-
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum stufenweisen Erwärmen
eines Metallblocks durch elektrische Induktion, bei welchem im Verlaufe der ersten
Stufe die am Umfang des Blockes herrschende Temperatur bis auf eine über der gewünschten
Endtemperatur liegende obere Grenze gebracht und dabei gleichzeitig die Temperatur
in der Mitte des Blockes unter der gewünschten Endtemperatur gehalten wird und im
Verlaufe der zweiten Stufe die am Umfang des Blockes herrschende Temperatur ungefähr
auf der oberen Grenze gehalten und dabei gleichzeitig eine Steigerung der in der
Mitte des Blockes herrschenden Temperatur bis auf einen bestimmten Wert zugelassen
wird, dessen Höhe von der am Umfang des Blockes herrschenden Temperatur abhängt.
Da die Wärme in der Umfangsschicht des Blockes erzeugt wird und infolge der Wärmeleitung
nach innen in Richtung auf die Achse des Blockes fließt, kann es geschehen, daß
die Umfangsschicht viel weniger Wärme durch Abfluß nach innen verliert, als sie
durch Wärmezufuhr gewinnt. Das birgt aber die Gefahr, daß die Umfangsschicht zu
hoch erwärmt wird. Es müssen daher Vorkehrungen getroffen werden, um die dem Umfang
des Blockes zugeführten Wärmemengen richtig auf den Wärmefluß abzustimmen, der vom
Umfang zur Achse des Blockes gerichtet ist.
-
Bekannt ist es, zu diesem Zweck den Unterschied der Temperaturen zu
messen, die am Umfang der Stirnfläche des Blockes und in der Mitte dieser Stirnfläche
herrschen.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Blockerwärmung noch
genauer zu steuern, als es auf diese Weise möglich ist.
-
Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in der zweiten
Verfahrensstufe die durchschnittliche Temperatur einer Stirnfläche des Blockes durch
Messungen am Umfang und in der Mitte des Blockes bestimmt und das Erwärmen bis zum
Anstieg dieser durchschnittlichen Temperatur auf die gewünschte Endtemperatur fortgesetzt
wird, worauf der Heizstrom abgeschaltet und der Block entweder aus dem Ofen ausgestoßen
oder erforderlichenfalls zwar im Ofen belassen, aber mit einem so verringerten Strom
weiter beheizt wird, daß seine am Umfang herrschende Temperatur und die an der Stirnfläche
des Blockes herrschende Durchschnittstemperatur ungefähr auf dem gewünschten Endwert
verbleiben.
-
Vorzugsweise werden im Verlaufe der zweiten Verfahrensstufe die am
Umfang des Blockes herrschende Temperatur und die Durchschnittstemperatur der Stirnfläche
des Blockes abwechselnd gemessen, und er Heizstrom wird entweder ausgeschaltet oder
verringert, sobald die Durchschnittstemperatur wenib stens ungefähr den gewünschten
Endwert erreicht hat.
-
Zum elektrischen stufenweisen Erwärmen von Metallblöcken nach dem
Verfahren der Erfindung mit Hilfe von Wärmefühlern in Gestalt von Thermoelementen
kann eine Vorrichtung verwendet werden, die dadurch gekennzeichnet ist, daß zum
Messen der mittleren Stirnflächentemperatur zwei Wärmefühler von verschiedener Polarität
vorgesehen sind, von denen der eine mit einem Punkt auf dem Mantel des Blockes und
der andere mit einem Punkt der Stirnfläche im Bereich der Achse des Blockes in Berührung
steht.
-
Zum Messen der Manteltemperatur kann ein dritter Wärmefühler vorgesehen
sein, dessen Polarität derjenigen des ersten Fühlers entgegengesetzt ist und der
mit einem anderen Punkt der Mantelfläche in Berührung steht.
-
Dabei können die mit Hilfe der Thermoelement-Wärmefühler erhaltenen
Meßgrößen in elektrische Steuergrößen umgewandelt werden, die in die Steuerschaltungen
einer elektrischen Induktionsheizspule eingeführt werden, wobei diese Steuerschaltungen
Schalter enthalten, deren Kontakte sich bei bestimmten Temperaturen öffnen oder
schließen.
-
Zum näheren Verständnis der Erfindung wird nachstehend ein bevorzugtes
Ausführungsbeispiel erläutert, das in den Zeichnungen dargestellt ist. In diesen
zeigt F i g. 1 eine graphische Darstellung der Erwärmung eines Blockes nach dem
erfindungsgemäßen Verfahren und F i g. 2 eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung
zur Ausführung des Verfahrens nebst der elektrischen Schaltung einer Steueranlage
zur Verwendung an dieser Vorrichtung unter Verkörperung der Grundsätze der Erfindung.
