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Anordnung zur Behandlung von Gegenständen im hochfrequenten Kondensatorfeld
Die Erfindung bezieht sich auf die Behandlung von Gegenständen im hochfrequenten
Kondensatorfeld und ist beispielsweise von Bedeutung für die Trocknung von Teilen
aus Holz oder Kunststoff im Kondensatorfeld oder auch für die Heißverleimung von
Holzteilen. Die Frequenz, mit der bei einer solchen Behandlung gearbeitet wird,
liegt im Bereich von etwa io' bis io' Hz.
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Es ist vorgeschlagen worden, bei solchen Anordnungen zur Hochfrequenzbehandlung
den an einen Hochfrequenzröhrengenerator anzuschließenden Schwingungskreis als verteilte
Leitung bzw. Lecherleitung auszubilden. Gemäß der Erfindung wird eine solche Lecherleitung
abweichend von den bisher vorgeschlagenen Anordnungen an einem Punkt mit der Hochfrequenzspannung
gespeist, der vom Knotenpunkt der Lecherleitung aus gesehen jenseits des Behandlungskondensators
liegt. Die Erfindung hat den Vorteil, daß das Kondensatorfeld mit einer Spannung
gespeist werden kann, die kleiner ist als die von dem Röhrengenerator erzeugte Hochfrequenzspannung.
Dieser Vorteil ist beispielsweise dann von Bedeutung, wenn mit Rücksicht auf symmetrische
Potentialverteilung am Kondensator die Gegentaktschaltung mit zwei Entladungsröhren
angewendet werden soll, die bekanntlich die Eigenschaft hat, daß die Spannung verdoppelt
wird. Wenn bei gegebener Speisespannung des Röhrengenerators die dadurch entstehende
Hochfrequenzspannung für den Behandlungskondensator zu hoch ist, so bietet die Anordnung
nach der Erfindang
die Möglichkeit, die Kondensatorspannung je
nach Lage des Behandlungskondensators zwischen dem Anschlußpunkt des Hochfrequenzgenerators
einerseits und dem Knotenpunkt der Lecherleitung andererseits gegenüber der Hochfrequenzspannung
herabzusetzen.
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Die grundsätzliche Anordnung der Lecherleitung nach der Erfindung
ist in Fig. i dargestellt. Die Lecherleitung i stellt den Schwingungskreis der Anordnung
dar. Der zu behandelnde Gegenstand ist bei 2 angedeutet. Die Hochfrequenzröhren
4 und 5 sind am offenen Ende der Lecherleitung angeschlossen, während sich der Knotenpunkt
3 der Lecherleitung am entgegengesetzten Ende befindet. Die Lecherleitung schwingt
bei dieser Speisung mit einer Wellenlänge, die unter der Voraussetzung, daß die
Dielektrizitätskonstante und die Permeabilität des umgebenden Mediums gleich i sind,
der 4fachen Länge der Lecherleitung entspricht.
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In Fig.2 ist die Spannungsverteilung längs der Lecherleitung dargestellt.
Am Spannungsbauch bzw. am offenen Ende der Lecherleitung herrscht die Spannung U",
d. h. die Speisespannung des Hochfrequenzröhrengenerators. Von diesem Punkt aus
sinkt die Spannung stetig nach einer Sinuskurve bis zum Knotenpunkt 3 ab. Zwischen
Spannungsbauch und Knotenpunkt kann je nach den gegebenen Umständen eine verschieden
hohe Spannung für den Behandlungskondensator ausgewählt werden.
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Die Erfindung kann mit besonderem Vorteil für solche Behandlungsanordnungen
angewendet werden, bei denen der Behandlungskondensator nicht als konzentrierte
Kapazität ausgebildet und an einem Punkt der Lecherleitung angeschlossen ist, sondern
die ganze Lecherleitung als Plattenkondensator ausgeführt ist. Es läßt sich dann
jede erforderliche Spannungsherabsetzung erzielen. Eine solche Ausgestaltung des
Kondensators kann übrigens auch für ändere Arten der Speisung der Lecherleitung
angewendet werden. Zu beobachten ist dabei, daß die von i abweichende Dielektrizitätskonstante
des zu behandelnden Gegenstandes eine entsprechende 'Verlängerung der Lecherleitung
bewirkt, d. h. die Eigenfrequenz sinkt etwas gegenüber der Eigenfrequenz der Leitung
ohne den zu behandelnden Gegenstand.
