DE102004018963B4

DE102004018963B4 - Magnetisiereinrichtung

Info

Publication number: DE102004018963B4
Application number: DE102004018963A
Authority: DE
Inventors: Thomas Haisch
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: MinebeaMitsumi Inc
Priority date: 2004-04-14
Filing date: 2004-04-14
Publication date: 2006-05-18
Anticipated expiration: 2024-04-15
Also published as: US20050231314A1; DE102004018963A1; JP2005303293A

Abstract

Magnetisiereinrichtung
umfassend ein Gehäuse (10),
einen an dem Gehäuse (10) gehaltenen Magnetisierkopf (12) mit einem sich in Richtung einer Längsachse (36) erstreckenden Magnetisierfinger (14), in welchem mindestens eine Magnetisierspule (54) sowie mindestens ein Spulenkern (42) angeordnet sind,
und eine Kühleinrichtung (62, 110) zur Kühlung des Magnetisierfingers (14),
dadurch gekennzeichnet,
daß in dem Magnetisierkopf (12) ein mit einer Steuerung (28) gekoppelter Temperatursensor (86) angeordnet ist, und daß die Steuerung (28) dann, wenn der Temperatursensor (86) eine über einer oberen Temperaturschwelle (GT) liegende Temperatur im Magnetisierfinger (14) erfaßt, einen Magnetisiervorgang verhindert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Magnetisiereinrichtung umfassend ein Gehäuse, einen am Gehäuse gehaltenen Magnetisierkopf mit einem sich in Richtung einer Längsachse erstreckenden Magnetisierfinger, in welchem mindestens eine Magnetisierspule sowie mindestens ein Spulenkern angeordnet sind, und eine Kühleinrichtung zur Kühlung des Magnetisierfingers.

Derartige Magnetisiereinrichtungen sind beispielsweise aus der JP 2003257736A bekannt.

Da üblicherweise eine sehr starke Kühlung des Magnetisierfingers erforderlich ist, treten große Temperaturschwankungen auf, so daß insbesondere die Lebensdauer des Magnetisierkopfes der Magnetisiereinrichtung reduziert wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Magnetisiereinrichtung der gattungsgemäßen Art hinsichtlich ihrer Lebensdauer zu verbessern.

Diese Aufgabe wird bei einer Magnetisiereinrichtung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem Magnetisierkopf ein mit einer Steuerung gekoppelter Temperatursensor angeordnet ist und daß die Steuerung dann, wenn der Temperatursensor eine über einer oberen Temperaturschwelle liegende Temperatur im Magnetisierfinger erfaßt, einen Magnetisiervorgang verhindert.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt somit darin, daß sich mit der Steuerung eine Überhitzung des Magnetisierkopfes dadurch verhindern läßt, daß durch Blockieren des Magnetisiervorgangs der Wärmeeintrag reduziert wird und somit die Möglichkeit besteht, wieder ausreichend Zeit zur Kühlung des Magnetisierfingers über die Kühleinrichtung und somit zur Reduzierung der Temperatur in diesem zur Verfügung zu haben.

Prinzipiell würde die Möglichkeit bestehen, aus Sicherheitsgründen einen Magnetisiervorgang für eine bestimmte Zeitdauer zu blockieren, so daß ausreichend Zeit für die Abkühlung des Magnetisierfingers zur Verfügung steht.

Um jedoch ein besonders effizientes Arbeiten mit der erfindungsgemäßen Magnetisiereinrichtung zu ermöglichen, ist vorzugsweise vorgesehen, daß die Steuerung einen Magnetisiervorgang dann wieder zuläßt, wenn die Temperatur im Magnetisierfinger eine Temperaturschwelle unterschreitet.

Die Temperaturschwelle könnte beispielsweise so gelegt werden, daß sie nennenswert unterhalb der oberen Temperaturschwelle liegt.

Um jedoch nur für möglichst kurze Zeit den Magnetisiervorgang zu blockieren, ist vorzugsweise vorgesehen, daß die Temperaturschwelle mit der oberen Temperaturschwelle ungefähr identisch ist und somit lediglich eine Schalthysterese auftritt, welche durch die systembedingte Hysterese von Temperatursensor und Steuerung bedingt ist.

Prinzipiell wäre es denkbar, einen Magnetisiervorgang dadurch zu verhindern, daß die Verbindung zwischen einer Stromquelle für die Magnetisierspule und der Magnetisierspule unterbrochen wird.

Da derartige Stromquellen jedoch üblicherweise Pulsstromquellen sind, ist vorzugsweise vorgesehen, daß mit der Steuerung bei Überschreiten der oberen Temperaturschwelle ein Stromimpuls einer Pulsstromquelle für die mindestens eine Magnetisierspule blockierbar ist, das heißt, daß die Pulsstromquelle so angesteuert wird, daß sie keinen Stromimpuls mehr liefert.

