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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines Betriebs eines Magnetrons mit einer Temperaturerfassungseinrichtung, wobei die Temperaturerfassungseinrichtung bei dem Überschreiten einer mit der Temperaturerfassungseinrichtung erfassten Abschalttemperatur eine Unterbrechung des Betriebs des Magnetrons veranlassen kann.
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Mit einem Magnetron wird elektrische Leistung in Mikrowellenstrahlung umgewandelt. Ein Teil der dem Magnetron zugeführten elektrischen Leistung wird dabei in Wärme umgewandelt, die während des Betriebs des Magnetrons kontinuierlich abgeführt werden muss. Zu diesem Zweck ist in vielen Fällen an einem Anodenblock in dem Magnetron ein Kühlkörper ausgebildet oder ein gesonderter Kühlkörper vorgesehen, mit welchem die während des Betriebs des Magnetrons erzeugte Wärme abgeführt wird. Eine kontinuierliche und effiziente Wärmeabfuhr ist während des Betriebs erforderlich, um eine ansonsten drohende Überhitzung des Magnetrons zu vermeiden, die zu einer Beschädigung des Magnetrons oder von damit verbundenen Komponenten einer Prozessanlage führen könnte.
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Zu diesem Zweck ist es aus der Praxis bekannt, eine Temperatur des Kühlkörpers des Magnetrons zu überwachen und den Betrieb des Magnetrons abzuschalten, falls die von einer Temperaturerfassungseinrichtung erfasste Temperatur einen vorgegebenen Abschalttemperaturwert übersteigt. Der Abschalttemperaturwert wird dabei häufig so vorgegeben, dass einerseits ein möglichst lange andauernder und ungestörter Betrieb des Magnetrons ermöglicht wird, aber andererseits eine übermäßige Erhitzung des Magnetrons und eine dadurch möglicherweise verursachte Beschädigung des Magnetrons vermieden werden kann. Ein derartiges Verfahren wird beispielsweise auch in
GB 2 321 764 A beschrieben.
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Für die Überwachung des Betriebs des Magnetrons wird üblicherweise ein Temperaturschalter verwendet, dessen Schaltzustand sich bei einem Überschreiten der Abschalttemperatur verändert. In vielen Fällen wird der Temperaturschalter in einen Stromkreis eingebunden, der bei dem Überschreiten des Abschalttemperaturwertes entweder geschlossen oder aber geöffnet wird, was von der damit verbundenen Auswerteeinrichtung festgestellt und für die Ansteuerung der Steuereinrichtung des Magnetrons verwendet wird. Der Temperaturschalter kann dabei beispielsweise ein Bimetall-Messelement beinhalten, wobei das Bimetall-Messelement derart ausgelegt ist, dass bei dem Überschreiten der Abschalttemperatur eine Verformung des Bimetall-Elements erfolgt, die einen über das Bimetall-Element hinweg verlaufenden Stromkreis unterbricht oder schließt.
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Derartige Temperaturschalter sind kostengünstig und kaum störungsanfällig. Es hat sich jedoch gezeigt, dass mit derartigen Temperaturschaltern, die lediglich das Einhalten oder aber Überschreiten einer Abschalttemperatur während des Betriebs erkennen können, nur eine eingeschränkte und für einen Benutzer oftmals unzureichende Überwachung des Magnetrons möglich ist.
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Es wird deshalb als eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesehen, ein Verfahren zur Überwachung eines Betriebs eines Magnetrons mit einer Temperaturerfassungseinrichtung so auszugestalten, dass der Betrieb des Magnetrons möglichst zuverlässig gestaltet werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mit der Temperaturerfassungseinrichtung während des Betriebs des Magnetrons kontinuierlich oder in zeitlichen Abständen ein Temperaturwert erfasst und an eine Auswerteeinrichtung übermittelt wird, und dass mit der Auswerteeinrichtung eine Steuereinrichtung des Magnetrons dazu veranlasst werden kann, den Betrieb des Magnetrons zu unterbrechen, falls der erfasste Temperaturwert oberhalb des Abschalttemperaturwerts liegt. Dabei wird vorzugsweise mit der Temperaturerfassungseinrichtung in einem vorgegebenen Messbereich kontinuierlich ein Temperaturwert erfasst und ein diesen Temperaturwert repräsentierendes Messsignal erzeugt, wobei anhand des Messsignals verschiedene Temperaturwerte innerhalb des Messbereichs unterschieden werden können. Für die Erfassung des Temperaturwerts kann beispielsweise ein Temperatursensor verwendet werden, der den gemessenen Temperaturwert in ein elektrisches Messsignal umwandelt, wobei innerhalb des Messbereichs jedem mit dem Temperatursensor unterscheidbaren Temperaturwert ein unterscheidbares elektrisches Messsignal zugeordnet ist. Bei vielen handelsüblichen und geeigneten Temperatursensoren wird ein dem Temperaturwert proportionales Messsignal erzeugt.
