DE963889C

DE963889C - High frequency oscillator for induction heating

Info

Publication number: DE963889C
Application number: DEA22725A
Authority: DE
Original assignee: ACEC
Current assignee: ACEC
Priority date: 1954-06-22
Filing date: 1955-05-24
Publication date: 1957-05-16
Also published as: FR1107653A; BE538776A

Description

AUSGEGEBEN AM 16. MAI 1957ISSUED MAY 16, 1957

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Die Erfindung betrifft einen Oszillator zur Speisung eines Induktors zur Induktionsheizung von Werkstücken kleiner Abmessungen. Es handelt sich somit um einen Oszillator, dessen Schwingfrequenz sehr groß ist (größenordnungsmäßig iooMHz). Der verwendete Hochfrequenzoszillator enthält in bekannter Weise eine Lecherleitung als Schwingsystem und eine Schwingröhre, deren Anode über einen Leiter des Lechersystems mit dem positiven Pol und deren Gitter über den anderen Leiter mit dem negativen Pol einer Spannungsquelle verbunden sind.The invention relates to an oscillator for feeding an inductor for induction heating Small workpieces. It is therefore an oscillator whose oscillation frequency is very large (on the order of iooMHz). The high frequency oscillator used contains in known way a Lecher line as a vibrating system and a vibrating tube, whose anode over one conductor of the Lechersystem with the positive pole and its grid over the other conductor are connected to the negative pole of a voltage source.

Die Erfindung betrifft im besonderen im Vergleich zu den Oszillatoren bekannter Bauart eine neuartige Kopplung zwischen der Schwingröhre und dem die Spule zur Induktionsheizung enthaltenden Schwingkreis, wodurch ein besserer Wirkungsgrad des Oszillators erzielt wird. Sie betrifft außerdem eine neue Schaltung zur Einstellung der Gittererregung.The invention relates in particular in comparison to the oscillators of known type novel coupling between the oscillating tube and the one containing the coil for induction heating Resonant circuit, whereby a better efficiency of the oscillator is achieved. She concerns also a new circuit for setting the grid excitation.

Die erfindungsgemäße Anordnung zeichnet sich gegenüber bekannten Oszillatoren durch einen einfachen Aufbau aus, welcher es ermöglicht, die Zuleitungen gleichzeitig als Schaltelemente des - Schwingkreises und als Koppkingselemente zu verwenden. Dadurch kann die Schwingröhre von der zur Heizung dienenden Induktionsspule weiter entfernt werden, was eine größere Stabilität des Systems gewährleistet. Die Ankopplung des Lastkreises an den Schwingkreis geschieht unter Aus-The arrangement according to the invention is distinguished from known oscillators by a simple one Structure, which makes it possible to use the supply lines as switching elements of the - To use the oscillating circuit and as a coupling element. This allows the vibrating tube from the to be used for heating induction coil further away, which a greater stability of the System guaranteed. The coupling of the load circuit to the oscillating circuit takes place under

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nutzung des nichtstationären Verhaltens der Lecherleitung gleichzeitig induktiv und kapazitiv Dadurch wird es möglich, den Strom im Lastkreis zu verändern, ohne daß die Frequenz des Schwingkreises beeinflußt wird.Use of the non-stationary behavior of the Lecher line at the same time inductive and capacitive This makes it possible to change the current in the load circuit without affecting the frequency of the resonant circuit being affected.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Lastkreis aus zwei die Leiter des Lechersystems jeweils auf eine Länge von etwa ¹U Wellenlänge konzentrisch umgebenden, beiderseitig offenen zylindrischen Leitern und einer ihre der Röhre abgewandten Enden verbindenden Lastspule besteht und daß mit einem zylindrischen Leiter eine Platte • gleicher Länge verbunden ist, die durch Änderung der Kapazität zwischen den zylindrischen Leitern eine Änderung des Laststromes in der Spule erlaubt.According to the invention, this is achieved in that the load circuit consists of two ^{cylindrical conductors, open on both sides, concentrically surrounding the conductors of the Lechersystem each over a length of about 1} U wavelength, and a load coil connecting their ends facing away from the tube and that a plate with a cylindrical conductor the same length is connected, which allows a change in the load current in the coil by changing the capacitance between the cylindrical conductors.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung beruht darin, daß die Erregung des Gitters der Schwingröhre mittels einer veränderlichen Kapazität einao gestellt wird, deren eine Klemme an Masse liegt, während die andere mit dem gemeinsamen Punkt von zwei gleichen Kapazitäten verbunden ist, die miteinander in Reihe geschaltet sind und parallel zu der Glühkathode der Schwingröhre liegen. Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert. Fig. ι zeigt schematisch einen erfindungsgemäißen Hochfrequenzoszillator;Another feature of the invention is that the excitation of the grid of the vibrating tube is adjusted by means of a variable capacitance, one terminal of which is connected to ground, while the other is connected to the common point of two equal capacities that are connected to one another in series and are parallel to the hot cathode of the oscillating tube. The invention is explained below by way of example with reference to the drawing. Fig. Ι shows schematically an inventive High frequency oscillator;

