NL8703043A - Verwarmingsinrichting met tenminste twee onafhankelijke inductoren. - Google Patents

Description

< « PHN 12.361 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven Verwarmingsinrichting met tenminste twee onafhankelijke inductoren.

De uitvinding betreft een verwarmingsinrichting met een hoogfrequentgenerator en minstens twee op de hoogfrequentgenerator aangesloten inductoren voor het inductief verhitten van werkstukken.

Een dergelijke verwarmingsinrichting is bekend uit het 5 Nederlandse octrooischrift nr. 87340.

Omdat hoogfrequentgeneratoren voor industriële verwarmmgsdoeleinden verhoudingsgewijs dure inrichtingen zijn is het m het algemeen gewenst om twee of meer inductoren op èén hoogfrequentgenerator aan te kunnen sluiten m een dergelijke 10 verwarmingsinrichting.

Het bovengenoemde Nederlandse octrooischrift nr. 87340 toont twee parallel op één hoogfrequentgenerator aangesloten inductoren om verschillende werkstukken een individuele warmtebehandeling te geven, hetgeen wordt bereikt door bij elke 15 werkstukvorm telkens een overeenkomstige inductorvorm te kiezen. Het is ook mogelijk om verschillende delen van één werkstuk een verschillende warmtebehandeling te geven door de mductoruitvoering aan de gewenste behandeling aan te passen. Dit heeft als nadeel dat er per werkstukvorm steeds een andere inductorvorm nodig is, Bovendien kan bij 20 het gebruik van een vaste inductorvorm per werkstukvorm geen rekening gehouden worden met de fabricagetoleranties in de werkstukken.

De uitvinding stelt zich ten doel een verwarmingsinrichting van de in de aanhef vermelde soort te verschaffen waarop twee of meer inductoren aangesloten zijn en waarbij de vorm van 25 de inductoren in hoge mate onafhankelijk van de vorm en de elektromagnetische eigenschappen van de werkstukken of werkstukgedeelten kan zijn.

Daartoe heeft de verwarmingsinrichting volgens de uitvinding het kenmerk dat elke inductor voorzien is van middelen voor 30 het onderbreken van de elektromagnetische vermogensoverdracht van de inductor naar het bijbehorende werkstuk, welke onderbrekingsmiddelen onderling onafhankelijk bestuurbaar zijn.

8703 0 43 ? PHN 12.361 2

Deze onderbrekingsmiddelen kunnen op velerlei wijze uitgevoerd worden. Zo kunnen deze onderbrekingsmiddelen bijvoorbeeld gevormd worden door een elektrische afscherming die tussen de inductor en het betreffende werkstuk kan worden aangebracht. Ook kunnen de 5 onderbrekingsmiddelen gevormd worden door een zich in elke inductorleiding bevindende schakelaar.

Een verwarmingsinrichting waarin de onderbrekingsmiddelen op een voordelige wijze zijn uitgevoerd, is volgens de uitvinding gekenmerkt doordat de velduitzendende gedeelten van de inductoren 10 verplaatsbaar zijn ten opzichte van de beoogde positie van het betreffende werkstuk ter onderbreking van de elektromagnetische vermogensoverdracht van de betreffende inductor naar het werkstuk.

Deze uitvoering biedt het voordeel dat er geen koeling nodig is van een eventuele elektrische afscherming en dat er geen ruimte 15 tussen de inductor en het werkstuk nodig is voor het. aanbrengen van zulk een afscherming. Bovendien zijn er bij deze uitvoering geen bijzondere maatregelen nodig om schakelaars geschikt te maken voor het schakelen van grote stromen of hoge spanningen, hetgeen een belangrijk praktisch voordeel is in het geval van relatief grote vermogens.

20 Een voorkeursuitvoering van de verwarmingsinrichting volgens de uitvinding heeft het kenmerk dat elke inductor wordt gevormd door een inductiespoel met een daarin aangebrachte het velduitzendende gedeelte vormende spoelkern met hoge permeabiliteit, en dat de onderbreking van de elektromagnetische vermogensoverdracht tot stand 25 komt door een in hoofdzaak axiale verplaatsing van de spoelkern in de inductiespoel.

Deze laatstgenoemde uitvoering heeft het voordeel dat de inductiespoel zelf vast is opgesteld. Bij een laagohmige inductor (waardoor dus een grote stroom loopt) wordt de inductiespoel in het 30 algemeen gevormd door een elektrisch goed geleidende buis die één of meer wikkelingen vormt, door welke buis koelwater gevoerd wordt. Het verplaatsbaar maken van zo'n relatief stijve (starre) mechanische constructie gaat in de praktijk gepaard met vele problemen.