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Durch das kontinuierlich oder in zeitlichen Abständen erfolgende Erfassen eines Temperaturwerts und Übermitteln des entsprechenden Messsignals an die Auswerteeinrichtung wird es ermöglicht, den jeweils aktuellen Temperaturwert während der Überwachung des Betriebs des Magnetrons auszuwerten, um für eine ungestörte Weiterführung des Betriebs vorteilhafte Vorgaben und Maßnahmen berücksichtigen zu können. So kann beispielsweise frühzeitig vor dem Überschreiten des Abschalttemperaturwertes ein Warnsignal erzeugt werden, um den Benutzer vor einer drohenden Überhitzung des Magnetrons zu warnen. Es ist ebenfalls denkbar, dass die Auswerteeinrichtung eine kurzzeitige Überschreitung des Abschalttemperaturwertes zulässt und erst bei einer länger andauernden Überschreitung des Abschalttemperaturwertes den Betrieb des Magnetrons unterbricht, um beispielsweise kurzzeitige Belastungsspitzen oder eine durch die Umgebung verursachte Beeinflussung der Temperaturmesseinrichtung für einen kurzen Zeitraum zuzulassen, bevor der Betrieb des Magnetrons unterbrochen wird. Ein wegen einer drohenden Überhitzung veranlasstes Abschalten des Magnetrons ist in vielen Fällen unerwünscht und führt oftmals zu einer erheblichen Störung eines Prozessablaufs, in welchen das Magnetron und dessen Betrieb eingebunden sind.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass mit der Auswerteeinrichtung die Steuereinrichtung des Magnetrons dazu veranlasst wird, eine Betriebsleistung des Magnetrons zu reduzieren, falls der erfasste Temperaturwert eine Warntemperatur übersteigt, die unterhalb der Abschalttemperatur liegt. Auf diese Weise können ein unerwünschtes Abschalten des Magnetrons und eine üblicherweise damit verbundene Unterbrechung eines Prozessablaufs vermieden werden, indem die Betriebsleistung reduziert und dadurch die während des Betriebs erzeugte Wärme verringert wird. In vielen Fällen kann dadurch eine Überhitzung des Magnetrons vermieden werden und gleichzeitig der Prozess, in welchem der Betrieb des Magnetrons eingebunden ist, unterbrechungsfrei fortgesetzt werden. Die Warntemperatur wird dabei zweckmäßigerweise so vorgegeben, dass eine Verminderung der Betriebsleistung erst und nur dann erfolgt, wenn eine kritische Überhitzung des Magnetrons droht. Gleichzeitig sollte die Warntemperatur ausreichend niedriger als die Abschalttemperatur vorgegeben werden, um im Falle einer drohenden Überhitzung durch die automatisiert bewirkte Verringerung der Betriebsleistung eine ausreichende Abkühlung des Magnetrons zu ermöglichen und dadurch ein Überschreiten der Abschalttemperatur und eine tatsächliche Abschaltung des Magnetrons zu verhindern.
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Um eine Fehlfunktion während der Überwachung des Betriebs des Magnetrons möglichst ausschließen zu können ist erfindungsgemäß optional vorgesehen, dass die Temperaturerfassungseinrichtung einen Temperatursensor und einen Kontrolltemperatursensor aufweist, dass der mit dem Temperatursensor erfasste Temperaturwert kontinuierlich oder in zeitlichen Abständen mit einem mit dem Kontrolltemperatursensor erfassten Kontrolltemperaturwert verglichen und eine Temperaturwertdifferenz gebildet wird, und dass die Auswerteeinrichtung ein Warnsignal erzeugt, wenn die Temperaturwertdifferenz einen vorgegebenen Differenzschwellenwert übersteigt. Sowohl der Temperatursensor als auch der Kontrolltemperatursensor können derart an dem Magnetron angeordnet sein, dass ein unmittelbarer Kontakt mit dem Kühlkörper des Magnetrons besteht und sowohl der Temperatursensor als auch der Kontrolltemperatursensor einen im Wesentlichen übereinstimmenden Temperaturwert, beziehungsweise Kontrolltemperaturwert erfassen sollten. In diesem Fall kann ein vergleichsweise niedrigerer Differenzschwellenwert für die Temperaturwertdifferenz vorgegeben werden. Sollte entweder der Temperatursensor oder Kontrolltemperatursensor eine Fehlfunktion aufweisen und beispielsweise einen deutlich geringeren oder höheren Messwert liefern, kann die Auswerteeinrichtung eine Überschreitung des Differenzschwellenwerts feststellen und ein Warnsignal erzeugen, um den Benutzer entsprechend zu informieren.
