DEP0010799DA - Anordnung zur Anpassung des Betriebszustandes eines Hochfrequenzgenerators, der zur Erwärmung oder sonstigen Behandlung von Stoffen (Behandlungsgut) dient, an verschiedenartige Eigenschaften des Behandlungsgutes - Google Patents

Description

Hochfrequenzgeneratoren werden vielfach für industrielle Zwecke, d.h. zur Behandlung von Stoffen (Behandlungsgut), z.B. zum Verleimen von Holz, zur Erwärmung von Kunststoffen usw. benutzt. Bei diesen Anwendungen werden in das von dem Hochfrequenzgenerator erzeugte Hochfrequenzfeld Stoffe gebracht, die hinsichtlich des Feuchtigkeitsgehaltes, der Struktur, der Dielektrizitätskonstante usw. die verschiedenartigsten Eigenschaften aufweisen.

Die Erfindung betrifft eine Anordnung, die gestattet, den Betriebszustand des Generators auf verhältnismäßig einfachem Wege dem jeweiligen Behandlungsgut anzupassen. Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß Mittel zur Widerstandsbestimmung des Behandlungsgutes vorgesehen sind, und daß diese Widerstandsbestimmung auf eine Messung der Betriebswerte des Hochfrequenzgenerators (oder eines Hilfsgenerators) zurückgeführt ist.

Besonders einfach wird die neue Anordnung, wenn gemäß der weiteren Erfindung im Hochfrequenzkreis des Hochfrequenzgenerators (oder eines Hilfsgenerators) im Behandlungskreis ein regelbarer Zwischentransformator vorgeschaltet ist, der durch entsprechende Einstellung gestattet, den Widerstand des Behandlungsgutes so zu übersetzen, daß die Widerstandsbestimmung bei einem vorgegebenen Betriebszustand des Generators durchgeführt werden kann.

Die Zeichnung veranschaulicht zwei Ausführungsbeispiel; es zeigt

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel, bei dem der eigentliche Generator zugleich zur Widerstandsbestimmung mitbenutzt wird;

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel, bei dem zur Widerstandsbestimmung ein Hilfsgenerator dient.

In Fig. 1 ist an die Gleichstromquelle 1 das Generatorrohr 2 angeschlossen.

Zur gegenseitigen Trennung des Hochfrequenzkreises und des Niederfrequenzkreises dienen in üblicher Weise die Drossel 3 und der Kondensator 4. Die Schwingdrossel ist mit 5 und der Behandlungskondensator, also derjenige Kondensator, in dessen Feld das zu behandelnde Gut, das Behandlungsgut, eingebracht wird, mit 6 bezeichnet. Die beiden Teile 5 und 6 sind betriebsmäßig über den Schalter 7 in der üblichen Schaltung an das Generatorrohr 2 angeschlossen.

Die neue Anordnung an dem Hochfrequenzgenerator wird im wesentlichen durch die folgenden Teile gebildet:

Zwischen der Schwingdrossel 5 und dem Generatorrohr 2 ist ein Zwischentransformator 8 eingefügt, der sekundärseitig regelbar ist. Diese Regelbarkeit kann durch die verschiedenen bei Transformatoren bekannten Maßnahmen herbeigeführt sein. Im Ausführungsbeispiel ist angenommen, daß ein Gleitkontakt 8a längs einer an der Sekundärwicklung gebildeten Gleitbahn nach der Skala 8b verschiebbar ist. Für den Zwischentransformator 8 können alle Anordnungen benutzt werden, die eine Änderung des Übersetzungsverhältnisses ermöglichen; der Ausdruck Zwischentransformator ist also hier in einem weiteren Sinne zu verstehen. Über den dreipoligen Schalter 9 und den zweipoligen Schalter 10 kann der Zwischentransformator bezüglich des Hochfrequenzausgangskreises des Hochfrequenzgenerators ein- und abgeschaltet werden, und zwar über das gemeinsame Handbedienungsorgan 11. Über dieses wird zugleich der Schalter 7 im entgegengesetzten Sinne bedient; das bedeutet, daß jeweils, wenn die Schalter 9 und 10 geschlossen werden, der Schalter 7 geöffnet wird und umgekehrt. Die Fig. 1 beschränkt sich auf eine schematische Darstellung, nach der mit dem Handbedienungsorgan 11 eine zweistufige Nockenscheibe verbunden ist, die beim Umlegen des Bedienungsorgans 11 um 180° jeweils die Schalterverstellungen in dem vorgenannten Sinne herbeiführt.

