DE2348770C3 - Schaltungsanordnung zur vollautomatischen Regelung der Temperaturverteilung in Temperaturgradientöfen - Google Patents
Schaltungsanordnung zur vollautomatischen Regelung der Temperaturverteilung in TemperaturgradientöfenInfo
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- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
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- G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means
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Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur vollautomatischen Regelung der Temperaturverteilung
in Temperaturgradientöfen, durch Aufteilung der Heizwicklung in mehrere Heizabschnitte und Zuordnung
jeweils eines eigenen Temperaturfühlers und Reglers zu den einzelnen Heizabschnitten, wobei die
Sollwerte dieser Regler durch eine Kompensationsschaltung vorgegeben werden.
Bei der Prüfung von Werkstoffen, wie z. B. keramischer Farbkörper, Glasuren oder Schmelzfarben, muß
häufig die Abhängigkeit verschiedener Stoffeigenschaften, wie beispielsweise Farbton oder Oberflächenfehler,
von der Brenntemperatur ermittelt werden. Rationellstes Hilfsmittel zur Bestimmung dieser Abhängigkeit ist
der TemperaturgraHientofen. meist ein Röhrenofen, in
dem die Temperatur längs des Heizrohres stetig ansteigt
Bei den bisher bekannten Temperaturgradientöfen
wird der Temperaturgradient längs des Heizrohres im allgemeinen dadurch erreicht, daß die Wicklung des
Widerstandsdrahtes auf dem Heizrohr nicht mit konstanter, sondern mit einer stetig veränderten
Steigung aufgebracht ist Bei dieser Anordnung kann aber der durch die-Ofenwicklung einmal vorgegebene
willkürlich verändert werden und sich andererseits durch Alterung der Heizwicklung unerwünscht und
nicht korrigierbar von selbst ändern.
is bekannt, bei der die mit gleichmäßiger Steigung auf das
Heizrohr aufgebrachte Heizwicklung in mehrere Abschnitte aufgeteilt ist (DE-GM 19 01 850). Durch
Parallelschalten verschieden großer externer Widerstände zu den einzelnen Abschnitten der Heizwicklung
wird erreicht, daß die verschiedenen Ofenabschnitte verschieden stark aufgeheizt werden, wodurch sich ein
Temperaturgradient im Heizrohr einstellen läßt Eine Änderung öder durch Alterung der Heizwicklung
erforderlich gewordene Nachjustierung des Temperaturgradienten ist bei diesem Ofentyp zwar möglich; sie
kann aber nur mit einem erheblichen Zeitaufwand durchgeführt werden.
Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltanordnung für die vollautomatische Regelung
der Temperaturverteilung in Temperaturgradientöfen zu finden, die eine Nachjustierung des Temperaturgradienten
erübrigt und eine Änderung des Temperaturgradienten in weiten Grenzen gestattet
Diese Aufgabe wurde dadurch gelöst, daß die Heizwicklung des Ofens in mehrere Heizabschnitte aufgeteilt ist, die während der Aufheiz- und Haltephase des Heizstroms stets verschiedene, untereinander abgestimmte Temperaturwerte besitzen, wobei jedem Heizabschnitt ein eigener Temperaturfühler und ein eigener Regler zugeordnet sind und die Extremwerte, d.h. die Temperaturen der jeweilc kältesten und heißesten Zone vorgegeben werden, wobei erfindungsgemäß die Sollwerte dieser Regler durch eine Kompensationsschaltung vorgegeben werden, die so aufgebaut ist, daß die Vorgabe der Extremwerte in an sich bekannter Weise an entsprechenden Anzeigesystemen erfolgt und die Sollwerte der dazwischenliegenden Heizzonen sich durch eine Spannungsteilerschaltung automatisch ergeben.
Diese Aufgabe wurde dadurch gelöst, daß die Heizwicklung des Ofens in mehrere Heizabschnitte aufgeteilt ist, die während der Aufheiz- und Haltephase des Heizstroms stets verschiedene, untereinander abgestimmte Temperaturwerte besitzen, wobei jedem Heizabschnitt ein eigener Temperaturfühler und ein eigener Regler zugeordnet sind und die Extremwerte, d.h. die Temperaturen der jeweilc kältesten und heißesten Zone vorgegeben werden, wobei erfindungsgemäß die Sollwerte dieser Regler durch eine Kompensationsschaltung vorgegeben werden, die so aufgebaut ist, daß die Vorgabe der Extremwerte in an sich bekannter Weise an entsprechenden Anzeigesystemen erfolgt und die Sollwerte der dazwischenliegenden Heizzonen sich durch eine Spannungsteilerschaltung automatisch ergeben.
so Temperaturgradientöfen, die mit einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ausgestattet sind, können
verhältnismäßig einfach, mit wenigen Handgriffen, in ihren Temperaturgradienten in weiten Grenzen verändert
werden. Eine Alterung der Heizwicklung hat keinen Einfluß auf den Temperaturgradienten. Außerdem
sind auch die Aufheiz- und Abkühlphase des Ofens geregelt, und zwar derart daß auch während des
Aufheiz- und Abkühlvorgangs der Temperaturgradient längs des Heizrohres aufrechterhalten wird. Aufheiz-
und Abkühlgeschwindigkeit sind in weiten Grenzen frei wählbar und werden durch die erfindungsgemäße
Regelung exakt eingehalten.