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In Fig. 3 ist ein weiteres Beispiel für die erfindungsgemäße Speisung
einer Lecherleitung dargestellt. Es ist bei dieser Anordnung angenommen, daß zwischen
dem zu behandelnden Gegenstand und dem Hochfrequenzgenerator eine verhältnismäßig
große Entfernung liegt, daß also der Hochfrequenzgenerator nicht räumlich unmittelbar
neben dem zu behandelnden Körper aufgestellt werden kann. Solche Verhältnisse können
dadurch bedingt sein, daß ein Hochfreqüenzgenerator in einer größeren Werkstatt
aufgestellt werden soll und daß es aus betriebstechnischen Gründen nicht möglich
ist, den zu behandelnden Gegenstand in unmittelbarer Nähe des Hochfrequenzgenerators
aufzustellen.
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Bei der Anordnung nach Fig.3 besteht der Behandlungskondensator 6
aus zwei Belegungen, die in den Punkten Cl und C2 elektrisch leitend miteinander
verbunden sind. Zwischen den beiden Belegungen befindet sich der zu behandelnde
Gegenstand 7, beispielsweise ein aus mehreren Teilen bestehender Holzkörper, bei
dem die einzelnen Teile durch Heißverleimung miteinander verbunden werden sollen.
Zwischen dem Behandlungskondensator 6 und dem Röhrengenerator liegt eine längere
Zuleitung 8, die schaltungstechnisch gesehen einen Teil der Lecherleitung bildet.
An dem einen Ende dieser Leitung, d. h. im Punkt B, erfolgt dar Anschluß an die
beiden Belegungen des Kondensators 6, und zwar in der Mitte zwischen den beiden
Punkten Cl und C2. Am anderen Ende der Leitung 8, d. h. im Punkt A, sind die Hochfrequenzröhren
9 und io angeschlossen, für die im vorliegenden Fall eine Gegentaktschaltung angewendet
ist. Schwingungstechnisch gesehen sind bei dieser Schaltung die beiden Hälften des
Behandlungskondensators 6 als eine Verdoppelung dieses Teiles der Lecherleitung
aufzufassen. Da sie die gleiche Länge und symmetrische Belastung durch den zu behandelnden
Gegenstand 7 erfahren, beeinflußt diese Verdoppelung die Eigenfrequenz des Gesamtgebildes.
Die gesamte Länge A-C bildet eine Lecherleitung von ein Viertel Wellenlänge des
Hochfrequenzgenerators.
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In Fig. 4 ist die Spannungsverteilung an dem Behandlungskondensator
6 dargestellt. In der Mitte des Kondensators, d. h. im Anschlußpunkt B der Zuleitung
8, ist die Spannung am größten. Nach beiden Seiten fällt sie zu den Punkten Cl und
C2 ab. Diese Art der Speisung der Belegungen des Behandlungskondensators hat den
Vorteil, daß in der Mitte der Belegungen nach beiden Seiten hin eine symmetrische
Spannungsverteilung vorliegt. Daß die Spannung von der Mitte aus nach beiden Seiten
hin etwas abfällt, kann bei der praktischen Anwendung vorteilhaft sein, wenn die
Spannung im Kondensatorfeld an den Enden des zu behandelnden Gegenstandes kleiner
sein soll als in der Mitte. Diese Voraussetzung ist beispielsweise gegeben, wenn
es sich um die Verleimung von Holzteilen . handelt, deren Abmessungen etwa der in
den Fig. 3 und 4 dargestellten Anordnung entsprechen. ' Das zu behandelnde Gut kann
j e nach den gegebenen Umständen einen größeren oder kleineren Teil des Behandlungskondensators
6 ausfüllen. Die Spannungsänderung längs der Länge der Kondensatorbelegungen kann
auch dadurch ausgeglichen werden, daß der Luftspalt zwischen den Kondensatorplatten
und dem zu behandelnden Gegenstand entsprechend geformt wird. Man erhält dann trotz
der veränderlichen Spannung an den Kondensatorplatten an dem zu behandelnden Gegenstand
die beabsichtigte Feldstärke.