-
Die nachstehend zu -erläuternde Vorrichtung mißt die mittlere Temperatur
unmittelbar, so daß der Meßwert von der Größe des Blockes und von der Geschwindigkeit
der Erwärmung unabhängig ist. Der sich dabei ergebende Meßwert oder die Anzeige
der mittleren Temperatur wird dann in Verbindung mit einer Messung oder Anzeige
der Umfangstemperatur verwendet, die reichlich unterhalb der höchstzulässigen Umfangstemperatur
liegt, um den rhythmischen Ablauf während des ganzen rhythmischen Abschnitts der
Heizperiode zu steuern.
-
Bekanntlich gibt es auf der quer verlaufenden Stirnfläche eines Blockes
eine Stelle, an der man die mittlere Temperatur messen kann. Die Lage dieser Stelle
ändert sich jedoch mit der Geschwindigkeit der Erwärmung und der Größe des Blockes
und läßt sich daher nicht ohne weiteres genau von vornherein bestimmen. Darum sind
verbesserte Einrichtungen zur Messung der mittleren Temperatur vorgesehen. Es gelangen
dazu drei Temperaturfühler zur Verwendung, bei denen es sich vorzugsweise um drei
Thermoelementfühler handelt. Zwei dieser Fühler haben dieselbe Polarität und der
dritte eine entgegengesetzte Polarität. Dementsprechend sind die Fühler nachstehend
als »Plus-Fühler« und »Minus-Fühler« bezeichnet. Ein Plus-Fühler und eine Minus-Fühler
werden an der Stirnseite eines Blockes dicht an dessen Umfangsfläche angelegt, und
ein zweiter Minus-Fühler wird an derselben Stirnseite mehr oder weniger dicht an
der Achse des Blockes angelegt. Die beiden dicht am Umfang anliegenden Fühler dienen
zusammen dem Zweck, die Umfangstemperatur zu messen, und .der positive, dicht am
Umfang anliegende Fühler und der an der Mitte des Blockes anliegende Minus-Fühler
wirken so zusammen, daß sie die mittlere Temperatur zwischen dem Umfang und der
Mitte der Stirnfläche messen.
-
Erreicht die durch die Umfangsfühler gemessene Temperatur eine von
vornherein ausgewählte Grenze, dann hört ein Verfahrensschritt der Erwärmung auf,
bei welchem die Wärme stetig zugeführt wird, und es beginnt ein zyklisches Zuführen
der Wärme. Dieser zyklische Ablauf wird selbsttätig durch Rückführung einer durch
die beiden Umfangsfühler gelieferten Temperaturanzeige und einer von einem der Umfangsfühler
und dem an der Mitte anliegenden Fühler
gelieferten Anzeige des
Mittelwerts der Temperaturen gesteuert, die am Umfang und in der Mitte der Stirnseite
des Blockes herrschen.
-
Eine der von vornherein auszuwählenden Temperaturen, die in jedem
Falle von vornherein bestimmt werden muß, ist der Endwert der mittleren Temperatur
(Mittelwert). Die andere Temperatur, auf die es nicht so entscheidend ankommt, ist
der Grenzwert der Umfangstemperatur. Denn dieser Grenzwert kann beträchtlich unter
der höchstzulässigen Umfangstemperatur liegen.
-
In der graphischen Darstellung der F i g. 1 geben die Ordinaten die
Temperatur in Fahrenheit oder Celsius und die Abszissen die Zeit in Minuten an.
Zum Zweck der Erläuterung sei angenommen, daß es sich um die Erwärmung eines Blockes
handeln mag, der eine mittlere Temperatur von 861° C erreichen soll. Das Erreichen
dieser Temperatur ist durch den Abschnitt 1A der die mittlere Temperatur angebenden
Kurve 1 darstellt, während eine Stelle 2 a auf der die Umfangstemperatur wiedergebenden
Kurve 2 die Temperatur angibt, die an dem Umfang des Blockes erreicht wird und die
Grenze von 913° C nicht überschreiten soll. Die Kurve 3 gibt an, wie sich die Temperatur
in der Achse des Blockes an dessen Stirnfläche ändert. Die Kurve 4 schließlich erläutert
die jeweilige Stellung eines Schreibgriffels, der zu einem die Temperatur ermittelnden
und registrierenden Gerät 5 gehört und nicht näher dargestellt ist. Dieses Gerät
bildet einen Teil der Steueranlage der F i g. 2.
