-
Die Erfindung betrifft eine Energieversorgungsvorrichtung
einer Schmelzwanne mit einer Elektrodenebene in der Schmelzwanne
und einem Umrichter zur Spannungsversorgung der Elektrodenebene.
-
Bei einer herkömmlichen Energieversorgungsvorrichtung
einer optischen Schmelzwanne erfolgt die Energiezufuhr zur Schmelzwanne
zum einen über
das Gewölbe
der Schmelzwanne durch Verbrennung eines fossilen Energieträgers und
zum anderen im Bodenbereich der Schmelzwanne durch Elektroden. Die
Elektroden sind in mehreren Elektrodenebenen angeordnet und werden
mit Wechselstrom bei einer Mittelfrequenz von 10 kHz aus mehreren
Umrichter versorgt, wobei jeder Elektrodenebene jeweils ein Umrichter
zugeordnet ist.
-
Die Elektrodenebenen sind mit den
Umrichtern über
Energieversorgungsleitungen und Steuerungsleitungen verbunden, die
fest verdrahtet sind. Fällt
dabei ein Umrichter aufgrund eines technischen Defekts aus, so kann
die entsprechende Elektrodenebene nicht mehr betrieben werden. Durch
die fehlende Energiezufuhr der entsprechenden Elektrodenebene kommt
es zu Temperaturungleichgewichten in der optischen Schmelzwanne,
so daß diese insgesamt
nicht mehr weiter betrieben werden kann. Der Betrieb der gesamten
optischen Schmelzwanne muß folglich
unterbrochen werden, um den defekten Umrichter auszutauschen. Da
dieser mit der Elektrodenebene fest verdrahtet ist, ist es notwendig,
daß ein
Mitarbeiter mit einer Elektrikerausbildung die feste Verdrahtung
zu dem defekten Umrichter löst
und diesen entweder reparieren oder austauschen muß. Diese
aufwendige Reparatur führt
zu Ausfallzeiten von einigen Stunden bis hin zu mehreren Tagen.
-
DE 34 12 670 A1 beschreibt eine konventionelle
Schmelzwanne, die mit einer Frequenz von 50 Hz betrieben wird, somit
nicht mit einer Mittelfrequenz. Hierbei können übliche Steckverbindungen verwendet
werden.
-
DE 197 11 016 A1 lässt zwar eine Wechselspannungsquelle
erkennen. Ein Umrichter ist dort jedoch nicht vorhanden. Daher wird
auch gemäß dieser
Druckschrift eine Wechselspannung von nur 50 Hz verwendet. Gleiches
gilt für
die Schmelzwanne gemäß
DE 26 04 852 A1 .
-
Bei Schmelzwannen gemäß der genannten Druckschriften
treten die oben geschilderten Probleme somit nicht auf.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, eine
Energieversorgungsvorrichtung einer Schmelzwanne so weiterzubilden,
daß bei
Ausfall eines einzelnen Umrichters die Ausfallzeit der gesamten
Schmelzwanne minimiert wird und Wartungsarbeiten vereinfacht werden.
-
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 gelöst.
-
Gemäß Anspruch 1 wird bei einer
Versorgungsleitung zwischen einer Elektrodenebene und einem Umrichter
eine wiederlösbare
Steckverbindung vorgesehen.
-
Fällt
bei dieser Energieversorgungsvorrichtung der Umrichter aus, so kann
dieser durch einfaches Abziehen der Steckverbindung von der Elektrodenebene
elektrisch getrennt werden. Das Trennen der Verbindung kann durch
angelerntes Personal erfolgen, ohne daß dazu ein speziell ausgebildeter Elektriker
erforderlich ist. Die Trennung erfolgt dabei innerhalb kürzester
Zeit und der defekte Umrichter kann repariert oder gegen einen neuen
Umrichter ausgetauscht werden.
-
Durch die Trennung der Stromversorgungsleitung
zwischen dem Umrichter und der Elektrodenebene wird die Sicherheit
bei einer Wartung oder Reparatur erhöht, da der Umrichter elektrisch
vollständig
von der Elektrodenebene getrennt ist.
-
Bei einer besonders vorteilhaften
Ausgestaltung der Energieversorgungsvorrichtung umfaßt diese
einen Reserveumrichter, der ebenfalls umsteckbar ist. Kommt es hierbei
zu einem Ausfall des Umrichters, so kann die Versorgungsleitung
zwischen dem defekten Umrichter und der Elektrodenebene schnell
getrennt und die Versorgungsleitung der Elektrodenebene auf die
Verbindung des Reserveumrichters einfach umgesteckt werden. Es ist
daher nicht notwendig, den defekten Umrichter unmittelbar zu reparieren
oder auszutauschen. Die Ausfallzeit der Schmelzwanne ist nur noch
die Zeit des Umsteckens vom defekten Umrichter auf den Reserveumrichter.