Mit der bislang beschriebenen erfindungsgemäßen Lösung ist lediglich vorgesehen, das Überschreiten der oberen Temperaturschwelle und somit Beschädigungen des Magnetisierfingers zu verhindern.

Bei einer sehr starken Kühlung des Magnetisierfingers besteht aber auch die Gefahr, daß die Kühleinrichtung in ihrer Funktion beeinträchtigt wird oder daß der Magnetisierfinger aufgrund zu starker Abkühlung auch in seiner Lebensdauer begrenzt wird.

Aus diesem Grund ist vorzugsweise vorgesehen, daß die Steuerung eine Regelung umfaßt, mit welcher die Kühleinrichtung ansteuerbar ist und mit welcher die vom Temperatursensor gemessene Temperatur im Magnetisierfinger in einem Sollbereich regelbar ist.

Damit besteht die Möglichkeit, insbesondere dann, wenn der Wärmeeintrag durch Magnetisiervorgänge gering ist oder überhaupt keine Magnetisiervorgänge stattfinden, die Temperatur im Magnetisierfinger innerhalb des Sollbereichs zu halten.

Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, daß der Sollbereich über dem Gefrierpunkt liegt, so daß bereits durch die Festlegung des Sollbereiches Vereisungserscheinungen im Bereich der Kühleinrichtung vermieden werden können.

Besonders günstig ist es, wenn der Sollbereich zwischen einer oberen und einer unteren Sollwertschwelle liegt, durch welche eine Hysterese vorgebbar ist, welche auch einer Regelträgheit der Kühleinrichtung Rechnung trägt.

Um jedoch die Kühleinrichtung in ihrer Kühlleistung nicht so groß dimensionieren zu müssen, so daß diese in der Lage ist, jeden möglichen Wärmeeintrag durch die Magnetisiervorgänge durch die Kühlleistung ohne Temperaturerhöhung aufzunehmen, ist vorzugsweise vorgesehen, daß zwischen dem Sollbereich und der oberen Temperaturschwelle ein erlaubter Betriebsbereich liegt.

Das heißt, daß für die Temperatur im Magnetisierfinger ein Betriebsbereich vorgesehen ist, welcher über dem Sollbereich liegt, so daß die Kühleinrichtung mit maximaler Kühlleistung kühlt, jedoch ein Ansteigen der Temperatur im Magnetisierfinger über den Sollbereich nicht verhindern kann.

Der erlaubte Betriebsbereich wird erfindungsgemäß – wie eingangs bereits erläutert – nur durch ein Verhindern eines weiteren Magnetisiervorgangs und somit eines weiteren Wärmeeintrags beim Überschreiten der oberen Temperaturschwelle begrenzt.

Hinsichtlich der Ausbildung der Kühleinrichtung selbst wurden bislang keine näheren Angaben gemacht. Beispielsweise wäre es denkbar, den Magnetisierfinger von mindestens zwei Seiten her zu kühlen.

Ein aufgrund seiner Einfachheit vorteilhaftes Ausführungsbeispiel sieht vor, daß die Kühleinrichtung nur auf einer Seite des Magnetisierfingers Wärme abführt, so daß die gesamte Wärme aus dem Magnetisierfinger nur auf einer Seite desselben abgenommen wird.

Dies läßt sich besonders günstig dadurch erreichen, daß die Kühleinrichtung einen Kühlkörper umfaßt, welcher mit dem Spulenkern thermisch gekoppelt ist.

Eine besonders gute Kopplung zwischen dem Kühlkörper und dem Spulenkern läßt sich vorzugsweise dadurch erreichen, daß der Kühlkörper durch körperlichen Kontakt mit dem Spulenkern gekoppelt ist.

Prinzipiell wäre es denkbar, daß die Kühleinrichtung als Wasserkühlung arbeitet und somit den Kühlkörper durch Wasser kühlt.

Eine andere Möglichkeit wäre, daß die Kühleinrichtung mit einem Peltierelement arbeitet.

Eine besonders günstige Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kühleinrichtung sieht vor, daß ein Kühlkörper der Kühleinrichtung einen durch Kühlgas beaufschlagbaren Kühlflächenträger umfaßt. Die Verwendung von Kühlgas hat insbesondere große Vorteile beim Einsatz der erfindungsgemäßen Kühleinrichtung in Reinräumen.

Besonders effizient arbeitet die erfindungsgemäße Kühleinrichtung mit Kühlgas, wenn der Kühlflächenträger kühlgasumlenkend ausgebildet ist, so daß ein sehr guter Wärmeübergang vom Kühlflächenträger auf das Kühlgas erfolgt.

Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform sieht vor, daß der Kühlflächenträger einen Hohlkörper aufweist, dessen Kühlflächen mit dem Kühlgas beaufschlagbar sind.

Das Kühlgas kann in unterschiedlichster Art und Weise erzeugbar sein.

Beispielsweise kann einfach Gas bei Raumtemperatur aus einer zentralen Gasversorgung eingesetzt werden.

Eine besonders günstige Lösung sieht jedoch vor, daß das Kühlgas Kaltgas eines durch adiabatische Entspannung eines Gases erzeugbaren Kaltgasstromes ist.

Eine derartige adiabatische Entspannung des Gases könnte beispielsweise durch eine Düse erfolgen.

Eine besonders zweckmäßige Lösung zur Erzeugung des Kaltgasstroms sieht vor, daß der Kaltgasstrom durch irreversible adiabatische Entspannung gemäß dem Joule-Thomson-Effekt erzeugbar ist.

Eine besonders gute Kühlwirkung läßt sich dann erreichen, wenn der Kaltgasstrom eine Temperatur von weniger als 0° Celsius aufweist.

Hinsichtlich der Anordnung des Temperatursensors wurden im Zusammenhang mit der bisherigen Erläuterung der einzelnen Ausführungsbeispiele keine näheren Angaben gemacht. Grundsätzlich kann der Temperatursensor an beliebiger Stelle im Magnetisierfinger angeordnet sein.

Um sicherzugehen, daß die vom Temperatursensor gemessene Temperatur nicht niedriger ist als die tatsächlich beispielsweise im Bereich der Magnetisierspulen herrschenden Temperatur, ist vorzugsweise vorgesehen, daß der Temperatursensor an einer der Wärmeabfuhr durch die Kühleinrichtung gegenüberliegenden Seite des Magnetisierfingers angeordnet ist.

Hierbei könnte der Temperatursensor direkt am Spulenkern sitzen.

Besonders zuverlässig ist die Temperaturmessung jedoch dann, wenn der Temperatursensor in thermischem Kontakt mit einer den Spulenkern umgebenden Vergußmasse steht, da üblicherweise auch die Magnetisierspulen in diese den Spulenkern umgebenden Vergußmasse eingebettet sind und somit davon ausgegangen werden kann, daß die Temperaturverhältnisse, die vom Temperatursensor erfaßt werden, ungefähr den Temperaturverhältnissen im Bereich der Magnetisierspulen entsprechen.

Besonders günstig ist es hierzu, wenn der Temperatursensor nahe einem zweiten Ende des Spulenkerns angeordnet ist, welches einem durch die Kühleinrichtung gekühlten ersten Ende des Spulenkerns gegenüberliegt.

Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels.