Die Heizwicklung des Temperaturgradientofens ist in mehrere Abschnitte aufgeteilt wobei die einzelnen
Abschnitte sowohl galvanisch getrennt, als auch, was oft ofenbautechnisch günstiger ist, miteinander in Art einer
Reihenschaltung verbunden sein können.
direkter Netzbetrieb möglich, wobei jeder einzelne Wickelabschnitt direkt mit Netzspannung versorgt
wird. Aus Leistungsanpassungsgründen setzt man jedoch zweckmäßigerweise einen Anpassuiigstransformator
ein. s
Bei einer Heizrohrkonstruktion, bei der die einzelnen
Wickelabschnitte leitend miteinander verbunden sind, ist prinzipiell ein Transformator erforderlich, wobei für
jeden Abschnitt eine eigene, von den anderen galvanisch getrennte Transformatorwicklung vorzusehen
ist
Durch elektronische oder elektromechanische Schütze werden die einzelnen Heizwicklungen während des
Regelungsvorgangs im Betriebszustand ein- und ausgeschaltet. Die Temperatur im Heizrohr wird mit Fühlern,
wie z. B. Thermoelementen, gemessen, und zwar wird
jedem Rohrabschnitt, der einen Abschnitt der Heizwicklung
trägt, ein solcher Thermofühler zugeordnet
ZweckmäBigerweise baut man diese Thei.noelemente
so auf, daß für alle Elemente eine gemeinsame Temperaturvergleichsstelle (Tvbjl) vorgesehen ist
Außerdem sollte man aus Genauigkeitsgründen darauf achten, daß der Thermodraht für sämtliche Thermoelemente
von derselben Drahtrolle fortlaufend entnommen wird.
Prinzipiell könnte man den Temperaturgradienten im Heizrohr dadurch einstellen, daß man für jeden
Heizabschnitt einen Regler mit eigenem Sollwerteinsteller vorsieht Diese Anordnung hat den Nachteil, daß
an diese Regler extrem hohe Genauigkeitsanforderurv gen gestellt werden müssen. So müßten beispielsweise
bei einem Gradienten von 1000 bis 10500C und einer Anordnung von sechs Heizzonen die einzelnen Regler
auf 1000, 1010 usw. bis 10500C eingestellt werden. Bei einem Fehler von 10% im Gradienten darf z. B. der
zweite Regler nur eine Fehlerbreite von 1009 bis 101 TC, also von ±l%o aufweisen. Mit der erfindungsgemäßen
Schaltungsanordnung lassen sich diese Regelungsanforderungen erfüllen: Zur Regelung der einzelnen
Heizungsabschnitte werden Regler verwendet, die bei Eingangsspannung Null schalten. Sie sind eingangsseitig
zwischen den Thermoelementanschluß, der zu dem jeweiligen Heizabschnitt gehört, und einem
entsprechenden Anschluß einer Kompensationsschaltung angeschlossen. Diese Kompensationsschaltung
gibt die Sollwerte der Temperaturen der einzelnen Heizzonen während der Aufheiz-, der Halte- und der
Abkühlphase des Ofens in Form elektrischer Spannungen vor, entsprechend der Spannungstemperaturkurve
der Thermoelemente.
Abbildung I zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel für eine solche erfindungsgemäße Schaltung für
einen Ofen mit sechs Heizabschnitten H\ bis H6. Die
Solltemperatur, auf die der Regler Re\ den Heizabschnitt H\ während der Haltephase regeln soll, wird in
Form einer Kompensationsspannung U\ für das Thermoelement 71, z. B. durch ein Potentiometer P\,
vorgegeben. Zweckmäßigerweise betreibt man dieses und auch die weiteren Potentiometer mit Spannungen
von der Größenordnung Volt und erzeugt dann die niedrigeren Thermo-Kompensationsspannungen durch
Spannungsteilung. Diese Spannungsteiler sind in Abbildung I aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen.
Der Wert dieser Spannung, und damit die Solltemperatur des Reglers Äei während der Haltephase, wird an
Instrument IM abgelesen. Anstelle des Potentiometers P\
können auch digitale Widerstands/Schalterkombinationen verwendet werden.
Die Solltemperatur, auf die der Regler Re6 den
Heizabschnitt /& während der Haltephase regeln soll,
wird in ähnlicher Weise durch das Potentiometer /% vorgegeben und am Instrument Ιβ,ί abgelesen. Für die
übrigen Regler Re2 bis Re5 wird die Kompensationsspannung durch eine Spannungsteilerschaltung zwischen
P\ und P6 eingestellt Bei untereinander gleich
großen Spannungsteilerwiderständen Ri bis Rs erreicht
man so auf einfache Weise einen linearen Temperaturgradienten
im Heizrohr. Selbstverständlich sind bei geeigneter Wahl der Widerstände andere Kurvenverläufe
möglich.
