CH294154A - Arrangement for the treatment of substances in a high-frequency alternating field. - Google Patents

Arrangement for the treatment of substances in a high-frequency alternating field.

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CH294154A
CH294154A CH294154DA CH294154A CH 294154 A CH294154 A CH 294154A CH 294154D A CH294154D A CH 294154DA CH 294154 A CH294154 A CH 294154A
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CH
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treatment
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German (de)
Inventor
Aktieng Siemens-Schuckertwerke
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Siemens Ag
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/46Dielectric heating
    • H05B6/48Circuits

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Induction Heating (AREA)

Description

  

      Anordnung    zur Behandlung von Stoffen im hochfrequenten Wechselfeld.    Bei Anordnungen zur Behandlung von  Stoffen und Werkstücken für industrielle  Zwecke besteht vielfach die Aufgabe, irgend  einen Stoff oder ein Gut auf eine bestimmte  Temperatur aufzuheizen. Als Beispiel sei die  Behandlung von Metallen im elektromagne  tischen Feld, z. B. das Oberflächenhärten von  Stahl oder die Behandlung von Stoffen im  hochfrequenten     Kondensatorfeld,    z. B. Trock  nen oder Verleimen von Holz, genannt. Die       Ilessung    der Temperatur während der Be  handlungszeit macht im allgemeinen grosse  Schwierigkeiten. Man hat daher versucht, die  Temperatur durch Zufuhr vorbestimmter  Energiemengen zu erreichen.

   Die     Hochfre-          quenzleistung    musste zu dem Zwecke durch  entsprechende Regeleinrichtungen auf einem  bestimmten Wert, konstant gehalten werden,  um dadurch bei vorgegebener Behandlungszeit  die dem Behandlungsgut zugeführte Gesamt  energie und damit dessen Endtemperatur fest  zulegen. . Ein anderes Mittel zur Erreichung  einer bestimmten Temperatur besteht in der  Verwendung eines Energiezählers, der nach  der Zufuhr einer bestimmten Energiemenge  den     Hochfrequenzgenerator    abschaltet. Vor  aussetzung der genannten Steuerungsverfah  ren ist.     -unbedingte    Gleichmässigkeit des Aus  gangszustandes der zu behandelnden Objekte.  Diese Gleichmässigkeit bezieht sich z.

   B. auf  Grösse, Gewicht, Form, spezifische Wärme,  Anfangstemperatur, spezifischen Widerstand,       Permeabilität    bzw. bei Holz statt dessen  Feuchtigkeit,     Dielektrizitätskonstante    und di-    elektrische Verluste. Fast alle diese Grössen  ändern sich jedoch mit der Temperatur. Auf  jeden Fall ist es schwierig, durch Zufuhr einer  bestimmten Energiemenge eine genau defi  nierte Temperatur zu erreichen. Besonders       gross    sind die Schwierigkeiten bei Holz wegen  des verhältnismässig unsicheren Feuchtigkeits  gehaltes.  



  Gegenstand der Erfindung ist eine An  ordnung zur Behandlung von Stoffen im     hoch-          frequenten    Wechselfeld, bei der die geschil  derten Nachteile und Schwierigkeiten beseitigt  sind. Gemäss der Erfindung erfolgt die Unter  brechung der Behandlung selbsttätig in Ab  hängigkeit einer mit der Temperatur des be  handelten Stoffes veränderlichen elektrischen  Grösse des     Hochfrequenzgenerators.    Die Er  findung beruht auf der Erkenntnis, dass ein       Hochfrequenzgenerator    während des Behand  lungsvorganges verschiedene Belastungszu  stände durchläuft.

   Bei der Oberflächenerwär  mung von Stahl zum Zwecke der Härtung  steigt beispielsweise die Belastung des     Hoch-          frequenzgenerators    im Anfang langsam an,  um dann gegen Schluss der Behandlungszeit  sehr schnell abzufallen. Diese Leistungsab  nahme liegt im Bereich der Überschreitung  des     Curie-Punktes    des behandelten Werkstof  fes. Bei der     Holzverleimung    steigt die Be  lastung zunächst langsam und gegen Ende der  Behandlungszeit sehr schnell an.

