DEP0012411DA - Hochfrequenzerwärmungseinrichtung mit Röhrenschwingungserzeuger - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Ausgestaltung einer Hochfrequenzbehandlungseinrichtung,

die von einem Röhrenschwingungserzeuger gespeist wird. Solche Einrichtungen werden für verschiedene Arten der Wärmebehandlung eingesetzt, beispielsweise zum Kochen, Glühen oder Schmelzen von organischen oder anorganischen Stoffen sowie für biologische und medizinische Behandlungsverfahren (vgl. auch Vilbig "Lehrbuch der Hochfrequenztechnik" 2. Aufl. (1939) S. 909 - 926), und erzeugen mittels einer Spule oder eines Kondensators ein Hochfrequenzfeld, in das der durch Induktionsströme zu erwärmende Gegenstand gebracht wird. Als Hochfrequenzenergiequellen werden neben rotierenden Wechselstrommaschinen und Funkenstreckengeneratoren auch Röhrengeneratoren verwendet und zwar vor allem dann, wenn die Periodenzahl mehr als 10(exp)5 Hz betragen und die Ausstrahlung elektrischer Störschwingungen weitgehend vermieden werden soll. Betrachtet man den Wirkungsgrad der ganzen Anlage, so findet man eine der wesentlichen Verlustquellen im Schwingungserzeuger. Bei einem Röhrenschwingungserzeuger wird ein erheblicher Teil (im Ultrakurzwellenbereich z.B. etwa 40% der den Röhren zugeführten Leistung in den Anoden in Wärme umgesetzt. Um zu verhindern, dass die Anoden oder andere Teile der Röhre eine unzulässig hohe Temperatur annehmen, muss dafür gesorgt werden, dass die Wärme durch Leitung, Strahlung oder Konvektion von der Röhre abgeführt wird. Nun bedeutet aber nicht nur die zur Erzeugung dieser Wärme aufgewandte elektrische Energie einen Verlust, der in einer Wirkungsgradverschlechterung zum Ausdruck kommt, sondern es bedingt auch das Abführen der Verlustwärme besondere Aufwendungen, welche die Anlagekosten und vielfach z.B. im Falle der Wasserkühlung, auch die laufenden Betriebskosten erhöhen. Die Erfindung hat eine Verbesserung in dieser Hinsicht zum Ziel.

Zu diesem Zweck wird die in einem eine Hochfrequenzerwärmungseinrichtung speisenden Röhrenschwingungserzeuger in Wärme umgesetzte Wärmeverlustleistung, die im folgenden als Anodenwärme bezeichnet werden soll, in einer zusätzlichen Erwärmungseinrichtung nutzbar gemacht. Die Anodenwärme kann an die Stelle ihrer Nutzanwendung durch Leitung, Strahlung oder Konvektion übertragen werden. Sie kann entweder auf dasselbe Behandlungsgut einwirken wie die von dem Hochfrequenzfeld induzierten Ströme, und zwar gleichzeitig mit diesen oder zu einem anderen Zeitpunkt, oder sie kann zur Erwärmung anderer Gegenstände verwendet werden. Im folgenden werden einige Ausführungsbeispiele für die praktische Anwendung der Erfindung beschrieben.

Eine besondere zweckmässige Art, die Anodenströme nutzbar zu machen, besteht in einer wärmeleitenden Verbindung der Anode mit einer Wärmeplatte, auf welche warm zu haltende oder zu erwärmende Gegenstände gestellt werden können. In diesem Falle wird die Anode vorzugsweise aus Metall hergestellt und als Bestandteil der Vakuumgefässwand ausgebildet. Die Wärmeplatte kann dann mit der Anode entweder in innige Berührung gebracht oder sogar aus einem Stück hergestellt werden. In Abb. 1 ist eine solche Anordnung schematisch im Schnitt dargestellt. Das Anodensystem der Schwingungserzeugerröhre besteht aus der Anode 1, der Gitterelektrode 2 und der Kathode 3. Die Anode 1 hat die Form eines Metallbechers, dessen Boden die vorzugsweise ebenfalls aus Metall bestehende Wärmeplatte 4 trägt. Um den Wärmeübergangswiderstand zwischen der Anode und der Wärmeplatte möglichst klein zu machen, kann die Fuge zwischen diesen beiden Teilen mit Metall ausgegossen oder die Verbindung dieser beiden Teile durch Löten vollzogen werden. Bei sorgfältig bearbeiteten Passflächen genügt es aber vielfach, diese beiden Teile mittels einer Schraub- oder Klemmverbindung fest aneinander zu pressen. Ein besonders glatter Wärmeübergang von der Anorde zur Wärmeplatte ergibt sich, wenn diese beiden Teile aus einem Stück hergestellt werden. Die Anode 1 ist an der dem Boden gegenüberliegenden Seite mit einem Glaskörper 5 abgeschlossen, durch den die Anschlussleiter 6 für die übrigen Elektroden hindurchgeführt sind. Die Wandstärke der Anode ist so gross zu wählen, dass die Wärmekapazität des Anodenkörpers ausreicht, um nach dem

Einschalten der Röhre einen unzulässigen Temperaturanstieg abzufangen. Der Wärmeübergang von der Anode zur Wärmeplatte kann durch Rippen 7, welche eine Verbindung zwischen dem Anodenumfang und der Wärmeplatte herstellen, verbessert werden. Demselben Zweck dient auch eine Zunahme der Anodenwandstärke vom Rand zum Boden der Anode.

An die Stelle einer Wärmeplatte kann auch eine Wärmekammer oder ein Wärmetunnel treten, wie Abb. 2 erkennen lässt. Die Schwingungserzeugerröhre möge dieselbe sein wie in Abb. 1. Mit ihrer Anode steht eine kasten- oder tunnelförmige Wärmekammer 8 in gut wärmeleitender Verbindung.

