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Hochfrequenzofen mit einem C-Klasse Elektronenröhrenoszillator Zur
Er#hitzung von Metallgegenständen auf induktivem Wege oder zur kapazitiven
Erhitzung von Gegenständen aus nicht leitendem Material sind Hochfrequenzöfen bekannt,
bei denen die Hochfrequenzenergie dem Ausgangskreis einer rückgekoppelten Elektronenröhre
entnommen wird.
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Zur Erzielung einer günstigen Ausbeute ist es bekannt, einen C-Klasse
Elektronenröhrenoszillator zu verwenden mit einem in den Anodenkreis eingeschalteten
Ausgangskreis, dem eine Rückkopplungsspannung entnommen wird, die über einen Gitter-kondensator
dem über einen Gitterableitungswiderstand mit der Kathode verbundenen Steuergitter
zugeführt wird.
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Um eine maximale Attsbeute zu erzielen, ist es erforderlich, den Belastungswiderstand
dem Oszillator anzupassen, mit anderen Worten zu bewirken, daß bei vollständiger
Spannungsaussteucrung der Röhre eine vollständige Stromaussteuerung stattfindet.
Sowohl bei induktiver als auch kapazitiver Kopplung zwischen dem Oszillator und
der Belastung kann zur Belastungsanpassung der Kopplungsgrad zwischen dem Oszillator
und der Belastung geändert werden, und außerdem ist 6ine beschränkte Anpas-sung
durch Änderung der Rückkopplung des Röhrenoszillators möglich.
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Wenn der Hochfrequenzofen zur Erhitzung von Gegenständen verschiedener
Art und Größe verwendet wird, soll die an die Belastung abgegebene Leistung regelbar
sein. Um dies zu bewirken, ist es üblich, die Spei-sespannung des Oszillators regelbar
zu machen.
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Zum Anzeigen der Oszillatorbelastung ist ein den Anoden- oder Gitterstrorn
anzeigendes Gerät verwendbar. Die Anoden- und Gitterströme nehmen nämlich, wie bekannt,
bei wachsender Belastung zu bzw. al).
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Die Erfindung bezweckt bei Hochfrequenzöfen der
geschilderten
Art, eine Anzeige über die Belastungsanpassung zu schaffen, um eine Einstelfung
auf bestmögliche Belastungsanpassung und/oder um schädliche Überlastung der Oszillatorröhre
zu verhüten.
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Gemäß der Erfindung wird dies bei Hochfrequenzöfen der beschriebenen
Art in besonders einfacher Weise erzielt, indem zur Belastungskontrolle ein Differentialgerät
verwendet wird, das im entgegengesetzten Sinne vom Anoden- und Gitterstrom
ge-
steuert wird.
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Vorzugsweise wird als Differentialgerät ein Zeigergerät mit zentraler
Nullage verwendet.
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Wenn däs Differentialzeigergerät derart gewählt wird, daß bei einem
normalen, im übrigen jedoch beliebigen Betriebszustand und maximaler Belastungsanpassung
die Beeinflussungen des Anoden- und Gitterstroms einander ausgleichen, zeigt es
sich, daß die erhaltene Anzeige überra-%&e.nderweise immer praktisch optimale
Relastungsanpassung bei sich innerhalb weiter Grenzen ändernden Betriebszu-ständen
ergibt, die bei Änderung aus den vorerwähnten Gründen z. B. der Oszillatorspeisespannung,
der Kopplung zwischen Oszillator und Belastung und der Oszillatorrückkopplung oder
bei kombinierter Änderung dieser Faktoren eintreten. Bei Fehlanpassung zeigt die
Ausschlagsrichtung des Zeigergerät#s eine Unter- oder überanpassung an.
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Das Zeigergerät kann mit einer für verschiedene Oszillatorspeisespannungen
in der an die Belastung abgegebenen Leistung geeichten Skalen versehen werden.
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Gemäß der weiteren Erfindung ist das Differentialgerät ebenfalls unter
Beibehaltung der erwähnten Vorzüge verwendbar, um schädlicheÜberlastung der Oszillatorröhre
anzuzeigen oder zu verhüten. Das Differentialgerät besteht zu diesernZweck vorzugsweise
aus einem als Maximalrelais fungierenden Differentialrelais mit einem im Anodenspeisekreis
enthaltenen Ruhekontakt.
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Die Erfindung wird an Hand einer Zeichnung beispielsweise näher erläutert.
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Die Zeichnung stellt die Schaltung einer besonders günstigen Ausführungsform
eines Hochfrequenzofens nach der Erfindung dar.
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In dieser Schaltung wird die Hochfrequenzenergie einem in C-Klasse
geschaIteten Elektrenenröhrenoszillator mit einer direkt geheizten Triode i entnommen.
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Im Anodenkreis des als Colpittschaltung ausgebildeten Elektronenröhrenoszillators
ist der, die Oszillatorfrequenz bestimmende Schwingungskreis mit einer Kreisspule
2 und in Reihe geschalteten Kon,densatoren 3, 4 über einen Trennungskonden-3ator
5 mit der Anode 6 dier Triode verbunden. Die dem von den Kreiskondensatoren
3, 4 gelbildeten kapazitiven Spannungsteilen entnommene Rückkopplungsspannung
wird über einen Gitterkondensator 7 dem über einen Gitterwiderstand
8 mit der Kathode verbundenen Steuergitter jo zugeführt.