-
In der ersten Phase der Erwärmung des Blockes fallen die Kurven 4
und 2 zusammen. Dann schwingt die Kurve 4 zyklisch zwischen den einzelnen Wärmezuführungen
in Richtung auf die Kurve 1 und fällt bei Beendigung jeder Wärmezuführung während
des Aufheizens des Blockes wieder mit der Kurve 2 zusammen, um die Umfangstemperatur
zu registrieren.
-
Wie die graphische Darstellung der F i g. 1 zeigt, steigt die Umfangstemperatur
des Blockes, die durch die Kurve 2 wiedergegeben ist, während der ersten Phase des
Aufheizens des Blockes schnell geradlinig an und erreicht bald die Grenztemperatur
von 913° C an der Stelle 2 a. Während dieser anfänglichen Phase zeichnet das Instrument
5 die Umfangstemperatur auf. Infolgedessen fällt dabei die Kurve 4 mit der Kurve
2 zusammen. Die in der Mitte des Blockes herrschende Temperatur und die mittlere
Temperatur steigen ebenfalls an, wie die Kurven 3 und 1 zeigen.
-
Sobald die Umfangstemperatur 913° C erreicht ist, wird die Wärmezufuhr
selbsttätig unterbrochen, und das Instrument 5 beginnt, die mittlere Temperatur
in der nachstehend erläuterten Weise anzuzeigen. Da bei dem beschriebenen Beispiel
die mittlere Temperatur in diesem Zeitpunkt den Sollwert von 86l° C noch nicht erreicht
hat, wird das Instrument 5 nach kurzer Zeit wieder so umgeschaltet, daß es die Umfangstemperatur
angibt. Diese Umschaltung von der Anzeige der Umfangstemperatur auf die Anzeige
der mittleren Temperatur und wieder zurück zur Anzeige der Umfangstemperatur erscheint
in der graphischen Darstellung in Gestalt eines V-förmig gestalteten Abschnittes
4a der Kurve 4. Es sei nun unterstellt, daß nach Wiederumschaltung des Instrumentes
5 auf die Anzeige .der Umfangstemperatur diese nach einer bestimmten kurzen Pause
bis auf einen Punkt 2 b gefallen ist, der unterhalb eines unteren Steuerwertes von
907°C liegt. Alsdann wird der Strom wieder eingeschaltet, und die Umfangstemperatur
steigt infolgedessen vom Punkt 2 b bis zum Punkt 2 c der Kurve 2.
-
Bei Erreichen dieses Punktes 2 c beläuft sich die Umfangstemperatur
wieder auf den oberen Grenzwert 913°C. Nun wird der Strom wieder selbsttätig ausgeschaltet,
und das Meßgerät 5 wird auf die Anzeige der mittleren Temperatur umgeschaltet. Es
sei nun wiederum unterstellt, daß die mittlere Temperatur den Sollwert von 861°C
noch nicht erreicht hat. Unter diesen Umständen wird das Meßgerät 5 sofort wieder
auf die Anzeige der Umfangstemperatur umgeschaltet. Diese zweite Ausschwingung des
Griffels des Meßgeräts 5 wird durch einen Abschnitt 4 b der Kurve 4 wiedergegeben.
-
Es sei nun angenommen, daß bei dem beschriebenen Beispiel die Umfangstemperatur
den unteren Steuerwert von 907° C überschreitet. Dann wird der Strom erst wieder
eingeschaltet, wenn die Umfangstemperatur den unteren Steuerwert erreicht, und zwar
an einer Stelle 2d der Kurve 2. Nach Einschalten des Stromes steigt dann die Umfangstemperatur
von dem Punkt 2 d bis zum Punkt 2 e. Bei Erreichen des Punktes 2 e
beträgt die Umfangstemperatur wieder 913° C, und der Strom wird abgeschaltet. Während
jeder der Abschaltpausen bleibt die mittlere Temperatur im wesentlichen gleich,
und während jeder der Einschaltzeiten steigt sie an, wie es die Abschnitte 1 b und
1 c der Kurve 1 erkennen lassen.
-
Nach Abschalten des Stromes bei Erreichen der Stelle 2 e wird das
Meßgerät 5 wieder auf die Anzeige der mittleren Temperatur (Mittelwert) umgeschaltet.