Fig. 2 zeigt einen Teil einer Schaltung eines Oszillators üblicher Bauart;Fig. 2 shows part of a circuit of a conventional type oscillator;

Fig. 3 zeigt eine Einzelheit der Schaltung. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel ist die Schwingröhre eine Triode 1. Die Anode 2 dieser Triode 1 ist über den einen Leiter 3 des Lechersystems und über eine Drossel 4 mit dem positiven Pol einer nicht dargestellten Gleichspannungsquelle verbunden. Das Gitter 5 der gleichen Triode 1 liegt über den zweiten, zu dem Leiter 3 parallelen Leiter 6 des Lechersystems und über einen Widerstand 8 an Masse. Der negative Pol der Gleichspannungsquelle liegt gleichfalls direkt an Masse. Eine Entkopplungskapazität 7 verbindet das dem Gitter 5 abgewandte Ende des Leiters 6 mit Masse. Jeder der beiden Leiter 3 bzw. 6 des Lechersystems wird von einem beiderseitig offenen, zylindrischen Leiter 9 bzw. 10 auf eine Länge von etwa ¹A Wellen-, länge umgeben. Die der Schwingröhre 1 abgewandten Enden der Leiter 9 und 10 sind über die Induktionsspule 11 miteinander verbunden. So Eine z. B. durch Schellen 13 und 14 an dem Leiter 10 oder 9 befestigte Platte 12 gestattet durch Veränderung ihrer Lage die Einstellung der Kapazität zwischen den zylindrischen Leitern 9 und 10.Fig. 3 shows a detail of the circuit. In the example shown in FIG. 1, the oscillating tube is a triode 1. The anode 2 of this triode 1 is connected via one conductor 3 of the Lechersystem and via a choke 4 to the positive pole of a direct voltage source (not shown). The grid 5 of the same triode 1 is connected to the second conductor 6 of the Lecher system, which is parallel to the conductor 3, and to ground via a resistor 8. The negative pole of the DC voltage source is also directly connected to ground. A decoupling capacitance 7 connects the end of the conductor 6 facing away from the grid 5 to ground. Each of the two conductors 3 and 6 of the Lechersystem is surrounded by a cylindrical conductor 9 and 10, which are open on both sides, over a length of approximately ¹ A wave length. The ends of the conductors 9 and 10 facing away from the oscillating tube 1 are connected to one another via the induction coil 11. Such a z. B. by clamps 13 and 14 attached to the conductor 10 or 9 plate 12 allows the adjustment of the capacitance between the cylindrical conductors 9 and 10 by changing its position.

Die Arbeitsweise dieses Oszillators ergibt sich aus einem Vergleich mit der Arbeitsweise eines Oszillators üblicher Bauart, von dem das Schaltbild der Fig. 2 den Schwingkreis darstellt. Dieser besteht gleichfalls aus einem Lechersystem, das aus zwei die Induktionsspule 11 unmittelbar speisenden parallelen Leitern· 3 und 6 gebildet wird. Die Leiter 3 und 6 sind mit der Anode 2 bzw. dem Gitter 5 der Schwingröhre 1 über Sperrkapazitäten 19 und 20 verbunden. Eine parallel zu der Leitung 3, 6 liegende einstellbare Kapazität 21 gestattet die Regelung des Stroms in der Induktionsspule 11.The operation of this oscillator results from a comparison with the operation of a Oscillator of the usual type, of which the circuit diagram in FIG. 2 shows the resonant circuit. This also consists of a Lechersystem, which consists of two induction coil 11 directly feeding parallel conductors x 3 and 6 is formed. The conductors 3 and 6 are connected to the anode 2 and the Grid 5 of the vibrating tube 1 connected via blocking capacitors 19 and 20. One parallel to the line 3, 6 lying adjustable capacitance 21 allows the regulation of the current in the induction coil 11th

Im Gegensatz dazu ist bei der erfindungsgemäßen Anordnung die Schwingspule 11 nicht direkt mit dem Schwingkreis verbunden, sondern über die beiden zylindrischen Leiter 9 und 10 angekoppelt. Die Kopplung zwischen den Leitern 3 und 6 einerseits und den Zylindern 9 und 10 andererseits ist vorwiegend kapazitiv auf der Seite, wo die Spannung hoch und der Strom niedrig ist, d. h. auf der der Schwingröhre zugewandten Seite. Dagegen besteht auf der Seite, wo der Strom groß und die Spannung gering ist, also auf der der Schwingspule zugewandten Seite, in erster Linie eine magnetische Kopplung.In contrast to this, the voice coil 11 is not directly involved in the arrangement according to the invention connected to the resonant circuit, but rather coupled via the two cylindrical conductors 9 and 10. The coupling between the conductors 3 and 6 on the one hand and the cylinders 9 and 10 on the other hand is predominantly capacitive on the side where the voltage is high and the current is low, i.e. H. on the the side facing the oscillating tube. On the other hand there is on the side where the current is great and the Voltage is low, so on the side facing the voice coil, primarily a magnetic coupling.

