DE1164650C2 - Vorrichtung zum Steuern der Waermezufuhr bei der Aushaertung von Elastomeren - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

Internat. Kl.: B 29 h

Deutsche KL: 39 a6-5/24

Nummer:

Aktenzeichen: Anmeldetag:

P 29479 X / 39 a6

25. Mai 1962

5. März 1964

17. September 1964

Auslegetag:

Ausgabetag:

Patentschrift stimmt mit der Auslegeschrift überein

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Steuern der Wärmezufuhr bei der Aushärtung von Elastomeren, insbesondere beim Vulkanisieren von aus Kautschukmischungen hergestellten Gegenständen mittels eines Energiezählers, der auf im Versuch an einer Probe ermittelte Aushärtungswerte einstellbar und über den die Wärmezufuhr mit Hilfe von elektrischen Widerständen in Brückenschaltung steuerbar ist, nach Patent 1 124 676. Die Vorrichtung stellt im wesentlichen einen Prozeßrechner dar, der auch andere technische Anwendungen zuläßt, wie z. B. die Steuerung chemischer Reaktionen.

Zur Verbesserung der Vorrichtung, insbesondere zur Vereinfachung der Arbeitsweise lassen sich einzelne Bestandteile der Vorrichtung in einigen Punkten abändern. Es wurde nämlich gefunden, daß zur genaueren Ermittlung und Steuerung eine Abänderung möglich ist, die für die Vorrichtung eine wirksame Vereinfachung bringt. Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Energiezähler mindestens teilweise durch eine elektronische Recheneinrichtung steyerbar ist. Hinsichtlich der Steuerung der Vulkanisationseinrichtung wird auf diese Weise die engere Einstellung auf bestimmte Toleranzbereiche ermöglicht.

Die Steuerbarkeit des Energiezählers kann aber auch schon zweckmäßigerweise dadurch verbessert sein, daß die Feldspule des Energiezählers durch die elektronische Rechenanlage steuerbar ist. In diesem Fall kann der enge Toleranzbereich ebenfalls eingestellt werden. Es ergibt sich, daß dadurch die elektronische Rechenanlage für sich einfacher gestaltet werden kann.

Vorteilhaft ist anstatt der Feldspule die Speisespannung der Brücke durch die elektronische Recheneinrichtung steuerbar. Im wesentlichen ergibt sich durch diese Schaltung die gleiche Wirkung wie durch die Steuerung des Feldspulenstromes.

Bei einem besonders einfachen Fall ist zweckmäßigerweise der Energiezähler als Motor ausgebildet, dessen Achse einen Schneckenantriebsatz mit einem den Zeiger tragenden Schlitten besitzt, der über einer gleichen Skala gleitet. Der Motor richtet sich in Abhängigkeit von Spannung und Stromstärke auf die erforderliche Drehzahl ein und setzt dabei den Schneckenantrieb in Rotation, der mittels Schlitten und Zeiger Vorwahlmöglichkeiten , und Auslösekontakte einfach und übersichtlich gestaltet.

Vorrichtung zum Steuern der Wärmezufuhr
bei der Aushärtung von Elastomeren

Zusatz zum Patent 1124 676

Das Hauptpatent hat angefangen am
25.Juni 1960

Patentiert für:

Dr. Karl Knauerhase,
HamburgrFuhlsbuttel,
Wellingsbüttler Landstr. 239

Als Erfinder benannt:

Dr. Karl Knauerhase, Hamburg-Fuhlsbüttel,

Frank Kupske, Hamburg-Harburg

Bei der vorliegenden Vorrichtung wird die Zuordnung der Speisespannung der Brücke mit der elektronischen Recheneinrichtung, die in der Lage ist, Produkte zu berechnen, gewonnen. Zum anderen kann bei der Vorrichtung die erforderliche Produktbildung durch den Energiezähler selbst erfolgen, wenn zum Beispiel bei dem Prinzip des bekannten elektrischen Zählers die Feldspule mit einem Spannungsverlauf gemäß der Reaktionsformel beaufschlagt wird. Es kann aber auch ein Zähler der digitalen Technik dafür benutzt werden. Die Zeichnung erläutert das Schema und die Wirkungsweise der Vorrichtung in weiteren Einzelheiten.

In A b b. 1 wird zur Gegenüberstellung das bekannte elektromechanische Prinzip gezeigt, in A b b. 2 dagegen das elektronische Beispiel mit der Anwendung der Reaktionsformel auf die Brückenspeisespannung. A b b. 3 zeigt das elektronische Beispiel für die Zuordnung der Reaktionsformel auf den Strom der Feldspule eines Zählers. Zur Erläuterung des Rechenprozesses sei die Arrhenius-Gleichung genannt:

In einer für den Rechenprozeß der hier beschriebenen Ausführung abgewandelten Form lautet sie:

*e 'e 'e

R*, = J In Vb dt = j (η - l) In V_K dt = d J Hn V_K at.