   Diese Be  lastungsänderungen und die mit ihnen ver  bundenen Änderungen anderer Zustandsgrö  ssen des die     Hoehfrequenzenergie    liefernden           Hochfrequenzgenerators    werden erfindungs  gemäss dazu benützt, um den Hochfrequenz  generator in einem mit Bezug auf die er  reichte Temperatur     erwünschten        Zeitpunkt     abzuschalten und dadurch die Behandlungs  zeit zu beenden. Bei     Hochfrequenz-Röhren-          generatoren    wird mit besonderem Vorteil die  Änderung des Gitterstromes bzw. der Gitter  vorspannung benützt,     nun    den Generator ab  zuschalten.

   Vielfach kann es zweckmässig  sein, den Generator bei Erreichung des vorbe  stimmten Wertes einer seiner Kenngrössen  nicht unmittelbar, sondern mit einer bestimm  ten Zeitverzögerung abzuschalten. Bei der  Oberflächenerwärmung von Stahl liegt bei  spielsweise der Punkt der     Leistungskennlinie,     bei der die Leistung abfällt, bzw. der Punkt  der     Gitterstromkennlinie,    bei der dieser Strom       anzusteigen    beginnt, nicht genau in dem Zeit  punkt, in dem die erwünschte Temperatur er  reicht wird. Dieser Zeitpunkt liegt vielmehr  etwas später, und es wird daher in diesem  Fall eine Zeitverzögerung zweckdienlich sein.  



  In     Fig.1    ist als Ausführungsbeispiel der  Erfindung die Schaltung eines     selbsterregten,     einstufigen     Hochfrequenzgenerators    darge  stellt. Der Generator wird mit Hilfe eines Re  lais RH abgeschaltet, dessen Ruhekontakt mit  dem Gitterwiderstand     Rg    in Reihe geschaltet  ist. In dem Stromkreis des Relais RH liegt  noch ein Schalter S, der dazu verwendet wird,  um den Generator neu in Betrieb zu setzen.  Das Relais     RII    ist ein übliches Gleichspan  nungsrelais, welches anspricht, sobald die  Spannung am Gitterwiderstand     Rg    einen be  stimmten     Grenzwert    überschreitet.

   Durch den  Ruhekontakt des Relais     wird    der Gitterstrom  kreis unterbrochen bzw. liegt nach dem An  sprechen des Relais im Gitterkreis der Wider  stand dieses Relais, der wesentlich grösser ist  als der vorher eingeschaltete Gitterwiderstand       Rg.    Da das Relais<I>RH</I> nach der Abschaltung  an der vollen Gitterspannung liegt, hält es  sich selbst, und sein Arbeitskontakt bleibt so  lange geöffnet, bis durch den Schalter S der  Relaisstromkreis unterbrochen wird.  



  In     Fig.2    ist eine weitere Ausführungs  form der Erfindung dargestellt. In diesem    Fall liegt ein Spannungsrelais     RHl    an den  Klemmen des Gitterwiderstandes     Rg.    Da. bei  der Gitterunterbrechung der Spannungsabfall  des Gitterwiderstandes Null wird, ist eine un  mittelbare Betätigung des Gitterschalters     Gs     durch das Spannungsrelais nicht möglich. Aus  diesem Grunde ist ein Hilfsrelais     RH2    vorge  sehen, das den Erregerkreis des     Gittersehalters          Gs    beim Ansprechen des Relais     RHl    schliesst  und dadurch gleichzeitig einen Selbsthalte  stromkreis einschaltet..

   Je nach den beson  deren Betriebsumständen     können    die Relais  mit einer vorbestimmten Zeitverzögerung  arbeiten, damit die     lIochfrequenzbehandlun--          etwas    später beendet. wird, als der Gitterstrom  anzuwachsen beginnt.  



  Einen vielfach nicht.     zui    vernachlässigenden  Einfluss auf die erreichte Behandlungstem  peratur hat die Netzspannung und damit die  über einen Gleichrichter der     Generatorröhre     zugeführte Gleichspannung. Bei sehr starken  Belastungsänderungen am Ende des     Beliand-          Iungsvorganges,    die insbesondere beim Ober  flächenhärten von Stahl beobachtet werden,  tritt die     Gitterstromänderung    bzw. die Ände  rung der     C;

  ittervorspannung    so plötzlich ein  und ist so gross, dass die Abschaltung bei     Netz-          spannungssehwankungen    von   5 % etwa bei  dem gleichen Endzustand des zu behandelnden  Werkstückes erfolgt. Die Unterschiede der  Temperaturen am Ende des     Behandhingsvor-          gangesunter    der Voraussetzung einer Abschal  tung bei dem gleichen Gitter     stromwert    sind  für verschiedene     Nennspannungen    verhältnis  mässig gering.