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Es ist ebenfalls denkbar, dass der Kontrolltemperatursensor beabstandet zu dem Temperatursensor und auch beabstandet zu dem Kühlkörper des Magnetrons angeordnet ist, so dass eine größere Differenz zwischen dem Temperaturwert und dem von dem Kontrolltemperatursensor erfassten Kontrolltemperaturwert besteht. Der Kontrolltemperatursensor kann in vorteilhafterweise so an dem Magnetron angeordnet sein, dass der Kontrolltemperatursensor stärker von Umgebungseinflüssen beeinflusst wird und beispielsweise frühzeitig eine steigende Umgebungstemperatur erfassen kann, die sich allmählich auch auf das Magnetron auswirken könnte und eine von der Umgebung bewirkte zusätzliche Erwärmung des Magnetrons verursachen könnte. Mit der Überwachung des dann zweckmäßigerweise größer als bei einer unmittelbar benachbarten Anordnung des Temperatursensors und des Kontrolltemperatursensors vorgegebenen Differenzschwellenwertes können demzufolge während des Betriebs des Magnetrons auch Umgebungseinflüsse erfasst und für die Vorgabe und Steuerung des Betriebs des Magnetrons berücksichtigt werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass mit einer Nutzungserfassungseinrichtung Nutzungsdauerinformationen und gegebenenfalls auch ein Verlauf der Temperaturwerte und gegebenenfalls der Kontrolltemperaturwerte während der Nutzungsdauer erfasst werden. Die Nutzungsdauerinformationen können dabei beispielsweise eine akkumulierte Nutzungsdauer oder aber den Beginn und das Ende eines jeden Nutzungszeitraums beinhalten, währenddessen das Magnetron betrieben wird. Mit diesen Informationen kann die Betriebssicherheit des Magnetrons zusätzlich gesteigert und verbessert werden.
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So ist es beispielsweise erforderlich, dass das Magnetron nach einer vorgegebenen Anzahl von Betriebsstunden ausgetauscht oder zumindest gewartet wird. Durch einen Vergleich der akkumulierten Nutzungsdauer mit den von einem Hersteller des Magnetrons vorgegebenen Wartungsintervallen oder der maximalen Anzahl von Betriebsstunden kann der Benutzer frühzeitig informiert werden, um entsprechende Maßnahmen rechtzeitig einleiten zu können. Gegebenenfalls kann auch eine Abschaltung des Magnetrons erzwungen werden, falls eine maximal zulässige Anzahl von Betriebsstunden überschritten wird, um eine Beschädigung des Magnetrons und der daran angeschlossenen Komponenten einer Prozessanlage zu vermeiden.
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Einer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens zufolge ist vorgesehen, dass die während der Nutzungsdauer erfassten Nutzungsdauerinformationen und ein Verlauf der Temperaturwerte und gegebenenfalls der Kontrolltemperaturwerte abgespeichert werden. Die abgespeicherten Informationen können beispielsweise dazu verwendet werden, bei einer routinemäßigen Wartung des Magnetrons ausgelesen zu werden und für die im Rahmen der Wartung durchzuführenden Wartungsarbeiten berücksichtigt zu werden.
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Es ist ebenfalls möglich, auf der Grundlage der gespeicherten Nutzungsdauerinformationen und dem Verlauf der Temperaturwerte und gegebenenfalls der Kontrolltemperaturwerte eine Kenngröße für eine akkumulierte Betriebsbelastung des Magnetrons zu ermitteln und in Abhängigkeit von dieser Kenngröße eine Empfehlung für einen nächsten Wartungstermin oder einen Austausch des Magnetrons oder einzelner Komponenten des Magnetrons zur Verfügung zu stellen. Ein frühzeitiger Hinweis auf das baldige Erreichen einer maximalen Anzahl von Betriebsstunden und ein damit einhergehender Austausch des Magnetrons können auch dazu beitragen, dass unerwünschte Ausfallzeiten des Magnetrons reduziert werden.
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Durch eine geeignete Erfassung und Berücksichtigung der Nutzungsdauerinformationen und des Verlaufs der Temperaturwerte und gegebenenfalls der Kontrolltemperaturwerte während der akkumulierten Nutzung können auch die Vorgaben für die maximale Anzahl der Betriebsstunden für jedes Magnetron individuell angepasst werden. So kann beispielsweise ein Magnetron, das während der bisherigen akkumulierten Nutzungsdauer ausnahmslos bei ausreichend geringen Temperaturwerten betrieben wurde, aufgrund der dabei erfahrenen geringen thermischen Belastung des Magnetrons länger betrieben werden als ein Magnetron, das beispielsweise häufig wegen einer drohenden Überhitzung abgeschalten werden musste oder mit einer reduzierten Leistung betrieben werden musste.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass für die Signalübertragung zwischen der Temperaturerfassungseinrichtung und der Auswerteeinrichtung und der Steuereinrichtung digitale Datenformate verwendet werden. Dabei kann für die Signalübertragung ein geeignetes digitales Datenformat ausgewählt und vorgegeben werden, das möglichst unempfindlich gegenüber elektromagnetischen Störeinflüssen ist und eine zuverlässige Signalübertragung ermöglicht. Die digitale Signalübertragung kann dabei drahtgebunden oder drahtlos erfolgen. Bei einer drahtgebundenen Signalübertragung können die für die Signalübertragung verwendeten Signalleitungen mit einer geeigneten elektromagnetischen Abschirmung versehen sein.
