DE2208485A1

DE2208485A1 - Verfahren und einrichtung zur elektrischen beheizung von werkstuecken oder formen, beispielsweise von armierten kunststoff-fertigteilen

Info

Publication number: DE2208485A1
Application number: DE19722208485
Authority: DE
Inventors: Immanuel Lude
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-02-23
Filing date: 1972-02-23
Publication date: 1973-08-30

Description

Verfahren und Einrichtung zur elektrischen Beheizung von Werkstücken oder Formen, beispielsweise von armierten Kunststoff-Fertigteilen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektrischen Beheizung von Werkstücken oder Formen, beispielsweise von armierten Kunststoff-Fertigteilen, mittels mindestens eines Heizwiderstandes0 Es ist bereits vorgeschlagen worden, Metallarmierungen von Fertigteilen unter Strom zu setzen und dadurch die Fertigteile zu erwärmen, um einen Trocknungs- oder Abbindungsprozess zu unterstützen. Die bisher bekannten Verfahren haben jedoch den Nachteil, daß die Beheizung ungesteuert über bestimmte, durch Erfahrung gewonnene Zeiträume erfolgt, oder aber daß nur eine sehr grobe Steuerung durch Messen der an der qberfläche der erwärmten Fertigteile auftretenden Temperatur durchgeführt wird. Dabei besteht die Gefahr, daß eine Uberhitzung der Werkstoffe in der unmittelbaren Nachbarschaft der eingebrachten oder aufgebrachten Heizwiderstände und damit eine Qualitätsminderung oder Beschädigung des Werkstückes erfolgt. Bei Kunststoffteilen schließlich ist es bisher nur bekannt, durch Erwärmen der Formen für die Kunststoffteile eine Erwärmung dieser Teile durchzuführen, wobei an Fertigteilen mit starken Schwankungen in der Wandungsstärke und bei dicken Fertigteilen eine unerwünschte und nachteilige ungleichmäßige Aushärtung des Kunststoffes erfolgen kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zur elektrischen Beheizung von Werkstücken oder Formen zu schaffen, die eine sehr feinfühlige Steuerung oder Regelung der Beheizung erlaubt, so daß die Gefahr einer Überhitzung der Teile mit Sicherheit ausgeschlossen wird und sich eine sehr genau einstellbare Erwärmung der Werkstücke oder Formen durchführen läßt.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gelöst, das dadurch gekennzeichnet i-st,-daß der verwendete Heizwiderstand gleichzeitig'als Meßfühler für eine die Beheizung beeinflussende Steuer- oder Regeleinrichtung verwendet wird, und daß der Heizwiderstand abwechselnd mit einer Heizstromquelle und mit dem Meßkreis der Steuer- oder Regeleinrichtung verbunden wird. Dabei kann der Heizwiderstand jeweils nur kurzzeitig mit dem Meßkreis verbunden werden.
Mit einem Verfahren gemäß der Erfindung wird also die Temperatur direkt an der Temperaturquelle, nämlich am Heizwiderstand gemessen und damit eine sehr empfindliche und genaue Temperaturregelung erreicht.
Eine Überhitzung von Werkstücken oder Formen läßt sich damit mit Sicherheit ausschließen. Das Verfahren kann auch auf Werkstücke angewandt werden, die aus relativ temperaturempfindlichen Werkstoffen gefertigt sind, insbesondere auf Kunststoff-Fertigteile. Hier hilft das Verfahren, armierte Fertigteile mit genau vorgegebenem Aushärtungsgrad, einer gewünschten Materialstruktur u. dgl. herzustellen, was auf vielen technischen Anwendungsgebieten von entscheidender Bedeutung ist.
Als kombinierter Heizwiderstand und Meßfühler kann ein Heizmedium mit positivem oder negativem Temperaturkoeffizienten verwendet werden. Dies bedeutet, daß mit einem Verfahren gemäß der Erfindung auch eine genau gesteuerte Kühlung eines Werkstückes oder einer Form durchgeführt werden kann.
Eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung bei Kunststoff-Fertigteilen kann erfindungsgemäß einen gleichzeitig als Meßfühler dienenden Heizwiderstand aufweisen, der aus einer flexiblen, aus Glasfasern und dünnen Metalldrähten gefertigten Textilbahn besteht. Eine solche Textilbahn, beispielsweise Gewebebahn, kann anstelle der üblichen reinen Glasfaserverstärkung verwendet werden. Auf diese Weise lassen sich z.B. Kunststoff-Karosserieteile für Fahrzeuge mit genauen Festigkeitseigenschaften herstellen. Bei der Anwendung des Verfahrens auf Beton-Fertigteile kann der Heizwiderstand und Meßfühler durch im Fertigteil enthaltene Armierungseisenstäbe gebildet sein.
Die Einrichtung gemäß der Erfindung weist einen durch einen Taktgeber gesteuerten Umschalter zum abwechselnden Verbinden des Heizwiderstandes mit einer Heizspannungsquelle oder einer Temperaturmeßeinrichtung auf. Dabei wird im allgemeinen eine Taktfolge mit ungleich langen Zeitabschnitten eingehalten, wobei in erz Regel die Meßzeit die kürzeren Zeitabschnitte bildet. Die Taktfolge kann veränderlich sein, beispielsweise in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur steuer- oder regelbar sein.
Die Steuer- oder Regeleinrichtung kann je nach Anwendungsgebiet und Taktfrequenz entweder einen elektronischen Umschalter mit mindestens einem kontaktlosen Schaltelement, wie einem Thyristor, Triac oder dergleichen, oder aber einen Umschalter mit mindestens einem kontaktbehafteten Schaltelement, z.B, einem Relais, aufweisen.
In der beiliegenden Zeichnung ist eine Einrichtung gemäß der Erfindung schematisch im Blockschaltbild dargestellt. Mit der Bezugsziffer 10 ist ein beliebiger Heizwiderstand mit positivem oder negativem Temperaturverhalten bezeichnet, der insbesondere in ein Fertigteil als Armierungsteil eingesetzt ist, aber auch einen Teil einer Form zum Bilden von Fertigteilen darstellen kann. Der Heizwiderstand ist über eine elektrische Leitung 11 mit einem Umschalter 12 des nicht näher bezeichneten und auch nicht vollständig dargestellten Steuer- oder Regelteiles der Einrichtung verbunden, die einen Takteingang 13 aufweist.
Die am Eingang 13 auftretenden Taktsignale steuern die Betriebsstellung des Umschalters 12 und verbinden den Heizwiderstand 10, der erfindungsgemäß gleichzeitig als Meßfühler verwendet wird, abwechselnd über eine Heizleitung 20 mit einem Heizspannungsregler 14, der über eine angedeutete Versorgungsleitung 15 mit einer Heizspannungsquelle verbunden ist, oder mit einer Temperaturmeßeinrichtung 16 . Die Temperaturmeßeinrichtung ist zweckmäßig als Vergleichsstufe aufgebaut, der über die Leitung 11, den Umschalter 12 und die Verbindungsleitung 17 ein Temperatur-Istwertsignal zugeführt wird, und die über eine Zuleitung 18 ein Temperatur-Sollwertsignal erhält. Die Meßeinrichtung 16 liefert ein von der Differenz zwischen Sollwert und Istwert abhängiges Ausgangssignal, mit welchem der Heizspannungsregler 14 beeinflußt werden kann, wie durch die gestrichelte Linie 19 in der Zeichnung zum Ausdruck gebracht ist.
Wie bereits erwähnt, kann der Umschalter 12 beliebig ausgebildet sein, beispielsweise als mechanisch oder elektromechanisch arbeitender Umschalter. Er kann aber auch bei besonders genau und empfindlich arbeitenden Einrichtungen als elektronischer Umschalter ausgebildet sein und beispielsweise einen Thyristor aufweisen, der den über die Heizleitung 20 als Wechselstrom ankommenden Heizstrom nach einem Nulldurchgang des Stromes verzögert auf die zum Heizwiderstand 10 führende Leitung 11 weiterschaltet, wodurch die Meßzeit gewonnen wird, während welcher eine Meßspannung an den Heizwiderstand 10 gelegt wird. Die Meßzeit kann beispielsweise durch eine Monoflopschaltung bestimmt sein. Die Temperaturmeßeinrichtung 16 könnte zusätzlich auch Schaltungsteile des Umschalters 12 und damit dessen Taktfolge beeinflussen. Die Höhe der Heizspannung kann beliebig sein und richtet sich nach der zum Beheizen oder Kühlen eines Werkstückes erforderlichen Temperatur und nach der Beschaffenheit des Heizwiderstandes.
Der Steuer- und Regelteil der Einrichtung wird zweckmäßig mit einem Sollwertgeber versehen, der sich in Abhängigkeit vom Temperaturkoeffizienten des Heiz-und Meßwiderstandes einstellen läßt.

