DE2017129C - Verfahren zum Betneb eines Rohrofens - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum wlcklungsabschnltt weniger Heteielstung erhUlt. Die Betrieb eines elektrisch beholzten Rohrofens, Im Shunt erzeugte WHrme wird nicht dem Nutzraum

Die Temperaturverteilung in einem elektrisch be- des Ofens zugeführt, sondern sie muß abgeführt, d. h, heizten Rohrofen, der eine einzige, sich über die Lunge vernichtet werden. Dies bedingt einen zuslitrllchcn

des Nutzraumes erstreckende Heizwicklung aufweist, S apparativen Aufwand.

ist im allgemeinen sehr unbefriedigend. Nur in der Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einen Mitte des Rohrofens 1st ein verhältnismäßig kleiner elektrisch beheizten, mit Wechselstrom gespeisten

Bereich vorhanden, in dem eine konstante Tempera- Rohrofen mit mehreren Heizzonen so zu betreiben,

tür aufrechterhalten werden kann. Daher ist aus- daß im ganzen Nutzraum des Ofens eine möglichst

schließlich dieser kleine Bereich des wesentlich größe- 10 konstante Temperatur herrscht, d. h. einen Rohrofen

ren Nutzraumes des Rohrofens für exakte Tempera- so zu betreiben, daß sein Nutzraum ein möglichst

turbehandhing von Gütern brauchbar. flaches Temperaturprofil aufweist.

Um den Bereich, der eino konstante Temperatur Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemiiß daaufweist, zu vergrößern, ist es bekannt, die elektrische durch, daß mittels eines Thyristoren aufweisenden, Heizwicklung von Rohrüfen in drei Zonen zu unter- »5 in Parallelschaltung zum einen Heizwicklungsabteilen und die Heizleistung in den beiden Randzonen schnitt angeordneten elektronischen Schalters dieser gegenüber der Heizleistung in der Mittelzone zu er- Heizwicklungsabschnitt kurzzeitig kurzgeschlossen höhen, beispielsweise durch Erhöhung der Windungs- wird. Durch die Benutzung eines elektronischen Schalzahl der Heizleitcrwicklung im Bereich der Rand- ters als Shunt für einen Heizwicklungsabschnitt entzonen des Rohrofens. Jeder Heizwickliingsabschnitt, ao steht keine störende Wärme im Shunt, die abgeführt der in drei separate Abschnitte, nämlich in die beiden werden muß. Besonders bewährt hat sich das erfin-Randabschnitte und den Mittelabschnitt, unterteilten dungsgemäße Verfahren zum Betrieb eines Rohrofens Heizwicklung wird getrennt mit Strom gespeist. Je- mit drei Heizzonen. Dieser Rohrofen wird nun erdem Heizwicklungsabschnitt ist ein Regler zugeord- fjndungsgeniüß elektrisch als Einzonen-Ofen bctrienet, der in Abhängigkeit von der Temperatur in der »5 ben, wobei der der Mittelzone des Ofens zugeordnete dem betreffenden Heizwicklungsabschnitt zugeordne- Heizwicklungsabschnitt mittels des elektronischen ten Zone des Rohrofens die Stromzufuhr zu diesem Schalters kurzzeitig kurzgeschlossen wird. Beim An-Heizwicklungsabschnitt regelt. Es ist einleuchtend, Schluß des Heizwicklung an Wechselstrom fällt über daß der Aufwand an Regeleinrichtungen für solche den der Mittelzone des Rohrofens zugeordneten Heiz-Dreizonen-Rohrüfen erheblich ist, um eine einiger- 30 wickiungsabschnitt eine seinem Widerstand eutspremaßen befriedigende konstante Temperaturverteilung chende Spannung ab, deren zeitlicher Verlauf analog im Rohrofen zn erreichen. der Speisespannung sinusförmig ist. Wird nun in jeder

