wird durch einen Strom von Kühlflüssigkeit durch ein Flüssigkeits-Kühlsystem gekühlt, das einen luftgekühlten Kühler 16, der im untersten Bereich 3 der Vorrichtung angeordnet ist, aufweist. Das Flüssigkeits-Kühlsystem wird nachstehend beschrieben.

Die Einrichtungen zur Luftkühlung weisen ein Luftumwälzungsgebläse 18 auf, das durch einen Luftreinigungsfilter 17 und einem Kühler 16 Luft in das Innere des Gehäusebereichs 4 zieht.

Die Luft von der stromabwärtigen Seite des Gebläses wird in den zweiten Bereich 3 mittels einer Luftstrom-Steuerventil-Anordnung 19 geführt. Diese ist abgebildet als ein Klappenventil 20, dessen Stellung durch den Druck/den Fluß der Kühlluft, der aus dem untersten Bereich 3 in den zentralen Bereich 2 strömt, gesteuert wird. Vorausgesetzt, daß die Durchflußrate der in den Bereich 3 eingezogenen Luft einen Schwellenwert überschreitet, wird bei dieser Anordnung der Luftstrom das Klappenventil 20 offen halten, und sobald die Flußrate unter einen solchen Schwellenwert fällt, wird sich das Klappenventil zunehmend auf eine Schließposition hin absenken.

Um die Fortsetzung des Betriebs der Hochfreguenz-Energieerzeugung bei Abwesenheit von Kühlluft zu verhindern, ist das Klappenventil so angeordnet, daß es, wenn es bei einem vorbestimmten Niveau des Luftstroms geschlossen hat, den Mikroschalter 21 betätigt; dieser Steuerschalter ist in das (nicht dargestellte) Steuersystem der Vorrichtung eingefügt. Die Betätigung des Mikroschalters bewirkt entweder das vollständige "AUS"-Schalten der Vorrichtung oder das Schalten der Vorrichtung in eine Ruhestellung.

Das Absenken des Klappenventils weist darauf hin, daß der Luftstrom vermindert wurde, was in der Praxis das Ergebnis des Zusetzens des Filters durch aus der Luft herausgefilterten Detritus ist, und daß zu dem Zeitpunkt, wo das Klappenventil 20 den Mikroschalter betätigt hat, der Filter gewechselt oder gereinigt werden muß.

Nachdem die Luft mittels der gezeigten Luftkühl-Anordnungen in den mittleren Bereich 2 passiert ist, wird sie verwendet, um die Hochfrequenzröhre 5 zu kühlen, indem ein Luftauslaß aus dem Bereich 2 in den obersten Bereich 1 durch die Röhre 5 vorgesehen ist. Ein weiterer Durchflußweg aus dem Bereich 2 in den Bereich 1 ist durch den Transformator 7. Diese Luftströme sind schematisch durch die Pfeile 24 und 25 angedeutet. Es ist ersichtlich, daß die Trägerplatte 6 in geeigneter Weise durchbrochen ist, um diese Luftströme durchzulassen.

Des weiteren wird die Luft beim Durchströmen des mittleren Bereiches 2 jegliche Vorrichtungsbauteile, die im mittleren Bereich angeordnet sind, kühlen.

Das Flüssigkeits-Kühlsystem weist ein Flüssigkeitsreservoir und eine Pumpeinheit 26 auf, die im untersten Bereich 3 angeordnet sind. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, wird gekühlte Flüssigkeit aus dem Kühler 16 über eine Leitung 27 zur Pumpe 26 gefördert und strömt von dort aus durch eine Leitung 28 zu einer Kühlschlange 29, die mit dem Transformator 7 verbunden ist. Nach dem Kühlen des Transformators 7 strömt die Kühlflüssigkeit durch die Leitung 30, die durch ein Führungsrohr 31 zum Kühler 16 geführt wird, zurück zum Kühler 16.

Die Kühlluft wird schließlich aus dem obersten Bereich 1 durch Auslässe 32 abgeführt.

Claims (7)

1. Hochfrequenz-Heizvorrichtung, aufweisend eine Hochfrequenz-Generatorröhre (5), einen Hochfrequenz-Impedanzanpassungs-Transformator (7) und eine Heizschlangen/Elementanordnung (14), die so angeordnet ist, daß sie selektiv verschiebbar ist, bezogen auf einen Arbeitsbereich, in dem die Heizschlange oder das Heizelement (14) integral mit dem Hochfrequenz-Impedanzanpassungs-Transformator (7) verbunden ist und so physisch von der Hochfrequenz-Generatorröhre (5) getrennt ist, daß beim Verschieben der Heizschlangen/-elementanordnung (14) der Transformator (7) gezwungen ist, sich mitzubewegen, ohne die Generatorröhre (5) mechanisch zu verschieben.

2. Hochfrequenz-Heizvorrichtung nach Anspruch 1, aufweisend einen neigbaren Träger (8), so daß der Transformator (7) durch einen neigbaren Träger (8) getragen wird, und eine neigungserzeugende Einheit (10, 11, 12, 13) zum Steuern der Neigung des neigbaren Trägers, mit einer solchen Anordnung, daß die Neigung des Trägers (8) gleichzeitig die Heizschlange/-element (14) verschiebt.

3. Hochfrequenz-Heizvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die neigungserzeugende Einheit (10-13) eine Rampe (10) und eine Folgestift-Anordnung (11) aufweist.

4. Hochfrequenz-Heizvorrichtung nach Anspruch 3, bei der ein doppelt wirkender Kolben (12) zum Steuern des Betriebs der Rampe (10) und der Folgestift-Anordnung (11) vorgesehen ist.

5. Hochfrequenz-Heizvorrichtung nach irgendeinem der vorangegangenen Ansprüche, die Mittel (18) zum Erzeugen einer erzwungenen Luftkühlung der Vorrichtung aufweist, und bei der Mittel (19, 20), die auf den Durchfluß der Kühlluft ansprechen, so angeordnet sind, daß sie die Notwendigkeit eines Wechsels des Luftfilters (17) anzeigen, der mit der Zufuhr von Kühlluft verbunden ist.

6. Hochfrequenz-Heizvorrichtung nach Anspruch 5, aufweisend ein Steuerventil (19) und Mittel (20) zum Hindurchführen von Kühlluft, wobei das Steuerventil im Betrieb so angeordnet ist, daß es auf den hindurchgehenden Strom von Kühlluft anspricht, die Anordnung erfolgt in der Weise, daß, vorausgesetzt der Luftstrom überschreitet einen Schwellenwert, das Ventil für den Luftstrom geöffnet bleibt; und daß immer dann, wenn der Luftstrom diesen Schwellenwert unterschreitet, die Vorrichtung, die durch den Luftstrom gekühlt wird, "AUS"-geschaltet oder andernfalls in eine Ruhestellung geschaltet wird.

7. Hochfrequenzerzeuger nach Anspruch 6, bei dem das Steuerventil (19) ein Klappen-Typ-Ventil ist.