用于加熱熔體的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明總體上設(shè)及烙融設(shè)備。本發(fā)明特別是設(shè)及對導(dǎo)電烙體進(jìn)行感應(yīng)式加熱的烙 融設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 由DE199 39 778C2已知用于烙化和/或提純無機化合物的裝置，運種裝置通過 將高頻能量輸入到相蝸中來進(jìn)行加熱。在此，高頻裝置包括高頻振蕩回路W及振蕩器，高頻 振蕩回路具有纏繞相蝸的感應(yīng)線圈。此外設(shè)置有第二振蕩器，該第二振蕩器能夠與感應(yīng)線 圈一起接通。由此實現(xiàn)了即使在振蕩器發(fā)生故障的情況下也確保設(shè)備的連續(xù)運轉(zhuǎn)。振蕩器 為自激勵式設(shè)計。
[0003] 為了生成大功率的高頻電流，目前通常仍然使用電子管。但是電子管發(fā)生器具有 由原理導(dǎo)致的缺陷。在高頻電子管中產(chǎn)生大量的熱量損耗。該損耗造成通常小于65%的總 效率。在期望的例如1000 KW的HF功率情況下，因此需要從電網(wǎng)獲取1550KW。另外，對于電 子管來說需要晶閩管控制的功率控制裝置。運種功率控制裝置具有與負(fù)荷相關(guān)聯(lián)的無功功 率需求。運導(dǎo)致成本提高的、高要求的無功功率補償。對于將來的另一個缺陷在于新電子 管和替換電子管的可供使用性不明確。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 因此本發(fā)明的目的在于，提出一種在效率和無功功率方面改進(jìn)的、用于借助高頻 電磁場加熱烙體的裝置。該目的通過獨立權(quán)利要求的主題來實現(xiàn)。本發(fā)明的有利設(shè)計和擴 展方案在相應(yīng)的從屬權(quán)利要求中給出。 陽〇化]根據(jù)本發(fā)明，為此設(shè)置一種用于加熱烙體的裝置，其中，該用于加熱烙體的裝置包 括：
[0006] -用于容納烙體的相蝸，W及
[0007] -用于生成高頻電磁場的裝置。
[0008] 該用于生成高頻電磁場的裝置具有：
[0009] -用于生成高頻電流的裝置，W及
[0010] -連接在用于生成高頻電流的裝置上的感應(yīng)線圈，該線圈設(shè)置成使得由被高頻電 流流經(jīng)的感應(yīng)線圈生成的高頻場穿過相蝸。
[0011] 用于生成高頻電流的裝置包括：
[0012] -用于將電網(wǎng)交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓的整流器裝置，W及 陽〇1引-高頻變換器，化及
[0014] -電容器裝置，化及
[0015] -用于連接感應(yīng)線圈的兩個端口。
[0016] 在此，高頻變換器具有至少一個帶有能夠控制的半導(dǎo)體開關(guān)元件的開關(guān)裝置，從 而通過半導(dǎo)體開關(guān)元件的開關(guān)能夠生成交流電流。電容器裝置與其中一個端口連接，從而 通過連接感應(yīng)線圈形成具有感應(yīng)線圈和電容器裝置的串聯(lián)振蕩回路。
[0017]不同于本發(fā)明地，對于W前的HF加熱的相蝸來說，形成具有電容器和感應(yīng)線圈的 并聯(lián)振蕩回路。如DE 199 39 778 Al中所述，運例如實現(xiàn)了在一個感應(yīng)線圈上有多個發(fā)生 器在并行地工作，并且在可能情況下能夠單獨地接通和斷開運些發(fā)生器。然而設(shè)備的阻抗 在諧振激勵情況下（=諧振阻抗）最大。但是，負(fù)荷的高阻抗不利于借助半導(dǎo)體開關(guān)元件 變頻。相比之下，在如根據(jù)本發(fā)明設(shè)置的串聯(lián)振蕩回路中，在諧振情況下，在理想的、即無阻 抗的電流回路中存在短路連接。但是在實際情況下，該短路因電流回路的阻抗而受限。