Elektronische Temperaturregler mit antiparallel ge- positiven und/oder negativen Halbwelle dieser Spanhaitcncn Thyristoren sind aus der deutschen Offen- nung für eine kurze Zeit mit Hilfe des elektronischen leguiigssclirift I 523 360 bekannt. Hierbei sind die 35 Schalters eier der Mittclzone des Ofens zugeordnete Steuerelektroden der beiden Thyristoren über einen Heizwickliingsabsclmitt kurzgeschlossen, so wird in PTC-Widerstand gegenseitig miteinander verbunden. diesem Heizwicklungsabschnitt weniger Warme er-Der PTC-Widerstand ist thermisch mit einem im Ver- zeugt, gleichzeitig aber in jedem einer Randzonc zubraucherkreis liegenden Verbraucher-Widerstand ge- geordneten Heizwicklungsabschnitt mehr Wärme erkoppelt. In Serie mit dem PTC-Widerstand ist ein 40 zeugt, weil durch das Kurzschließen des mittleren einstellbarer Widerstand geschaltet. Durch die lei- Heizwicklimgsabschnittes ein erhöhter Heizstrom tende Verbindung der Steuerelektrode!! beider Ihy- durch die Raiulzonen-Heizwickliingsabsclmittc fließt, ristoren arbeitet die Antiparallelschaltung der Thy- Die Verwendung des elektronischen Sehalters /um listoren für jede Halbwelle einer angelegten Wechsel- Kurzz.scliliel.5en eines Ileizwicklungsabschnittes bringt spannung in Durchlaßrichtung. Bei einer gewissen 45 also zwei wesentliche Vorteile mit sich: Es braucht Temperatur des Verbtaucherwiderstandes wird der nicht nur wie bei bekannten, zu Heuwicklungsab-PI('-Widerstand infolge seiner thermischen Koppe- schnitten parallelgeschalteten Sliiints die im Shunt lung mit dem Verbraucherwiderstaiul so groß, daß erzeugte Wärine vernichtet /u weiden, sondern es keine Aiifsteuaung der ThyrisUuensteuergitter mehr kommt den Uand/ouen-Hei/.wickluiigsabsclmiiteii ein erfolgt. Die Durchschaltung der angelegten Wechsel- 50 erhöhter Heizstrom zugute, was eine Erhöhung der spannung unterbleibt. Kühlt sich der Verbraucher- Wärmeerzeugung bedeutet. Das eiüiHhiiigsgcinalie widerstand und damit auch der PTC-Widerstand ab, Betriebverfaliren hat darüber hinaus noch ilen gekann der Stromkreis wieder geschaltet werden. wünschten Vorteil, daß das Teiuperaturprofil im

Bekannt ist weiterhin aus der Zeitscliiift »Industrial Nutzraum ziemlich flach ist, also im Mtit/raum eine

and Process Heating<, September Ι'ΝΊίι, S. IK bis 21, 55 räumlich gut konstante Temperatur herrscht.

ein Temperaturregler, der 'Thyristoren zur Schaltung Sollte in gewissen Eiillcii bei einem Dieizonen-

der llei/leistiiug eines Ofens verwendet, ohne dall Uohrol'eu das Temperatuiprofil des Nutzraumes-noch

eine separate Tcmpcralurfühlcinrichtung erforderlich unsymmetrisch sein, so hat es sich als sehr vorteilhaft

ist. Hei diesem Kegler sind zwei Thyristoren antioar- erwiesen, das erfindungsgeinäßc Betriebsverfahren bei

allel geschaltet·, sie liegen in Reihe mit der Heiz- 60 dem Dieizonen-Rohrofen für alle Heizwieklungsab-

wicklung des Ofens. Mittels der Thyristoren wird die schnitte, also für den initiieren und die beiden Ratul-

Ilcizleistunn des Ofens getaktet. zoncnwicklungsabschnitte, anzuwenden. Dabei kann