Die neue Anordnung zur Widerstandsbestimmung des Behandlungsgutes umfaßt ferner einen Spannungsmesser 12 zum Messen der Anodenspannung der Generatorröhre 2, einen Strommesser 13 zur Messung des Anodenstromes, einen Spannungsmesser 14 zur Messung der Heizspannung. Der Spannungsmesser 15 und der Strommesser 16 dienen zur Messung der Spannung und des Stromes in dem Gitterkreis, der in der üblichen Schaltung den Gitterwiderstand 17 und den Kondensator 18 enthält.

Die Wirkungsweise des Hochfrequenzgenerators durch einen bestimmten Außenwiderstand, der bestimmt ist durch das in den Behandlungskondensator 6 eingebrachte Behandlungsgut und durch die Verluste des gesamten Hochfrequenzkreises, stellen sich bestimmte, diesem Außenwiderstand entsprechende Werte des Anoden- und Gitterstroms der Generatorröhre 2 ein.

Ist die Einstellung des Hochfrequenzgenerators dem durch das jeweilige Behandlungsgut bedingten Außenwiderstand nicht angepaßt, so sind die Selbsterregungsbedingungen des Hochfrequenzgenerators nicht erfüllt, der Generator kommt nicht oder nur in ungünstiger Weise in den Schwingbetrieb.

Bei der neuen Anordnung kann aber durch Verstellung am Zwischentransformator 8 eine Veränderung des Außenwiderstandes, bezogen auf die Elektroden (Kathode, Anode) der Röhre 2, erzielt werden, ohne daß am Behandlungskondensator (bei 6) und am eingebrachten Behandlungsgut etwa zu ändern wäre. Denn durch die Verstellung am Zwischentransformator 8 ändert sich der Belastungswiderstand der Röhre 2, und zwar im Quadrat des jeweils eingestellten Übersetzungsverhältnisses. Die Messung des betriebsmäßigen Außenwiderstandes wird also so vorgenommen, daß der Gleitkontakt 8a des Zwischentransformators 8 solange verschoben wird, bis der Strommesser 13 auf einen bestimmten vorgegebenen Wert, der vorzugsweise durch eine rote Marke auf der Skala festgelegt ist, einspielt. Alsdann kann an der Skala 8b des Zwischentransformators das eingestellte Übersetzungsverhältnis abgelesen und daraus der Außenwiderstand bestimmt werden, da bei gegebener Anodenspannung, gegebenem Anodenstrom und bei gegebener Rückkopplung eine bestimmte Hochfrequenzleistung abgegeben wird und hieraus unter Berücksichtigung des Übersetzungsverhältnisses am Zwischentransformator 8 der Widerstand des Behandlungsgutes (einschl. Verluste im Hochfrequenzkreis) errechnet werden kann. Entsprechend dem so ermittelten Wert des Außenwiderstandes wird nunmehr der Betriebszustand des Generators eingestellt, wofür verschiedene Möglichkeiten gegeben sind.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist für diesen Zweck einmal die niederfrequente Eingangsspannung der Hochfrequenzspannung 2 regelbar, z.B. wie dargestellt, über ein Potentiometer 1a. Ferner ist auch der Gitterwiderstand 17 sowie der rückgekoppelte Teil 5a der Schwingdrossel 5 einstellbar. Für optimalen Betriebszustand des Hochfrequenzgenerators bestehen zwischen dem Außenwiderstand und den Einstellorganen (1a, 17, 5a) an sich bekannte Abhängigkeiten, die durch Tabellen, Kurvenblätter u.dgl. festgelegt sind oder festgelegt werden können. Anhand derartiger Tabellen usw. können alsdann Potentiometer 1a, Gitterwiderstand 17 und Schwingdrosselteil 5a auf das günstigste Betriebsverhalten eingestellt werden. Danach wird durch Umlegen des Handbedienungsorgans 11 der Zwischentransformator 8 aus dem Hochfrequenzkreis abgeschaltet und damit der Hochfrequenzgenerator auf den normalen Betriebszustand geschaltet; er hat nunmehr die für das betreffende Behandlungsgut günstigste Einstellung. Reichen die Einstellbereiche der Regelelemente 1a, 17, 5a nicht aus, so kann auch durch Verringerung oder Vermehrung oder sonstige Beeinflussung des in den Behandlungskondensator 6 gebrachten Behandlungsgutes oder auch durch Vorschaltung anderer Schaltungselemente vor den Kondensator 6 die Gesamtanordnung auf das günstigste Betriebsverhalten gebracht werden. Der Wellenmesser 31 dient zur Bestimmung der Frequenz, die mit Rücksicht auf das jeweilige Behandlungsgut ebenfalls zu ermitteln ist.