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In vorteilhafter Weise ist optional vorgesehen, dass vor Beginn einer Signalübertragung eine Identifikationskennung zwischen der Temperaturerfassungseinrichtung und der Auswerteeinrichtung und der Steuereinrichtung ausgetauscht wird Die Temperaturerfassungseinrichtung, die Auswerteeinrichtung und die Steuereinrichtung können mit einer übereinstimmenden Identifikationskennung versehen sein, die zu Beginn einer Datenübertragung untereinander ausgetauscht und überprüft wird. Eine anschließende Signalübertragung kann voraussetzen, dass die untereinander ausgetauschte Identifikationskennung von den beteiligten Komponenten geprüft und verifiziert wurde. Auf diese Weise kann beispielsweise ausgeschlossen werden, dass zueinander inkompatible Komponenten miteinander verbunden und für den Betrieb des Magnetrons verwendet werden, wodurch die Betriebssicherheit gefährdet sein könnte. Es ist ebenfalls möglich, dass die Temperaturerfassungseinrichtung, die Auswerteeinrichtung und die Steuereinrichtung jeweils eine individuelle Identifikationskennung aufweisen und die einzelnen Komponenten vor Beginn einer Signalübertragung überprüfen, ob die Verbindung mit den jeweiligen anderen Komponenten mit der betreffenden Identifikationskennung für den Betrieb des Magnetrons zulässig ist.
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Im Rahmen von Wartungsarbeiten oder bei dem Austausch einer Komponente können die Identifikationskennungen durch geschulte Servicemitarbeiter überprüft und gegebenenfalls angepasst oder verändert werden. Es ist ebenfalls möglich, in den einzelnen Komponenten geänderte Regeln für die Überprüfung und Verifikation der Kompatibilität mit jeweils anderen Komponenten zu hinterlegen, beziehungsweise anzupassen, sofern dies zweckmäßig oder erforderlich werden sollte.
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Im Hinblick auf eine möglichst hohe Manipulationssicherheit ist es optional vorgesehen, dass für eine Signalübertragung zwischen der Temperaturerfassungseinrichtung und der Auswerteeinrichtung und der Steuereinrichtung des Magnetrons verschlüsselte digitale Datenformate verwendet werden. Dabei können symmetrische oder asymmetrische Verschlüsselungsalgorithmen zum Einsatz kommen. Es ist möglich, bei der digitalen Datenübertragung auf bereits bekannte und gegebenenfalls standardisierte Datenübertragungsformate, beziehungsweise Netzwerkprotokolle wie beispielsweise das TCP/IP-Netzwerkprotokoll zurückzugreifen. Auf diese Weise können die einzelnen Komponenten in eine Netzwerk-Infrastruktur eingebunden werden und mit anderen Komponenten kommunizieren. Es ist ebenfalls denkbar, dass die von der Temperaturerfassungseinrichtung erfassten Temperaturwerte und Nutzungsdauerinformationen zu externen Speichereinrichtungen oder externen Auswerteeinrichtungen übertragen werden, um beispielsweise eine zentrale Verwaltung einer Anzahl von Magnetrons zu ermöglichen. In gleicher Weise kann auch der Betrieb von mehreren Magnetrons zentral gesteuert oder automatisiert werden. Durch die Verwendung von verschlüsselten digitalen Datenformaten kann dabei verhindert werden, dass die von der Temperaturerfassungseinrichtung erfassten Temperaturwerte oder Nutzungsdauerinformationen unbefugt ausgelesen oder manipuliert werden. Auch eine unbefugte Steuerung des Magnetrons wird dadurch ausgeschlossen oder zumindest erheblich erschwert.
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Die Erfindung betrifft auch ein Magnetron mit einem Kühlkörper und mit einer Temperaturerfassungseinrichtung, wobei ein Betrieb des Magnetrons unterbrochen werden kann, wenn eine mit der Temperaturerfassungseinrichtung erfasste Temperatur des Kühlkörpers oberhalb eines Abschalttemperaturwertes liegt.
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Bei den aus der Praxis bekannten Magnetrons besteht die Temperaturerfassungseinrichtung üblicherweise aus einem Temperaturschalter, der bei einem Ansteigen der von dem Temperaturschalter gemessenen Temperatur über einen vorgegebenen Abschalttemperaturwert ein Schaltsignal auslöst oder einen Temperaturüberwachungsstromkreis öffnet, beziehungsweise schließt, um dadurch ein Abschalten des Magnetrons zu veranlassen bevor eine drohende Überhitzung des Magnetrons zu einer Beschädigung des Magnetrons oder der daran angeschlossenen Komponenten führen kann. Ein geeigneter Temperaturschalter kann beispielsweise einen Bimetall-Streifen beinhalten, der in einen Temperaturüberwachungsstromkreis eingebunden ist und den Temperaturüberwachungsstromkreis öffnet oder schließt, falls der Bimetall-Streifen infolge der ansteigenden Temperatur verformt wird. Ein vergleichbarer Temperaturschalter wird beispielsweise in
GB 2 321 764 A beschrieben.
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Die aus der Praxis bekannten Temperaturschalter sind kostengünstig in der Herstellung und bei der Montage an dem Kühlkörper des Magnetrons. Allerdings erlauben derartige Temperaturschalter nur eine stark eingeschränkte Funktionalität und bieten keinen nennenswerten Schutz vor einer unbeabsichtigten Fehlfunktion oder einer unerwünschten Manipulation des Magnetrons.