Dadurch wird ein nahezu reibungsloser Betrieb der Schmelzwanne gewährleistet.
-
Zur weiteren Erhöhung der Betriebssicherheit
ist bei einer weiteren Ausgestaltung die Steckverbindung mit einem
Endkontakt ausgerüstet.
Der Endkontakt wird betätigt,
wenn die Steckverbindung zwischen dem Umrichter und der Elektrodenebene vollständig hergestellt
ist. Über
den Endkontakt wird der Betrieb des Umrichters geschaltet, wobei
der Umrichter spannungs- und stromfrei geschaltet wird, sobald die
Steckverbindung gelöst
wird. Damit wird die entsprechende Steckverbindung spannungs- und stromfrei,
noch bevor die Steckverbindung vollständig gelöst ist, so daß auch bei
unbeabsichtigter Trennung der Steckverbindung die Betriebssicherheit
für das
Bedienungspersonal gewährleistet
ist.
-
Der Endkontakt kann ein mechanischer Schalter
oder ein magnetischer Schalter, wie ein Reed-Relais, sein. Der Endkontakt
kann unmittelbar innerhalb der Steckverbindung oder an diese angrenzend
angeordnet sein.
-
Wird die Steckverbindung als Koaxialsteckverbindung
ausgeführt,
so wird der Innenleiter durch den Außenleiter abgeschirmt.
-
Zur weiteren Erhöhung der Betriebssicherheit
ist der Teil der Steckverbindung, der zum energiezuführenden
Umrichter führt,
als Steckdose ausgeführt.
Dadurch wird ein unbeabsichtigtes Berühren stromführender Leitungen ausgeschlossen.
-
Bei einer besonders voreilhaften
Ausgestaltung ist jede Versorgungsleitung zwischen einer Vielzahl
von Elektrodenebenen und einer entsprechenden Anzahl von Umrichtern
durch eine wiederlösbare Steckverbindung
verbunden.
-
Dadurch kann die Schmelzwanne vollständig von
der Energiezufuhr von den Umrichtern abgekoppelt, werden. Durch
das vollständige
Trennen der Schmelzwanne und der Energiezufuhr kann die Betriebssicherheit
bei der Wartung der Schmelzwanne erhöht werden. Auch ist dabei ein
vollständiger
Austausch der Schmelzwanne oder der Umrichter ohne große Elektroinstallationsarbeiten
möglich.
-
Durch das Vorsehen eines einzigen
Reserveumrichters ist es möglich,
den ausgefallenen Umrichter aus der Vielzahl von Umrichtern auf
den Reserveumrichter umzustecken, wobei die Ausfallzeit der Schmelzwanne
weiterhin erheblich reduziert ist. Da bei einer Vielzahl von Umrichter
nur ein einziger Reserveumrichter als Reserve vorgesehen ist, verringern
sich die Investitionskosten und Wartungskosten.
-
Werden die Steckdosen, die mit den
Umrichtern verbunden sind, nebeneinanderliegend angeordnet, wird
die Übersichtlichkeit über die
Steckverbindungen zwischen den Umrichtern und den Elektrodenebenen
erhöht.
Damit erhöht
sich ebenfalls die Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit der Energieversorgungsvorrichtung.
Durch die zentrale Anordnung der Steckverbindung kann auch angelerntes Personal
die Steckverbindung herstellen oder lösen.
-
Zur weiteren Erhöhung der Übersichtlichkeit sind die Steckdosen
jeweils gruppenweise nebeneinanderliegend z. B . nach funktionellen
Einheiten der Elektrodenebenen zusammengefaßt. Diese funktionellen Einheiten
von Elektrodenebenen sind z. B. die Verbrauchereinheit "Wanne", die Verbrauchereinheit "Tiegel" und die Verbrauchereinheit "Lynchen".
-
Bei einer besonders vorteilhaften
Ausgestaltung der Energieversorgungsvorrichtung sind ebenfalls die
Steuerungsleitungen zwischen jeder Elektrodenebene und dem zugeordneten
Umrichter über wiederlösbare Steckverbindungen
verbunden. Dadurch wird das Trennen des Umrichters von der Elektrodenebene
weiter erleichtert.