   Bei andern Behandlungsvor  gängen kann es jedoch vorkommen, dass die  den     Abschaltvorgang    einleitende Belastungs  änderung des     Hochfrequenzgenerators    so ge  ring ist, dass die entsprechende     Gitterstrom-          änderung    durch Schwankungen der Netzspan  nung wesentlich beeinflusst wird. In diesem  Fall ist es zweckmässig, besondere Hilfsmittel  anzuwenden, die den Einfluss der Netzspan  nungsschwankungen kompensieren. Eine vor  teilhafte Kompensationsschaltung ist in     Fig.    3  dargestellt.

   An der Spannung des Gitter  widerstandes     Rg    eines     Hoehfrequen7genera-          tors    liegt die Spule 1 eines Relais, das eine      zweite Spule 2 besitzt die über einen Wider  stand 4 an die gleichgerichtete Netzspannung  angeschlossen ist. Die beiden Spulen 1 und 2  wirken gegeneinander. Bei erhöhter Netzspan  nung wird daher der     Hochfrequenzgenerator     erst dann abgeschaltet, wenn der Gitterstrom  bzw. die     Gittervorspannung    um ein bestimm  tes Mass den vorher festgelegten     Grenzwert     überschritten hat.

   Zu der Spule 2 kann noch  ein spannungsabhängiger Widerstand, bei  spielsweise eine Glühlampe 3, parallel geschal  tet werden, wenn andere Formen der Abhän  gigkeit von der Netzspannung     erwünscht    sind.  An Stelle des Parallelwiderstandes 3 kann  auch eine gesättigte Drosselspule angewendet  werden, um bestimmte Abhängigkeiten zwi  schen der Netzspannung und der von dieser  abzuleitenden Kompensation zu erreichen.



      Arrangement for the treatment of substances in a high-frequency alternating field. In arrangements for the treatment of substances and workpieces for industrial purposes there is often the task of heating any substance or good to a certain temperature. As an example, consider the treatment of metals in the electromagnetic field such. B. the surface hardening of steel or the treatment of substances in the high-frequency capacitor field, z. B. Dry or gluing wood, called. The Iessung the temperature during the treatment Be generally makes great difficulties. Attempts have therefore been made to reach the temperature by supplying predetermined amounts of energy.

   For this purpose, the high-frequency power had to be kept constant at a certain value by means of appropriate control devices in order to thereby establish the total energy supplied to the material to be treated and thus its final temperature for a given treatment time. . Another means of reaching a certain temperature is to use an energy meter which switches off the high-frequency generator after a certain amount of energy has been supplied. The prerequisite for the aforementioned control procedures is. - unconditional uniformity of the initial state of the objects to be treated. This evenness relates e.g.

   B. on size, weight, shape, specific heat, initial temperature, specific resistance, permeability or, in the case of wood, moisture, dielectric constant and dielectric losses. However, almost all of these quantities change with temperature. In any case, it is difficult to achieve a precisely defined temperature by supplying a certain amount of energy. The difficulties with wood are particularly great because of the relatively uncertain moisture content.



  The invention relates to an arrangement for the treatment of substances in the high-frequency alternating field, in which the disadvantages and difficulties described are eliminated. According to the invention, the interruption of the treatment takes place automatically as a function of an electrical variable of the high-frequency generator that changes with the temperature of the substance being treated. The invention is based on the knowledge that a high-frequency generator runs through various loading conditions during the treatment process.

   When surface heating of steel for the purpose of hardening, for example, the load on the high-frequency generator increases slowly at the beginning and then drops very quickly towards the end of the treatment time. This decrease in performance is in the area where the Curie point of the treated material is exceeded. When gluing wood, the load increases slowly at first and very quickly towards the end of the treatment time.

   These load changes and the associated changes in other state variables of the high-frequency energy supplying high-frequency generator are used according to the invention to switch off the high-frequency generator at a desired time with respect to the temperature reached and thereby end the treatment time. In the case of high-frequency tube generators, the change in the grid current or the grid bias voltage is used with particular advantage to switch the generator off.

   In many cases it can be useful not to switch off the generator immediately when the predetermined value of one of its parameters is reached, but rather with a certain time delay. In the case of surface heating of steel, for example, the point on the power curve at which the power drops, or the point on the grid current curve at which this current begins to rise, is not exactly at the point in time at which the desired temperature is reached. Rather, this point in time is somewhat later, and a time delay will therefore be expedient in this case.