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Es wird deshalb als eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesehen, ein Magnetron mit einer Temperaturerfassungseinrichtung der eingangs genannten Gattung so auszugestalten, dass der Betrieb des Magnetrons verbessert und nach Möglichkeit auch die Betriebssicherheit erhöht werden können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Temperaturerfassungseinrichtung einen Temperatursensor, der in einem vorgegebenen Messbereich kontinuierlich einen Temperaturwert erfasst und ein diesen Temperaturwert repräsentierendes Messsignal erzeugt, und eine Auswerteeinrichtung für die Messsignale des Temperatursensors aufweist, wobei die Auswerteeinrichtung signalübertragend mit einer Steuereinrichtung für die Steuerung des Betriebs des Magnetrons verbunden ist. Vorzugsweise ist der Temperatursensor so ausgebildet, dass innerhalb des Messbereichs jedem mit dem Temperatursensor unterscheidbaren Temperaturwert ein unterscheidbares elektrisches Messsignal zugeordnet ist, oder dass zumindest anhand des von dem Temperatursensor erzeugten Messsignals verschiedene Temperaturwerte innerhalb des Messbereichs unterschieden werden können. Durch die kontinuierliche Erfassung von Temperaturwerten und die Erzeugung und Übertragung von diese Temperaturwerte repräsentierenden Messsignalen an die Auswerteeinrichtungen kann der Betrieb des Magnetrons effizienter und sicherer gestaltet werden. So kann beispielsweise frühzeitig vor dem Ansteigen des erfassten Temperaturwerts über den vorgegebenen Abschalttemperaturwert eine Warnung erzeugt und angezeigt werden.
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Es ist ebenfalls möglich, mit der Auswerteeinrichtung die von der Temperaturerfassungseinrichtung erzeugten Messsignale zu überwachen und im Falle eines Ansteigens des erfassten Temperaturwertes über eine Warntemperatur, die unterhalb der Abschalttemperatur liegt, eine Reduzierung der Betriebsleistung des Magnetrons zu empfehlen oder automatisiert vorzugeben, um eine drohende Überhitzung des Kühlkörpers bzw. des Magnetrons mit dem Kühlkörper zu vermeiden. Ein unerwünschtes Abschalten des Magnetrons, wie es mit den herkömmlichen Temperaturschaltern bei einer drohenden Überhitzung erzwungen würde, kann dadurch in vielen Fällen verhindert werden. Auf diese Weise lassen sich ein Betrieb des Magnetrons in einer Prozessanlage zuverlässiger steuern und Stillstandzeiten der Prozessanlage reduzieren.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass der Temperatursensor unmittelbar an dem Kühlkörper anliegt, dass die Temperaturerfassungseinrichtung einen Kontrolltemperatursensor aufweist, der beabstandet zu dem Kühlkörper angeordnet ist, und dass die Auswerteeinrichtung eine Vergleichseinheit zu ermitteln einer Differenz zwischen dem von dem Temperatursensor erfassten Temperaturwert und einem von dem Kontrolltemperatursensor erfassten Kontrolltemperaturwert aufweist. Um fehlerhafte Messungen mit der Temperaturerfassungseinrichtung möglichst auszuschließen, kann ein Kontrolltemperatursensor vorgesehen sein, der parallel zu dem Temperatursensor betrieben und ausgewertet wird. Der Kontrolltemperatursensor kann dabei benachbart zu dem Temperatursensor und ebenfalls in einem unmittelbaren Kontakt mit dem Kühlkörper angeordnet sein. In diesem Fall sollten der Temperatursensor und der Kontrolltemperatursensor jeweils einen übereinstimmenden Messwert für den mit dem Temperatursensor gemessenen Temperaturwert und für den mit dem Kontrolltemperatursensor gemessenen Kontrolltemperaturwert ergeben. Wenn eine mit der Auswerteeinrichtung ermittelte Differenz, beziehungsweise die Temperaturwertdifferenz eine signifikante Abweichung der beiden Messwerte aufzeigt, kann eine Warnung für einen Benutzer erzeugt werden und ein Warnsignal an die Steuereinrichtung übertragen werden.
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Es ist ebenfalls möglich und im Hinblick auf zusätzliche Informationen während des Betriebs des Magnetrons vorteilhaft, dass der Kontrolltemperatursensor beabstandet von dem Temperatursensor und darüber hinaus beabstandet von dem Kühlkörper angeordnet ist. In diesem Fall wird die mit dem Kontrolltemperatursensor gemessene Kontrolltemperatur stärker von der Umgebung beeinflusst, so dass der mit dem Kontrolltemperatursensor gemessene Kontrolltemperaturwert zusätzliche Informationen über die Auswirkungen von Umgebungseinflüssen auf die Erwärmung des Magnetrons während des Betriebs liefern. So kann beispielsweise festgestellt werden, dass bei einer gleichbleibenden Betriebsleistung, aber einer steigenden Umgebungstemperatur die Erwärmung des Kühlkörpers und damit des Magnetrons zunimmt und gegebenenfalls eine frühzeitige Anpassung der Betriebsleistung zweckmäßig oder erforderlich wird, um ein unerwünschtes Überhitzen des Magnetrons zu vermeiden.
