DE517741C

DE517741C - Arrangement for the heating of metal electrodes made of sheet metal cylinders by means of induction in a high-frequency field

Info

Publication number: DE517741C
Application number: DEA45038D
Authority: DE
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1924-05-23
Filing date: 1925-05-23
Publication date: 1931-02-12

Description

Es ist bekannt, aus zylinderförmig gebogenem Metallblech bestehende Elektroden elektrischer Entladungsgefäße mittels Induktion im Hochfrequenzfeld zu erhitzen, um sie beispielsweise zu entgasen. Die Erfindung beruht auf der Entdeckung, daß diese Erhitzung wesentlich beschleunigt werden kann, wenn die Blechzylinder in der Richtung des induzierten Stromes eine Diskontinuität aufweisen.It is known to have electrodes made of sheet metal bent in a cylindrical shape to heat electrical discharge vessels by means of induction in a high-frequency field in order to to degas them, for example. The invention is based on the discovery that this Heating can be accelerated significantly if the sheet metal cylinder in the direction of the induced current have a discontinuity.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf die Anwendung sehr hoher Stromfrequenzen; bei solchen darf für die Strömungen in dem Blechzylinder die Impedanz gleich der Induktanz co L gesetzt werden. Xun sieht man aber sofort, daß beim Aufschlitzen des Zylinders für die neue Strombahn, die nun hintereinander längs Außen- und Innenfläche des Blechzylinders verläuft, die InduktivitätL The invention also relates to the use of very high current frequencies; in such cases, the impedance for the currents in the sheet metal cylinder may be set equal to the inductance co L. But you can immediately see that when the cylinder is slit open, the inductance L for the new current path, which now runs one behind the other along the outer and inner surface of the sheet metal cylinder

ao sich in demselben Maße verringert wie die EMK; beide sind nämlich proportional der Fläche, die in einer senkrecht zur Achse stehenden Schnittebene von der Strömungslinie umschlossen wird, d. h. also, daß der Strom in der Begrenzung einer beliebigen einfach zusammenhängenden, zur Achse senkrecht stehenden Fläche bzw. die Stromdichte im Mantel eines Zylinders, dessen Erzeugende dem Magnetfeld parallel, dessen Querschnitt aber ganz beliebig ist, unabhängig von der Gestalt der Fläche bzw. des Querschnitts ist. Die Wärmeentwicklung ist demnach für gleich hohe Zylinder, da der Strom immer derselbe ist, proportional dem Ohmschen Widerstand, und da der Wider-. stand der Strombahn für den geschlitzten Zylinder rund doppelt so groß ist wie für den ungeschlitzten, so ist damit die Wirksamkeit des vorliegenden Verfahrens theoretisch begründet. ao decreases to the same extent as the EMF; namely, both are proportional to Area which is enclosed by the flow line in a section plane perpendicular to the axis, d. H. so that the Current in the boundary of any simply connected surface perpendicular to the axis or the current density in the jacket of a cylinder, whose generating line is parallel to the magnetic field, whose Cross-section, however, is quite arbitrary, regardless of the shape of the surface or the Cross-section is. The heat development is therefore for cylinders of the same height, since the Current is always the same, proportional to the ohmic resistance, and since the resistive. the current path for the slotted cylinder is around twice as large as for the unslotted, so the effectiveness of the present procedure is theoretically justified.

Anschließend sei die Betrachtung noch formelmäßig durchgeführt. Sai I₁ der Strom in der Primärspule, ω seine Kreisfrequenz, L und R die Induktivität und der Widerstand der sekundären Strombahn, M der Koeffizient der gegenseitigen Induktion und L, der Sekundärstrom, so ist die sekundlich entwickelte WärmeThen the consideration is still carried out in terms of a formula. Sai I _{1 is} the current in the primary coil, ω its angular frequency, L and R the inductance and resistance of the secondary current path, M the coefficient of mutual induction and L, the secondary current, is the heat developed by the second

N = R. J^,N = R. J ^,

]/w²L² + R^a-] / w ² L ² + R ^a -

N =N =

T₁ ² ■ 'JO²M² T ₁ ² ■ 'JO ² M ²

U-U-

Nun ist nach den obigen Betrachtungen dasNow, according to the above considerations, that is

Verhältnis -r-, eine von der Form des Zvlin-Ratio -r-, one of the shape of the Zvlin-

M 'M '

ders unabhängige Konstante C, und der Ausdruck Β²[ω² M² kann durch hinreichend großewhich is the independent constant C, and the expression Β ² [ω ² M ² can be replaced by sufficiently large

Wahl von α> beliebig klein gemacht werden. Dann wird N ~ J₁ ² · -^-, d. h. die sekundlicheChoice of α> can be made arbitrarily small. Then N ~ J ₁ ² · - ^ -, that is, the secondary

Wärmeentwicklung ist nur von dem Widerstand der sekundären Strombahrt abhängig und diesem proportional.Heat development is only dependent on the resistance of the secondary current ride and proportional to this.