Wenn die Wärmeplatte oder -kammer mit der Anode eienr Entladungsröhre auch elektrisch leitend verbunden ist, erscheint es zweckmässig, die Anode auf Erdpotential zu legen und der Kathode eine der gewünschten Anodenbetriebsspannung entsprechende negative Vorspannung zu erteilen. Es ist aber auch möglich, die Anode und die Wärmeplatte oder -kammer zwar wärmeleitend, aber elektrisch nicht leitend miteinander zu verbinden, wenn man eine Zwischenlage aus einem vorzugsweise gut wärmeleitenden Isolierstoff, z.B. Quarz, vorsieht.

Die Uebertragung der Anodenwärme an die Nutzungsstelle braucht nicht durch Leitung zu erfolgen, sondern kann auch allein oder zusätzlich durch Strahlung oder Konvektion stattfinden. In diesem Falle wird z.B. gemäss Abb. 3 eine Röhre 9 mit einem wärmestrahlungsdurchlässigen Kolben derart verwendet, dass zumindest der die glühende Anode umschliessende Kolbenteil sich innerhalb der Wäremkammer befindet. Naturgemäss kann man auch eine Anode, die einen Teil der Gefässwand bildet, in eien Wärmekammer hineinragen lassen.

Falls ein Zusammenbau der Röhre mit der zusätzlichen Erwärmungseinrichtung untunlich sein sollte, kann die Anodenwärme durch optische Mittel, z.B. durch Prismen oder Spiegel, welche den für das Wärmespektrum zu stellenden Anforderungen genügen müssen, nach dem Nutzungsort gelenkt werden.

Als besonders zweckmässig erweist sich die Zuordnung von Verwertungseinrichtungen für die Anodenwärme zu einem Hochfrequenz-Kochherd, de zur Zubereitung von Nahrungsmitteln dient. Wenn man die Speisen vorwärmt, bevor sie dem Hochfrequenzfeld ausgesetzt werden, kommen sie schneller zum Kochen und es wird ausser eienr Zeitersparnis auch eine Ersparnis an hochwertiger Hochfrequenzenergie erzielt. Da das Garwerden der Speisen im Hochfrequenzfeld verhältnismässig schnell vor sich geht, ist es nötig, mehrere Speisen, die für eine Mahlzeit bestimmt sind, nicht wie bisher gleichzeitig, sondern nacheinander zu kochen. Dabei ist es notwendig, die zuerst fertiggestellten Speisen warm zu halten, bis auch die letzten Speisen zubereitet sind. Durch Ausnutzen der Anodenwärme wird die hierfür erforderliche Energie ohne laufenden Mehraufwand gewonnen. Unter Umständen empfiehlt sich die gleichzeitige Anordnung von zwei oder mehr Verwertungseinrichtungen für die Anodenwärme, welche teils zum Vorwärmen und teils zum Warmhalten bestimmt sind.

Vorwärmeeinrichtungen der beschriebenen Art sind auch dort am Platze oder unentbehrlich, wo es gilt, Gegenstände zu erwärmen, die sich im Hochfrequenzfeld nicht oder nur schwach erwärmen lassen, wie etwa keramisches Geschirr, oder den Aufwand hochwertiger Hochfrequenzenergie zum Erhitzen nicht lohnen, wie etwa Wasser.

Die Ausnutzung der Anodenwärme in Erwärmungs- oder Warmhalteeinrichtungen kommt keineswegs nur in Verbindung mit Hochfrequenz-Kochgeräten in Betracht. Beispielsweise lässt sich mit elektromedizinischen Hochfrequenz-Behandlungsgeräten mit Vorteil eine Einrichtung zum Sterilisieren von ärztlichen Instrumenten unter Ausnutzung der Anodenwärme vereinigen.

Die Anodenwärme kann auch zur Raumheizung herangezogen werden, und zwar je nach der anfallenden Wärmemenge als Vollheizung oder als Zusatzheizung; sie erfolgt am besten in Form einer Warmwasserheizung. Auch kann die Anodenwärme zum Betrieb eines Warmwasser-Speichers oder Trockenschrankes verwendet werden.

Claims (8)

1) Von einem Röhrenschwingungserzeuger gespeiste Hochfrequenzerwärmungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die im Schwingungserzeuger in Wärme umgesetzte Anodenverlustleistung (Anodenwärme) in einer zusätzlichen Erwärmungseinrichtung nutzbar gemacht wird.

2) Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anodenwärme dem durch Induktionsströme zu erwärmenden Behandlungsgut zugeführt wird.

3) Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anodenwärme einer unabhängig von der Induktionserwärmungseinrichtung, z.B. einem Warmwasser-Speicher, einer Trockenkammer oder einer Raumheizungsanlage zugeführt wird.

4) Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung wenigstens einer Schwingungserzeugerröhre, deren Anode einen Teil der Vakuumgefässwand bildet und die Anodenwärme durch Wärmeleitung auf die zusätzliche Erwärmungseinrichtung überträgt.

5) Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anode mit einer Fläche einer Wärmeplatte oder Wärmekammer in gutem Wärmekontakt steht und vorzugsweise mit der Wärmeplatte oder einem Wandteil der Wärmekammer aus einem Stück hergestellt ist.

6) Einrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Röhre mit becherförmiger Anode, deren Bodenfläche die Wärmeplatte oder Wärmekammer trägt und deren Umfang durch Längsrippen mit dieser verbunden ist.

7) Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungserzeugerröhre oder wenigstens der die Anode enthaltende oder bildende Teil derselben in den Innenraum einer Wärmekammer hineinragt.

8) Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anodenwärme durch strahlungsoptische Mittel an den Ort ihrer Ausnützung gelenkt wird.