-
Zur weiteren Verbesserung der Übersichtlichkeit
sind jeweils neben einer Steckdose zur Energieversorgung der
Elektrodenebenen
ein oder mehrere Steuerungssteckverbindungen angeordnet. Dabei ist
eine Seite der Steuerungssteckverbindung neben den Steckdosen fest
installiert, während
die andere Seite der Steuerungssteckverbindung mit einer Steuerungsleitung
verbunden ist, die mit der Energieversorgungsleitung des Steckers
von der Elektrodenebene zusammengeführt ist. Dadurch liegen die Energieversorgungsleitungsanschlüsse und
Steuerungsanschlüsse
zum Umrichter unmittelbar nebeneinander und ebenso die Versorgungsleitung
und Steuerungsleitungen zur Elektrodenebene, was die Zuordnung der
Verbindungselemente erleichtert, wodurch die Betriebssicherheit
erhöht
wird.
-
Anhand einer Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung näher
erläutert.
-
1 zeigt
eine Tischeinheit mit Steckverbindungen.
-
In 1 ist
eine Tischeinheit 1 mit Steckverbindungen dargestellt.
Durch die Tischeinheit 1 wird die elektrische Verbindung
zwischen einer optischen Schmelzwanne und Umrichtern der optischen Schmelzwanne
hergestellt. In der optischen Schmelzwanne sind bei diesem Beispiel
elf Elektrodenebenen angeordnet, wobei jede Elektrodenebene von
jeweils einem Umrichter mit Energie versorgt wird.
-
Auf der Tischplatte der Tischeinheit 1 sind zwölf Koaxialsteckdosen 2 angeordnet,
die jeweils über
Zuleitungen mit einem Umrichter verbunden sind. In die Koaxialsteckdosen 2 sind
Koaxialstecker 3 einsteckbar, die über flexible Versorgungsleitungen 4 mit
jeweils einer der Elektrodenebene der optischen Schmelzwanne verbunden
sind.
-
Zur Versorgung aller elf Elektrodenebenen der
Schmelzwanne verlaufen elf flexible Versorgungsleitungen 4 mit
jeweils einem Koaxialstecker 3 von der Schmelzwanne zur
Tischeinheit 1 und sind dort in die entsprechenden Koaxialsteckdosen 2 eingesteckt,
wodurch die Koaxialsteckverbindungen 2, 3 hergestellt
werden. Der Übersichtlichkeit
wegen ist in 1 nur eine
Steckverbindung 2, 3 mit Zuleitung dargestellt.
Somit sind bei Normalbetrieb der Schmelzwanne elf der zwölf Koaxialsteckdosen 2 belegt,
wobei bei der in 1 dargestellten
Tischeinheit 1 die Koaxialsteckdose 2 rechts vorne
nicht belegt ist.
-
Über
die Koaxialsteckverbindungen 2, 3 und die flexiblen
Leitungen 4 werden die Elektrodenebenen mit Wechselstrom
bei einer Mittelfrequenz von 10 kHz versorgt. Aufgrund des hohen
Leistungsbedarfs sind die Koaxialsteckdose 2 und der Koaxialstecker
sowie die flexible Leitung 4 entsprechend stark ausgelegt.
-
Auf der in 1 dargestellten, vorderen Seitenfläche der
Tischeinheit 1 sind zwölf
Steuerungssteckdosen 5, 6 dargestellt, wobei jeweils
zwei der Steuerungssteckdosen 5, 6 der nächstliegenden,
auf der vorderen Seite der Tischplatte angeordneten Koaxialsteckverbindung 2, 3 zugeordnet
sind. Auf der hinteren Seitenfläche
der Tischeinheit 1 sind ebenfalls zwölf Steuerungssteckdosen 5, 6,
die den hinten gelegenen Koaxialsteckverbindungen 2, 3 entsprechend
zugeordnet sind, angeordnet (nicht dargestellt).
-
In die erste Steuerungssteckdose 5 ist
ein erster Steuerungsstecker 7 einsteckbar. Von jedem der
ersten Steuerungsstecker 7 ausgehend verläuft eine
erste Steuerungsleitung zur jeweiligen Elektrodenebene, wobei die
Steuerungsleitung nur der entsprechenden flexiblen Versorgungsleitung 4 zur Stromversorgung
zusammengeführt
wird.
-
In die zweite Steuerungssteckdose 6 ist
ein zweiter Steuerungsstecker 8 einsteckbar. Von jedem der
zweiten Steuerungsstecker 8 ausgehend verläuft ebenfalls
eine zweite Steuerungsleitung zur jeweiligen Elektrodenebene, wobei
die zweite Steuerungsleitung mit der ersten Steuerungsleitung und
der flexiblen Leitung 4 zusammengefaßt ist. Durch das Zusammenfassen
der flexiblen Leitung 4 und der ersten und zweiten Steuerungsleitung
erfolgt eine einfache Zuordnung zwischen den Leitungen der jeweiligen Elektrodenebene.
