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Schaltungsanordnung zur Uberwachung der Spannung von Hochfrequenzgeneratoren
für industrielle Zwecke, z. B. zur Hochfrequenz-bzw. Ultraschallbehandlung irgendwelchen
Gutes Bei Hochfrequenzgeneratoren für industrielle Zwecke, deren Spannungen zur
Behandlung von flüssigem, festem und gasförmigem Gut, z. B. mit Ultraschall oder
im elektrischen oder magnetischen Hochfrequenzfeld, verwendet werden, ist es erforderlich;
die von den Generatoren abgegebenen Spannungen möglichst konstant zu halten., um
ungivnstige Beeinträchtigungen der Gutteile, die behandelt .wenden. sollen, zu:
vermeiden_ . wird das Gut beispielsweise in einem elektrischen oder magnetischen
Hochfrequenzfeld, d. h. in einem Kondensator- oder in einem Spulenfeld, behandelt,
so erwärmt sich das Gut infolge seiner Verluste, so daß es mit Hilfe der Hochfrequenzbehandlung
möglich ist, beispielsweise Verl.eimüngen von Holzteilen, eine Vulkanisierung von
Kautschuk oder. Schweißüngen und Lötungen von Metallen durchzuführen.
Bei
der Ultraschallbehandlung eines Gutes ergibt sich eine weitere industrielle Anwendung
von Hochfrequenzspannungen. Dabei werden die hochfrequenten Spannungen zur Erzeugung
der Ultraschallschwingungen entweder über Kondensatorelektroden einem Schwingquarz
oder üb>er eineSpule :-inem Magnetostriktionssc'hwinger zugeführt. Durch die Ultraschallbehandlung
lassen sich u. a. Metallschmelzen entgasen oder Emulsionen herstellen.
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Die geschilderte technische Anwendung der hochfrequenten oder ultrahochfrequenten
Spannungen hat zur Voraussetzung, daß diese Spannungen selbst bei Belastungsänderungen
hinreichend konstant bleiben bzw. einen vorgegebenen zeitlichen Verlauf haben, um
Überhitzungen oder Zerstörungen der Gutteile oder des Senders zu verhindern. Es
ist daher erforderlich, die von dem Hochfrequenzgenerator abgegebenen Hochfrequenzspannun,-en
auf ihren Spannungsverlauf hin zu überwachen. Eine derartige Überwachung ist besonders
dann erforderlich, wenn an den Generator, der die Hochfrequenzspannung liefert,
nicht nur ein einziger Arbeitskreis, sondern deren mehrere angeschlossen sind, die
in absatzweisem oder sich überschneidenden Betrieb arbeiten. Selbst in Fällen, in
denen die Hochfrequenzspannung des Generators nur einem einzelnen Arbeitsplatz zuggeführt
wird, beispielsweise einem Feldelektrodenpaar, zwischen dem Gutteile erhitzt werden,
muß für eine Spannungsregelung gesorgt werden, wenn die Belastung schwankt. Solche
Belastungsschwankungen sind z. B. dann gegeben, wenn die Gutteile über ein Transportband
dem Hochfrequenzfeld ausgesetzt werden. Derartige Belastungs- und Spannungsänderungen
treten beispielsweise u. a. hei Entlausungsanlage-n auf, bei denen die Gutteile,
z. B. Kleidungsstücke, in kleineren und größeren Ballen dem Hochfrequenzfeld zugeführt
werden.
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Ähnliche Spannungs- und Belastungsänderungen treten auch bei der Ultraschallbehandlung
von Gut auf. Bei diesen Anlagen können darüber hinaus durch die Belastungsänderungen
noch erhebliche Beeinträchtigungen der Schwingeinrichtung eintreten. So ist beispielsweise
möglich, daß d°r Schwingquarz oder die Schwin;gquarzelektroden bei zu klein werdender
Belastung des Schwingers durch das Gut zerstört werden.
