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Hochfrequenzröhrengenerator mit stark veränderlichem Außenwiderstand,
insbesondere zur Erwärmung oder sonstigen Behandlung von Stoffen. Der Betrieb von
Röhrengeneratoren zeigt insofern Besonderheiten, als bei einem gegebenen Außenwiderstand,
der die Nutzleistung,des zu behandelnden Stoffes und die Verluste der Schaltungselemente
des gesamten Hochfrequenzkreises umfaßt, nicht nur nach Maßgabe der speisenden Wechselspannung
verschiedenartige Betriebsfälle gegeben sind. Vielmehr wirken sieh außer der Anodenspannung
auch die Gittervorspannung und die Gitterwechselspannung auf die eintretenden Betriebsverhältnisse
aus. Zur Erzielung eines optimalen Betriebes müssen diese für einen bestimmten Außenwiderstand
ganz bestimmte Werte zeigen. Eine betriebsmäßige Änderung des Außenwiderstandes
kann bei =veränderter Gittervorspannung und Gitterwechselspannung unzulässige oder
ungünstige Auswirkungen zur Folge haben. So. kann der Gitter- oder der Anodenstrom
einen unzulässig hohen Wert annehmen oder der Wirkungsgrad zu ungünstig werden.
Beim selbsterregten Röhrengenerator kann überdies die Selbsterregungsbedingung nicht
mehr gegeben sein, so daß die Schwingungen abreißen.
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Die Erfindung schlägt Mittel vor, durch die selbsttätig Verhältnisse
erzielt werden, unter denen die Selbsterregungsbedingung bzw. zulässige und
günstige
Betriebswerte erhalten bleiben. Die Selbsterregungsformel beschreibt das Gleichgewicht
zwischen dem Rückkopplungsfaktor K, der Konstante der Generatorröhre D (= Durchgriff),
dem Betriebswert S (= Steilheit der Röhre) und dem Außenwiderstand Ra: Betrachtet
man den hier vor allem
in Betracht kommenden selbsterregten Röhrengenerator, so liegen die Verhältnisse
so, &ß der Rückkopplungsfaktor zunächst fest eingestellt ist und sich daher
bei Änderung von Ra der Wert S verändern muß, damit die Gleichung erfüllt bleibt.
Dies wird an sich selbsttätig durch die Röhre bewirkt, indem - z. B. bei Erhöhung
von Rd - die Schwingungen, so stark weiter angefacht werden, bis infolge der Krümmung
der Kennlinie die mittlere Steilheit S sich so weit verringert hat, daß die Gleichung
wieder erfüllt ist. Dies bedeutet aber gleichzeitig meist eine wesentliche Erhöhung
des Gitterstromes, der dabei leicht den zulässigen Wert überschreitet. Es ist daher
notwendig, eine zu weitgehende Erniedrigung von S zu verhindern, indem man den Rückkopplungsfaktor
K verändert, also im besprochenen Fall eines erhöhten Rd erniedrigt. Umgekehrt kann
beim ÜUbergang von einem hohen Wert Ra auf einen kleinen Wert Rd der Fa11 eintreten,
daß die Röhre von sich aus der Selbsterregungsbedingung nicht mehr Genüge leisten
kann, so daß die Schwingungen abreißen.
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Der Rückkopplungsfaktor K ist als das Spannungsverhältnis
definiert, wobei das Minuszeichen die entgegengesetzte Phasenlage der Gitterweehselspannung
U" im Vergleich zur Anodenwechselspannung U" festlegt und es sich - dies sei nachdrücklich
betont - um die Spannungen . direkt an der Röhre zwischen Gitter und Kathode einerseits
und Anode und Kathode andererseits handelt. Ob diese Spannungen mit den am Hauptschwingungskreis
abgegriffenen Spannungen identisch sind oder diese Spannungen. infolge zwischengeschalteter
Widerstände von ihnen abweichen, ist völlig ohne Belang. Die allgemeine Schaltung
zeigt Fig. i, die nur die HochfrequenzschaItung erfaßt.
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Die Generatorröhre i ist in bekannter Weise an die Widerstände 2,
3 und ¢ des Hochfnequenzkreises angeschlossen. Die Widerstände 2, 3 und 4. sind
die resultierenden der irgendwie komplizierter angeordneten Teile des Hochfrequenzkreises.
5 und 6 sind die bekannten Blockglieder zur Trennung des Hochfrequenz- und Niederfrequenzkreises.