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Der beim Schwingen der Schaltung im Schwingungskreis auftretende Kreisstrom
wird zur Erhitzung eines Werkstücks ii benutzt; im Zusammenhang hiermit ist ein
Teil 12 der Kreisspule 2 nach außen geführt. Dieser Spulenteil 12 ist induktiv mit
einer meistens aus einer einzigen Windung bestehenden Kopplungsspule 13 gekoppelt,
die mit einer Arbeitsspule 14 verbunden ist.
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Zur maximalen Belastungsanpassung ist der Spulünteil 12 mit Anzapfungspunkten
12' versehen, so daß das Windungsver#hältnis des vom Spulenteil 12 und der Kopplung!sspule
13 gebildeten Transformators stufenweise regülbar ist. Eine Belastungsanpassung
ist weiter erzielbar, indem im Anodenstromkreis der Oszillatorröhre eine Hilfsspule
15 angeordnet wird, die zusammen mit den nicht nach außen geführten Teilen der Kreisspule
2 einen Autotransformator mit regelbarem Kopplungsgrad bildet. Dies ist dadurch
bewirkbar, daß eine in axialer Richtung beNvegbare Kopplungsspule 15 konzentrisch
in der Kreisspulü 2 angeordnet wird.
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Die Speisespannung der Oszillatorschaltung entsteht durch doppelte
Gleichrichtung mittels Gleichrichter 16, 17 einer der Sekundärwicklung eines Transformators
18 entnommenen 1\Tetzf requienzwechselspannung. Diese Gleichspannung wird über Drosseln
ig und ig' der Anode 6 der Triode i zugeführt. Die Primärwicklung 2o des
Transformators 18 ist mit Anzapfungspunkten 20' versehen, so daß die Speisespannung
regelbar ist, um die der Belastung abzugebende Leistung regeln zu können.
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Um bei sich stark ändernden Betriebsumständen immer eine maximale
Belastungsanpassung einstellen zu können und/oder zur Verhütung schädlicher Überlastung
der Oszillatorröhre wird nach der Erfindung ein Differentialzeigergerät
23 verwendet, das im entgegengesetzten Sinne vom Anoden-und Gitterstrom gesteuert
wird. Es kann z. B. -ein Differentialgerät mit zwei in den Anoden- und in
den Gitierkreis eingeschalteten Spulen verwendet werden.
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Weiter ist es möglich, Nvie in der Zeichnung dargestellt, in den Gitter-
und Aliodenkreis Widerstände 21 bzw. 22 einzuschalten, die von dem Zeigergerät
23, das in diesem Falle eine zentra:le Nullage besitzt, überbrückt werden.
Die Widerstände 21 und 22 sind derart gewählt, daß bei maximaler Belastungsanpassung
der Zeiger des Geräts 23 in der zentralen Nullage steht.
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Die Anzeige ist bei optimaler Belastungsanpassung immer praktisch
Null und unabhängig von den Betriebsumständen, während bei Fehlanpassung ein Ausschlag
nach links Unteranpassung, ein Ausschlag nach rechts Überanpassung auch in der Größe
anzeigt. Die Anzeige in bezug auf Belastungsanpassung ist in dem -Maße genauer,
wie die Speisespannung zunimmt.
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In der dargestellten Schaltung verläuft bei Änderung des Übersetzungsverhältnisses
der Rückkopplungsfaktor des Oszillators derart, daß einer maximalen Belastungsanpassung
entgegengewirkt wird. Um dies zu verhüten, kann als Gitterwiderstan#d8 ein stromanhängiger
Widerstand benutzt werden.
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Von einer in der Praxis ausprobierten Apparatur, deren Prinzipschaltung
in der Zeichnung dargestellt ist, werden im folgenden einige Daten gegeben.
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Der Elektronenrölirenoszillator enthält zwei
1)arallelgcsc,lialtete
Philips Sendetrioden TA 12120: IMaximal abgegebene Leistung 20 kW, maximale
-,'"no,(1,-iispaniiung iokV, maximaler -,\no#denstr(-)in je Röhre 1,9
A,
maximaler Gitterstrom je Röhre o"5 A,
Zeigergerät: Voltirieter
mit zentraler Ntillage und Maximalausschlag bei etwa 5 Volt, Größe des in
den Aii-#denkreis eingeschalteten Widerstands 22 : 1 Oliin, Größe
des in den Gitterkreis eingeschalteten Widerstands 21 : 7 Ohrn.
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Der in der Praxis verwendete Hochfrequenzofen soll eine große Betriebssicherheit
haben. Zu diesem Zweck ist es bekamit, in den Kathodenkreis einen Widerstand 24
einzuschalten, der eine einer Überlastung entgegenwirkende negative Gittervorspaninnig
herbeiführt. Urn jedoch bei abnormaler Betätigung der fleizanlage die Möglichkeit
schädlicher Überlastung weiter zu beschränken, kann als Dilfferentialgerät ein als
--\laximalrelais fungierendes Difierentialrelals mit einem im Anodenspeisekr#eis
enthaltenen Ruhekontakt verwendet werden.
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Ein derartiges zur Vermeidung von Überlastung %-er#N'eiidetes Gerät
ermöglicht es, einen kleineren Kathodenwid,erstand zu verwenden oder diesen Widerstand
wegzulassen, was eine bessere Ausbeute der 1 leizanlage ergibt.
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Die Erfindung ist auch hei anderen als der dargestellten Oszillatorschaltung
an-,vendbar, z. B. bei Röhrenoszillatoren, bei denen die Rückkopplungsspannung einer
im Gitterstroni liegenden Rückkopplungsspule entnommen wird, die mit dem im "#nodenkreis
enthaltenen f requenzbüstiminenden Schwiligungskreis induktiv ga-oppeit ist,
und ferner bei flochfrequenzöfen für kapazitive Erhitzung.