在 此，不僅導(dǎo)線本身的歐姆電阻，還主要有烙體的歐姆電阻，對于通過感應(yīng)線圈在烙體中生成 的感應(yīng)電流來說都起決定作用。將感應(yīng)線圈設(shè)置在串聯(lián)振蕩回路中，由于僅通過歐姆電阻 限制的短路，運導(dǎo)致了避免在半導(dǎo)體開關(guān)元件上的高電壓，W及使半導(dǎo)體開關(guān)元件有利地 作為電流控制元件來工作。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的裝置因此特別可W運樣工作，即，串聯(lián)振蕩回路W諧振的方式受到 激勵。
[0019]因此，本發(fā)明也規(guī)定了一種用于加熱烙體的方法，其中，
[0020] -在相蝸中形成或填充烙體，并且其中，
[0021] -利用一個裝置來生成高頻電磁場，其中，用于生成高頻電磁場的該裝置
[0022] -包括用來生成高頻電流的裝置，并且
[0023]-借助連接在用于生成高頻電流的裝置上并且被高頻電流流經(jīng)的感應(yīng)線圈，產(chǎn)生 高頻場，該高頻場穿過相蝸，從而在存在于相蝸中的導(dǎo)電烙體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，該感應(yīng)電流 通過烙體的歐姆電阻轉(zhuǎn)變成熱量，并且由此加熱烙體。如所述的，用于生成高頻電流的裝置 包括用于將電網(wǎng)交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓的整流器裝置、W及高頻變換器和電容器裝置。 感應(yīng)線圈連接在用于生成高頻電流的裝置的兩個端口上，其中，該電容器裝置與其中一個 端口連接，從而通過連接感應(yīng)線圈形成了具有感應(yīng)線圈和電容器裝置的串聯(lián)振蕩回路。為 了加熱烙體，現(xiàn)在W-定頻率產(chǎn)生高頻電流，在該頻率情況下，串聯(lián)振蕩回路W諧振的方式 振蕩。
[0024]諧振方式的振蕩并非僅僅指精確地W諧振頻率進(jìn)行振蕩。確切地說，也可WW在 振蕩回路的諧振曲線的半值寬度內(nèi)的頻率進(jìn)行諧振激勵。
【附圖說明】
[0025]接下來根據(jù)附圖W及通過實施例詳細(xì)描述本發(fā)明。在附圖中：
[0026] 圖1示意性地示出了用于加熱烙體的裝置的組件，
[0027] 圖2示出了用于生成高頻電磁場的裝置的方塊圖，該高頻電磁場用于加熱烙體， 陽02引圖3示出了根據(jù)圖2的裝置的示意性線路圖，
[0029] 圖4示出了作為時間函數(shù)的電流脈沖圖，
[0030] 圖5示出了感應(yīng)電流和開關(guān)裝置電流脈沖隨時間變化的曲線圖，W及
[0031]圖6和圖7示出了用于加熱烙體的、具有多個開關(guān)裝置的裝置配置。
【具體實施方式】 陽03引圖1示出了用于加熱烙體10的裝置1 (Vorrich化ng)，該裝置例如也可W根據(jù)本發(fā) 明進(jìn)行擴展。裝置I包括相蝸2,烙融物容納在該相蝸內(nèi)。為了加熱烙體10,設(shè)有感應(yīng)線圈 3,對該感應(yīng)線圈輸送高頻電流。如果烙體導(dǎo)電，那么由感應(yīng)線圈3發(fā)出的高頻電磁場在烙 體10中導(dǎo)致感應(yīng)電流。隨后由于烙體10的歐姆電阻使得感應(yīng)電流轉(zhuǎn)化為熱量。
[0033] 優(yōu)選裝置1為了本發(fā)明的目的用于玻璃烙體的加熱。在此，裝置1不僅能夠用于 玻璃烙體的烙融，也能夠用于玻璃烙體的提純。此外，根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，相蝸2 設(shè)計成所謂的凝殼相蝸（Skulltiegel)。在凝殼相蝸的情況下，當(dāng)加熱烙體10期間，同時冷 卻相蝸2的壁，從而在該壁上形成由凝固的烙體材料構(gòu)成的層。由此，烙體不接觸異物，如 特別是壁材料。運允許烙融和/或提純特別純凈的玻璃。
[0034] 如圖1中所示，感應(yīng)線圈3優(yōu)選圍繞相蝸2。但是也可W考慮其他的構(gòu)造，例如具 有本身集成在相蝸中的感應(yīng)線圈。