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Einer vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens zufolge ist vorgesehen, dass die Temperaturerfassungseinrichtung von einer Vergussmasse umhüllt oder bedeckt ist. Mit der Vergussmasse wird ein zusätzlicher mechanischer Schutz der Temperaturerfassungseinrichtung bewirkt. Zudem kann der Temperatursensor mit Hilfe der Vergussmasse zuverlässig auf einer Oberfläche des Kühlkörpers festgelegt werden, um störende Umgebungseinflüsse oder ein unbeabsichtigtes Ablösen des Temperatursensors von der Oberfläche des Kühlkörpers während der Nutzungsdauer des Magnetrons zu vermeiden. Ein gegebenenfalls vorhandener Kontrolltemperatursensor kann beabstandet von der Oberfläche des Kühlkörpers in die Vergussmasse eingebettet sein oder aber an einer Außenseite der Vergussmasse angeordnet sein, um einen direkten Kontakt mit der Umgebung zu ermöglichen. Durch die Vergussmasse wird zudem eine unbefugte Manipulation der Temperaturerfassungseinrichtung erschwert.
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Optional ist erfindungsgemäß weiterhin vorgesehen, dass die Temperaturerfassungseinrichtung oder die Auswerteeinrichtung eine Nutzungsdauererfassungseinrichtung aufweisen, mit welcher Nutzungsdauerinformationen der Temperaturerfassungseinrichtung erfasst werden können. Die Nutzungsdauererfassungseinrichtung kann einen Taktgeber oder einen Zeitgeber aufweisen, mit welchen die akkumulierten Taktzyklen oder eine akkumulierte Nutzungszeitdauer über die gesamte Verwendungsdauer des Magnetrons hinweg aufgezeichnet und gespeichert werden können. Falls die akkumulierte Nutzungszeitdauer oder die Anzahl der akkumulierten Nutzungstaktzyklen einen vorgegebenen Maximalwert von Betriebsstunden überschreiten, kann die Auswerteeinheit ein Abschaltsignal an die Steuereinheit übermitteln und einen weiteren Betrieb des Magnetrons unterbinden. Eine gesonderte Einrichtung zur Überwachung der Nutzungsdauer ist nicht erforderlich. Insbesondere in Verbindung mit einer von einer Vergussmasse umhüllten Temperaturerfassungseinrichtung kann eine unbefugte Manipulation der akkumulierten Nutzungsdauer und ein unbefugtes Überschreiten der maximalen Anzahl von Betriebsstunden für das Magnetron verhindert werden.
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In vorteilhafter Weise ist optional zudem vorgesehen, dass die Temperaturerfassungseinrichtung oder die Auswerteeinrichtung eine Speichereinrichtung aufweist, in welcher die Nutzungsdauerinformationen und die während der Nutzungszeiten erfassten Temperaturwerte sowie gegebenenfalls die Kontrolltemperaturwerte gespeichert werden können. Die gespeicherten Informationen können zweckmäßigerweise von einem geschulten Servicepersonal ausgelesen und für die routinemäßige Wartung des Magnetrons berücksichtigt werden. Es ist ebenfalls möglich, die gespeicherten Informationen im Hinblick auf eine thermische Belastung des Magnetrons während der zurückliegenden Nutzungsdauer auszuwerten und in Abhängigkeit von der tatsächlich erfolgten thermischen Belastung und einem daraus abgeschätzten Schadensrisiko einen nachfolgenden Wartungstermin oder Austausch des Magnetrons vorzuschlagen. Beziehungsweise vorzugeben.
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Einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens zufolge ist vorgesehen, dass die Temperaturerfassungseinrichtung eine Speichereinrichtung für einen digitalen Schlüssel aufweist und die von der Temperaturerfassungseinrichtung erzeugten Messsignale mit dem digitalen Schlüssel verschlüsselt sind. Die Übertragung der Messsignale erfolgt zweckmäßigerweise in einem digitalen Datenformat. Dabei kann es sich um ein proprietäres Datenformat oder aber um ein standardisiertes und beispielsweise in Netzwerken häufig verwendetes Datenformat wie beispielsweise TCP/IP handeln. Um eine zuverlässige und manipulationssichere Datenübertragung zwischen den einzelnen Komponenten des erfindungsgemäß ausgestalteten Magnetrons, gegebenenfalls aber auch mit externen Speichereinrichtungen oder Datenverarbeitungseinrichtungen, beziehungsweise Prozessanlagen und Steuerungseinrichtungen zu ermöglichen, ist eine verschlüsselte Datenübertragung vorteilhaft. Ein hierfür benötigter digitaler Schlüssel kann in der hierfür vorgesehenen Speichereinrichtung der Temperaturerfassungseinrichtung gespeichert und dauerhaft hinterlegt sein. Die Speichereinrichtung ist zweckmäßigerweise manipulationssicher ausgestaltet. Beispielsweise handelt es sich bei der Speichereinrichtung um eine nicht überschreibbare Speichereinheit, deren Inhalt zusätzlich vor einem unbefugten Zugriff und Auslesen geschützt sein kann.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele zum Erfindungsgedanken näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäß ausgestalteten Magnetrons mit einem Kühlkörper und mit einer Temperaturerfassungseinrichtung, die mit einer Auswerteeinrichtung und mit einer Steuereinrichtung für das Magnetron verbunden ist,
- 2 einen schematischen Ablauf einer Datenübertragung zwischen der Temperaturerfassungseinrichtung und der Auswerteeinrichtung, der Steuereinrichtung und dem Magnetron,
- 3 eine perspektivische Ansicht eines Magnetrons mit einem Kühlkörper und einer darin eingebetteten Temperaturerfassungseinrichtung, und
- 4 eine Schnittansicht durch einen Teilbereich eines Kühlkörpers eines erfindungsgemäß ausgestalteten Magnetrons mit einer daran angeordneten und in einer Vergussmasse eingebetteten Temperaturerfassungseinrichtung.