In der Zeichnung zeigen:
1 eine perspektivische Gesamtansicht einer erfindungsgemäßen Magnetisiereinrichtung,
2 einen Schnitt längs Linie 2-2 in 1;
3 einen vergrößerten Längsschnitt ähnlich 2 durch einen Magnetisierkopf;
4 einen Schnitt längs Linie 4-4 in 3;
5 eine schematische Darstellung einer Funktionsweise einer Steuerung und
6 ein Diagramm mit einem beispielhaften Verlauf einer Temperatur in einem Magnetisierfinger bei wirksamer Steuerung.
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Magnetisiereinrichtung, dargestellt in 1 bis 3 umfaßt ein als Ganzes mit 10 bezeichnetes Gehäuse, in welchem ein mit 12 bezeichneter Magnetisierkopf angeordnet ist, welcher mit einem Magnetisierfinger 14 über eine Oberseite 16 des Gehäuses 10 übersteht, so daß auf den Magnetisierfinger 14 mit der Magnetisiereinrichtung zu magnetisierende Ringkörper 18 aufschiebbar sind, die den Magnetisierfinger 14 auf einer Mantelseite 20 umgeben.
Zur Sicherheit für eine Bedienungsperson ist auf der Oberseite 16 des Gehäuses 10 noch eine Abdeckklappe 22 angeordnet, welche um eine Achse 24 schwenkbar gelagert ist und sich in der geschlossenen Stellung über den über die Oberseite 16 überstehenden Magnetisierfinger 14 hinweg und diesen übergreifend erstreckt und dabei bis zur Oberseite 16 des Gehäuses 10 verläuft.
Ferner ist an dem Gehäuse 10 noch auf einer Frontseite 26 eine Steuerung 28 für die vorgesehenen Funktionen, insbesondere auch die durchzuführenden Magnetisiervorgänge, angeordnet. Die Steuerung 28 läßt beispielsweise einen Magnetisiervorgang nur dann zu, wenn die Abdeckklappe 22 in ihrer geschlossenen Stellung steht. Weitere erfindungsgemäße Funktionen werden nachfolgend noch im einzelnen erläutert.
Der Magnetisierkopf 12 umfaßt, wie in 3 dargestellt, ein Basisgehäuse 30, welches eine Basisplatte 32 und einen von dieser sich weg erstreckenden Gehäusebecher 34 umfaßt.
Ferner erstreckt sich ausgehend von der Basisplatte 32 des Basisgehäuses 30, und zwar auf einer dem Gehäusebecher 34 gegenüberliegenden Seite, der Magnetisierfinger 14 mit einem zu einer Längsachse 36 koaxial verlaufenden Gehäusemantel 38 bis zu einem den Gehäusemantel 38 auf einer dem Basisgehäuse 30 gegenüberliegenden Seite abschließenden Deckel 40.
Der Gehäusemantel 38 umschließt dabei einen im Innern desselben angeordneten Spulenkern 42, welcher sich ebenfalls in Richtung der Längsachse 36, und zwar von einem im Basisgehäuse 30 liegenden ersten Ende 44 zu einem dem Deckel 40 zugewandten zweiten Ende 46, erstreckt.
Der Spulenkern 42 weist dabei einen zylindrischen Kernkörper 48 auf, von welchem, wie in 4 dargestellt, sich in radialer Richtung zur Längsachse 36 bis zum Gehäusemantel 38 erstreckende Magnetpole 50 ausgehen, welche jeweils von Windungen 52, beispielsweise den Windungen 52a, 52b, einer Magnetisierspule 54, umschlossen sind, die, in einer Umlaufrichtung 56 gesehen, zwischen den Magnetpolen 50 und, in radialer Richtung zur Längsachse 36 gesehen, zwischen dem Kernkörper 48 und dem Gehäusemantel 38 liegen. Somit liegen bei Bestromung aller Magnetisierspulen 54 in der Umlaufrichtung 56 aufeinanderfolgend angeordnete Magnetpole 50 vor, die eine unterschiedliche Polarität aufweisen.
Der Kernkörper 48 weist seinerseits noch einen koaxial zur Längsachse 36 verlaufenden Durchbruch 58 auf, welcher sich durch diesen hindurch vom ersten Ende 44 bis zum zweiten Ende 46 erstreckt.
In diesem Durchbruch 58 sitzt ein rohrförmiger Fortsatz 60 eines als Ganzes mit 62 bezeichneten Kühlkörpers 62, welcher außerdem einen sich an den Fortsatz 60 nach dem ersten Ende 44 des Spulenkerns 42 anschließenden Kühlflächenträger 64 aufweist, der innerhalb des Gehäusebechers 34 sitzt und im dargestellten Ausführungsbeispiel einen den Fortsatz 60 tragenden und an dem ersten Ende 44 des Spulenkerns 42 anliegenden Zwischenkörper 66 und einen sich an diesen anschließenden Hohlkörper 68 aufweist. Der Kühlkörper 62 ist durch körperlichen Kontakt thermisch mit dem Spulenkern 42 gekoppelt, so daß eine möglichst gute Ableitung der im Spulenkern 42 entstehenden Wärme auf den Kühlkörper 62 erfolgt.
Der Hohlkörper 68 weist eine dem Spulenkern 42 abgewandte Öffnung 70 auf und eine sich von der Öffnung 70 in den Hohlkörper 68 hineinerstreckende Kühlfläche 72, welche beispielsweise von einem sich an die Öffnung 70 anschließenden, zur Längsachse 36 zylindrisch verlaufenden Bereich 74 in einen zur Längsachse 36 konisch verlaufenden und sich trichterförmig verengenden Bereich 76 übergeht.
Der gesamte Kühlkörper 62 ist seinerseits noch von einem zentralen Kanal 78 durchsetzt, welcher von dem sich konisch verjüngenden Bereich 76 ausgeht und durch den Zwischenkörper 66 und den Fortsatz 60 hindurch verläuft bis zu einer Öffnung 80 des Fortsatzes 60, welche dem zweiten Ende 46 des Spulenkerns 42 zugewandt angeordnet ist.
In den Kanal 78 mündet ferner noch eine durch den Zwischenkörper 66 hindurch nach außen geführte Bohrung 82, durch welche eine Zuleitung 84 von einer Außenseite des Zwischenkörpers 66 in den Kanal 78 hineingeführt ist, die durch diesen hindurch verläuft bis zur Öffnung 80 und aus der Öffnung 80 austritt, um bis zu einem Temperatursensor 86 zu verlaufen, der in einem sich an das zweite Ende 46 des Spulenkerns 42 anschließenden und zwischen diesem und dem Deckel 40 angeordneten Vergußraum 88 sitzt.