Claims

Patentansprüche

Verfahren zur elektrischen Beheizung von Werkstücken oder Formen, beispielsweise von armierten Kunststoff-Fertigteilen, mittels mindestens eines Heizwiderstandes, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizwiderstand (10) gleichzeitig als Meßfühler für eine die Beheizung beeinflussende Steuer- oder Regeleinrichtung verwendet wird, und daß der Heizwiderstand (10) abwechselnd mit einer Heizstromquelle und mit dem Meßkreis (Meßeinrichtung 16) der Steuer- oder Regeleinrichtung verbunden wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizwiderstand (10) jeweils kurzzeitig mit der Temperaturmeßeinrichtung (16) verbunden wird.

3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und/oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie als kombinierten Heizwiderstand (10) und Meßfühler ein Heizmedium mit einem positiven Temperaturkoeffizienten aufweist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3 zur elektrischen Beheizung von Kunststoff-Fertigteilen, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizwiderstand (10) und Meßfühler aus einer aus Glasfasern und dünnen Metalldrähten gefertigten flexiblen Textilbahn, z.B. Gewebebahn besteht.

5. Einrichtung nach Anspruch 3 zur elektrischen Beheizung von Beton-Fertigteilen, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizwiderstand (10) und Meßfühler durch im Fertigteil enthaltene Armierungseisenstäbe gebildet ist.

6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und/oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie als kombinierten Heizwiderstand (10) und Meßfühler ein Heizmedium mit einem negativen Temperaturkoeffizienten aufweist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und/oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Steuer- oder Regeleinrichtung einen durch einen Taktgeber gesteuerten Umschalter (12) zum abwechselnden Verbinden des Heizwiderstandes (10) mit einer vorzugsweise regelbaren Heizspannungsquelle oder einer Temperaturmeßeinrichtung (16) aufweist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen elektronischen Umschalter (12) mit mindestens einem kontaktlosen Schaltelement, - .Transistor . .

z.X. einen lnyrtstor, lrlac,/o.ugl., aufweist.

9. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Umschalter (12) mit mindestens einem mit Kontakten versehenen Schaltelement, z.B.

einem Relais, aufweist.

10c Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Taktgeber mit einer steuer- oder regelbaren Taktfolge, beispielsweise mit einer in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur veränderlichen Taktfolge, aufweist.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7-10, dadurch gekennzeichnet, daß ihr Steuer- und Regelteil einen Sollwertgeber mit einer vom Temperaturkoeffizienten des Heiz- und Meßwiderstandes abhängigen Einstellung aufweist.

L e e r s e i t e