Diese Hauptteile i bis 6 sind auch in den folgenden Fig. 2 bis 13 ebenso beziffert.
In Fig. i ist der Rückkopplungsfaktor durch das Spannungsverhältnis
gegeben. Eine Regelung des Rückkopplungsfaktors ist entweder nach Fig. 2 durch Veränderung
von 2 oder nach Fig. 3 durch Veränderung von 3 möglich. Die Darstellung ist allgemein.
Im einzelnen bedeuten die Schaltungselemente unter Beachtung des negativen Vorzeichens
des Rückkopplungsfaktors die induktive Spannungsteilerschaltung wie in Fig. q. (Fig.
5 ist entsprechend die Meißnerschaltung) oder die kapazitive wie in Fig. 6 oder
die Schwingkreisschaltuag wie in Fig. 7. In allen diesen Fällen können entweder
die Teile :2 oder die Teile 3 regelbar ausgestaltet sein. Für andere Schaltungsabarten
gilt Entsprechendes.
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Die Erfindung betrifft einen Hochfrequenzröhrengenerator mit stark
veränderlichem Außenwiderstand, insbesondere zur Erwärmung oder sonstigen Behandlung
von Stoffen, und besteht darin, daß eine oder mehrere der den Schwingbetrieb beeinflussenden
Größen (Rückkopplungsfaktor, mittlere Steilheit der Generatorröhre) in Regelabhängigkeit
von einer oder mehreren derjenigen Größen (Gitterstrom, Hochfrequenzspannung, gegebenenfalls
der Anodenstrom, Gewicht des zu behandelnden Stoffes) gebracht ist, die von dem
Außenwiderstand abhängig sind oder ihn bestimmen. Die neue Lösung hat somit den
Vorteil, daß der Schwingbetrieb selbsttätig aufrechterhaltea bzw. auf einen günstigen
Bereich eingestellt bleibt. Die Zeichnung veranschaulicht einige zum Teil schon
oben beschriebene Erläuterungsdarstellungen und einige Ausführungsbeispiele. Es
zeigen Fig. i bis 7 je eine Erläuterungsdarstellung, Fig. 8 das erste Ausführungsbeispiel,
Fig. 9 bis 12 wieder je eine Erläuterungsdarstellung und Fig. 13 ein zweites Ausführungsbeispiel.
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Die Ausführung nach Fig. 8 geht aus von den Schaltungen nach Fig.
2 und q.. In Fig. 8 arbeitet die Hochfrequenzröhre i mit den Blockgliedern 5 und
6 in bekannter Weise auf den Schwingkreis 2 und q., hierbei bildet der Kondensator
2 den Behandlungskondensator; zu ihm ist die Reihenschaltung eines Drehkondensators
2, und einer Drosselspule 3 parallel geschaltet. 7 ist ein Relais, das bei Überschreiten
der zulässigen Hochfrequenzspannung die Kontakte 7" und bei. Unterschreiten eines
als untere Grenze anzusehenden Wertes die Kontakte 76 schließt, so daß der Motor
8 den Drehkondensator 2, nach der einen oder anderen Richtung dreht und damit das
Spannungsverhältnis verändert.
Andere Möglichkeiten, die Regelung auf Parallelwege zu legen, zeigen Fig. 9 und
io. In Fig. 9 ist im Weg über das Gitter der Röhre ein Regelglied 9 (Induktanz oder
Kapazitanz) vorgesehen, das aber ebenso gut - in anderer Dimensionierung - anschließend
am Gitter liegen kann. In Fig. io ist die Regelung durch einen Widerstand io (Induktanz
oder Kapazitanz) vorgesehen, der direkt paralli2l zum Umschaltungs.elem@ent 3 liegt.
Werden die den Fig. 9 und io zu entnehmenden Regelmöglichkeiten in der Verbindung
mit der Regelanordnung nach Fig. 8 benutzt, so wird also der Motor 8 mit dem Regelglied
9 der Fig. 9 bzw. mit dem Regelglied io der Fig. io gekuppelt. Alsdann wird ;e nachdem,
ob die Hochfrequenzspannung den oberen oder unteren Grenzwert erreicht oder überschreitet,
das
Regelglied 9 bzw. das Regelglied. io im einen oder anderen Sinne verstellt und damit
der Schwingbetrieb des Röhrengenerators wieder hergestellt oder in den günstigen
Bereich zurückgeführt. Dieses Ergebnis wird mittelbar erreicht, die Verstellung
der regelbaren Schaltungselemente 2a, 9 bzw. io führt unmittelbar eine Veränderung
des Rückkopplungsfaktors herbei.
