DE892039C

DE892039C - Arrangement for treating bodies in a high-frequency alternating field

Info

Publication number: DE892039C
Application number: DENDAT892039D
Authority: DE
Inventors: Nürnberg Dr. rer. nat. Eugen Sauter
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG
Publication date: 1953-08-20

Description

Anordnung zur Behandlung von Körpern im hochfrequenten Wechselfeld Es ist bekannt, zur Erhitzung von Körpern, beispielsweise zum Glühen, Trocknen, Entkeimen oder zur Tötung von Parasiten, hochfrequente elektrische oder magnetische Wechselfelder auf das Gut einwirken zu lassen. Die zu diesen Zwecken nötigen Hocbfrequenzenergien erzeugt man meist mit Hilfe von Generatoren, die Entladungsgefäße (Hochvakuum-, gas- oder dampfgefüllte Entladungsgefäße) enthalten. Im Gegensatz zu der Anwendung von Röhrengeneratoren für die Nachrichtentechnik muß man bei der industriellen Anwendung von Hochfrequenz mit stark wechselnder Belastung des Generators rechnen. Man hat deshalb bereits vorgeschlagen, die Betriebsgrößen des Generators so zu beeinflussen, daß trotz wechselnder Last keine überbelastung der Generatorröhren entsteht. In diesem Zusammenhang ist vorgeschlagen worden, den Gitterstrom als Kriterium für die Belastung des Generators zu verwenden und durch Beeinflussung des Rückkopplungsgrades, der Gittervorspannung durch Änderung des Gitterwiderstandes oder durch Änderung der Anodenspannung den Gitterstrom ganz oder angenähert konstant zu halten. Die hierzu nötigen Verstellungen z. B. des Gitterwiderstandes oder der Kopplung zwischen Gitter- und Anodenkreis werden meist mit Hilfe von Servomotoren in besonderen hydraulischen oder pneumatischen Servomotoren nach Art des Thoma-Reglers vorgenommen. Es ist auch bekanntgeworden, Mittel anzuwenden, um die Belastung des Generators konstant zu halten. Das ist in verschiedener Weise möglich, z. B. durch Änderung der Kopplung zwischen Generator und Verbraucher oder bei der Behandlung von Körpern im elektrischen Hochfrequenzfeld durch Verstellen des Plattenabstandes des Behandlungskondensators.Arrangement for treating bodies in a high-frequency alternating field It is known to heat bodies, for example for glowing, drying, Sterilizing or killing parasites, high frequency electrical or magnetic To let alternating fields act on the goods. The high frequency energies necessary for these purposes is usually created with the help of generators, the discharge vessels (high vacuum, gas or vapor-filled discharge vessels). In contrast to the application of tube generators for communications engineering has to be used in industrial applications Expect high frequency fluctuations in the generator load. One has therefore already proposed to influence the operating parameters of the generator in such a way that that despite the changing load there is no overloading of the generator tubes. In this connection has been proposed to use the grid current as a criterion for to use the load on the generator and by influencing the degree of feedback, the grid prestress by changing the grid resistance or by changing it the anode voltage to keep the grid current completely or approximately constant. the necessary adjustments z. B. the grid resistance or the coupling between Grid and anode circles are usually with Help from servomotors in special hydraulic or pneumatic servomotors like the Thoma controller performed. It has also become known to use means to reduce the burden of the To keep the generator constant. This can be done in a number of ways, e.g. B. by Change in the coupling between generator and consumer or in the treatment of bodies in an electrical high-frequency field by adjusting the distance between the plates of the treatment capacitor.