Die durch den Kanal 78 verlaufende Zuleitung 84 ist ferner noch gegenüber dem Fortsatz 60 durch eine Isolationshülse 90 isoliert und außerdem noch im Anschluß an den Fortsatz 60 durch einen Abschlußstopfen 92, welcher den Durchbruch 58 im Spulenkern 42 im Bereich des zweiten Endes 46 verschließt.
Der Vergußraum 88 und sämtliche Zwischenräume zwischen den Magnetisierspulen 54 um den Spulenkern 42 herum sind mit einer Vergußmasse 94 ausgefüllt, wie in 3 und 4 dargestellt.
Die einzelnen Windungen 52a, b der Magnetisierspulen 54 sind auf seiten des Basisgehäuses 30 aus dem Magnetisierfinger 14 herausgeführt und mit Verschaltelementen 96 elektrisch verbunden, welche in dem Gehäusebecher 34 um den Kühlflächenträger 64 herum angeordnet und durch eine Vergußmasse 98 in den Gehäusebecher 34 isoliert voneinander gehalten sind.
Zur Versorgung der Magnetisierspulen 54 sind ferner externe Anschlüsse 100 vorgesehen, über welche eine Stromversorgung aller Magnetisierspulen 54 gleichzeitig erfolgt.
Wie in 2 ferner dargestellt, ist der Magnetisierkopf 12 ebenfalls an der Oberseite 16 des Gehäuses 10 gehalten und zwar so, daß dieser mit der Basisplatte 32 des Basisgehäuses 30 an der Oberseite 16 anliegt, wobei das Basisgehäuse 30 in einem Innenraum 102 des Gehäuses 10 liegt, während der Magnetisierfinger 14 sich durch eine in der Oberseite 16 des Gehäuses 10 vorgesehene Öffnung 104 hindurcherstreckt und somit über die Oberseite 16 in der beschriebenen Weise übersteht.
Zur Kühlung des Kühlflächenträgers 64 im Bereich seiner Kühlfläche 72 wird von einem Kaltlufterzeuger 110 erzeugtes kaltes Gas, im einfachsten Fall kalte Luft, in Form eines aus einer Öffnung 112 des Kaltlufterzeugers 110 austretenden Kaltluftstroms 114 in den Hohlkörper 68 eingeblasen und nimmt über die Kühlflächen 72 desselben Wärme aus dem Kühlkörper 62 auf.
Vorzugsweise sitzt dabei die Öffnung 112 an einem durch die Öffnung 70 in den Hohlkörper 68 hineinragenden Düsenstück 116, so daß der Kaltluftstrom 114 die Kühlflächen 72 zunächst im konischen Bereich 76 und dann im zylindrischen Bereich 74 beaufschlagt und außerhalb des Düsenstücks 116 an diesem entlang in Richtung der Öffnung 70 strömt und über die Öffnung 70 wieder aus dem Hohlkörper 68 austritt, wobei zur Verteilung des austretenden Kaltluftstroms 114 ein sich an die Öffnung 70 anschließender Strömungsleitkörper 118 angeordnet ist, der den Kaltluftstrom 114 dann in den Innenraum 102 des Gehäuses 10 austreten und sich in diesem verteilen läßt.
Der aus der Öffnung 112 austretende Kaltluftstrom 114 hat vorzugsweise eine Temperatur unterhalb des Gefrierpunkts, noch besser eine Temperatur die niedriger als –10° Celsius liegt. Bevorzugterweise wird mit Temperaturen in der Größenordnung von –20° Celsius gearbeitet.
Zur Erzeugung des Kaltluftstroms 114 bei einer derart niedrigen Temperatur ist der Kaltlufterzeuger 110 als auf dem Joule-Thomson Effekt, das heißt als auf irreversibler adiabatischer Expansion basierender Kaltlufterzeuger ausgebildet, welcher einen Rohrkörper 120 umfaßt, in dessen Innenraum 122 unter Wirbelbildung die irreversible adiabatische Expansion erfolgt, wobei auf der einen Seite des Rohrkörpers 120, nämlich über die Öffnung 112, der Kaltluftstrom 114 austritt und auf einer gegenüberliegenden Seite über eine Öffnung 124 ein Warmluftstrom 126 austritt.
Der Kaltlufterzeuger ist dabei so angeordnet, daß dieser mit seinem die Öffnung 112 aufweisenden Ende in dem Gehäuse 10 liegt, während er mit seinem die Öffnung 124 aufweisenden Ende außerhalb des Gehäuses 10 liegt.
Die Luftzufuhr zu dem Kaltlufterzeuger 110 erfolgt über ein Schaltventil 130, welches in dem Gehäuse 10 angeordnet ist und im einfachsten Fall in der Lage ist, die dem Kaltlufterzeuger 110 zugeführten Luftmenge aus- oder einzuschalten. Es ist aber auch möglich, das Schaltventil 130 so auszubilden, daß dieses eine variable Einstellbarkeit der dem Kaltlufterzeuger 110 zugeführten Luftmenge zuläßt.
Wie in 5 dargestellt, ist von der Steuerung 28 einmal das Schaltventil 130 für die zum Kaltlufterzeuger 110 strömende Luftmenge steuerbar und einmal eine Pulsstromquelle 132 zur Erzeugung des durch die Magnetisierspulen 54 fließenden Stroms. Ferner ist die Steuerung 28 mit dem Temperatursensor 86 gekoppelt.
Die Steuerung 28 erfaßt über den Temperatursensor 86 die Temperatur im Magnetisierfinger 14, und zwar im Bereich des zweiten Endes 46 des Spulenkerns 42 auf einer der Wärmeabfuhr durch den Kühlkörper 62 gegenüberliegenden Seite desselben.
Die Steuerung 28 arbeitet einerseits unter Heranziehung der vom Temperatursensor 86 erfaßten Temperatur im Magnetisierfinger 14 als Temperaturregelung, in dem sie die vom Temperatursensor 86 gemessene Temperatur mit einer Temperatur eines Sollbereichs SB vergleicht. Der Sollbereich SB ist festgelegt durch eine untere Sollwertschwelle STu und eine obere Sollwertschwelle STo, mit welcher die vom Temperatursensor 86 gemessene Temperatur verglichen wird. Liegt die vom Temperatursensor 86 gemessene Temperatur über der oberen Sollwertschwelle STo, so schaltet die Steuerung 28 den Kaltlufterzeuger 110 so lange ein, bis durch die Kühlung des Kühlkörpers 62 die vom Temperatursensor 86 gemessene Temperatur die untere Sollwertschwelle STu erreicht hat und bei Erreichen der unteren Sollwertschwelle STu erfolgt dann ein Abschalten des Kaltlufterzeugers 110, wie in 6 zum Zeitpunkt t₁ dargestellt.