Die Abbildung zeigt ein Ausführungsbeispiel eines gemäß der Erfindung ausgebildeten Glühkathoden-Entladungsgefäßes in ίο schaubildlicher Darstellung. Dieses besteht aus einem Glasbehälter ι mit einer Anode 2 und einer Glühkathode 3. Die Anode besteht aus einem zylinderförmig gebogenen Blech aus Molybdän, Nickel o. dgl. und wird einerseits von den Drähten 4, 5, andererseits von den Drähten 6, 7 getragen, welche auf entgegengesetzten Seiten des Glasgefäßes in die Füße 8 und 9 eingeschmolzen sind. Die Kathode 3 besteht aus einem Glühfaden aus Wolfram o. dgl. und ist mit den Stromeinführungsdrähten 10, 11 verbunden, von denen erstere eine Schraubenfeder 12 bildet, durch welche der Glühfaden gestreckt _ gehalten wird. Von der Anode erstrecken sich scheibenförmige Platten, von denen die eine, 13, in der Abbildung sichtbar ist, nach der Anode. Diese Scheiben werden von Drähten 14, 15 bzw. 16, 17 getragen. Das Glasgefäß kann durch eiine Röhre, die später abgeschmolzen wird und die bei 18 angedeutet ist, entlüftet oder mit Gas gefüllt werden. Das Glasgefäß ist von einer induzierenden Primärspule 19 umgeben, die abgebrochen dargestellt ist und das Hochfrequenzfeld erzeugt. Die Frequenz des induzierenden Stromes soll so gewählt werden, daß die \^rerkettung des Primär- und Sekundärkreises durch Eisen nicht erforderlich ist, also etwa höher als 10 oooPerioden in der Sekunde. Wenn die Anode durch einen vollständig geschlossenen Zylinder oder einen anderweitig geschlossenen Körper gebildet würde, so könnte sie in bekannter Weise durch das Hochfrequenzfeld erhitzt werden, beispielsweise um sie zu entgasen. Es zeigte sich nun die überraschende Tatsache, daß der Anodenzylinder 2, wenn er geschlitzt ist, viel schneller erhitzt werden kann, so zwar, daß unter sonst gleichen Umständen die Zeit, die zur Erreichung einer bestimmten Temperatur erforderlich ist, bei dem geschlitzten Zylinder nur halb so groß ist wie bei dem ungeschlitzten Zylinder. Die Ursache dieser Erscheinung kann in der Hautwirkung erblickt werden, durch welche der durch das Feld außerhalb des Anodenzylinders erzeugte Strom auf die äußere Oberfläche beschränkt wird und ein gleicher Strom, beschränkt auf die Innenseite, induziert wird, wobei die Tiefe der stromdurchflossenen Haut von der Frequenz des induzierenden Feldes abhängt.The figure shows an embodiment of a hot cathode discharge vessel designed according to the invention in a diagrammatic representation. This consists of a glass container ι with an anode 2 and a hot cathode 3. The anode consists of a cylindrically bent sheet of molybdenum, nickel or the like and is carried on the one hand by the wires 4, 5, on the other hand by the wires 6, 7, which are melted into the feet 8 and 9 on opposite sides of the glass vessel. The cathode 3 consists of a filament made of tungsten or the like and is connected to the current introduction wires 10, 11, of which the former forms a helical spring 12 by which the filament is kept stretched. Disc-shaped plates, one of which, 13, is visible in the figure, extend from the anode to the anode. These disks are carried by wires 14, 15 and 16, 17, respectively. The glass vessel can be vented or filled with gas through a tube which is later melted off and which is indicated at 18. The glass vessel is surrounded by an inducing primary coil 19, which is shown broken off and which generates the high-frequency field. The frequency of the inducing current should be selected so that the \ ^r erkettung of the primary and secondary circuit is not required by iron, or about more than 10 oooPerioden second. If the anode were formed by a completely closed cylinder or some other closed body, it could be heated in a known manner by the high-frequency field, for example in order to degas it. The surprising fact that the anode cylinder 2, if it is slotted, can be heated much faster, so that under otherwise the same circumstances, the time required to reach a certain temperature is only half the time for the slotted cylinder is as big as with the unslotted cylinder. The cause of this phenomenon can be seen in the skin effect, by which the current generated by the field outside the anode cylinder is restricted to the outer surface and an equal current, restricted to the inside, is induced, whereby the depth of the current-carrying skin depends on the frequency of the inducing field depends.

Um die beschleunigte Erhitzung zu erhalten, soll die Dicke des zu erhitzenden Bleches so gewählt werden, daß sie diejenige der Hautschicht übertrifft, und zwar soll die Blechdicke vorzugsweise mindestens doppelt so groß gewählt werden wie die Dicke der Hautschicht. Letztere hängt ihrerseits bekanntlich von der Feldfrequenz ab. Für eine gegebene Blechdicke, kann daher die Feldfrequenz genügend hoch gewählt werden, um im geschlitzten Leiter eine schnellere Erhitzung hervorzurufen als im ungeschlitzten Leiter.In order to obtain the accelerated heating, the thickness of the sheet to be heated should be be chosen so that it exceeds that of the skin layer, namely the Sheet thickness are preferably chosen to be at least twice as large as the thickness of the Skin layer. As is well known, the latter depends on the field frequency. For one given sheet thickness, the field frequency can therefore be chosen to be high enough to cause more rapid heating in the slotted conductor than in the unslotted conductor Ladder.

Claims

Patent claims:

ι. Arrangement for heating metal electrodes made of sheet metal cylinders electrical discharge vessels by means of induction in a high-frequency field, thereby characterized in that the sheet metal cylinder is interrupted by slots in order to accelerate the heating in the direction of flow are.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the sheet thickness is chosen to be more than twice as large as the depth of the skin layer for a given Frequency or that the latter is selected correspondingly high for a given sheet thickness.

1 sheet of drawings

. THOUGHT IN THE BED