  In Figure 1, as an embodiment of the invention, the circuit of a self-excited, single-stage high frequency generator provides Darge. The generator is switched off with the help of a relay RH, the break contact of which is connected in series with the grid resistor Rg. In the circuit of the relay RH there is also a switch S which is used to restart the generator. The relay RII is a common DC voltage relay, which responds as soon as the voltage across the grid resistor Rg exceeds a certain limit value.

   By the normally closed contact of the relay, the grid circuit is interrupted or is after the relay to speak in the grid circle of the resistance of this relay, which is much greater than the previously switched on grid resistance Rg. Since the relay <I> RH </I> after the shutdown is due to the full grid voltage, it holds itself, and its normally open contact remains open until the relay circuit is interrupted by switch S.



  In Figure 2, a further embodiment of the invention is shown. In this case a voltage relay RHl is connected to the terminals of the grid resistor Rg. Da. When the grid is interrupted, the voltage drop in the grid resistance becomes zero, direct actuation of the grid switch Gs by the voltage relay is not possible. For this reason, an auxiliary relay RH2 is provided, which closes the excitation circuit of the grid holder Gs when the relay RH1 responds and thereby simultaneously switches on a self-holding circuit.

   Depending on the particular operating conditions, the relays can work with a predetermined time delay so that the high-frequency treatment ends a little later. as the grid current begins to grow.



  Often not. The mains voltage and thus the direct voltage fed to the generator tube via a rectifier have a negligible influence on the treatment temperature reached. With very strong changes in load at the end of the Beliand- Iungsvorganges, which are observed in particular when surface hardening of steel, the grid current change or the C change occurs;

  The preload occurs so suddenly and is so great that it is switched off in the event of mains voltage fluctuations of 5% when the workpiece to be treated is in the same final state. The differences in temperatures at the end of the treatment process, assuming a shutdown at the same grid current value, are relatively small for different nominal voltages.

   In other treatment processes, however, it may happen that the change in load on the high-frequency generator that initiates the shutdown process is so small that the corresponding change in grid current is significantly influenced by fluctuations in the mains voltage. In this case, it is advisable to use special aids that compensate for the influence of the mains voltage fluctuations. A partial compensation circuit is shown in FIG.

   The coil 1 of a relay is connected to the voltage of the grid resistor Rg of a high frequency generator, which has a second coil 2 which is connected to the rectified mains voltage via a resistor 4. The two coils 1 and 2 act against each other. In the case of increased mains voltage, the high-frequency generator is therefore only switched off when the grid current or the grid bias voltage has exceeded the predetermined limit by a certain amount.

   A voltage-dependent resistor, for example an incandescent lamp 3, can be connected in parallel to the coil 2 if other forms of dependency on the mains voltage are desired. Instead of the parallel resistor 3, a saturated choke coil can also be used in order to achieve certain dependencies between the mains voltage's rule and the compensation to be derived from this.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Anordnung zur Behandlung von Stoffen im hochfrequenten Wechselfeld, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Unterbrechung der Be handlung selbsttätig in Abhängigkeit einer mit der Temperatur des behandelten Stoffes veränderlichen elektrischen Grösse des Hoch irequenzgenerators erfolgt. UNTERANSPRÜCHE: 1. Anordnung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Abschaltung in Abhängigkeit von dem Gitterstrom des Hoch frequenz-Röhrengenerators erfolgt. 2. Anordnung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Abschaltung in Abhängigkeit von der Gittervorspannung des Hoehfrequenz-Röhrengenerators erfolgt. 3. Anordnung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Abschaltung mit Zeitverzögerung erfolgt. PATENT CLAIM: Arrangement for treating substances in a high-frequency alternating field, characterized in that the treatment is interrupted automatically as a function of an electrical variable of the high-frequency generator that changes with the temperature of the treated substance. SUBClaims: 1. Arrangement according to claim, characterized in that the shutdown takes place as a function of the grid current of the high-frequency tube generator. 2. Arrangement according to claim, characterized in that the disconnection takes place as a function of the grid bias of the high frequency tube generator. 3. Arrangement according to claim, characterized in that the shutdown takes place with a time delay.
CH294154D 1944-10-04 1944-10-04 Arrangement for the treatment of substances in a high-frequency alternating field. CH294154A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USRE42513E1 (en) 2003-01-30 2011-07-05 Hr Technology, Inc. RFID—controlled smart range and method of cooking and heating

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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USRE42513E1 (en) 2003-01-30 2011-07-05 Hr Technology, Inc. RFID—controlled smart range and method of cooking and heating

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