Man .kann nun eine Verbesserung und Vereinfachung von Anlagen, bei welchen Hochfrequenz für industrielle Zwecke zur Behandlung irgendeines Gutes benutzt wird, gemäß der Erfindung dadurch erreichen, daß man die Verstellorgane, welche zur Beeinflussung der Betriebsgrößen des Generators (Rückkopplungsgrad, Gitterspannung od. dgl.) dienen, heranzieht, um den Energieentzug, also die Belastung des Generators, zu verändern. Man kann diese beiden Einflüsse gleichzeitig wirken lassen, man kann aber auch so vorgehen, daß man erst den einen Einfluß wirken läßt und von der Verstellung der anderen Größe dann Gebrauch macht, wenn die Grenze des Regelbereiches des ersten Regelverfahrens erreicht ist.One can now improve and simplify systems which radio frequency is used for industrial purposes to treat any good will achieve, according to the invention in that the adjusting members, which to influence the operating parameters of the generator (degree of feedback, grid voltage or the like) are used to reduce energy consumption, i.e. the load on the generator, to change. You can let these two influences work at the same time, you can but also proceed in such a way that one first lets one influence take effect and that of the adjustment makes use of the other size when the limit of the control range of the first Control procedure is reached.

Weitere Einzelheiten: der Erfindung werden an Hand der folgenden Beispiele beschrieben.Further details of the invention are illustrated by the following examples described.

