DE102013008032B4

DE102013008032B4 - Verfahren und Vorrichtung zum elektrischen Beheizen einer Fertigerbohle

Info

Publication number: DE102013008032B4
Application number: DE102013008032.0A
Authority: DE
Inventors: Eberhard Lürding
Original assignee: Dynapac GmbH
Current assignee: Dynapac GmbH
Priority date: 2013-05-13
Filing date: 2013-05-13
Publication date: 2023-12-21
Anticipated expiration: 2033-05-14
Also published as: DE102013008032A1

Abstract

Verfahren zum elektrischen Beheizen einer Fertigerbohle, wobei ein Heizwiderstand (10, 11, 12, ...n) der Fertigerbohle elektrische Leistung von einem Generator (14) bezieht, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Leistung durch Änderung einer Erregerspannung am Generator (14) variiert wird und die Erregerspannung im laufenden Betrieb nur so weit abgesenkt wird, dass andere elektrische Verbraucher, die vom Generator gespeist werden, noch betrieben werden können.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Straßenfertiger können elektrisch beheizte Einbaubohlen aufweisen. Diese werden nachfolgend als Fertigerbohlen bezeichnet. Bestandteile der Fertigerbohlen können insbesondere sogenannte Tamper-Leisten, Glättbleche und/oder Pressleisten sein.
In die Fertigerbohle sind ein oder mehrere Heizwiderstände eingebaut, die mit Strom aus einem Generator gespeist werden. Ziel ist die Einhaltung einer definierten Arbeitstemperatur.
Bekannt ist die Regelung der Temperatur an der Fertigerbohle durch taktweises Ein- und Ausschalten der Heizwiderstände. Hierzu müssen Leistungsschalter vorgesehen und ansteuerbar sein, siehe beispielsweise EP 1 036 883 A2 .
Aus der DE 20 2011 108 347 U1 ist eine Baumaschine mit Einbaubohle und variabler Generatorspannung für eine Bohlenheizung bekannt.
Aus der DE 39 19 563 A1 ist eine Fahrzeugheizung mit Heizleistungsregelung durch Regelung eines Erregerstromes für einen Generator bekannt.
Die EP 2 372 022 A1 offenbart eine Straßenbaumaschine mit Drehstromgenerator und stabilisierter Spannungsversorgungseinheit.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zum elektrischen Beheizen einer Fertigerbohle, wobei das Verfahren mit geringerem apparativem Aufwand durchführbar sein soll.
Zur Lösung der Aufgabe weist das erfindungsgemäße Verfahren die Merkmale des Anspruchs 1 auf. Die elektrische Leistung bzw. der Strom für den Heizwiderstand wird durch Änderung einer Erregerspannung am Generator variiert. Mit der Änderung der Erregerspannung ändert sich auch die am Ausgang des Generators zur Verfügung stehende Generatorspannung bzw. bei einem Verbraucher mit konstantem Widerstand der Strom. Das Ein- und Ausschalten unter Verwendung von Leistungsschaltern entfällt dadurch. Die zur Durchführung des Verfahrens erforderliche Vorrichtung kommt ohne Leistungsschalter aus. Naturgemäß können auf diese Weise auch mehrere Heizwiderstände mit Strom aus dem Generator gespeist werden, etwa über einen gemeinsamen Anschluss.
Vorteilhafterweise wird die elektrische Leistung in Abhängigkeit von Signalen eines Temperatursensors geregelt, wobei der Temperatursensor die Temperatur insbesondere am Heizwiderstand oder an der Fertigerbohle misst. Für die Regelung kann ein Temperatursollwert in einer elektronischen Regeleinheit vorgehalten und an die jeweilige Aufgabe angepasst werden. Wird der Temperatursollwert erreicht, regelt die Regeleinheit die Erregerspannung des Generators ab, um den Heizvorgang zu verringern oder zu unterbrechen. Wird der Temperatursollwert unterschritten, wird die Erregerspannung wieder erhöht und der Heizvorgang beginnt wieder.