Es sei nun angenommen, daß sich die mittlere Temperatur auf einen Wert beläuft,
der über einem unteren mittleren Steuerwert von 861° C liegt, und das Meßgerät 5
wird nun so geschaltet, daß es weiterhin die mittlere Temperatur anzeigt, was in
der graphischen Darstellung durch das Zusammenfallen der Kurven 1 und 4 im Bereich
4 c zu ersehen ist. Die mittlere Temperatur des Blockes beträgt nun ungefähr 86l.°
C, was dem gewünschten endgültigen Sollwert entspricht und in der graphischen Darstellung
durch den Kurvenabschnitt1A wiedergegeben ist. Nach Ablauf einer bestimmten Zeitspanne
wird das Meßgerät 5 wieder auf die Anzeige der Umfangstemperatur umgeschaltet. Der
Block kann nun ausgeworfen werden. Geschieht das nicht, dann zeigt das Meßgerät
5 weiterhin die Umfangstemperatur an und steuert die rhythmische Wärmezufuhr derart,
daß die Umfangstemperatur und die mittlere Temperatur auf Werten gehalten werden,
die zwischen 861 und 867° C liegen.
-
Wie nun F i g. 2 erkennen läßt, werden durch Schließen eines Schalters
12 zwei Leitungen 10 und 11 an eine Steuerstromquelle angeschlossen,
und zwei Leitungen 14 und 15 dienen dem Zweck, von einer Stromquelle 16 aus der
Induktionsspule oder den Spulen 18 nach Schließen von Arbeitskontakten 19a und 1.9b
eines Schaltschützes 19 mit einer Wicklung 19w Wechselstrom zuzuführen, dessen Frequenz
hoch oder niedrig liegen kann.
-
In dem in F i g. 2 enthaltenen Schaltschema sind die Wicklungen der
mit einer Bezugszahl versehenen Relais oder Schaltschütze mit derselben durch w
ergänzten Bezugszahl bezeichnet, während die zu jedem Relais gehörige Kontaktgruppe,
deren Kontakte an verschiedenen Stellen des Schaltschemas eingezeichnet sind, durch
die Bezugszahl ergänzt durch den Buchstaben a bis d bezeichnet ist.
Dabei sind Ruhekontakte
durch einen sie verbindenden schrägen Strich
von den Arbeitskontakten unterschieden, bei denen dieser schräge Strich fehlt. Die
Wicklung 19w ebenso wie sämtliche Relaiswicklungen erhalten ihren Strom aus den
Leitungen 10 und 11.
-
Innerhalb der Induktionswicklung18 wird die Lage des zu erwärmenden
Blockes 24 durch einen ausrückbaren Anschlag 25 bestimmt, der Thermoelementfühler
26, 27 und 28 trägt, die beim vorliegenden Ausführungsbeispiel zur Temperaturmessung
dienen. Diese Anordnung ist an sich bekannt (deutsche Auslegeschrift 1052 596).
Bei dem Fühler 26 handelt es sich um einen positiven Fühler, während die Fühler
27 und 28 Minus-Fühler sind. Die Fühler 26 und 27 sind so angeordnet, daß sie an
der Stirnseite des Blockes 24 an Stellen anliegen, die sich im Abstand voneinander
dicht am Umfang des Blockes 24 befinden. Der Fühler 28 liegt hingegen an der Stirnseite
des Blockes an dessen Achse oder Mitte an.
-
Die Temperaturfühler 26, 27 und 28 sind über Leitungen 29, 30 bzw.
31 mit dem Meßgerät 5 verbunden, bei dem es sich um eine bekannte Bauart handelt,
die mit Kontakten 5 a, 5 b, 5 c, 5 d und 5 e
ausgerüstet ist und den
bereits erwähnten Schreibgriffel aufweist. Die Kontakte 5 a und 5 b werden
bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen geschlossen. Sie öffnen sich, wenn die
Temperatur von vornherein bestimmte höhere Werte überschreitet. Die Kontakte
5c, 5 d und 5 e öffnen sich, wenn die Temperatur verhältnismäßig niedrige
Werte erreicht, und sie schließen sich wieder, wenn eine von vornherein bestimmte
höhere Temperaturgrenze überschritten wird. Im Interesse der Übersichtlichkeit des
Schaltschemas sind die Kontakte des Meßgerätes 5 an Stellen eingezeichnet, die im
Interesse der Übersichtlichkeit des Schaltschemas gewählt sind, ohne jedoch die
Lage dieser Kontakte im Gerät selbst wiederzugeben. Bei dem zum Zwecke der Erläuterung
der Erfindung gewählten Beispiel werden die Kontakte 5 a geschlossen, wenn
das Meßgerät 5 eine Temperatur unterhalb 861° C mißt. Geöffnet werden sie, wenn
die von dem Meßgerät 5 gemessene Temperatur die Grenze 861° C überschreitet. In
entsprechender Weise sprechen die Kontakte 5b auf eine Temperatur von 867°C
an. Die Kontakte 5c sind so lange offen, als die gemessenen Temperaturen unter 907°
C liegen. Geschlossen werden sie bei allen höheren Temperaturen. Die Kontakte
5d und 5e sprechen in ähnlicher Weise an wie die Kontakte 5 c, jedoch
auf Temperaturen von 913 bzw. 861° C.