409 686/302

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R_w = Reaktionswert in Vulkanisationseinheiten d = Proportionalitätsfaktor
i = Strom im Widerstandsthermometer
V_K = Vulkanisationskoeffizient
V_B = Vulkanisationsbetrag

(nach Definition V_B= V%~ ) A = Aktivierungsenergie
R = allgemeine Gaskonstante
T = absolute Temperatur der Meß-Stelle
Ta — Anspringtemperatur
t_a und te — Anfangs- und Endzeit des Prozesses
η — temperaturabhängiger Exponent

für Vk η — 1 = -^ n = 0 für Ta; η = 1 für Ta + 10⁰C;

η nimmt für jede 10°C-Steigerung um Eins zu.

In Abb. 1 stellt 1 einen verstellbaren Brückenwiderstand zur Einstellung des der Anspringtemperatur T_A entsprechenden Widerstandes dar, 2 und 3 sind Brückenwiderstände z. B. von je 100 Ohm. 4 stellt ein Widerstandsthermometer dar, das z. B. bei 0⁰C 100 Ohm besitzt. S stellt einen eventuell notwendigen Verstärker, 6 einen elektrischen Energiezähler dar. 7 stellt eine elektronische Recheneinrichtung dar, die beispielsweise aus einem logarithmisch gewickelten Widerstand mit Schleifkontakt gebildet ist. 9 ist ein Schlitten mit Zeiger, an dem Vk abgelesen werden kann. Eine Skalenleiterkombination besitzt Skalen, 10 für die Aktivierungsenergie A, 11 für den temperaturabhängigen Ausdruck γ und 12 für den Ausdruck In Vk- Die Werte auf den Skalen 10 und 11 werden zur Einstellung eines Hebels L vorgegeben. Damit ist die Rechnung

*^ν' = ^Α'-ΊΠΓΔΤ

(3)

durchgeführt und der Ausdruck 1 η Vk [s. Gleichung (2)] für die Einspeisung der Zählerfeldspule anwendbar. Die Skala 11 ist verschiebbar temperaturgesteuert. Die Temperatursteuerung geschieht über das Thermometer 4 oder, wie in Abb. 1 gezeigt, über ein zweites Widerstandsthermometer 13, das wieder in einer Brücke arbeitet und über einen Zerhacker 14 und einen Wechselstromverstärker 15 einen phasenabhängig arbeitenden Servomotor 16 bestätigt, der die Verschiebung der Skala 11 über die unterbrochen gezeichnete mechanische Verbindung 17 besorgt. Körper ist ein Isolierstück.

In Abb. 2 haben die Teile 1, 2, 3, 4, 5 und 6 die gleiche Bedeutung wie in Abbildung 1. Die Berechnung der Gleichung geschieht hier in der elektronischen Recheneinrichtung 7. Eingegeben wird z. B. eine feste Spannung aus einer Batterie 8 und ein elektrisch zeitlich abhängiger Wert für T am Schlitten 9. Die für die Rezeptur gültige Aktivierungsenergie A wird in der Recheneinrichtung 7 eingestellt.

In Abb. 3 haben die Teile 1, 2, 3, 4, 5 und 6 die gleiche Bedeutung wie in Abb. 1. Die elektronische Recheneinrichtung 7 berechnet den zeitlichen Verlauf von In V_K nach Gleichung (3) und wirkt auf die Feldspule des Zählers 6. Die Brückenspeisespannung wird als konstant z. B. der Batterie 8 entnommen. In die Recheneinrichtung 7 wird auch hier eine feste Spannung und eine zeitlich abhängige elektrische Größe für T am Schlitten 9 eingegeben. Die für die Rezeptur gültige Aktivierungsenergie A wird an der Recheneinrichtung 7 eingestellt.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Steuern der Wärmezufuhr bei der Aushärtung von Elastomeren, insbesondere beim Vulkanisieren von aus Kautschukmischungen hergestellten Gegenständen mittels eines Energiezählers, der auf im Versuch an einer Probe ermittelte Aushärtungswerte einstellbar und über den die Wärmezufuhr mit Hilfe von elektrischen Widerständen in Brückenschaltung steuerbar ist, nach Patent 1124 676, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiezähler (6) mindestens teilweise durch eine elektronische Recheneinrichtung (7) steuerbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldspule des Energiezählers (6) durch die elektronische Rechenanlage (7) steuerbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,· daß anstatt der Feldspule die Speisespannung der Brücke durch die elektronische Recheneinrichtung (7) steuerbar ist. !

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiezähler (6) als Motor ausgebildet ist, dessen Achse einen Schneckentriebansatz mit einem den Zeiger tragenden Schlitten besitzt, der über einer geeichten Skala gleitet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß verstellbare Kontaktschalter an der Skala angeordnet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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