DD235141A1

DD235141A1 - Verfahren zum schutz vor ueberhitzung an induktionserwaermungsanlagen

Info

Publication number: DD235141A1
Application number: DD27368985A
Authority: DD
Inventors: Hans-Joachim Schubert; Uwe Herrmann; Manfred Kitzko; Andreas Frenzel; Guenter Martin
Original assignee: Maxhuette Unterwellenborn
Priority date: 1985-03-01
Filing date: 1985-03-01
Publication date: 1986-04-23

Abstract

Ausgehend vom Ziel der Erfindung, ein Ueberhitzen oder Abschmelzen der in Induktionserwaermungsanlagen zu erwaermenden Werkstuecke zu vermeiden, wurde ein Verfahren entwickelt, welches ueber ein automatisches Signal eine Stoerungsmedlung bzw. eine Leistungsabsenkung oder Leistungsabschaltung bewirkt. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass in Werkstuecknaehe ein von einem Konstantstrom durchflossener Temperatursensor, welcher aus drahtfoermigen, bandfoermigen bzw. kleinflaechigen Elementen mit hohem Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes besteht, angeordnet wird, der durch die vom erhitzten Werkstueck emittierende Temperaturstrahlung selbst erwaermt wird. Durch die Temperaturstrahlung aendert sich der Spannungsabfall ueber dem Temperatursensor. Dieser Spannungsabfall wird von einem Komparator mit einem Schwellwert verglichen und es wird bei Ueber- bzw. Unterschreitung des Schwellwertes ein Signal abgegeben, das zur Stoerungsmeldung bzw. zur Leistungsabsenkung oder Leistungsabschaltung fuehrt. Somit ist es erfindungsgemaess moeglich, Material- oder Energieverluste durch Ueberhitzung zu vermeiden sowie die Verfuegbarkeit der Induktionserwaermungsanlagen zu erhoehen. Fig. 1

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schutz vor Überhitzung an Induktionserwärmungsanlagen, insbesondere im Schmiedebetrieb, um ein Überhitzen oder Abschmelzen der zu erwärmenden Werkstücke zu verhindern. Die Erfindung kann überall dort angewendet werden, wo mit Hilfe von Induktionserwärmungsanlagen Metallwerkstücke bis unterhalb ihrer Schmelztemperatur erwärmt werden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Im Stand der Technik werden Induktionserwärmungsanlagen bekanntgemacht, bei denen die Überwachung der Werkstücktemperaturen in der Heizstrecke durch Thermoelemente erfolgt, deren Thermospannung kontrolliert wird. Dabei ist ein hoher Herstellungsaufwand derinduktoren notwendig; gleichzeitig erweist sich das Auswechseln defekterThermoelemente sowie die nachträgliche Ausrüstung vorhandener Induktoren als äußerst schwierig.

Zumeist erfolgt die Überwachung der Werkstücktemperaturen allein durch die subjektive und visuelle Kontrolle des Bedienpersonals. Vor allem bei nichtstationären Zuständen, so wie sie bei Vorschubunterbrechungen oder beim Erwärmen von bereits zuvor erhitzten Werkstücken auftreten, ergibt sich die Gefahr der Überhitzung oder des Abschmelzens der zu erwärmenden Werkstücke.

So gibt DE-OS- 3023740 eine Einrichtung zum Schutz eines Netztransformators gegen Übertemperatur an, indem dieser Sensor aus einer bifilaren Zusatzwicklung oder zwei entsprechend geschalteten Zusatzwicklungen im Netztrafo besteht, die Teilwiderstand einer Gleichstrombrückenschaltung ist. Diese Lösung eines Übertemperaturschutzes eines Trafos setzt den direkten Wärmekontakt der Sensorwicklungen mit den zu überwachenden Funktionsteilen voraus, was bei der Induktionserwärmung nicht praktikabel ist. Außerdem wird im Gegensatz zur vorliegenden Erfindung eine bifilare Wicklung des Sensors vorausgesetzt. Mit der Gleichstrombrückenschaltung erhöht sich die Störanfälligkeit der Überwachungsschaltung gegenüber der Verwendung einer Konstantstromquelle.

DE-AS- 2800179 gibt ebenfalls eine Einrichtung zur Temperaturüberwachung an Wicklungen von Transformatoren an, bei der der Temperaturfühler und das schaltende Relais galvanisch von der Stromversorgung und vom Anzeigegerät getrennt sind.

Hierbei wird als Temperaturfühler u.a. ein Thermoelement angegeben, bei dem die galvanische Trennung auf Grund von Sicherheitsmaßnahmen notwendig ist. Dies entfällt jedoch in der vorliegenden Erfindung, da der Sensor weder mit der Induktorspule noch mit dem Werkstück galvanisch verbunden ist.

Schließlich beschreibt die DE-OS- 3107123 eine Vorrichtung zur Temperaturüberwachung elektrischer Maschinen und Antriebe ohne Einbau von Temperaturfühlern in die elektromagnetisch aktiven Maschinenteile, indem aus den Steuerprogrammen und/oder aus außerhalb der Maschine meßbaren Größen sowie mit Hilfe bekannter Maschinen- und Zuleitungsdaten die zu überwachenden Maschinentemperaturen analog nachgebildet bzw. digital berechnet werden. Diese Lösung verzichtet zwar auf den Einsatz eines direkten Überwachungssensor und nutzt sekundäre Daten zur unmittelbaren Berechnung der zu überwachenden Größen, setzt jedoch einen sehr großen Voraus-Aufwand zur Prozeßidentifikation und Modellbildung voraus und benötigt einen für Induktionserwärmungsanlagen unverhältnismäßig großen hard-ware Aufwand allein für den Zweck des Übertemperaturschutzes.