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In 1 ist ein erfindungsgemäß ausgestaltetes Magnetron 1 schematisch dargestellt. Das Magnetron 1 weist einen Kühlkörper 2 auf, mit welchem Wärme abgeführt werden kann, die während des Betriebs des Magnetrons 1 erzeugt wird. An dem Kühlkörper 2 ist eine Temperaturerfassungseinrichtung 3 angeordnet. Die Temperaturerfassungseinrichtung 3 weist einen in der 1 nicht näher dargestellten Temperatursensor auf, der unmittelbar an einer Oberfläche des Kühlkörpers 2 angeordnet ist und mit welchem ein Temperaturwert des Kühlkörpers 2 erfasst und ein diesen Temperaturwert repräsentierendes Messsignal erzeugt wird.
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Die Temperaturerfassungseinrichtung 3 ist datenübertragend mit einer Auswerteeinrichtung 4 verbunden. Die Auswerteeinrichtung 4 ist ebenfalls datenübertragend mit einer Steuereinrichtung 5 verbunden, mit welcher ein Betrieb des Magnetrons 1 gesteuert werden kann. Mit der Steuereinrichtung 5 kann auch ein geregelter Betrieb des Magnetrons 1 durchgeführt werden. Die Steuereinrichtung 5 kann zudem datenübertragend direkt mit der Temperaturerfassungseinrichtung 3 verbunden sein.
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Die Auswerteeinrichtung 4 kann entweder in einem gesonderten Gehäuse angeordnet sein oder aber entweder zusammen mit der Temperaturerfassungseinrichtung 3 oder mit der Steuereinrichtung 5 angeordnet beziehungsweise jeweils darin integriert sein. Sowohl die Temperaturerfassungseinrichtung 3 als auch die Auswerteeinrichtung 4 oder die Steuereinrichtung 5 können drahtlos oder drahtgebunden mit weiteren externen Datenverarbeitungseinrichtungen wie beispielsweise einer externen Speichereinrichtung datenübertragend verbunden sein.
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In 2 ist exemplarisch ein Verfahrensablauf für die Herstellung einer datenübertragenden Verbindung zwischen der Temperaturerfassungseinrichtung 3, der Auswerteeinrichtung 4 und der Steuereinrichtung 5 sowie dem Magnetron 1 dargestellt. Für die Datenübertragung wird ein digitales Datenformat verwendet. Zu Beginn des Betriebs des Magnetrons 1 wird von der Steuereinrichtung 5 ein Einschaltsignal 6 an die Auswerteeinrichtung 4 und die Temperaturerfassungseinrichtung 3 übertragen. Die Temperaturerfassungseinrichtung 3 überprüft das Einschaltsignal 6 und geht in einen Betriebsmodus der Temperaturerfassung und Temperaturüberwachung 7 über, was gegebenenfalls quittiert werden kann. Die Steuereinrichtung 5 sendet daraufhin ein Empfangsbereitschaftssignal 8 an die Temperaturerfassungseinrichtung 3 und wechselt in einen Empfangsmodus 9. Die Temperaturerfassungseinrichtung 3 erfasst kontinuierlich oder in vorgegebenen Zeitabständen einen Temperaturwert, der an die Auswerteeinrichtung 4 übermittelt wird. Für die Dauer des Empfangsmodus 9 empfängt die Steuereinrichtung 5 Betriebs- und Steuerinformationen von der Auswerteeinrichtung 4. Die Auswerteeinrichtung 4 überprüft den erfassten Temperaturwert und übermittelt in Abhängigkeit von den erfassten Temperaturwerten gegebenenfalls erforderliche Warnsignalinformationen oder eine Abschaltinformation 10 an die Steuereinrichtung 5. Die Steuereinrichtung 5 übermittelt ihrerseits Steuerinformationen 11 an das Magnetron 1 und steuert dadurch den ordnungsgemäßen Betrieb des Magnetrons 1, solange keine Warninformationen oder Abschaltinformationen empfangen werden. Sobald die Steuereinrichtung 5 Warninformationen oder Abschaltinformationen 10 empfängt, wird eine Betriebsleistung des Magnetrons 1 angepasst oder das Magnetron 1 abgeschaltet, um eine Überhitzung des Magnetrons zu vermeiden.