Eine Verstellung der Platte 12 bewirkt eine Veränderung der Kapazität zwischen den Leitern 9 und 10. Dadurch kann, ähnlich wie bei einer Verstellung der Kapazität 21 (Fig. 2) der Strom in der Lastspule 11 eingestellt werden. Im Gegensatz zu der früher bekannten Schaltung nach Fig. 2 wird jedoch bei der erfindungsgemäßen Schaltung von Fig. ι hierbei die Frequenz des Schwingkreises praktisch nicht beeinflußt.An adjustment of the plate 12 causes a change the capacitance between the conductors 9 and 10. This can, similar to an adjustment of the capacitance 21 (FIG. 2), the current in the load coil 11 can be adjusted. In contrast to the previously known circuit according to FIG. 2, however, is used in the circuit according to the invention of Fig. Ι here practically does not affect the frequency of the resonant circuit.

Die Glühkathode 15 der Schwingröhre 1 (s. Fig. 1) wird über zwei Sperrdrosseln 22 und 23 von einem Transformator 24 gespeist, bei welchem der Mittelpunkt der Sekundärwicklung an Masse liegt. Außerdem liegt parallel zu der Glühkathode 15 die durch zwei gleiche Kapazitäten 16 und 17 gebildete An-Ordnung, deren Mittelpunkt über eine veränderliche Kapazität 18 an Masse gelegt ist. Diese veränderliche Kapazität gestattet die Einstellung der Erregung des Gitters· der Triode 1. Die Kombination der Kapazitäten zwischen den Elektroden 100. der Triode 1 mit den Kapazitäten der an diese angeschlossenen Teile kann nämlich in der in Fig. 3 gezeigten Weise schematisch dargestellt werden. In dieser Fig. 3 stellen α und b die Kapazitäten Anode-Kathode bzw. Kathode-Gitter der Triode 1 dar, während c und d die Kapazitäten der Leiter 3 und 6 gegen Masse darstellen., wobei diese beiden letzteren Kapazitäten im wesentlichen einander gleich sind. Die Größe der Gitterwechselspannung wird somit durch einen kapazitiven Spannungsteiler bestimmt. Zur Veränderung der Gitterwechselspannung müssen die gegenseitigen Werte der Kapazitäten verändert werden, was mittels der veränderlichen Kapazität κ8 erfolgt. Bei Veränderung der Kapazität 18 ändern sich nämlich die Kapazi- "5 täten dem Absolutwert nach um den gleichen Betrag, ihr Relativwert ändert sich aber, da α und b sehr verschiedene Werte haben.The hot cathode 15 of the oscillating tube 1 (see FIG. 1) is fed via two blocking reactors 22 and 23 from a transformer 24, in which the center point of the secondary winding is connected to ground. In addition, the an-order formed by two identical capacitances 16 and 17, the center of which is connected to ground via a variable capacitance 18, lies parallel to the hot cathode 15. This variable capacitance allows the excitation of the grid · of the triode 1 to be adjusted. In this Fig. 3, α and b represent the anode-cathode and cathode-grid capacities of the triode 1, while c and d represent the capacitances of the conductors 3 and 6 to ground, these latter two capacitances being essentially equal to one another . The size of the grid alternating voltage is thus determined by a capacitive voltage divider. To change the alternating grid voltage, the mutual values of the capacitances must be changed, which is done by means of the variable capacitance κ8. When the capacitance 18 changes, the capacities change by the same amount in terms of the absolute value, but their relative value changes because α and b have very different values.

Claims

PATENT CLAIMS:

i. High-frequency oscillator for inductive heating with a Lecher line as an oscillating system and with an oscillating tube, the anode of which is connected to the positive via a conductor of the Lechersystem Pole of a voltage source and its grid over the other conductor with its negative

tive pole is connected, characterized in that the load circuit consists of two cylindrical conductors (9, 10) which are open on both sides and which surround the conductors of the Lechersystem (3 and 6) concentrically over a length of about ¹ U and one of their tubes opposite ends connecting load coil (11) and that with a cylindrical conductor (10) a plate (12) of the same length is connected, which by changing the capacitance between the cylindrical conductors (9, 10) a change in the load current in the coil (11 ) permitted.

2. High frequency oscillator according to claim 1, characterized in that the excitation of the grid (5) of the vibrating tube by means of a variable Capacitance (18) is set, one terminal of which is connected to ground, while the other connected to the common point of two equal capacities (16,17) that are connected to one another in series and in parallel with the hot cathode (15) of the oscillating tube lie.

Considered publications:

U.S. Patent No. 2534521.

Hierzu ι Blatt ZeichnungenFor this purpose ι sheet of drawings