Diese beschriebenen Temperaturüberwachungseinrichtungen haben den gemeinsamen Nachteil, daß sie für Induktionserwärmungsanlagen zu aufwendig bzw. nur bedingt praktikabel sind. Über Temperaturüberwachungseinrichtungen für Induktionserwärmungsanlagen gibt das den Stand der Technik bestimmende Schrifttum keinen Aufschluß.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht in einem gesteuerten Absenken und Abschalten der Energiezufuhr an Induktionserwärmungsanlagen, um damit ein Überhitzen und Abschmelzen von induktiv zu erwärmenden Metallwerkstücken zu vermeiden.

Zielstellungsgemäß werden dadurch Havarien, technologische Zwangspausen an den Nachfolgeaggregaten sowie Energie-und Materialverluste, die auf Übertemperaturen der Werkstücke zurückzuführen sind, beseitigt.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Schutz vor Überhitzung an Induktionserwärmungsanlagen zu schaffen, mit dessen Hilfe ein Überhitzen oder Abschmelzen von induktiv zu erwärmenden Metallwerkstücken vermieden wird. Somit verlangt die Aufgabenstellung ein Verfahren, welches notwendige Schalthandlungen automatisch auslöst und damit Energie- und Materialeinsatz durch Vermeidung von Havarien und Übertemperaturen senkt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß bei Induktionserwärmungsanlagen ein in Werkstücknähe im oder an einem Induktor angebrachterTemperatursensor mit temperaturabhängigem spezifischem elektrischem Widerstand, bestehend aus einem oder mehreren drahtförmigen, bandförmigen oder kleinflächigen ggf. örtlich verteilt angeordneten Elementen, von einem konstanten Strom durchflossen und insbesondere durch die vom erhitzten Werkstück emittierende Temperaturstrahlung erwärmt wird.

Der sich über dem Temperatursensor einstellende Spannungsabfall wird von einem Komparator mit einem Schwellwert verglichen wobei bei Über-bzw. Unterschreitung des Schwellwertes ein Signal abgegeben wird, welches zur Störungsmeldung bzw. zur Leistüngsabsenkung oder Leistungsabschaltung führt.

Ausführungsbeispiel .

Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert

Die Zeichnung zeigt:

Fig. 1: das erfindungsgemäße Verfahren zum Schutz vor Überhitzung an Induktionserwärmungsanlagen mit einem

Temperatursensor, ausgeführt als Draht oder Band und blank in den Induktor gespannt. Fig.2: das erfindungsgemäße Verfahren zum Schutz vor Überhitzung an Induktionserwärmungsanlagen mit einem Temperatursensor, ausgeführt als kleiner flächenförmiger Strahlungsempfänger, der im Induktor angeordnet ist.

Gemäß Fig. 1 ist der Temperatursensor S als Draht oder Band ausgeführt und blank in den Induktor Sp der Induktionserwärmungsanlage gespannt. Dieser Temperatursensor S wird von allen im Induktor Sp befindlichen Werkstücken W bestrahlt und damit erwärmt. Durch die Konstantstromquelle Q wird im Temperatursensor S ein Konstantstrom I eingespeist. Auf Grund des hohen positiven Widerstands-Temperatur-Koeffizienten steigt mit wachsender Temperatur der Werkstücke W und der damit verbundenen, wachsenden Temperaturstrahlung der Spannungsabfall U über dem Temperatursensor S an. Der Komparator K betätigt bei Überschreiten eines Schwellwertes des Spannungsabfalls U ein Relais R, über welches eine Störungssignalisierung bzw. das Absenken oder Abschalten der Energiezufuhr zum Induktor Sp ausgelöst und somit eine Überhitzung oder ein Abschmelzen der zu erwärmenden Werkstücke vermieden wird. In Fig. 2 ist der Temperatursensor SaIs kleiner flächenförmiger Strahlungsempfänger ausgebildet, der in einer bei der Herstellung des Induktors Sp in dessen Isolation ausgesparten Öffnung angeordnet ist und ebenfalls von der Oberfläche des Werkstückes W bestrahlt wird.

Beispielsweise wird der Temperatursensor auf der Basis von Bariumtitanatkeramik ausgeführt und besteht aus einem bzw. mehreren ggf. örtlich verteilt angeordneten Elementen. Die Wirkungsweise der erfinderischen Lösung in Fig. 2 entspricht der der Fig.1.

Claims

Erfindungsanspruch:

1. Verfahren zum Schutz vor Überhitzung an Induktionserwärmungsanlagen, gekennzeichnet dadurch, daß in Nahezu erwärmender Werkstücke ein von einem konstanten Strom durchflossener Temperatursensor aus einem oder mehreren drahtförmigen, bandförmigen oder kleinflächigen ggf. örtlich verteilt angeordneten Elementen mit hohem Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes angeordnet wird, der insbesondere durch die vom erhitzten Werkstück emittierende Temperaturstrahlung selbst erwärmt wird.
2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die über dem Temperatursensor abfallende Spannung von einem Komparator mit einem Schwellwert verglichen wicd und bei Über- bzw. Unterschreitung des Schwellwertes ein Signal abgegeben wird, das zur Störungsmeldung bzw. zur Leistungsabsenkung oder Leistungsabschaltung führt.

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