Bovendien blijft de impedantie van een inductiespoel met 35 een daarin aangebrachte spoelkern nagenoeg constant, indien de spoelkern bij zijn axiale verplaatsing in hoofdzaak binnen de winding(en) van de inductiespoel blijft. Wanneer de inductiespoelen op S70 3 0 ¢3 * PHN 12.361 3 een hoogfrequentgenerator met een zekere inwendige weerstand aangesloten zijn, zal een axiale verplaatsing van een spoelkern in een inductiespoel nagenoeg geen invloed hebben op de stroom door de andere inductiespoelen.

De uitvinding zal nu nader worden toegelicht aan de hand 5 van de figuur die een uitvoeringsvoorbeeld van de verwarmingsinrichting volgens de uitvinding toont waarin de inductoren zijn uitgevoerd in de vorm van inductiespoelen met axiaal verplaatsbare spoelkernen.

De verwarmingsinrichting volgens de figuur bevat een hoogfrequentgenerator 1 en twee inductoren 2 en 3 die via (zonodig 10 gekoelde) toevoerleidingen 11 parallel op de hoogfrequentgenerator 1 zijn aangesloten. Afhankelijk van de door de hoogfrequentgenerator 1 gewenste impedantie zouden de inductoren 2 en 3 ook in serie aangesloten kunnen worden. In geval van laagohmige inductiespoelen (waardoor dus een grote stroom loopt) is het verplaatsbaar maken van een inductiespoel 15 problematisch, omdat de als buizen uitgevoerde gekoelde leidingen dan eveneens verplaatsbaar moeten zijn. Bij hoogohmige inductiespoelen (waar over dus een relatief hoge spanning staat) is het eenvoudiger om een inductiespoel, eventueel voorzien van spoelkern, te verplaatsen. De inductoren 2 en 3 zijn opgebouwd uit de inductiespoelen 5 20 respectievelijk 7 en de spoelkernen 6 respectievelijk 8. De impedantie van een inductiespoel blijft nagenoeg constant wanneer de bijbehorende spoelkern verplaatst wordt maar daarbij toch binnen de inductiespoel blijft. In dit geval zal een axiale verplaatsing van een spoelkern in één inductiespoel nagenoeg geen invloed hebben op de stroom door de 25 andere inductiespoel. De hoogfrequentgenerator 1 is uitgevoerd met een transformatorkern 12 en met daaromheen gewikkeld een primaire wikkeling 24 met een relatief groot aantal windingen en een secundaire wikkeling 13 met slechts één winding. Deze secundaire wikkeling 13 wordt gevormd door één (zonodig inwendig gekoelde) geleider die via de 30 toevoerleidingen 11 is verbonden met de inductiespoelen 5 en 7.

Het werkstuk 4 in de figuur bevindt zich tussen de inductoren 2 en 3. Dit werkstuk 4 kan bijvoorbeeld bestaan uit een kathodestraalbuis, waarin ringvormige houders 9 en 10 met gettermateriaal zijn aangebracht.

35 Zo'n kathodestraalbuis wordt eerst vacuüm gepompt en vervolgens dichtgesmolten. De ringvormige houders 9 en 10 met het gettermateriaal bevinden zich in de nabijheid van de wand van de 67030 43 PHN 12.361 4 * r kathodestraalbuis, opdat een zo groot mogelijk gedeelte van de door de inductiespoelen opgewekte hoogfrequente elektromagnetische flux door de ringvormige houders 9 en 10 omvat zal worden. De flux is in de figuur symbolisch weergegeven door de pijlen 20 en 21. Door het omvatten van de 5 hoogfrequente elektromagnetische flux worden de geleidende houders 9 en 10 verhit. Zodra het gettermateriaal in de houders 9 en 10 begint te verdampen slaat het neer op de wand van de kathodestraalbuis 4 en vormt aldaar een gettervlek, waardoor de nog aanwezige restgassen worden gebonden.