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Man kann aber auch eine Regelung vornehmen, bei der der Rückkopplungsfaktor
konstant bleibt, dagegen die mittlere Steilheit S verändert wird; ohne daß die Kennlinie
so weit ausgefahren wird, daß zu hohe Gitterströme auftreten. Dies ist dadurch möglich,
daß man nach Fig. i i die Gittervorspannung ii verändert und dadurch den Arbeitspunkt
auf der Kennlinie verschiebt. 12 ist ein Blockkondensator. Die gleiche Wirkung hat
die Veränderung des Gitterwiderstandes 13 in der Schwingaudionschaltung nach Fig.
i2. "In beiden Fällen wird man vorzugsweise als Indikator die Hochfrequenzspannung
oder den Gitterstrom wählen. Das bedeutet also unter Bezugnahme auf Fig. 8, daß
eine Abhängigkeit von der Hochfrequenzspannung oder vom Gitterstrom besteht und
der auf Rechts- und Linkslauf gesteuerte Stellmotor das Schaltungselement ii bzw.
13 einstellt. Bei der Schaltung nach Fig. 12 kann statt des Elementes
13 oder zusätzlich zu diesem auch dr Kondensator 14 als Regelglied benutzt
werden.
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In Fällen, in denen das zu behandelnde Gut gleichmäßige elektrische
und mechanische Verhältnisse zeigt und der Außenwiderstand demzufolge im wesentlichen
von der im Behandlungsfeld befindlichen Menge, also seinem Gewicht, abhängt, kann
man die Regelung des Rückkopplungsfaktors oder der Steilheit von der Gewichtsanzeige
abhängig machen, wie Fig. 13 in einem Beispiel zeigt, und zwar unter Zugrundelegung
der Schaltungen nach Fig. 3 und 4. In Fig. 13 ist bei 15 schematisch die Waage angedeutet,
die die untere Elektrode des Behandlungskondensators 2 als Waagschale mit benutzt
und das Gewicht durch die Stellung des Armes der Waage 15 darstellt. Der Arm steuert
über eine bei 16 nur schematisch angedeutete Potentiometerschaltung u. dgl. einen
Stellmotor oder sonstige Stellvorrichtung 17, die ihrerseits den Schiebekontakt
18 einstellt. Dieser Schiebekontakt 18 gleitet über Anzapfungen i9 der Drosselspule
3. Das bedeutet, daß von der Stellung des Schieb,-kontaktes 18 die wirksame Länge
der Drosselspule 3 und damit der Rückkopplungsfaktor der Hochfrequenzröhre i abhängig
ist.
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Die Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. 13 ist kurz folgende: Verliert
z. B. das in dem Bc°-handlungskondensator 2 dem Hochfrequenzfeld ausgesetzte Behandlungsgut
während der Behandlung an Gewicht oder gelangt z. B. beim Durchlaufverfahren in
das Kondensatorfeld eine das Sollgewicht unter- oder überschreitende Menge des Behandlungsgutes,
so ändert der Arm der Waage 15
seine Einstellung. Das führt zu einer Verstellung
des Schiebekontaktes 18; damit tritt wiederum eine Änderung des Rückkopplungsfaktors
ein; der Generator wird in den Schwingbetrieb, zurückgeführt, bzw. es wird der Schwingbetrieb
in den günstigen Bereich zurückgeregelt. 13' und i4' sind die Teile der Schwingaudionschaltung,
die den Teilen 13 und 14 der Fig. 12 entsprechen.
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Die Erfindung bietet auch, z. B. durch Einführung von Kurvenscheiben
in die selbsttätige Verstellvorrichtung, die Möglichkeit, eine Regelung durchzuführen,
bei der die Abhängigkeit der einzustellenden Größen von der Indikatorangabe nach
einem bestimmten Gesetz erfolgt. Die Anordnung kann z. B. bei der Ausführung nach
Fig. 13 so 9C-wählt werden, daß die Verstellung der Drossel 3 nicht unmittelbar
proportional dem Gewicht, sondern nach einer bestimmtem. Funktion des Gewichtes
erfolgt. Man hat so die Möglichkeit, die für eine gute Regelung erforderliche Abhängigkeit
herzustellen.