-
Über
die ersten Steuerungssteckverbindungen 5, 7 werden
die Taktsignale zur Taktsteuerung des jeweiligen Umrichters übertragen. Über die
zweiten Steuerungssteckverbindungen 6, 8 werden
weitere Steuersignale für
den Umrichter übertragen. Hierzu
zählen
ein Ein-/Aus-Signal, ein Bereitschaftsmeldungssignal und ein Steuerstrom
von 0–20
mA.
-
In die Koaxialsteckdosen 2 sind
Endkontaktschalter integriert, die erst bei vollständigem Einstecken
des Koaxialsteckers 3 in die Koaxialsteckdose 2 geschaltet
werden. Die Umrichter lassen sich nur bei geschaltetem Endkontaktschalter
betreiben. Bei unbeabsichtigten Lösen der Koaxialsteckverbindung 2, 3 löst der Endkontaktschalter
ein Not-Aus-Relais aus,
das den Hauptschalter des jeweiligen Umrichters und damit den Umrichter
abschaltet.
-
Neben der Koaxialsteckdose 2 sowie
neben der ersten und zweiten Steuerungssteckdose 5, 6 sind
Bezeichnungen angeordnet (A1 bis A5 und R1 in 1), die entsprechend auch an dem Koaxialstecker 3 sowie
an dem ersten und zweiten Steuerungsstecker 7, 8 vorgesehen
sind, so daß beim
Zusammenstecken der Steckverbindungen eine korrekte Zuordnung erfolgt.
-
Die Tischeinheit 1 ist so
ausgelegt, daß bei Anschluß aller
Verbraucher (Elektrodenebenen) an der Tischeinheit 1 die
Koaxialsteckdose 9, die erste Steuerungssteckdose 10 und
die zweite Steuerungssteckdose 11 frei bleiben. Die nicht
belegte Koaxialsteckdose 9 und die erste und zweite Steuerungssteckdose 10, 11 sind
mit einem Reserveumrichter (Back Up-Umrichter) verbunden. Fällt einer
der Umrichter, die die angeschlossenen Verbraucher mit Energie versorgen,
aus, so kann der entsprechende Koaxialstecker 3 und der
erste und zweite Steuerungsstecker 7, 8 von den
entsprechenden Anschlüssen des
defekten Umrichten entkoppelt werden und in die freie Koaxialsteckdose 9 sowie
in die erste und zweite Steuerungssteckdose 10, 11 des
Reserveumrichters eingesteckt werden.
-
Dadurch bildet die Tischeinheit 1 einen
Rangierverteiler, auf dem bei Bedarf, d. h. bei Ausfall eines Umrichters,
die Steckverbindungen 2, 3; 5, 7; 6, 8 gelöst und die
flexiblen Versorgungs- und Steuerungsleitungen 4 zur freien
Koaxialsteckdose 9 gelegt werden, wo die Steckverbindungen 9, 3; 10, 7; 11, 8 zum
Reserveumrichter hergestellt werden.
-
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind
alle Endverbraucher an einer Tischeinheit 1 angeschlossen.
Bei einer zweiten Ausführungsform werden
die Koaxialsteckverbindungen 2, 3 auf mehrere
Tischeinheiten verteilt, wobei in jeder Tischeinheit die Verbraucher
nach Gruppen sortiert sind. Z. B. sind in einer ersten Tischeinheit
elf Koaxialsteckdosen für
die Umrichter der elf Verbraucher "Wannen" angeordnet und neben diesen elf Koaxialsteckdosen jeweils
entsprechend die erste und zweite Steuerungssteckdose. Auf einer
zweiten Tischeinheit sind neun Koaxialsteckdosen mit jeweils einer
ersten und zweiten Steuerungssteckdose angeordnet, um die Verbraucher "Tiegel" und "Lynchen" zu versorgen. Die
Versorgungsleitungen zum Verbraucher "Wannen" sind bis zur ersten Tischeinheit verlegt,
wo sie flexibel zwischen den Steckdosen und der Reservesteckdose
umgesteckt werden können
und die Versorgungsleitung der Verbraucher "Tiegel" und "Lynchen" sind zur zweiten Tischeinheit verlaufend verlegt,
wo sie ebenfalls flexibel zwischen den Steckdosen und der Reservesteckdose
umgesteckt werden können.
-
- 1
- Tischeinheit
- 2
- Koaxialsteckdose
- 3
- Koaxialstecker
- 4
- flexible
Versorgungsleitung
- 5
- erste
Steuerungssteckdose
- 6
- zweite
Steuerungssteckdose
- 7
- erster
Steuerungsstecker
- 8
- zweiter
Steuerungsstecker
- 9
- Koaxialsteckdose
- 10
- erste
Steuerungssteckdose
- 11
- zweite
Steuerungssteckdose