Mit i und 2 (Fig. i) sind zwei Röhren eines nur schematisch angedeuteten Hochfrequenzgenerators. bezeichnet. Sie, sind mit der als Schwin;gungskreisinduktivität wirkenden Leiterschleife 3 gekoppelt. 4 ist der Behandlungskondensator, dessen Plattenabstand durch Verschieben. der beiden Platten veränderlich ist. In der Figur ist diese Beweglichkeit durch rohrförmige Ansätze an den Platten angedeutet, welche auf den Enden des Bügels 3 gleiten können. Federn. 24 suchen diese Platten im kleinstmöglichen Abstand zu halten. Mit Hilfe von Schnüren 34, die über Rollen laufen, können verschiedene Plattenabstände eingestellt werden. Der Gitterkreis des Hochfrequenzgenerators besteht aus dem Drahtbügel 5, auf dem die gegenläufig drehbaren Arme 6 und 7 gleiten. Ihre Länge wird durch den Servomotor 8 (im Ausführungsbeispiel ein Elektromotor) unter Zwischenschaltung eines Übersetzungsgetriebes 28 eingestellt. An den Drehpunkt der Arme 6 und 7 sind die Gitterwiderstände io und i i angeschlossen. Die am Widerstand i i auftretende Spannung wird als Maß für den Gitterstrom verwendet und den Relais 12 und 13 zugeleitet. Um diesen Relais eine Differenz in ihrer Ansp.rechempfindlichkeit zu erteilen, ist im Relais der Widerstand-i4 vorgeschaltet, so daß innerhalb einer bestimmten Spannung keiner der Kontakte der Relais i2 und 13 geschlossen ist. Die Relais 12 und 13 wirken unter Zwischenschaltung der Umschalterelais 15 und 16 auf den Ankerstromkreis des Motors 8 ein, so daß je nachdem, ob das Relais 12 oder 1ß seinen Kontakt schließt, der Ankerdes Motors 8 in dem einen oder anderen Sinne umläuft. 17 ist eine Spannungsquelle (Gleich- oder Wechselspannung) zur Speisung der Hilfsrelais, i8 eine Gleicbspannungsquelle zur Speisung des Motors B. Die beiden Spannungsquellen können auch vereinigt sein. 29 ist ein Hilfsrelais, welches die Spannungsquelle 18 erst dann einschaltet, wenn auch die zur Steuerung des Hilfsrelais dienende Spannung mit Hilfe des Schalters i9 eingeschaltet ist; um nun gemäß der Erfindung gleichzeitig mit der Veränderung der Betriebsgrößen des Senders, im vorliegenden Falle gleichzeitig mit der Veränderung des Rückkopplungsgrades auch denAb-standderPlatten des Kondensators 4 zu verändern, sind die Schnüre 34 zu einer Aufwickelvorrichtung 35 geführt, welche von der vom Motor 8 angetriebenen Welle betätigt wird. Die Verhältnisse körnen so getroffen werden, daß der Bewegung der Platten. des Kondensators 4 von der einen Endlage in die andere die Bewegung der Arme 6 und 7 zwischen ihren beiden Endlagen entspricht. Dabei muß man dafür sorgen, daß die größte eingeschaltete Kopplung (Mittellage der Arme 6 und 7) dem größten. Plattenabstand entspricht, weil eine Vergrößerung der Rückkopplung ebenso wie eine Vergrößerung des Plattenabstandes im Sinne einer Vergrößerung des Gitterstromes wirkt.With i and 2 (Fig. I) are two tubes of a high frequency generator only indicated schematically. designated. They are coupled to the conductor loop 3 acting as an oscillating circuit inductance. 4 is the treatment capacitor, its plate spacing by shifting. of the two plates is changeable. In the figure, this mobility is indicated by tubular extensions on the plates, which can slide on the ends of the bracket 3. Feathers. 24 try to keep these plates at the smallest possible distance. With the help of cords 34 running over rollers, different plate distances can be set. The grid circle of the high-frequency generator consists of the wire bracket 5 on which the counter-rotating arms 6 and 7 slide. Their length is set by the servomotor 8 (an electric motor in the exemplary embodiment) with the interposition of a transmission gear 28. The grid resistors io and ii are connected to the pivot point of the arms 6 and 7. The voltage appearing at the resistor ii is used as a measure of the grid current and fed to the relays 12 and 13. In order to give these relays a difference in their response sensitivity, the resistor-i4 is connected upstream in the relay, so that within a certain voltage none of the contacts of the relays i2 and 13 is closed. The relays 12 and 13 act with the interposition of the switch relays 1 5 and 1 6 on the armature circuit of the motor 8, so that depending on whether the relay 12 or 1ß closes its contact, the armature of the motor 8 rotates in one sense or the other. 17 is a voltage source (direct or alternating voltage) to feed the auxiliary relays, i8 is a DC voltage source to feed the motor B. The two voltage sources can also be combined. 29 is an auxiliary relay which switches on the voltage source 18 only when the voltage used to control the auxiliary relay is switched on with the aid of switch i9; In order to change the spacing of the plates of the capacitor 4 simultaneously with the change in the operating parameters of the transmitter, in the present case simultaneously with the change in the degree of feedback, the cords 34 are led to a winding device 35 which is driven by the motor 8 Shaft is operated. The relationships can be made so that the movement of the plates. of the capacitor 4 from one end position to the other corresponds to the movement of the arms 6 and 7 between their two end positions. It must be ensured that the largest activated coupling (middle position of arms 6 and 7) is the largest. Plate spacing corresponds because an increase in the feedback as well as an increase in the plate spacing acts in the sense of an increase in the grid current.