Erfindungsgemäß können mehrere Heizwiderstände vorgesehen sein, wobei diese insbesondere gemeinsam geregelt werden, also ohne individuelle Regelung des Stroms für einzelne Heizwiderstände. Gleichwohl können in den verschiedenen Heizwiderständen unterschiedliche Ströme fließen, nämlich in Abhängigkeit von der Höhe der einzelnen Widerstände. Die gegebenenfalls unterschiedlichen Ströme werden aber gemeinsam bzw. zeitgleich verändert.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung wird die Erregerspannung im laufenden Betrieb nur so weit abgesenkt, dass andere elektrische Verbraucher, die am Generator angeschlossen sind, mit der Generatorspannung noch betrieben werden können. Insbesondere sind etwa noch 230 V zwischen zwei Phasen des Generators abgreifbar. Dies gilt vorzugsweise in Verbindung mit einer Nennspannung zwischen zwei Phasen von 400 V und/oder mit einem 3-Phasen-Drehstromgenerator.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum elektrischen Beheizen einer Fertigerbohle, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens, weist die Merkmale des Anspruchs 5 auf. Erfindungsgemäß ist eine Einrichtung zur Regelung einer Erregerspannung des Generators vorgesehen. Auch können mehrere Heizwiderstände der Fertigerbohle zugeordnet sein. Leistungsschalter zur Regelung der Temperatur sind nicht erforderlich.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung können Regeleinheit und Temperatursensor vorgesehen sein, wobei die Erregerspannung des Generators durch die Regeleinheit in Abhängigkeit von Signalen des Temperatursensors variierbar ist. In der Regeleinheit findet ein Vergleich mit einem abgespeicherten oder zugeführten Temperatursollwert statt. Auch können mehrere Temperatursensoren vorgesehen sein. Deren Signale können beispielsweise zu einem Mittelwert zusammengeführt werden.
Vorzugsweise ist der Temperatursensor der Fertigerbohle und/oder dem Heizwiderstand zugeordnet und misst deren Temperatur. Alternativ könnte auch die Temperatur des heißen Einbaumaterials als Istwert herangezogen werden, auch zusätzlich.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung kann zwischen zwei Phasen des Generators ein Frequenzumrichter mit einem Anschluss für elektrische Verbraucher geschaltet sein. Die zwischen zwei Phasen liegende Spannung ist bei Volllast des Generators relativ hoch und liegt beispielsweise bei 400 V. Durch Absenkung der Erregerspannung fällt auch die Spannung zwischen den beiden Phasen des Generators. Vorzugsweise wird die Erregerspannung bei der Regelung nur bis zu einem vorher definierten Mindestwert abgesenkt, also nicht abgeschaltet. Wenn nun die Spannung zwischen den beiden Phasen durch Absenken der Erregerspannung (auf den Mindestwert der Erregerspannung) beispielsweise auf nur noch 230 V fällt, ist die Heizleistung der Heizwiderstände nur noch sehr gering. Trotzdem können andere elektrische Verbraucher genutzt werden, zum Beispiel elektrische Leuchten. Der Frequenzumrichter stellt eine feste Ausgangsspannung zur Verfügung, trotz im Zeitverlauf veränderlicher Spannung zwischen den beiden Phasen.
Die Erfindung betrifft auch einen Straßenfertiger mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung im Übrigen und aus den Ansprüchen. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