10 Door de onvermijdelijke onnauwkeurigheid in de positionering van de houders 9 en 10 met gettermateriaal ten opzichte van het voorvlak van de spoelkernen 6 en 8 zal de door de houders omvatte flux van geval tot geval variëren. Bij een nagenoeg constant door de hoogfrequentgenerator 1 geleverd hoogfrequent vermogen zou er xn 15 houders 9,10 die weinig flux omvatten in een bepaalde tijd te weinig gettermateriaal verdampt worden, en in houders 9,10 die veel flux omvatten zou teveel warmte kunnen worden ontwikkeld met het gevaar dat metaaldelen van deze houders afsmelten en vrij in de kathodestraalbuis terecht komen zodat de daar aanwezige overige onderdelen zouden kunnen 20 worden verontreinigd. In het eerste geval wordt de gewenste kwaliteit van het getterproces niet bereikt. In het tweede geval zou de kathodestraalbuis beschadigd kunnen raken. Voor een kwalitatief goed getterproces is het dus noodzakelijk dat de houders 9 en 10 in deze kathodestraalbuis 4 onafhankelijk verhit worden.

25 De in de figuur weergegeven uitvoering van de verwarmingsinrichting realiseert deze onafhankelijke verhitting van de houders 9 en 10 door in de inductiespoelen 5 en 7 aangebrachte spoelkernen 6 en 8, welke spoelkernen 6 en 8 onafhankelijk van elkaar axiaal verplaatsbaar zijn. Het axiaal verplaatsen van de spoelkern 6 en 30 8 vindt plaats door middel van respectieve activeereenheden 18 en 19 die worden bestuurd door respectieve stuureenheden 16 en 17. Deze stuureenheden 16 en 17 besturen de spoelkernverplaatsingen in responsie op signalen die van respectieve detectoren 14 en 15 afkomstig zijn. Het ontstaan van gettervlekken op de wand van het werkstuk 4 ten gevolge van 35 het verdampen van gettermateriaal in de inductief verhitte houders 9 en 10 kan op verscheidene wijzen worden gedetecteerd door deze detectoren 14 en 15. De detectoren 14 en 15 kunnen bijvoorbeeld het van de 87030 43 i·

*S

PHN 12.361 5 respectieve lichtbronnen 22 en 23 afkomstige licht detecteren. Zodra bijvoorbeeld het gettermateriaal in houder 9 verdampt en neerslaat op de wand vormt het aldaar een gettervlek die de door lichtbron 22 uitgezonden lichtbundel onderbreekt waardoor lichtdetector 14 deze 5 lichtbundel niet meer ontvangt en daardoor een signaal afgeeft aan stuureenheid 16.

Als de spoelkernen 6 en 8 zich in de omgeving van de houders 9 en 10 bevinden, vindt de verhitting van de houders plaats.

Zodra de verhitting van één houder lang genoeg heeft geduurd, wordt 10 de bijbehorende spoelkern axiaal van de betreffende houder af bewogen, waardoor deze houder nagenoeg geen elektromagnetische flux meer omvat, zodat de inductieve verhitting van de betreffende houder stopt.

De impedantie van een inductiespoel blijft nagenoeg constant wanneer de bijbehorende spoelkern verplaatst wordt maar 15 daarbij toch binnen de winding(en) van de inductiespoel blijft. In dit geval zal een axiale verplaatsing van een spoelkern in één inductiespoel nagenoeg geen invloed hebben op de stroom door de andere inductiespoel.

870 30 4 3

Claims (3)

1. Verwarmingsinrichting met een hoogfrequentgenerator en minstens twee op de hoogfrequentgenerator aangesloten inductoren voor het inductief verhitten van werkstukken, met het kenmerk, dat elke inductor voorzien is van middelen voor het onderbreken van de 5 elektromagnetische vermogensoverdracht van de inductor naar het bijbehorende werkstuk, welke onderbrekingsmiddelen onderling onafhankelijk bestuurbaar zijn.

2. Verwarmingsinrichting volgens conclusie 1 met het kenmerk dat de velduitzendende gedeelten van de inductoren verplaatsbaar zijn 10 ten opzichte van de beoogde positie van het betreffende werkstuk ter onderbreking van de elektromagnetische vermogensoverdracht van de betreffende inductor naar het werkstuk.

3. Verwarmingsinrichting volgens conclusie 2 met het kenmerk dat elke inductor wordt gevormd door een inductiespoel met een daarin 15 aangebrachte het velduitzendende gedeelte vormende spoelkern met hoge permeabiliteit, en dat de onderbreking van de elektromagnetische vermogensoverdracht tot stand komt door een in hoofdzaak axiale verplaatsing van de spoelkern in de inductiespoel. 9703 0 43