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Gemäß der Erfindung sind zur Erzielung eines vorgegebenen Verlaufs
der Hochfrequenzspannung, vorzugsweise zur Erzielung einer Spannungskonstanz, Überwachungsmittel
vorgesehen, die bei unzulässiger Abweichung der Hochfrequenzspannung vom Sollwert,
z. B. infolgeÄnderung derGeneratorbelastun:g, zum Ansprechen gebracht werden und
über diesen zugeordnete Steuerglieder eine Regelung der Hoch:frequenzspannung auf
den vorbestimmten Betrag bewirken.
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Gemäß der weiteren Ausbildung der Einrichtung nach der- Erfindung
wird die zu überwachende Generatorspannung mittels der überwachungsschaltmittel
mit einer Hilfsspannung verglichen, deren zeitlicher Verlauf testgelegt, vorzugsweise
konstant ist. Als Überwachungsschaltmittel werden zweckmäßig Differentialrelais
verwendet, deren einer Wicklung die zu regelnde Spannung und deren anderer Wicklung
die. Vergleichsspannung zugeführt wird.
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Auf weitere Merkmale der Erfindung soll bei der nachfolgenden Beschreibung
eines Ausführungsbeispieles hingewiesen werden.
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Das Ausführungsbeispiel bezieht sich auf eine Spannungsregelung in
einem Hochfrequenzkreis, in dem das zu behandelnde Gut zwischen Kondensatorfeldelektroden
angeordnet ist.
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Es sei darauf hingewiesen, daß die erfindungsgemäße Spannungsüberwachungsschaltung
nicht auf die Behandlung des Gutes im Kondensatorfeld beschränkt ist, sondern daß
die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung auch in Hochfrequenzbehandlungsanlagen
Verwendung finden kann, bei .denen das Gut in einem Spulenfeld behandelt wird.
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Die Erfindung ist auch nicht auf die Behandlung von Gut im Hochfrequenzfeld
beschränkt, sondern die erfindungsgemäße: Schaltungsanordnung kann mit gleichem
Vorteil zur Überwachung der Hochfrequenzspannungen bei Ultraschallerzeugungseinrichtungen
angewendet werden.
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Von dem Generator G wird die zur Behandlung des Gutes erforderliche
Hochfrequenzspannung abgeleitet und über die Leitungspaare 1,:2 und 3 den verschiedenen
Feldplätzen zugeführt. Die .über die Leitung i kommende Hochfrequenzspannung wird
über das Spannungsregelglied q., das aus zwei gekuppelten Drehkondensatoren besteht,
den Kondensatorelektroden 5 und 6 zugeführt, zwischen denen das zu behandelnde Gut
7 angeordnet ist. Beim Abschalten der beispielsweise über die Leitungen a oder 3
an die dortigen nicht dargestellten Feldplätze angelegten Spannungen würde sich
eine unerwünschte Spannungserhöhung an dem durch die Hochfrequenzleitung i versorgten
Feldplatz ergeben. Damit wäre eine Temperaturerhöhung am Gut verbunden, die unten
Umständen nicht tragbar ist. Zur Regelung der Hochfrequenzspannung an dem Gut 7,
insbesondere zur Konstanthaltung dieser Spannung, wird bei Änderungen der Generatorbelastung
eine selbsttätige Spannungsregelung durchgeführt. Zu diesem Zweck wird die Spannung
hinter dem Spannungsregelmittel abgezweigt und dem kapazitiven Spannungsteiler 8
zugeführt. Ein bestimmter, vorzugsweise sehr kleiner Betrag von einigen Volt der
an dem Spannungsteiler 8 liegenden Hochfrequenzspannung wird abgegriffen, über den
Gleichrichter9 gleichgerichtet und über einen Regelwiderstand io der Wicklung I
des Differentialrelais R zugeführt. Der zweiten Wicklung II des Differentialrelais
R wird über die Gleichspannungsquelle B und den Regelwiderstand i i eine entsprechende
Vergleichsspannung zugeführt. Bei Spannungsgleichheiten ;in den Wicklungen I und
II befindet sich der Anker r in der Ruhestellung zwischen den beiden von dem Anker
r betätigten Kontakten a und b.