1 eine Prinzipskizze einer Vorrichtung zum elektrischen Beheizen einer Fertigerbohle,
2 ein Schaltbild eines Frequenzumrichters.

Eine nicht im Detail gezeigte Fertigerbohle ist Teil eines Straßenfertigers und weist mindestens einen, hier jedoch mehrere Heizwiderstände 10, 11, 12, n auf. Diese sind zueinander parallel geschaltet und beziehen elektrische Energie über eine Hauptleitung 13 von einem Generator 14. Typischerweise ist der Generator 14 von einem nicht gezeigten Verbrennungsmotor angetrieben.
Dem Generator 14 ist eine elektronische Regeleinheit 15 zugeordnet. Diese vergleicht einen vorgebbaren Temperatur-Sollwert, siehe Pfeil 16 mit einem Temperatur-Istwert, siehe Pfeil 17. Letzterer wird durch einen Sensor an einem der Heizwiderstände 10 bis 12 und/oder an anderer Stelle der Fertigerbohle ermittelt.
Eine an der Hauptleitung 13 anliegende Generatorspannung ist unter anderem abhängig von einer Erregerspannung des Generators 14. Die Erregerspannung wird von der elektronischen Regeleinheit 15 in Abhängigkeit von dem zuvor beschriebenen Vergleich der Temperaturen (Sollwert/Istwert) geregelt. Solange der Temperatur-Istwert nicht erreicht ist, liefert der Generator 14 eine Nennspannung. Nach Erreichen der Istwert-Temperatur wird die Erregerspannung abgeschaltet oder verringert. Nach Absinken der Temperatur unter den Sollwert wird die Erregerspannung wieder erhöht oder zugeschaltet.
Eine homogene Temperaturverteilung über die Fertigerbohle wird durch eine optimierte Verteilung der Heizwiderstände 10 bis 12 erzielt. Beispielsweise können erfahrungsgemäß stärker abkühlende Bereiche, wie zum Beispiel Außenbereiche, mit Heizwiderständen höherer Heizleistung bestückt sein.
Vorzugsweise wird die Erregerspannung nur so weit verringert, dass die Generatorspannung noch für die Versorgung typischer weiterer Verbraucher ausreicht. So können beispielsweise 230 V für Beleuchtungszwecke benötigt werden. Die Nennspannung des Generators 14 mit beispielsweise drei Phasen ist vorzugsweise auf 400 V zwischen zwei Phasen ausgelegt. Das heißt, bei voller Erregerspannung liegen zwischen zwei Phasen des Generators 400 V an. Die Erregerspannung wird nach Erreichen der Sollwert-Temperatur so weit verringert, dass die Generatorspannung zwischen zwei Phasen immer noch 230 V beträgt. Bei dieser auf weniger als 60% reduzierten Spannung zwischen zwei Phasen erzeugen die Heizwiderstände nur noch wenig Wärme und die Heizung kann faktisch als abgeschaltet betrachtet werden.
Um trotz der veränderlichen Generatorspannung eine konstante Spannung für weitere Verbraucher bereitzustellen, kann ein Frequenzumrichter 18 vorgesehen sein, der zwischen zwei Phasen des Generators geschaltet ist und der eine konstante Ausgangsspannung von beispielsweise 230 V liefert, siehe 2.
Der Frequenzumrichter 18 kann auch auf andere Weise an den Generator 14 angeschlossen sein, etwa an eine Phase einerseits und an einen Massepunkt andererseits.
Bezugszeichenliste:

10: Heizwiderstand
11: Heizwiderstand
12: Heizwiderstand
13: Hauptleitung
14: Generator
15: elektronische Regeleinheit
16: Pfeil
17: Pfeil
18: Frequenzumrichter

Claims

Verfahren zum elektrischen Beheizen einer Fertigerbohle, wobei ein Heizwiderstand (10, 11, 12, ...n) der Fertigerbohle elektrische Leistung von einem Generator (14) bezieht, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Leistung durch Änderung einer Erregerspannung am Generator (14) variiert wird und die Erregerspannung im laufenden Betrieb nur so weit abgesenkt wird, dass andere elektrische Verbraucher, die vom Generator gespeist werden, noch betrieben werden können.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Leistung in Abhängigkeit von Signalen eines Temperatursensors geregelt wird, wobei der Temperatursensor die Temperatur insbesondere am Heizwiderstand (10, 11, 12, ...n) oder an der Fertigerbohle misst.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Heizwiderstände (10, 11, 12, ...n) vorgesehen sind, und dass diese mehreren Heizwiderstände (10, 11, 12, ...n) gemeinsam geregelt werden, also ohne individuelle Regelung der elektrischen Leistung für einzelne Heizwiderstände (10, 11, 12, ...n).
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erregerspannung im laufenden Betrieb nur so weit abgesenkt wird, dass noch 230 V oder mehr zwischen zwei Phasen des Generators (14) abgreifbar sind.
Vorrichtung zum elektrischen Beheizen einer Fertigerbohle, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit Generator (14) und Heizwiderstand (10, 11, 12, ...n), gekennzeichnet durch eine Einrichtung (15) zur Regelung einer Erregerspannung des Generators (14), derart, dass die Erregerspannung im laufenden Betrieb so weit absenkbar ist, dass andere elektrische Verbraucher, die vom Generator gespeist werden, noch betrieben werden können, und dass insbesondere noch 230 V oder mehr zwischen zwei Phasen des Generators (14) abgreifbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Regeleinheit (15) und Temperatursensor, wobei die Erregerspannung des Generators (14) durch die Regeleinheit (15) in Abhängigkeit von Signalen des Temperatursensors variierbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor der Fertigerbohle und/oder dem Heizwiderstand (10, 11, 12, ...n) zugeordnet ist und deren Temperatur misst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei Phasen des Generators (14) ein Frequenzumrichter (18) mit einem Anschluss für elektrische Verbraucher geschaltet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Frequenzumrichter (18) eine variable Eingangsspannung bezieht und eine feste Ausgangsspannung bereitstellt.
Straßenfertiger mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9.