Solange die vom Temperatursensor 86 gemessene Temperatur dann zwischen der unteren Sollwertschwelle STu und der oberen Sollwertschwelle STo liegt, erfolgt kein Einschalten des Kaltlufterzeugers 110 durch die Steuerung 28. Erst wenn die vom Temperatursensor 86 gemessene Temperatur die obere Sollwertschwelle STo überschritten hat, erfolgt ein Einschalten des Kaltlufterzeugers 110, wie in 6 zum Zeitpunkt t₂ dargestellt, so lange, bis die vom Temperatursensor 86 gemessene Temperatur die Temperatur der unteren Sollwertschwelle STu erreicht hat (6).
Beispielsweise liegt die obere Sollwertschwelle STo bei einer Temperatur im Bereich zwischen ungefähr 15° Celsius und ungefähr 25° Celsius, vorzugsweise bei ungefähr 20° Celsius, während die untere Sollwertschwelle STu beispielsweise im Bereich zwischen ungefähr 5° Celsius und ungefähr 15° Celsius, vorzugsweise bei ungefähr 10° Celsius, liegt.
Eine derartige Regelung der Temperatur im Magnetisierfinger 14 mittels der Steuerung 28 unter Ein- und Ausschalten des Kaltlufterzeugers 110 ist bevorzugterweise bei einem Betrieb der erfindungsgemäßen Magnetisiereinrichtung in einem Teillastbereich, das heißt nicht bei ständig aufeinanderfolgenden Magnetisierungszyklen für Ringkörper 18, in vollem Umfang wirksam.
Wird die erfindungsgemäße Magnetisiereinrichtung mit in möglichst kurzen Intervallen aufeinanderfolgenden Magnetisierungszyklen betrieben, so stellt sich, wie ebenfalls in 6 dargestellt, beispielsweise ab einem Zeitpunkt t₃, im Magnetisierfinger 14 eine Temperatur ein, die oberhalb der oberen Sollwertschwelle STo des Sollbereichs SB liegen kann. Über dem Sollbereich SB schließt sich, wie in 6 dargestellt, ein erlaubter Betriebsbereich BB an, in welchem im Magnetisierfinger 14 Temperaturen auftreten dürfen, die ohne eine langfristige Schädigung des Magnetisierkopfes 12 und insbesondere ohne eine langfristige Schädigung des Magnetisierfingers 14 nach sich zu ziehen, zulässig sind.
Der erlaubte Betriebsbereich BB erstreckt sich dabei zwischen der oberen Sollwertschwelle STo und unter einer durch eine obere Grenztemperatur GT im Magnetisierfinger 14 definierten oberen Temperaturschwelle.
Wird durch den Temperatursensor 86, beispielsweise bei t₄, eine Temperatur im Magnetisierfinger 14 gemessen, die über der oberen Grenztemperatur GT liegt, so erzeugt die Steuerung 28 ein Blockiersignal BS, welches der Pulsstromquelle 132 zugeführt wird und bei der Pulsstromquelle 132 bewirkt, daß diese keine weiteren Strompulse zur Durchführung von Magnetisierungszyklen im Magnetisierfinger 14 erzeugt, das heißt, das Blockiersignal BS blockiert das Erzeugen weiterer Strompulse für die Magnetisierspulen 54.
Die Blockierung der Pulsstromquelle 132 dauert so lange an, bis durch den Kaltlufterzeuger 110 die vom Temperatursensor 86 erfaßte Temperatur im Magnetisierfinger 14 so weit reduziert wurde, daß diese unterhalb der oberen Grenztemperatur GT liegt, wie bei t₅ dargestellt. Durch das Abschalten des Blockiersignals BS seitens der Steuerung 28 wird die Funktion der Pulsstromquelle 132 wieder freigegeben und diese kann nun wiederum durch aufeinanderfolgende Strompulse für aufeinanderfolgende Magnetisierungszyklen erzeugen.
Vorzugsweise liegt die obere Grenztemperatur GT im Bereich zwischen ungefähr 40° Celsius und 60° Celsius, günstigerweise in der Größenordnung von ungefähr 50° Celsius.
Aufgrund der beschriebenen Regelung für die Temperatur im Magnetisierfinger 14 ist bei Betreiben des Magnetisierfingers 14 bei innerhalb des erlaubten Betriebsbereichs BB liegenden Temperaturen der Kaltlufterzeuger 110 von der Steuerung 28 stets voll eingeschaltet und bringt seine volle Kühlleistung auf das Kühlelement 62, dennoch wird aufgrund des hohen Wärmeeintrags der Sollbereich SB bei kurz aufeinanderfolgenden Magnetisierzyklen nicht erreicht.
Dies hat dann zur Folge, daß – sobald beispielsweise größere Pausen zwischen den Magnetisierungszyklen auftreten – die Temperatur im Magnetisierfinger 14 niedriger wird und sich dem Sollbereich SB annähert. Üblicherweise werden Temperaturen innerhalb des Sollbereichs SB nur ohne Magnetisierungszyklen oder nur bei sporadischen Magnetisierungszyklen erreicht.
Mit der erfindungsgemäßen Steuerung 28 besteht somit die Möglichkeit, die im Magnetisierfinger 14 auftretenden Temperaturen dann, wenn der Wärmeeintrag durch Magnetisierungszyklen in den Magnetisierfinger 14 gering ist, in dem Sollbereich SB zu halten, jedoch zu verhindern, daß die Temperaturen im Magnetisierfinger 14 und im Kühlkörper 62 unter den Gefrierpunkt abfallen und somit aufgrund der niedrigen Temperatur des Kaltluftstroms 114 Vereisungen im Bereich der Kühlflächen 72 auftreten.
Andererseits verhindert die erfindungsgemäße Steuerung 28 eine zu starke Erwärmung des Magnetisierfingers 14, welche die Lebensdauer der Magnetisierspulen 54 reduzieren würde, wobei einfach durch Blockieren der Pulsstromquelle 132 der Wärmeeintrag in den Magnetisierfinger 14 dann begrenzt werden kann, wenn die Temperatur die obere Grenztemperatur GT überschreitet, um ausreichend Zeit zur Abkühlung des Magnetisierfingers 14 mittels des Kaltlufterzeugers 110 und des Kühlkörpers 62 zur Verfügung zu haben.