Bei der vorstehenden Beschreibung der Handhabung und Wirkungsweise wurde stillschweigend davon ausgegangen, daß für die Widerstandsmessung über den Zwischentransformator 8 die Spannungen, nämlich die Eingangsspannung bei 1a, die Gittervorspannung und die Heizspannung auf bestimmte, dem vorgegebenen Meßbetriebszustand entsprechende Werte eingestellt sind und während der Messung auf diese Werte eingestellt bleiben. Es wurde oben angegeben, daß bei der Widerstandsmessung am Zwischentransformator 8 der Gleitkontakt 8a solange verschoben wird, bis der Strommesser 13 auf einen bestimmten vorgegebenen Wert einspielt. Es besteht die Möglichkeit, statt des Strommessers 13 in der gleichen Weise den Strommesser 16 im Gitterstromkreis oder auch beide Strommesser 13 und 16 zu benutzen; im letzteren Falle wird, da bei Erreichung der richtigen Einstellung des Zwischentransformators 8 beide Strommesser auf den Sollwert einspielen, eine genauere Einstellung erreicht.

Die Ausführung nach Fig. 1 hat hinsichtlich des Geräteaufwandes den besonderen Vorteil, daß ein und derselbe Hochfrequenzgenerator sowohl für den eigentlichen Betrieb, bei dem das Behandlungsgut der Hochfrequenzenergie im Behandlungskondensator ausgesetzt wird, wie auch für die Messung des Außenwiderstandes Verwendung findet. Die Meßschaltung bedient sich also im wesentlichen der gleichen Teile wie die eigentliche Betriebsschaltung; es sind nur wenige zusätzliche Teile notwendig. Es ist aber auch möglich, einen gesonderten Hilfsgenerator für die Durchführung der Widerstandsmessung vorzusehen. Das hat den Vorteil, daß der Hilfsgenerator sich dem besonderen Verwendungszweck der Messung besser anpassen läßt und der Hauptgenerator in seinem Aufbau und in seinem Bereich ganz auf die eigentliche Betriebsschaltung, also auf die Hochfrequenzbehandlung des Behandlungsgutes, beschränkt werden kann. Ein Ausführungsbeispiel der letztgenannten Art ist in Fig. 2 dargestellt. Für die einander entsprechenden Teile der Ausführungen nach Fig. 1 und 2 sind die gleichen Bezugszeichen benutzt, jedoch mit dem Unterschied, daß die betreffenden Bezugszeichen der Fig. 2 durch einen Hochstrich ergänzt sind. Auf den Hochfrequenzkreis 2', 4', 5' und 6' ist über den Schalter 19 der Hilfsgenerator geschaltet, der u.a. die Generatorröhre

20, die Sperrelemente 21 und 22, den Zwischentransformator 23, den Kondensator 24 und den Gitterwiderstand 25 enthält. Die Betriebswerte des Hilfsgenerators sind genau wie im Falle des Hauptgenerators durch den Spannungsmesser 26 (zum Messen der Anodenspannung), den Strommesser 27 (zum Messen des Anodenstroms), den Spannungsmesser 28 (zum Messen der Heizspannung), den Strommesser 29 (zum Messen des Gitterstromes), den Spannungsmesser 30 (zum Messen der Gittervorspannung) zu bestimmen. Der Wellenmesser 31' gestattet, die Frequenz zu messen.