[0035] 為了對感應(yīng)線圈3提供高頻電流，設(shè)有用于生成高頻電流的裝置 5巧inrich化ng)，感應(yīng)線圈3連接在該裝置上。感應(yīng)線圈3與該裝置5 -起形成用于生成 高頻電磁場的裝置6。
[0036] 為了烙融玻璃和其他無機材料，通常需要非常高的加熱功率。在此，為了排出損耗 功率，優(yōu)選設(shè)置流體冷卻裝置，優(yōu)選水冷卻裝置，通過該冷卻裝置來冷卻裝置5和/或感應(yīng) 線圈3。流體冷卻裝置也優(yōu)選用于冷卻相蝸2。在此，在圖1所示的實施例中設(shè)置冷卻水管 道7,該冷卻水管道既為相蝸2又為感應(yīng)線圈3和用于生成高頻電流的裝置5供應(yīng)冷卻水。
[0037] 圖2示出了用于生成高頻電磁場的裝置6的一個實施例的方塊圖。
[0038] 總體上并且不局限于圖1和2所示的具體實施例，本發(fā)明設(shè)有用于加熱烙體10的 裝置1，該裝置包括：
[0039] -例如如圖1中所示的用于容納烙體10的相蝸2,W及 W40]-用于生成高頻電磁場的裝置6,其中用于生成高頻電磁場的該裝置6包括：
[0041] -用于生成高頻電流的裝置5,和
[0042]-連接在用于生成高頻電流的裝置5上的感應(yīng)線圈3,該感應(yīng)線圈設(shè)置成從而由被 高頻電流流過的感應(yīng)線圈3生成的高頻場穿過相蝸2。
[0043] 用于生成高頻電流的裝置5例如如圖2所示包括：
[0044] -用于將電網(wǎng)交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓的整流器裝置12,W及
[0045] -高頻變換器14、
[0046] -電容器裝置16、和
[0047]-兩個用于連接感應(yīng)線圈3的端口 18、19。
[0048] 高頻變換器14具有包含可控半導(dǎo)體電路元件的開關(guān)裝置，從而通過開關(guān)半導(dǎo)體 電路元件能夠生成交流電流，并且其中，電容器裝置16與端口 18、19之一相連，從而通過連 接感應(yīng)線圈3形成具有感應(yīng)線圈3和電容器裝置16的串聯(lián)振蕩回路20。 W例為此，圖3對圖2補充地示出了具有開關(guān)裝置140的裝置6的線路圖實施例，該線 路圖例如能夠用于根據(jù)本發(fā)明擴展的、用來加熱烙體的、根據(jù)圖1的裝置1。
[0050] 根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施方式，對于具有開關(guān)裝置140的高頻變換器的輸入 直流電壓在300V至1OOOV的范圍內(nèi)，優(yōu)選在400V和600V之間。通常，在S相電流整流中， 整流器裝置的輸出電壓達(dá)到約550V，該輸出電壓于是也形成高頻變換器14的開關(guān)裝置140 的輸入電壓。
[0051] 另外，在圖2和圖3所示的實施例中，根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選的擴展方案，高頻 變換器14還包括連接在開關(guān)裝置140上的隔離變壓器燈renntransformator，安全變壓 器）142,從而在初級側(cè)對隔離變壓器142供給開關(guān)裝置140的交流電，并且輸出端18、19設(shè) 置在隔離變壓器142的次級電流回路中。由于輸出端18、19設(shè)置在次級電流回路中，也使 得通過電容器裝置16和感應(yīng)線圈3形成的串聯(lián)振蕩回路20設(shè)置在次級電流回路中，和/ 或，隔離變壓器142形成串聯(lián)振蕩回路20的電源。
[0052] 根據(jù)本發(fā)明的另外一個擴展方案，隔離變壓器142可W設(shè)有固定的變比。W運種 方式實現(xiàn)簡單且可靠的構(gòu)造。變化的變比也是可行的。運特別是允許在第一次起動之前或 者第一次起動時選擇特定的變比，W該變比測試所述裝置W及在可