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Ändert sich während des Betriebes aus irgendwelchen Gründen, z. B.
beim -Unterbrechen- der zu
den anderen Feldplätzen führenden Leitungen
2 oder 3, die Generatorbelastung, so wird die Spannung an den Feldelektroden 5 und
6 und damit auch an dem Spannungsteiler 8 größer. Die Folge davon ist, daß die der
Wicklung I des Differentialrelais. R über den Gleichrichter g zugeführte Gleichspannung
ansteigt, so daß das Spannungsverhältnis in dem Differentialrelais R gestört wird.
Der Anker r wird nach der einen Seite umgelegt, wodurch derAnkerr und der Kontakt
a stromleitend miteinander verbunden werden. Beim Anlegen des Ankers y an den Kontakt
a wird ein Stromkreis für den Motor 1V1 geschlossen., über Erde, Batterieteil Bai,
Kontakt a, Anker r, Motor M, Erde. Der Motor läuft nun in einer bestimmten
Richtung um, wodurch über die Achse 12 die gekuppelten Spannungsregelkondensatoren
4 verstellt werden. Beim Verstellen des Spannungsreglers 4 in der durch den Motor
festgelegten Drehrichtung wird die Spannung an den Feldelektroden 5, 6 und damit
an dem Spannungsteiler 8 vermindert. Diese Spannungsverkleinerung erfolgt so lange,
bis die Spannungen in den Wicklungen I und II des Differentialrelais R wieder einander
gleich sind und der Anker r durch eine Rückstellkraft, z. B. eine Feder, wieder
in die Mittelstellung gezogen wird. In diesem Augenblick wird der Stromkreis für
den Motor durch den Anker r unterbrochen, so daß eine weitere Verstellung des Spannungsregelgliedes
4 nicht mehr durchgeführt wird.
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Bei Spannungsabsenkungen auf der Leitung i, z. B. beim Zuschalten
der durch die Leitungen :2 und 3 versorgten Arbeitsplätze, wird die Spannung an
den Feldelektroden 5 und 6 und damit an dem Spannungsteiler 8 kleiner, ebenso die
Spannung in der Wicklung I des Differentialrelais R. Dadurch wird der Anker r in
seine andere Stellung bewegt und berührt den Kontakt b. Hierdurch wird ein Stromkreis
für den Motor M geschlossen über Erde, Batterieteil Bat, Kontakt
b, Anker r, Motor, Erde. Der Motor M dreht sich nunmehr im entgegengesetzten
Drehsinn. Das Spannungsregelglied 4 wird entsprechend verstellt, die Spannung an
den Feldelektroden 5, 6 und damit an dem Spannungsteiler 8 so lange vergrößert,
bis die Spannungen in den Wicklungen I und II einander gleich sind und der Anker
r in seine Ruhestellung, d. h. in die Mittelstellung, zurückbewegt wird.
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An Stelle eines Motors kann auch einentsprechend aufgebautes Schrittschaltwerk
verwendet werden. Da bei der Erwärmung von Gutkörpern im Hochfrequenzfeld Spannungsänderungen
auch Temperaturänderungen am Gut hervorrufen, kann die Schaltungsanordnung nach
der Erfindung auch zur Temperaturüberwachung herangezogen werden. Es ist hierzu
nur nötig, z. B. am Gutkörper ein Thermoelement od. dgl., d. h. ein Mittel, das
Temperaturänderungen in Spannungsänderungen umsetzt, anzubringen und mit der von
diesem Mittel abgegebenen Spannung den Vergleichsstromkreis, der die Teile B, II
und die Wicklung R 1I enthält, so auszusteuern, daß bei größer werdender Spannung
am Thermoelement eine entsprechende Verminderung der Spannung an der Relaiswicklung
R II eintritt.