Die Bedienung und Wirkungsweise der Ausführung nach Fig. 2 entspricht im wesentlichen der nach Fig. 1. Am besten geht man so vor, daß zunächst nach dem Einbringen des Behandlungsgutes in den Behandlungskondensator 6' die Generatorröhre 2' usw. noch nicht eingeschaltet wird und zunächst mit dem Hilfsgenerator die Messung des Außenwiderstandes durchgeführt wird. Hierzu wird nach dem Einschalten des Hilfsgenerators der Schalter 19 geschlossen. Bei der Durchführung dieser Messung, die im übrigen so wie in Fig. 1 angegeben ist, ist der Umstand, daß die Generatorröhre 2' usw. mit in der Schaltung liegt, ohne Belang, da ja diese Generatorröhre usw. noch nicht in Betrieb ist. Ist auf diese Weise der Widerstand aus der Einstellung des Zwischentransformators 23 bestimmt, so werden die Regelelemente des Hauptgenerators, nämlich die Elemente 1a', 17', 5a' entsprechend eingestellt, oder es wird, wie oben angegeben, das in den Behandlungskondensator 6' eingebrachte Behandlungsgut in seiner Menge, in seiner Lagerung oder in seiner Struktur geändert bzw. beeinflußt und auf diese Weise die günstigste Betriebseinstellung des Hauptgenerators herbeigeführt. Wie bei der Ausführung nach Fig. 1 kann man auch hier anstatt oder zusätzlich zur Messung des Anodenstromes von der Messung des Gitterstromes Gebrauch machen. Da für die Durchführung der Widerstandsmessung bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ein Hilfsgenerator vorgesehen ist, empfiehlt es sich, den Wellenmesser 31' mit dem Hilfsgenerator räumlich zu einer Einheit zusammenzubauen, so daß z.B. in einem Betrieb mit mehreren Hochfrequenzgeneratoren nur ein einziger Hilfsgenerator mit eingebautem Wellenmesser erforderlich ist. Diese Einheit wird dann nacheinander bei den verschiedenen Hochfrequenzgeneratoren zur Durchführung der erforderlichen Widerstandsmessung und Frequenzmessung benutzt. Die Anordnung wird noch vereinfacht, wenn an den verschiedenen Hochfrequenzgeneratoren gleich die notwendigen Anschlüsse und die notwendigen, gegebenenfalls fernbedienbaren Schalteinrichtungen vorgesehen werden und der Hilfsgenerator mit Wellenmesser an einem ständigen Messplatz aufgestellt wird, von dem aus er auf die verschiedenen Hochfrequenzgeneratoren geschaltet werden kann. In Verbindung hiermit können für die regelbaren Elemente des einzelnen Hochfrequenzgenerators ebenfalls von der Meßstelle aus fernbedienbare Stellvorrichtungen vorgesehen werden.

Claims (3)

1. Anordnung zur Anpassung des Betriebszustandes eines Hochfrequenzgenerators, der zur Erwärmung oder sonstigen Behandlung von Stoffen (Behandlungsgut) dient, an verschiedenartige Eigenschaften des Behandlungsgutes, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Widerstandsmessung des Behandlungsgutes vorgesehen sind, und daß diese Widerstandsmessung auf eine Messung der Betriebswerte des Hochfrequenzgenerators (oder eines Hilfsgenerators) zurückgeführt ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsmessung des Behandlungsgutes auf eine Strom- oder Spannungsmessung in den niederfrequenten Kreisen des Hochfrequenzgenerators (oder Hilfsgenerators) zurückgeführt ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Hochfrequenzausgangskreis des Generators (oder des Hilfsgenerators) dem Behandlungsgut ein regelbarer Zwischentransformator vorgeschaltet ist, der durch entsprechende Einstellung gestattet, den Widerstand des Behandlungsgutes so zu übersetzen, daß die Widerstandsmessung bei einem vorgegebenen Betriebszustand des Generators durchgeführt werden kann.