I einer sind elektrisch beheizte öfen bekannt, bei so verfahren weiden, dall man den der Mittelzone des

denen zu einem Abschnitt der Heizwicklung die aus Rohrofens zugeordneten Heizwicklungsabschnitt so-

hintereinandergeschalteten Hei/.wicklungsabschnitten 65 wohl während tier positiven als auch während der

besteht, ein Shunt parallel zu diesem lleizwieklungs- negativen, den der einen Randzone zugeordnete;!

abschnitt geschaltet ist, so daß ein Teil des Heiz- Heizwicklungsabschnitt nur während der positiven

stromes über den Shunt fließt, wodurch der Heiz- und den der anderen Randzone zugeordneten Heiz-

Wicklungsabschnitt nur wllhrend der negativen Halb· welle oiner der Speisespannung für die Heizwicklung zeillich analog verlaufenden Spannung mittels eines elektronischen Schaltors kurszeitig kurzschließt. Oewllhrt hat sich ftlr derartige Fülle auch ein Betriebsverfahren, bei dem dor mittlere Helzwicklungsabschnitt nur wtthrend der positiven und jeder Randzonen-Holzwicklungsabschnltt nur wahrend eier negativen Halbwolle einer der Speisespannung für die Heizwicklung zeitlich analog verlaufenden Spannung mittels eines elektronischen Schaltors kurzzeitig kurzschließt.

Dns Kurzschließen des der Mittelzone des Rohrofens zugeordneten Heizwicklungsabschnittes kann vorteilluifterweise auch mittels einer Impulspaketsteuerung durchgeführt werden, Der elektronische Schalter wird dabei durch einen Steuerschalter betätigt und läßt eine bestimmte Anzahl von vollständigen Sinusschwingungen einer der Speisespannung für die Heizwicklung zeitlich analog verlaufenden Span- ao niing durch oder sperrt sie.

In den Figuren sind Ausführungsbeispiele für Schaltungsschcmata für die Durchführung des erfindungsgemäßen Detricbsverfahrens für einen Dreizonen-Rohrofen dargestellt. Es zeigt as

Fig. 1 Schal (schema eines elektronischen Schalters für den Fall, daß sowohl während der positiven als auch während der negativen Halbwelle der mittlere Heizungsabschnilt kurzzeitig kurzgeschlossen wird.

F i g. 2 Schaltsclienia eines elektronischen Schalters für den Fall, daß der mittlere Heizungsabschnitt nur während einer Halbwelle kurzzeitig kurzgeschlossen wird.

Gemäß dem in Fig. 1 dargestellten Sehaltschenia wird an die Anschlüsse a, b die Wcchselversorgiingsspannung für die Heizwicklung I angeschlossen. Diese Wechselspannung kann zwischen 20 und 220 V liegen. Parallel ;:nr Heizung I liegt die Pritnärseitc eines Anpassungstransformators 2, mit Hilfe dessen die Spannung für den elektronischen Schaltkreis auf einen Wert von sekundär 200 bis 250 V transformiert wird. Mit der Bezugsziffer 3 ist eine Doppel-Diode (Diac) bezeichnet und mit der Bezugs/iffer 4 ein Doppei-'I hyristor (Triac). Die Doppel-Diode 3 sperrt bis etwa 30 V nach beiden Richtungen und bricht dann durch. Durch das eingefügte WC-Glied S, fi wird die Diirchbruchspanniiug erst nach einer gewissen Zeit erreicht und somit der Doppel-1 hyristor 4 verzögert gezündet. Über die Doppel-Diode und die Zündstrecke ties Thyristors entlädt sich tier Kon- so dcnsator 6 his /η einer gewissen Restspannung. I'r wird in jeder HaIIm die erneut bis /ur Durchbriiehsspannung tier Doppel-Diode 3 aufgeladen. Mit Hilfe des einstellbaren Widerstandes 5 läßt sich ilie zeitliche Verzögerung für die Zündung des Doppel-1 hyristors4 einstellen, so daß die Zündung des I hyristors in einem Bereich von 180 bis 0 ' (elektrische Wiukelgrad) verschoben werden kann. Durch ilen dargestellten elektronischen Schulter wird der mittlere Ileiziiiigsabschnitt der Heizung 1 sowohl während der positiven als auch während der negativen Halbwelle kurzzeitig kurzgeschlossen.