Die Arbeitsweise der beschriebenen Einrichtung ist folgende: Es sei angenommen, daß sich zwischen den Platten ein. zu behandelndes Gut befindet. Es sei ferner angenommen, daß sich die Arme b und 7 in der Mittellage befinden, d. h. der Rückkopplungsgrad seinen Maximalwert besitzt. Wird nun der Generator beispielsweise durch Einschalten der Anodenspannung in Betrieb genommen; so wird er anschwingen, jedoch zunächst mit zu großer Amplitude, d. h. es wird ein kräftiger Gitterstrom fließen, unter dessen Einfluß der Kontakt des Relais 12 geöffnet und der des Relais 13 geschlossen wird. Dadurch wird unter Vermittlung des Relais 16 der Motor 8 derart in Gang gesetzt, daß sich sowohl der Rückkopplungsgrad als auch der Plattenabstand verkleinert. Durch die Verringerung des Rückkopplungsgrades als auch die Vergrößerung der Belastung durch Verkleinerung des Plattenabstandes und Erhöhung der Feldstärke im Behandlungsraum wird die Intensität der Schwingung herabgesetzt. Sobald das zulässige Maß erreicht ist, unterschreitet der Gitterstrom die Ansprechgrenze des Relais 13 und unterbricht damit die Bewegung der Verstelleinrichtung. Wird die Belastung beispielsweise durch Einbringen eines Gutes mit höherer Leistungsentnahme erhöht und damit die Schwingung zu stark gedämpft, so tritt der umgekehrte Vorgang ein. Es schließt nämlich das Relais i2 seinen Kontakt und leitet umgekehrte Drehbewegungen ein.The operation of the device described is as follows: Let it be believed to be between the panels. item to be treated is located. It it is also assumed that the arms b and 7 are in the central position, i. H. the degree of feedback has its maximum value. If the generator is now for example put into operation by switching on the anode voltage; so it will swing but initially with too great an amplitude, i. H. it becomes a powerful grid current flow, under the influence of which the contact of the relay 12 is opened and that of the relay 13 is closed. As a result, through the intermediary of the relay 16, the motor 8 becomes such set in motion that both the degree of feedback and the plate spacing scaled down. By reducing the degree of feedback as well as increasing it the load by reducing the distance between the plates and increasing the field strength The intensity of the vibration is reduced in the treatment room. As soon as the admissible Level is reached, the grid current falls below the response limit of relay 13 and thus interrupts the movement of the adjustment device. Will the burden for example by bringing in a good with a higher output and thus the If the vibration is dampened too much, the reverse process occurs. Because it closes the relay i2 makes its contact and initiates reverse rotary movements.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der Verstelleinrichtung für die Platten 4 für den Fall, daß der Behandlungskondensator mit einer rohrförmigen Leiterschleife zu einem Schwingkreis vereinigt ist. Die Leiterschleife 3 besteht hier aus einem Rohr verhältnismäßig großen Durchmessers, z. B. 5 ... 2o cm. In den Öffnungen dieses Rohres sind die Generatorröhren i und 2 eingesetzt. Die sonstigen Schaltelemente sind der Übersichtlichkeit halber weggelassen. Die zur Verstellung des Plattenabstandes dienenden Zugorgane 34 sind innerhalb des Rohres 3 über Rollen 25 geführt. Die Wickelvorrichtung 35, die beispielsweise von der Welle eines Thoma-Reglers bewegt werden kann, ist symmetrisch zum Bügel 3 angeordnet. Die Federn 24 liegen innerhalb der rohrförmigenAnsätze derElektroden des Kondensators q..Fig. 2 shows an embodiment of the adjustment device for the plates 4 for the case that the treatment capacitor is combined with a tubular conductor loop to form an oscillating circuit. The conductor loop 3 here consists of a tube of relatively large diameter, for. B. 5 ... 20 cm. The generator tubes 1 and 2 are inserted into the openings of this tube. The other switching elements are omitted for the sake of clarity. The tension members 34 used to adjust the distance between the plates are guided within the tube 3 via rollers 25. The winding device 35, which can be moved, for example, by the shaft of a Thoma controller, is arranged symmetrically to the bracket 3. The springs 24 lie within the tubular lugs of the electrodes of the capacitor q ..

Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen findet die Verstellung des Rückkopplungsgrades und die Verstellung der Kondensatorplatten gleichzeitig statt. Man kann aber auch. die Einrichtung leicht so abändern, daß zunächst mit dem größten Rückkopplungsgrad vergrößern und erst nachdem diese verkleinert wird und daß erst dann, wenn eine weitere Verkleinerung nicht mehr möglich ist, eine Verringerung des Rückkopplungsgrades stattfindet. Bei zu großer Belastung kann man zunächst den Rückkopplungsgrad vergrößern und erst nachdem diese Regelungsbewegung beendet ist, die im gleichen Sinne wirkende Vergrößerung des Plattenabstandes vornehmen. Man erreicht auf diese Weise, daß unter Berücksichtigung der jeweiligen Eigenschaften des Gutes dem Gut eine möglichst große Leistung zugeführt wird. Man kann diese Arbeitsweise einfach dadurch erreichen, daß man zwischen die vom Servomotor 8 getriebene Welle und der Aufwickelvorrichtung einen Mitnehmer einschaltet, der diese Wickelvorrichtung erst dann bewegt, wenn die, Welle um einen bestimmten Winkel verdreht worden ist. Durch eine elastische Kupplung zwischen der Welle und den Armen 6 und 7 kann man dieser Verstelleinrichtung die nötige Bewegungsfreiheit geben.The adjustment takes place in the exemplary embodiments described the degree of feedback and the adjustment of the capacitor plates at the same time instead of. But you can also. Modify the facility slightly so that initially with increase the greatest amount of feedback and only after it has been reduced and that only when a further reduction is no longer possible, one Reduction of the degree of feedback takes place. If the load is too great, you can first increase the degree of feedback and only after this control movement is finished, make the increase in the plate spacing, which has the same effect. In this way, one achieves that, taking into account the respective properties of the goods the greatest possible power is supplied to the goods. You can do this way of working simply achieve that between the shaft driven by the servo motor 8 and the winding device engages a driver which this winding device only moved when the shaft has been rotated through a certain angle. By means of an elastic coupling between the shaft and the arms 6 and 7 one can give this adjustment device the necessary freedom of movement.

Die Erfindung läßt sich sinngemäß bei der Veränderung des Gitterwiderstandes zum Zwecke der Vermeidung von Überlastung des. Generators anwenden. Hier tritt an Stelle der Veränderung des Kopplungsgrades nach Fig. z lediglich ein die Größe des Gitterwiderstandes veränderndes Element. Die .gemäß Fig. r zur Verstellung der Kondensatorplatten dienende Einrichtung kann, wie eingangs bereits angedeutet, auch zur Veränderung der Kopplung zwischen dem Generator und dem Verbraucher benutzt werden, etwa in der Weise, daß man die gegenseitige Induktivität zweier Spulen durch den Servomotor 8 verändert.The invention can be applied analogously to the change in the grid resistance to avoid overloading the generator. Start here Place the change in the degree of coupling according to Fig. Z only the size of the Element that changes the lattice resistance. According to Fig. R for adjusting the capacitor plates As already indicated at the beginning, the serving facility can also be used for change the coupling between the generator and the consumer are used, for example in the way that one can reduce the mutual inductance of two coils by the servo motor 8 changed.

Claims

PATENT CLAIMS: r. Arrangement for the treatment of bodies in the high frequency. Alternating field (glow, drying, sterilization, etc.), in which the high-frequency energy generated with the help of high vacuum or gas or vapor-filled discharge vessels is and means are provided by which the operational variables of the generator are automatically adapted to the respective load conditions, characterized in that that the adjustment device for the operating parameters, in particular an adjustment device, which acts in the sense of keeping the grid current constant, coupled with means which influence the energy withdrawal by the item to be treated.

2. Arrangement according to claim r, characterized in that the energy withdrawal (i.e. the loading of the generator) is changed by changing the coupling with the consumer circuit.

3. Arrangement according to claim r for devices in which, the goods to be treated one electrical high-frequency field is exposed, characterized in that the load of the transmitter is influenced by changing the electrode position. q .. arrangement according to claim 3 for devices in which the treatment capacitor with a conductor loop is combined into a resonant circuit tuned to the operating frequency, thereby characterized in that the distance between the capacitor: r plates, with the help of pulling elements (z. B. cords) is changed that form the conductor loop within a Pipe run. 5. Arrangement according to claim q., Characterized by springs which the capacitor plates against the action of the pulling elements in the one end position try to move.