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In Fig. 5 ist eine weitere Schaltungsanordnung dargestellt, bei der
die erfindungsgemäße Speisung einer Lecherleitung -angewendet ist. Im Gegensatz
zur Gegentaktschaltung der Fig.3 ist hier eine Einröhrenschaltung angewendet. Die
hier gewählte Schaltung hat im Gegensatz zu anderen Einröhrenschaltungen die Eigenschaft,
daß der Behandlungskondensator symmetrische Potentialverteilung gegenüber Erde besitzt.
Die Einröhrenschaltung nach Fig. 5 unterscheidet sich dadurch vorteilhaft gegenüber
anderen bekannten Einröhrenschaltungen.
Die Hochfrequenzröhre ii
ist mit ihrer Anode an das eine Ende einer symmetrischen Anodendrossel 12 angeschlossen.
Die Mitte dieser Drossel l2 ist mit dem Pluspol der speisenden Gleichstromquelle
verbunden. Die Kathode der Entladungsröhre ii liegt an Erde und gleichzeitig am
negativen Pol des Gleichstromgenerators. Zwischen Gitter und Erde der Entladungsröhre
ii liegen eine Gitterdrossel 14 und ein Gitterwiderstand 15. Das Gitter der Röhre
ist außerdem über einen Rückkopplungskondensator 13 mit der Anodendrossel 12 verbunden.
Zwischen dem Hochfrequenzgenerator und der Lecherleitung liegen Anodenblockkondensatoren
16, welche die Gleichspannung vom Behandlungskondensator fernhalten sollen. 17 ist
eine einen Teil der Lecherleitung bildende Zuleitung von dem Hochfrequenzganerator
zu dem Behandlungskondensator 18, der ebenso angeordnet und geschaltet ist wie der
Kondensator 6 in der Schaltung der Fig. 3. Das der Übersichtlichkeit halber neben
den Belegungen des Kondensators 18 gezeichnete Behandlungsgut ig liegt im Feldraum
zwischen den beiden B°l2gungen des Kondensators 18. Gegebenenfalls können noch Verlängerungskondensatoren
2o vorgesehen sein, um die Frequenz gegenüber der Eigenfrequenz der Lecherleitung
herabzusetzen. Die punktiert eingezeichnete Leitung 21 ist eine symmetrisch durchgeschaltete
Erdleitung.
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Die Schaltungen der Fig: 3 und 5 haben den Vorteil, daß in einfacher
Form eine vielfach gewünschte Spannungsherabsetzung mit der Möglichkeit einer längeren
Zuleitung zwischen Hochfrequenzgenerator und Behandlungskondensator erreicht wird.
Der Spannungsabfall an der Zuleitung wirkt dabei zusätzlich im Sinne einer Spannungsherabsetzung.
Es sei darauf hingewiesen, daß eine Lecherleitung nach Art der Fig. 3 und 5 an sich
auch für andere Arten der zur Hochfrequenzerzeugung dienenden Röhrengeneratoren
angewendet werden kann.
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Bei der Schaltung nach der Erfindung ist man nicht ganz frei in der
Wahl der Frequenz, der Verbindungsleitung und der Spannungsherabsetzung. Diese drei
Größen müssen sinngemäß aufeinander abgestimmt werden. Wenn die räumliche Entfernung
zwischen dem Aufstellungsort des Hoch frequenzgenerators und dem zu behandelnden
Gegenstand, d. h. dem Behandlungskondensator, bei einer vorbestimmten Frequenz keine
genügende Spannungsherabsetzung ergibt, so kann die Leitung durch an sich bekannte
Mittel verlängert werden. Man kann zu dem Zweck beispielsweise eine entsprechende
dielektrische Beschwerung anwenden.