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Die Datenübertragung kann auch in verschlüsselter Form, beziehungsweise mit verschlüsselten digitalen Datenformaten erfolgen. Zu diesem Zweck können zu Beginn einer Datenübertragung zusätzliche Verfahrensschritte durchgeführt werden, um eine verschlüsselte Datenübertragung aufzubauen und durchzuführen.
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Es ist grundsätzlich ebenfalls denkbar, dass für eine Datenübertragung zwischen der Temperaturerfassungseinrichtung 3, der Auswerteeinrichtung 4 und der Steuereinrichtung 5 an Stelle von digitalen Datenformaten eine in geeigneter Weise modulierte Wechselspannung oder ein Strom- oder Spannungspulsmuster verwendet werden.
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Während einer Nutzungsdauer des Magnetrons 1 können kontinuierlich Nutzungsdauerinformationen und Temperaturwerte, die von der Temperaturerfassungseinrichtung 3 erfasst werden, an eine interne oder externe angeordnete Speichereinrichtung 12 übertragen werden. Auf diese Weise können in der Speichereinrichtung 12 Nutzungsdauerinformationen und die während der Nutzungszeiten erfassten Temperaturwerte gespeichert und beispielsweise für Wartungszwecke bereitgehalten werden.
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Ein in 3 dargestelltes erfindungsgemäßes Magnetron 1 weist in einem Innenraum eines Gehäuses 13 eine nicht sichtbare Kathode und einen die Kathode umgebenden Anodenblock 14 auf. Der Anodenblock 14 ist größtenteils von dem Kühlkörper 2 umgeben. Aus dem Anodenblock 14 ragt eine Sendeantenne 15, mit welcher die im Anodenblock 14 erzeugte Mikrowellenstrahlung abgestrahlt wird. Der Kühlkörper 2 ist über eine Fluidleitung 16 mit einem Kühlfluidvorrat verbunden. Das Kühlfluid durchströmt den Kühlkörper 2 und führt dadurch Wärme aus dem Kühlkörper 2 ab. Über Stromleitungen 17 wird dem Magnetron 1 die während eines Betriebs erforderliche elektrische Energie zugeführt.
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In dem Kühlkörper 2 ist eine Ausnehmung 18 ausgebildet, in welcher die Temperaturerfassungseinrichtung 3 angeordnet. Die Ausnehmung 18 mit einer Vergussmasse 19 vergossen und ausgefüllt, so dass lediglich Anschlusskontakte 20 für eine datenübertragende Verbindung der Temperaturerfassungseinrichtung 3 mit der Steuereinrichtung 5 sowie ein Kontrolltemperatursensor 21 von außen zugänglich sind.
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In 4 ist zur Verdeutlichung der erfindungswesentlichen Aspekte der Temperaturerfassungseinrichtung 3 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Temperaturerfassungseinrichtung 3 dargestellt, die an einem abweichend ausgebildeten Kühlkörper 2 angeordnet ist. Der Kühlkörper 2 weist eine Anzahl von Kühlrippen 22 auf, um über die Kühlrippen 22 Wärme effektiv an die Umgebung abgeben zu können. In einer Ausnehmung 18 zwischen zwei Kühlrippen 22 ist die Temperaturerfassungseinrichtung 3 angeordnet. Ein auf einer Platine 23 angeordneter Temperatursensor 24 ist in einem direkten Kontakt mit einer Oberfläche 25 des Kühlkörpers 2 angeordnet. Der Kontrolltemperatursensor 21 ist dagegen in einem Abstand zu der Oberfläche 25 des Kühlkörpers 2 an einer Außenseite der Vergussmasse 19 angeordnet, mit welcher die Ausnehmung 18 und die darin angeordnete Platine 23 und der Temperatursensor 24 verfüllt ist. Während des Betriebs des Magnetrons 1 wird mit dem Temperatursensor 24 die Temperatur des Kühlkörpers 2 repräsentierender Temperaturwert gemessen. Mit dem Kontrolltemperatursensor 21 wird eine üblicherweise geringfügig davon abweichende Kontrolltemperatur gemessen, die sich beeinflusst durch die Umgebungstemperatur an der Außenseite der Vergussmasse 19 einstellt. Die Auswerteeinrichtung 4 ist ebenfalls auf der Platine 23 angeordnet. Die Auswerteeinrichtung 4 weist eine Vergleichseinheit zum Ermitteln einer Differenz zwischen dem von dem Temperatursensor 24 ermittelten Temperaturwert und dem von dem Kontrolltemperatursensor 21 erfassten Kontrolltemperaturwert auf. Falls eine derart ermittelte Temperaturwertdifferenz einen vorgegebenen Temperaturdifferenzschwellenwert übersteigt, kann eine Fehlfunktion der Temperaturerfassungseinrichtung 3 nicht mehr ausgeschlossen werden, und es wird ein Warnsignal erzeugt und an die Steuereinrichtung 5 übertragen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- GB 2321764 A [0003, 0022]