Das in F i g. 2 dargestellte Sehaltschenia zeigt einen ähnlichen Aufbau wie das in F i g. 1 dargestellte. Gleiche llauelenicnle sind mit der gleichen Bezugsziffer gekennzeichnet. Von Fig. 1 unterscheidet sich das Schaltschema 2 dadurch, daß dem einstellbaren

Widerstand S eine Diode vorgeschaltet ist und an Stelle des Doppel-Thyristors 4 ein Einfach-Thyristor 8 eingefügt wurde. Infolge der eingefügten Diode 7 erfolgt die Zündung des Thyristors 8 nur während einer Halbwelle.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Betrieb eines mehrere Heizzonen aufweisenden Rohrofens, dessen Heizwicklung mli Wechselstrom gespeist wird und aus hintereinandergeschaltcten Heizwieklungsabschnitten besteht, wobei ein Shunt parallel zum Heizwieklungsabschnitt einer dieser Heizzonen geschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines Thyristoren aufweisenden, in Parallelschaltung zu dem Heizwicklungsabschnitt angeordneten, elektronischen Schalters dieser Heizwicklungsabschnitt kurzzeitig kurzgeschlossen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 zum Betriebeines drei Heizzonen aufweisenden Rohrofens, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofen elektrisch als Hinzonen-Ofen betrieben wird, dessen der Mittelzone des Ofens zugeordneter Ileizwicklungsabsdinitt mittels des elektronischen Schalters kurz/eilig kurzgeschlossen wird.

.1. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizwicklungsabschnitt am linde jeder posiiiven und·oder negativen Halbwelle einer der Speisespannung zeitlich analog verlaufenden Spannung kurzzeitig kur/gesdilossen wird.

■I. Verfahren nach ύ\:η Ansprüchen 2 und i, dadurch gekennzeichnet, daß der der Mittelzone des Roh)ofens zugeordnete Heizwickluugsabschiiitt sowohl während der positiven als auch während der negativen Halbwelle, der der einen Rand/one des Ofens zugeordnete Heizwicklungsabschnitt nur wahrend der positiven und der der anderen Rand/one des Ofens zugeoidiiete Ileizwicklungsabschuitt nur während der negativen Halhwcllc einer der Speisespannung für die Heizwicklung zeitlich analog verlaufenden Spannung mittels eines elektronischen Schalters kurzzeitig kui/geschlossen wird.

5. Vei fahren nach den Ansprüchen 2 mn! !,dadurch gekennzeichnet, daii der der Mittel/one des Ofens zugeordnete Hci/wicklmigsahsclmitt nur wählend der positiven und der jeder liandzone entsprechende Heizwicklungsabschnitt nur während der negativen Halbwelle einer der Spei.se ■ spannung zeitlich analog \ er laufenden Spannung kurzzeitig kiir/gesi hl dsm: η wird.

6. Vcifahien nach ι iiiem oiler inchreuu der vorhergehenden Ansprüche, daduuli μι keim zeichnet, daß der die- 'thyristoren auf\vci:>i:udi; elektronische- Schalter von der Sekiiiuliirseite eines AnpassungstrauslOrmators gespeist wird, dessen Primärseitc parallel zur Ciesaiiitliei/wickluiii¹, de·; Ofens liegt.

7. Verfahren nach Anspruch 2, dadiiuh gekennzeichnet, daß das Kurzschließen des der Mittelzone des Rohrofens zugeordneten Heizwicklungsabschnittes mittels einer Impiilspaketsteuenmg durchgeführt wird, bei der der elektronische Schalter durch einen Steuerschalter betätigt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen