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SYSTEME DE BOBINES, EN PARTICULIER POUR GENERATEURS DE CHAUFFAGE H.F.
L'invention concerne un système de bobines, en particulier peur les générateurs de chauffage H.F., constitué par une bobine primaire hélicoïdale, refroidie à l'eau, à noyau ferro-magnétique en forme de tige, et par une bobine de couplage entourant la bobine primaire et constituée par une bande métallique cintrée en forme de gaine cylindrique. La bobine primaire peut faire partie du circuit oscillant de sortie d'un générateur à tubes, tandis que la bobine de couplage( bobine secondaire) peut être con- neetée à une bobine de chauffage (bobine active) comportant une seule spire et dans le champ de laquelle on introduit l'objet à chauffer.
L'impédance formée par la bobine active peut acquérir des valeurs très divergentes. Pour que le générateur puisse céder à la bobine active toute--la puissance, même pour les valeurs les plus défavorables de cette impédance, il est désirable que la bobine secondaire puisse être couplée d'une façon très serrée à la bobine primaire. Ce résultat s'obtient par l'emploi d'un noyau ferromagnétique, par exemple de ferrite (matière cristalline mixte cubique d'oxyde de fer et d'autres oxydes métalli- ques.) La chaleur développée par les pertes dans ce noyau, peut être évacuée par un refroidissement à l'huile; la présente invention fournit une forme de construction particulièrement simple et pratique pour atteindre ce résultat.
Cette forme de construction est caractérisée en ce que la bobine primaire et le noyau sont noyés dans un bac rempli d'huile, bac qui est en matière isolante et qui est étroitement entouré par la bobine de couplage.
Comme la bobine de couplage est disposée à l'extérieur du bac d'huile, les lourdes connexions entre la bobine de couplage et la bobine
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active, ne doivent pas traverser de manière étanche le bac d'huile et peuvent être aussi courtes que possible. De plus, on peut procéder facilement au remplacement de la bobine de couplage pour l'adaptation à d'autres conditions de fonctionnement.
De préférence, en vue d'améliorer encore l'étanchéité du bac, le système de bobines est disposé de façon que son axe soit vertical et les fils d'alimentation de la bobine primaire traversent, de manière étanche, la paroi supérieure du bac d'huile cylindrique, coaxial au système de bobines.
La description du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du texte que du dessin faisant, bien entendu, partie de l'invention.
Le système de bobines représenté comporte une bobine primaire 1, (représentée en coupe axiale); cette bobine, constituée par un tube de cuivre enroulé en hélice, est placée dans un bac d'huile 3 cylindrique, en une matière isolante à faible pertes H.F. Ce bac 3, qui entoure coaxia- lement la bobine est disposé'de façon que son axe soit vertical ; est entouré étroitement d'une bande métallique 5 cintrée en forme de gaine cylindrique, qui forme la bobine secondaire (bobine de couplage). Le bac 3 comporte, à son extrémité supérieure, une bride 7, sur laquelle est vissé, de manière étanche à l'huile, un couvercle isolant 8.
Les extrémités 9 et 10 de la bobine 1 traversent d'une manière étanche, le couvercle 8. A l'intérieur de la bobine 1 se trouve, coaxialement à cette dernière, un noyau 11 constitué par une tige de matière ferromagnétique à faibles pertes H.F., de préférence une matière à cristaux mixtes cubiques d'oxyde de fer et d'autres oxydes métalliques (ferrite). Le noyau est porté par trois traverses isolantes 13 (pour la clarté du dessin, une de ces traverses y a été omise), dont chacune est constituée par deux parties comportant des cavités conjuguées, parties entre lesquelles est serrée la bobine. Les traverses 13 sont partiellement noyées dans des rainures verticales 15 du noyau 11. Le noyau comporte une ouverture axiale, dans laquelle se dispose le conducteur d'alimentation 10, dirigé vers l'extrémité inférieure de la bobine 1.
Les conducteurs d'alimentation 9 et 10 sont connectés à un circuit de refroidissement (non représenté sur le dessin) qui permet d'amener de l'eau de refroidissement à la bobine 1. La bobine de couplage 5 peut être refroidie par les tubes réfrigérants 17 qui y sont soudés. Aux extrémités 19 et 21 de la bobine de couplage 5, sont fixées de lourdes bornes 23, qui servent à la connexion d'une bobine de chauffage (non représentée sur le dessin), de construction usuelle.
La bobine primaire 1 fait office de bobine de self-induction dans le circuit oscillant d'un générateur de chauffage H.F. d'une puissance de quelques kilowatts, qui peut être de forme usuelle et qui n'est pas représenté sur le dessin. Pour transmettre toute l'énergie H.F. à la bobine active et à l'objet placé dans le champ de cette bobine, il faut, dans certains cas, un couplage très serré entre la bobine primaire et la bobine secondaire 5. Ce résultat est obtenu par l'insertion du noyau 11 dans la bobine 1. Pour permettre l'évacuation de la chaleur accumulée dans ce noyau, le bac 3 est rempli d'huile, que refroidit l'eau qui circule dans le tube 1.
Entre la bobine 1 et le noyau 11 ne se trouvent pas abstraction faite des traverses qui ne recouvrent qu'unepetitepartie de; la surface du noyau 11,de parties qui entravent la circulation de l'huilé du noyau vers la bobine et vice-versa, de sorte que l'on obtient un refroidissement énergique du noyau.
La bobine de couplage 15 est suffisamment refroidie par le tube 17 et, conformément à l'invention, elle est disposée à l'extérieur du bac d'huile 3, ce qui assure l'avantage que les lourdes lignes de connexion 19 et 21 ne doivent pas traverser la paroi du bac d'huile 3. De plus, la bo-
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bine de couplage est facilement remplagable, ce qui est d'importance lorsqu'il faut traiter des pièces de formats divergents ; c'est ainsi que, par l'emploi d'une bobine de couplage plus courte que celle représentée sur le dessin, on peut obtenir, pour certaines pièces,une meilleure adaptation de l'impédance de la bobine de couplage à celle de la bobine active.
De même, lorsque, pour régler la puissance fournie, la bobine primaire est déplaçable par rapport à la bobine de couplage, il est avan- tageux que la bobine de couplage se trouve à l'extérieur du bac d'huile
3. Ce bac peut alors être réalisé de façon très simple, de manière qu'il soit déplagable verticalement dans son ensemble.
Le bac 13 peut être constitué par un tube de verre ou de quartz auquel est cimenté un flasque 7 de résine synthétique et un fond 27 fixé de la même .façon. La réalisation verticale représentée sur le dessin, est particulièrement avantageuse parce qu'elle garantit le mieux l'étanchéité à l'huile, et de plus la connexion de la bobine de couplage 5 à la bobine active, généralement horizontale, s'effectue, dans la position représentée, le plus facilement à l'aide de connexions très courtes. Toutefois, au be- soin le système de bobines avec bac à huile peut également être disposé horizontalement ceci est plus facile lorsqu'on désire placer le système de bobines sous forme d'unité indépendante à l'extérieur du générateur dans ou sur une machine qu'il y a lieu de chauffer.
La traversée, particulièrement avantageuse en vue de l'étanchéi- té à l'huile, des deux conducteurs d'alimentation 9 et 10 à travers le couvercle 8, rend désirable la forme de réalisation décrite dans laquelle le conducteur d'alimentation 10 est amené vers l'extrémité inférieure de la bobine 1 à travers une ouverture axiale ménagée dans le noyau 11. Afin d'éviter que, par suite de la matière ferromagnétique du noyau 11 @ui l'entoure, ce conducteur présente une assez grande self-induction self induction qui ferait donc office d'induction de dispersion et abaisserait le couplage entre la bobine primaire et la bobine secondaire - le noyau 11 comporte un trait de scie radial 29 qui constitue une interruption du circuit magnétique entourant le conducteur 10.
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COIL SYSTEM, IN PARTICULAR FOR H.F. HEATING GENERATORS
The invention relates to a coil system, in particular for HF heating generators, consisting of a helical primary coil, water cooled, with a rod-shaped ferro-magnetic core, and a coupling coil surrounding the coil. primary and formed by a bent metal strip in the form of a cylindrical sheath. The primary coil can be part of the output oscillating circuit of a tube generator, while the coupling coil (secondary coil) can be connected to a heating coil (active coil) with a single turn and in the field. from which the object to be heated is introduced.
The impedance formed by the active coil can acquire very divergent values. In order that the generator can yield to the active coil all power, even for the most unfavorable values of this impedance, it is desirable that the secondary coil can be coupled very tightly to the primary coil. This is achieved by the use of a ferromagnetic core, for example of ferrite (cubic mixed crystalline material of iron oxide and other metal oxides.) The heat developed by losses in this core can be evacuated by oil cooling; the present invention provides a particularly simple and practical form of construction for achieving this result.
This form of construction is characterized in that the primary coil and the core are embedded in an oil-filled pan, which pan is made of insulating material and which is closely surrounded by the coupling coil.
As the coupling coil is disposed outside the oil pan, the heavy connections between the coupling coil and the spool
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active, must not pass tightly through the oil pan and may be as short as possible. In addition, the coupling coil can be easily replaced to adapt to other operating conditions.
Preferably, in order to further improve the sealing of the tank, the coil system is arranged so that its axis is vertical and the feed wires of the primary coil pass through, in a sealed manner, the upper wall of the tank. cylindrical oil, coaxial to the coil system.
The description of the appended drawing, given by way of non-limiting example, will make it clear how the invention can be implemented, the features which emerge both from the text and from the drawing, of course, forming part of the invention.
The coil system shown comprises a primary coil 1, (shown in axial section); this coil, constituted by a copper tube wound in a helix, is placed in a cylindrical oil pan 3, made of an insulating material with low HF losses. This pan 3, which coaxially surrounds the coil is arranged so that its axis is vertical; is tightly surrounded by a metal strip 5 bent in the form of a cylindrical sheath, which forms the secondary coil (coupling coil). The tank 3 comprises, at its upper end, a flange 7, onto which is screwed, in an oil-tight manner, an insulating cover 8.
The ends 9 and 10 of the coil 1 pass through the cover 8 in a sealed manner. Inside the coil 1 is located, coaxially with the latter, a core 11 consisting of a rod of low HF loss ferromagnetic material. , preferably a cubic mixed crystal material of iron oxide and other metal oxides (ferrite). The core is carried by three insulating crossbars 13 (for clarity of the drawing, one of these crossbars has been omitted), each of which consists of two parts comprising mating cavities, parts between which the coil is clamped. The crossbars 13 are partially embedded in vertical grooves 15 of the core 11. The core has an axial opening, in which the supply conductor 10 is placed, directed towards the lower end of the coil 1.
The supply conductors 9 and 10 are connected to a cooling circuit (not shown in the drawing) which makes it possible to bring cooling water to the coil 1. The coupling coil 5 can be cooled by the refrigerant tubes. 17 which are welded to it. At the ends 19 and 21 of the coupling coil 5 are fixed heavy terminals 23, which serve for the connection of a heating coil (not shown in the drawing), of usual construction.
The primary coil 1 acts as a self-induction coil in the oscillating circuit of an H.F. heating generator with a power of a few kilowatts, which may be of the usual shape and which is not shown in the drawing. To transmit all the HF energy to the active coil and to the object placed in the field of this coil, it is necessary, in certain cases, a very tight coupling between the primary coil and the secondary coil 5. This result is obtained by the insertion of the core 11 in the coil 1. To allow the evacuation of the heat accumulated in this core, the tank 3 is filled with oil, which cools the water which circulates in the tube 1.
Between the coil 1 and the core 11 are not found apart from the sleepers which cover only a small part of; the surface of the core 11, parts which impede the flow of oil from the core to the coil and vice versa, so that an energetic cooling of the core is obtained.
The coupling coil 15 is sufficiently cooled by the tube 17 and, according to the invention, it is arranged outside the oil pan 3, which ensures the advantage that the heavy connection lines 19 and 21 do not must not pass through the wall of the oil pan 3. In addition, the
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coupling shaft is easily replaceable, which is important when dealing with parts of divergent formats; Thus, by using a coupling coil shorter than that shown in the drawing, it is possible to obtain, for certain parts, a better adaptation of the impedance of the coupling coil to that of the coil active.
Likewise, when, in order to adjust the power supplied, the primary coil is movable relative to the coupling coil, it is advantageous that the coupling coil is located outside the oil pan.
3. This tray can then be made very simply, so that it can be moved vertically as a whole.
The tank 13 can be formed by a glass or quartz tube to which is cemented a flange 7 of synthetic resin and a bottom 27 fixed in the same way. The vertical embodiment shown in the drawing is particularly advantageous because it best guarantees the oil tightness, and moreover the connection of the coupling coil 5 to the active coil, generally horizontal, is carried out, in the position shown, most easily using very short connections. However, if necessary the coil system with oil pan can also be arranged horizontally this is easier when it is desired to place the coil system as an independent unit outside the generator in or on a machine than 'it is necessary to heat.
The particularly advantageous passage for the oil tightness of the two supply conductors 9 and 10 through the cover 8 makes desirable the embodiment described in which the supply conductor 10 is fed. towards the lower end of the coil 1 through an axial opening made in the core 11. In order to prevent, as a result of the ferromagnetic material of the core 11 which surrounds it, this conductor has a fairly large self-induction self induction which would therefore act as dispersion induction and would lower the coupling between the primary coil and the secondary coil - the core 11 comprises a radial kerf 29 which constitutes an interruption of the magnetic circuit surrounding the conductor 10.