-
Die Kontakte 5a und 5b liegen in einem mehrerer Stromkreise
zum Erregen einer Relaiswicklung 32rv, deren Relais Arbeitskontakte 32 a, 32 b und
32 c enthält. Die Kontakte 5c, 5d und 5e steuern Relaiswicklungen 34w, 35w
bzw. 36w. Das mit der Wicklung 34w versehene Relais hat einen Arbeitskontakt 34
a und Ruhekontakte 34 b und 34 c. Das Relais mit der Wicklung 35w
hat einen Arbeitskontakt 35a und einen Ruhekontakt 35b. Das Relais mit der
Wicklung 36 w hat Arbeitskontakte 36 a, 36 b und 36 c und Ruhekontakte
36d, 36e und 36f. Die Kontakte 36f
und 36d sind in den Leitungen
30 bzw. 31 eingeschaltet.
-
Ein Relais mit der Wicklung 38 w, das der Steuerung der Endtemperatur
dient, hat Arbeitskontakte 38 a, 38 b und 38 c und Ruhekontakte 38
d und 38 e. Eine Verzögerungsschaltung ist durch ein Verzögerungsrelais vorgesehen,
das eine Wicklung 39w und einen Arbeitskontakt 39a hat, der sich bei Erregen der
Wicklung 39 w sofort öffnet, sich aber beim Stromloswerden der Wicklung 39w mit
einer zeitlichen Verzögerung schließt.
-
Zum Auswerfen des Blockes 24 aus der Induktionswicklung
18 dient ein Auswerfer 40, der in der gebräuchlichen Weise angeordnet
und mit einer Auswerferschaltung 40a versehen sein kann.
-
Wirkungsweise Vor Beginn der Aufheizung des Blockes ist der Schalter
12 offen, die Temperatur des Blockes 24 entspricht der Zimmertemperatur, und alle
Kontakte nehmen ihre in F i g. 2 gezeigte Grundstellung ein. Da die Kontakte 36d
offen und die Kontakte 36f geschlossen sind, mißt das Meßgerät 5 die am Umfang des
Blockes 24 herrschende Temperatur mit Hilfe des positiven Fühlers 26 und des Minus-Fühlers
27.
-
Nach dem Schließen des Schalters 12 wird die Relaiswicklung 32 w in
einem Stromkreis 45 erregt, in dem die Kontakte 39 a, 34 c, 35 b,
36 e und 38 d in Reihe geschaltet sind. Wenn sich die Relaiskontakte 32 c
schließen, dann wird dadurch die Wicklung 39 w des Schaltschützes erregt und schließt
die Kontakte 19a und 19b, wodurch die Induktionsspule 18 an die Stromquelle 16 angeschlossen
wird. Am Umfang und dem Kern des Blockes steigen daher die Temperaturen gemäß den
Kurven 2 und 3 der F i g.1, während der Mittelwert dieser beiden Temperaturen gemäß
der Kurve 1 zunimmt. Da das Meßgerät 5 so geschaltet ist, daß es die Umfangstemperatur
ermittelt, zeichnet es die Kurve 4 auf, die zunächst der Kurve 2 folgt.
-
Da der Endwert der mittleren Temperatur des Blockes 24 bei dem beschriebenen
Ausführungsbeispiel 861° C belaufen soll, ist das Meßgerät 5 so eingestellt, daß
es seine Kontakte 5a öffnet und die Kontakte 5 e schließt, wenn die Temperaturanzeige
diesen Sollwert erreicht. Wie bereits erläutert wurde, mißt das Gerät 5 in diesem
Verfahrensabschnitt die Umfangstemperatur. Das Öffnen der Kontakte 5a hat
in diesem Verfahrensabschnitt keine Wirkung, weil sie durch die geschlossenen Kontakte
32a kurzgeschlossen sind und weil die Kontakte 38A getrennt sind. Auch das Schließen
der Kontakte 5 e hat keine Wirkung, weil die Kontakte 35 a und 36
a offen sind.
-
Erreicht die Umfangstemperatur einen Wert von 867° C, der um 6° C
über dem gewünschten Sollwert der mittleren Blocktemperatur von 861° C liegt, öffnen
sich die Kontakte 5 b. Dabei geschieht zunächst nichts, weil auch die Kontakte
38 a offen sind.
-
Bei dem beschriebenen Beispiel soll die Umfangs= temperatur einen
Höchstwert von 913° C erreichen. Erreicht die Temperatur den um 6° C niedrigeren
Wert von 907° C, dann schließen sich die Kontakte 5c und bewirken, daß die Relaiswicklung
34w erregt wird. Infolgedessen schließen sich die Kontakte 34 a und öffnen sich
die Kontakte 34 b und 34 c, ohne daß dadurch jedoch zunächst ein Stromkreis hergestellt
oder unterbrochen wird. Erreicht die Umfangstemperatur dann den Wert von 913° C
an der Stelle 2a der Kurve 2 der F i g. 1, dann schließen sich die Kontakte
5 d und erregen die Relaiswicklung 35w. Die dadurch bewirkte Trennung der
Relaiskontakte 35b
hat zur Folge, daß die Relaiswicklung 32w stromlos wird,
während das Schließen der Relaiskontakte 35a
die Erregung der Relaiswicklung
36 w herbeiführt. Es öffnen sich daher die Kontakte 32 c und schalten mittels des
Schaltschützes 19w die Induktionsspule 18 aus. Da die Kontakte 34 a geschlossen
sind, bewirkt das Schließen der Kontakte 36b die Erregung der Relaiswicklung 39
w, so daß sich die Kontakte 39 a sofort öffnen.
-
Durch öffnen der Kontakte 36f und Schließen der Kontakte
36 d wird das Meßgerät 5 von den Temperaturfühlern 26 und 27 auf die Temperaturfühler
26 und 28 umgeschaltet, so daß nicht mehr die Umfangstemperatur, sondern die mittlere
Temperatur gemessen wird. Da der Block 24 von außen her sehr schnell erwärmt worden
ist, sind seine Temperatur im Kern und daher seine mittlere Temperatur noch recht
niedrig, und die Kontakte 5 a und 5 e kehren schnell in ihre Ausgangsstellungen
zurück, weil das Meßgerät 5 von der Anzeige der Umfangstemperatur auf die Anzeige
der mittleren Temperatur umgeschaltet worden ist. Durch Trennen der Kontakte
5 d wird die Wicklung 35 w stromlos gemacht. Das öffnen der Kontakte 5 c
und das Abfallen des Relais 34 bewirkt, daß sich die Kontakte 34a öffnen und die
Relaiswicklung 39 w stromlos wird. Das öffnen der Kontakte 5 e bewirkt, daß die
Relaiswicklung 36 w erregt wird. Infolgedessen schalten die Kontakte 36d und
36f das Meßgerät 5 auf die Anzeige der Umfangstemperatur um.
-
Da sich die Umfangstemperatur auf einen über 867° C liegenden Wert
beläuft, öffnen sich die Kontakte 5 a und 5 b, während sich die Kontakte
5 e
schließen, sobald die Kontakte 36d und 36f das Meßgerät
5 auf die Umfangstemperatur umschalten.
-
Obgleich das Meßgerät nunmehr die Umfangstemperatur anzeigt, wird
die Induktionsspule 18 nicht wieder eingeschaltet, weil die Kontakte 39a offen sind.
Der Umfang des Blockes kühlt sich daher weiter ab, bis die Stelle 2 b auf der Kurve
2 erreicht ist. Das geschieht etwa 2 Sekunden nach Stromloswerden der Relaiswicklung
39 w. Nach Ablauf dieser beiden Sekunden schließen sich die Kontakte 39 a wieder.
Da nun die Kontakte 34 c, 35 b, 36 e und 38 d sämtlich geschlossen
sind, wird die Relaiswicklung 32 w im Stromkreis 45 wieder erregt, und die Kontakte
32 schließen sich, wodurch die Wicklung 39w des Schaltschützes veranlaßt wird, die
Kontakte 39a und 39b zu schließen. Dadurch wird die Induktionsspule 18 wieder eingeschaltet.
Nunmehr steigt die Umfangstemperatur bis zur Stelle 2c, und die mittlere Temperatur
steigt an, wie es der Abschnitt 1B der Kurve 1 wiedergibt. Hat die Umfangstemperatur
den Wert 907° C erreicht, dann schließt sich der Kontakt 5c und erregt die Wicklung
34w, und wenn die Umfangstemperatur den Wert 913° C erreicht, schließen sich die
Kontakte 5 d und erregen die Relaiswicklung 35 w. Daraufhin trennen sich
die Kontakte 35 b und machen die Relaiswicklung 32w stromlos, was die Ausschaltung
der Induktionsspule 18 durch Abfallen des Schützes 19 infolge Trennens der Kontakte
32 c bewirkt. Durch Schließen der Kontakte 35a des Relais 35 wird auch die Relaiswicklung
36 w erregt, so daß durch die Kontakte 36 d und 36 f das Meßgerät
5 von der Anzeige der Umfangstemperatur auf die Anzeige der mittleren Temperatur
umgeschaltet wird. Da die beiden Kontakte 34a und 36b geschlossen sind, wird die
Wicklung 39w des Zeitverzögerungsrelais erregt, und die Kontakte 39a werden geöffnet.
-
Es sein nun angenommen, daß der Wert der mittleren Temperatur des
Blockes die Grenze von 861° C noch nicht erreicht hat, so daß sich nun die Kontakte
5 a und 5 b schließen und die Kontakte 5 c, 5 d und 5 e öffnen. Die
Relaiswicklungen 34 w, 35 w und 39 w sind stromlos. Durch Trennen der Kontakte 5
e wird die Relaiswicklung 36 w stromlos, und infolgedessen schalten die Kontakte
36 d und 36f das Meßgerät 5 auf die Messung der Umfangstemperatur um. Diese
vorübergehende Feststellung der mittleren Temperatur durch das Meßgerät 5 wird durch
den Abschnitt 4B der Kurve 4 wiedergegeben.
-
Da die Induktionsspule 18 ausgeschaltet ist, kühlt sich die Umfangsfläche
des Blockes ab, bis die Temperaturkurve 2 den Punkt 2 d erreicht. Sobald das Meßgerät
5 wieder die Umfangstemperatur anzuzeigen beginnt, öffnen sich die Kontakte
5a und 5b,
und die Kontakte 5 e schließen sich. Es sei nun angenommen,
daß die Umfangstemperatur zwischen 907 und 913° C liegt, so daß sich die Kontakte
5c schließen, die Kontakte 5 d aber offen bleiben. Da die Kontakte
5 d getrennt sind, wird die Relaiswicklung 35 w nicht erregt, und die Kontakte
35a bleiben offen. Die Relaiswicklungen 35 w und 39 w bleiben
stromlos.
-
Die Umfangsfläche des Blockes kühlt sich nun weiter ab, und nach Ablauf
einer bestimmten Pause schließen sich die Kontakte 39a wieder. Da die Kontakte 5
c geschlossen sind, wird die Relaiswicklung 34 w erregt, und die Kontakte 34 c im
Stromkreis 45 sind offen und verhindern ein Erregen der Relaiswicklung 32w, wenn
sich die Kontakte 39a schließen. Dementsprechend kühlt sich die Umfangsfläche des
Blockes weiter ab, bis die Stelle 2 d der Temperaturkurve 2 erreicht ist. Das ist
der Fall, wenn die Umfangstemperatur den Wert 908° C erreicht. Dann öffnen sich
die Kontakte 5 c, und die Relaiswicklung 34w wird stromlos, was das Schließen der
Kontakte 34 c zur Folge hat. Das führt zum Erregen der Relaiswicklung 32 w und somit
zum Schließen der Kontakte 32a und 19a. Es beginnt daher wieder die Aufheizung des
Blockes, so daß dessen Umfangstemperatur steigt, bis die Temperaturkurve 2 den Punkt
2 e erreicht.
-
Wenn die Umfangstemperatur die Grenze von 907° C erreicht, schließen
sich wiederum die Kontakte 5 c und bewirken die Erregung der Relaiswicklung 34 w.
Die dadurch bewirkte Trennung der Kontakte 34c hat aber keine Wirkung, weil
die Kontakte 32b geschlossen sind. Wenn die Umfangstemperatur die Grenze von 913°
C an der Stelle 2 e der Kurve 2 erreicht, schließen sich die Kontakte
5 d und bewirken das Erregen der Relaiswicklung 35 w, wodurch die Kontakte
35 b im Stromkreis 45 getrennt werden und die Relaiswicklung 32 w und die
Schützwicklung 19w abschalten. Dadurch wird die Induktionsspule zum Erwärmen des
Blockes 24 stromlos, und die Kontakte 35a werden geschlossen und erregen
die Relaiswicklung 36 w, wodurch die Kontakte 36 d und 36f veranlaßt werden,
das Meßgerät 5 auf die die mittlere Temperatur messenden Fühler 26 und 28 umzuschalten.
Die Kontakte 5 c und 5 d öffnen sich dabei, um die Relaiswicklungen 34 w, 35 w und
39 w stromlos zu machen. Die Wicklung 36w bleibt erregt, weil die Kontakte 36a geschlossen
sind.
-
Es sei nun angenommen, daß die mittlere Temperatur des Blockes
24 längs der Kurve 1 c auf einen Wert gestiegen ist, der zwischen
861 und 867° C liegt. Die Kontakte 5 b schließen sich, aber die Kontakte
5a bleiben offen. Die Kontakte 5e bleiben geschlossen
und
bewirken, daß die Relaiswicklung 36w erregt bleibt und daher das Meßgerät 5 weiterhin
die mittlere Temperatur anzeigt.
-
Nach Ablauf einer bestimmten Pause schließen sich die Kontakte 39a.
Da die Relaiswicklung 36w erregt ist, sind die Kontakte 36 e offen und verhindern,
daß die Induktionsspule 18 wieder eingeschaltet wird. Die Kontakte 36c und 34b sind
geschlossen, so daß durch Schließen der Kontakte 39a die Relaiswicklung 38 w erregt
wird. Die Kontakte 38 b schließen sich daraufhin und schalten den Auswerferstromkreis
ein. Der Block kann nun gewünschtenfalls ausgeworfen werden, da sich seine mittlere
Temperatur annähernd auf den Sollwert von 861° C beläuft.
-
Wird der Block indessen nicht ausgeworfen, so bewirkt das Trennen
der Kontakte 38 e das Abfallen des Relais 36, wodurch das Meßgerät 5 auf die Anzeige
der Umfangstemperatur umgeschaltet wird. Da die Kontakte 38 d offen sind, wird die
Induktionsspule erst wieder eingeschaltet, wenn sich die Umfangstemperatur bis auf
861°C verringert hat. Beim Erreichen dieser Temperaturgrenze werden die Kontakte
5a und 5b beide geschlossen, weil ja die Kontakte 38a nunmehr geschlossen
sind und daher die Wicklung 32w erregt wird. Sie bewirkt dann die Wiedereinschaltung
der Induktionsspule 18. Die Kontakte 5a und 5 b werden nun weiter
bei 861 und 867° C abwechselnd umgeschaltet, um eine solche Beheizung der Umfangsfläche
des Blockes herbeizuführen, daß die Strahlungsverluste ausgeglichen werden und die
mittlere Temperatur des Blockes auf dem Sollwert so lange gehalten wird, bis man
den Block auszuwerfen wünscht, gleichgültig, wie lange der Block auf dieser Temperatur
gehalten werden mag. Dabei dienen die Kontakte 32a dem Zweck, die Wicklung 32w erregt
zu halten, nachdem die Kontakte 35a getrennt sind und bevor die Kontakte
5 b geöffnet werden.
-
Bei der Erläuterung der Lage der Temperaturfühler war angegeben worden,
daß einige von ihnen an der Stirnfläche des Blockes dicht an der Mitte oder der
Achse angelegt sind. Damit sollte zum Ausdruck gebracht werden, daß die Anlagestelle
an der Achse oder so dicht an der Mitte oder der Achse liegt, daß sie ungefähr dieselbe
Temperatur aufweist, wie sie in der Mitte oder der Achse herrscht. Diese Klarstellung
ist erforderlich, weil sich bei manchen Metallen auf der Stirnfläche des Blockes
eine Wärmezone bildet, bei der die Temperatur in der Mitte und noch in einem erheblichen
Abstande von der Mitte entfernt gleich groß sind oder sich doch weit genug demselben
Wert nähern, daß der etwaige Unterschied keine wesentliche Wirkung auf den Ablauf
des Verfahrens und der Ausgestaltung des Gerätes hat.
-
Wie sich aus den vorstehenden Darlegungen ergibt, ermöglicht es das
neue Verfahren und die neue Vorrichtung, die mittlere Temperatur des Blockes zu
bestimmen und die Erwärmung des Blockes mit Bezug auf die mittlere Temperatur zu
steuern.