10: Gehäuse
12: Magnetisierkopf
14: Magnetisierfinger
16: Oberseite
18: Ringkörper
20: Mantelseite
22: Abdeckklappe
24: Achse
26: Frontseite
28: Steuerung
30: Basisgehäuse
32: Basisplatte
34: Gehäusebecher
36: Längsachse
38: Gehäusemantel
40: Deckel
42: Spulenkern
44: erstes Ende
46: zweites Ende
48: Kernkörper
50: Magnetpole
52a, b: Windung
54: Magnetisierspule
56: Umlaufrichtung
58: Durchbruch
60: Fortsatz
62: Kühlkörper
64: Kühlflächenträger
66: Zwischenkörper
68: Hohlkörper
70: Öffnung
72: Kühlfläche
74: zyl. Bereich
76: tricht. Bereich
78: Kanal
80: Öffnung
82: Bohrung
84: Zuleitung
86: Temperatursensor
88: Vergußraum
90: Isolationshülse
92: Abschlußstopfen
94: Vergußmasse
96: Verschaltelement
98: Vergußmasse
100: Anschlüsse
102: Innenraum
104: Öffnung
110: Kaltlufterzeuger
112: Öffnung
114: Kaltluftstrom
116: Düsenstück
118: Strömungsleitkörper
120: Rohrkörper
122: Innenraum
124: Öffnung
126: Warmluftstrom
130: Schaltventil
132: Pulsstromquelle
GT: Grenztemperatur
BB: Betriebsbereich
SB: Sollbereich
STo: obere Sollwertschwelle
STu: untere Sollwertschwelle
BS: Blockiersignal

Claims

Magnetisiereinrichtung umfassend ein Gehäuse (10), einen an dem Gehäuse (10) gehaltenen Magnetisierkopf (12) mit einem sich in Richtung einer Längsachse (36) erstreckenden Magnetisierfinger (14), in welchem mindestens eine Magnetisierspule (54) sowie mindestens ein Spulenkern (42) angeordnet sind, und eine Kühleinrichtung (62, 110) zur Kühlung des Magnetisierfingers (14), dadurch gekennzeichnet, daß in dem Magnetisierkopf (12) ein mit einer Steuerung (28) gekoppelter Temperatursensor (86) angeordnet ist, und daß die Steuerung (28) dann, wenn der Temperatursensor (86) eine über einer oberen Temperaturschwelle (GT) liegende Temperatur im Magnetisierfinger (14) erfaßt, einen Magnetisiervorgang verhindert.
Magnetisiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (28) einen Magnetisiervorgang dann wieder zuläßt, wenn die Temperatur im Magnetisierfinger (14) eine Temperaturschwelle (GT) unterschreitet.
Magnetisiereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Steuerung (28) bei Überschreiten der oberen Temperaturschwelle (GT) ein Stromimpuls eines Stromgenerators (132) für die mindestens eine Magnetisierspule (54) blockierbar ist.
Magnetisiereinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (28) eine Regelung umfaßt, mit welcher die Kühleinrichtung (62, 110) ansteuerbar ist, und mit welcher die vom Temperatursensor (86) gemessene Temperatur im Magnetisierfinger (14) in einem Sollbereich (SB) regelbar ist.
Magnetisiereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollbereich (SB) über dem Gefrierpunkt liegt.
Magnetisiereinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollbereich (SB) zwischen einer oberen und einer unteren Sollwertschwelle (STo, STu) liegt.
Magnetisiereinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Sollbereich (SB) und der oberen Temperaturschwelle (GT) ein erlaubter Betriebsbereich (BB) liegt.
Magnetisiereinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinrichtung (62, 110) auf einer Seite des Magnetisierfingers (14) Wärme abführt.
Magnetisiereinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinrichtung (62, 110) einen Kühlkörper (62) umfaßt, welcher mit dem Spulenkern (42) thermisch gekoppelt ist.
Magnetisiereinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkörper (62) durch körperlichen Kontakt mit dem Spulenkern (42) gekoppelt ist.
Magnetisiereinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kühlkörper (62) der Kühleinrichtung (62, 110) einen durch Kühlgas beaufschlagbaren Kühlflächenträger (64) umfaßt.
Magnetisiereinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlflächenträger (64) kühlgasumlenkend ausgebildet ist.
Magnetisiereinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlflächenträger (64) einen Hohlkörper (68) aufweist, dessen Kühlflächen (72) mit dem Kühlgas beaufschlagbar sind.
Magnetisiereinrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlgas Kaltgas eines durch adiabatische Entspannung eines Gases erzeugbaren Kaltgasstromes (114) ist.
Magnetisiereinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Kaltgasstrom (114) durch irreversible adiabatische Entspannung gemäß dem Joule-Thomson-Effekt erzeugbar ist.
Magnetisiereinrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Kaltgasstrom (114) eine Temperatur von weniger als 0°C aufweist.
Magnetisiereinrichtung nach einen der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperatursensor (86) an einer der Wärmeabfuhr durch die Kühleinrichtung (62, 110) gegenüberliegenden Seite des Magnetisierfingers (14) angeordnet ist.
Magnetisiereinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperatursensor (86) in thermischem Kontakt mit einer den Spulenkern (42) umgebenden Vergußmasse (94) steht.
Magnetisiereinrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperatursensor (86) nahe einem zweiten Ende (46) des Spulenkerns (42) angeordnet ist, welches einem durch die Kühleinrichtung (62, 110) gekühlten ersten Ende (44) des Spulenkerns (42) gegenüber liegt.