Zur Regelung der Aufheiz- und Abkühlphase des Ofens wird die beschriebene Schaltung um eine
Spannungsquelle mit zeitlich veränderlicher Ausgangsspannung Uo erweitert, beispielsweise durch eine
Festspannung mit einem Motorpotentiometer P0. Dabei
wird diese Spannung so zugeschaltet, daß sie den Spannungen U\ bis U6 entgegengerichtet ist
Dadurch stellen die Spannungen U\ — Uo bis
U6-Uo die »momentanen Sollwerte« der Regler
/tei bis/fet dar.
Der momentane Sollwert des Reglers Äei kann am
Instrument Ub, der des Reglers Re6 am Instrument I6B
abgelesen werden.
Ein Temperaturzyklus läuft beispielsweise wie folgt ab: Die Temperatur, die sich später während der
Haltephase in der Heizzone H\ einregeln soll, wird am Potentiometer Pi eingestellt und am Instrument Im
abgelesen; entsprechend wird die Temperatur, die sich während der Haltephase in der Heizzone Hs einregeln
soll, mittels Potentiometer P6 und Instrument Ua
eingestellt
Zu Beginn der Aufheizphase stellt man das Motorpotentiometer Po von Hand z. B. so ein, daß der
momentane Sollwert U6 — Uo = 0 ist; Instrument Ub
zeigt dann NuIL Während der Aufheizphase wird die Spannung U0 in der Regel zeitlinear verringert,
beispielsweise durch den Synchron- oder Schrittmotor der sechs Regler zeitlinear, und untereinander nach
Maßgabe des Spannungsteilers zwischen Pi und P6 auch
räumlich linear verteilt, exakt und definiert an. Die Anstiegsgeschwindigkeit kann z. B. dadurch variiert
werden, daß man ein Motorpotenitometer mit umschakbarem
Getriebe vorsieht Eine einfachere und dabei genaue Einstellmöglichkeit erhält man, wenn man das
Motorpotentiometer über einen Zeittaktschalter betreibt, dessen Ein/Aus-Zeitverhältnis variabel ist
Sobald Uo — 0 wird, was durch den Schaltverstärker
Vo signalisiert wird, beginnt die Haltephase. Vo schaltet
z. B. eine Schaltuhr ein, die die Dauer der Haltephase bestimmt
Nach Ablauf der Schaltuhr beginnt die Abkühlphase, während der — durch Rückwärtslauf des Motorpotentiometers
— Uo wieder ansteigt, so daß sich die momentanen Sollwerte zeitlinear verringern. Sobald
2. B. der Sollwert U6-U0 den Wert NuU erreicht hat
spricht der Verstärker V6 an und schaltet die gesamte
Anlage aus.
Die beschriebene Schaltungsanordnung hat den Vorteil, daß sie einen vollautomatischen Ofenbetrieb
ermöglicht, daß sich die maximale Haltetemperatur, die Haltezeit der Temperaturgradient die Aufheizgeschwmdigkeit
und die Abkühlgeschwindigkeit exakt, reproduzierbar und vor allem einfach einstellen lassen.
Abbildung II zeigt den zeitlichen Temperaturverlauf in einem Temperaturgradientofen, der durch eine
erfindungsgemäße Schaltungsanordnung geregelt wird.
Claims (6)
1. Schaltungsanordnung zur vollautomatischen Regelung der Temperaturverteilung in einem
Temperaturgradientenofen, bei dem die Heizwicklung des Ofens in mehrere Heizabschnitte aufgeteilt
ist, die während der Aufheiz- und Haltephase des Heizstroms stets verschiedene, untereinander abgestimmte
Temperaturwerte besitzen, wobei jedem Heizabschnitt ein eigener Temperaturfühler und ein
eigener Regler zugeordnet sind und die Extremwerte, & h. die Temperaturen der jeweils kältesten und
heißesten Zone vorgegeben werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollwerte dieser
Regler vorgegeben werden durch eine Kompensationsschaltung, die so aufgebaut ist, daß die Vorgabe
der Extremwerte in an sich bekannter Weise an entsprechenden Anzeigesystemen erfolgt und die
Sollwerte der dazwischenliegenden Heizzonen sich durch eine Spannungsteilerschaltung automatisch
ergeben.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Anzeigesysteme geeichte
Potentiometer, digitale Widerstands/Schalterkombinationen und/oder den Einstellpotentiometern parallel
geschaltete Anzeigeinstrumente verwendet werden.
3. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofen auch
in der Aufheiz- und/oder Abkühlphase geregelt betrieben wird, indem eine zusätzliche, zeitlich
veränderliche Spannungsquelle derart zu den Kompensationsspannungen für die Haltephase zugeschaltet
wird, daß beide einander entgegengeschaltet sind.
4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die
Haltezeit eine Zeitsteuerung vorgesehen ist
5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur
Erzeugung der zeitlich veränderlichen Gegenspannung eine Pestspannung, kombiniert mit Motorpotentiometer,
vorgesehen ist.
6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur
einfachen genauen Variation der Änderungsgeschwindigkeit der Gegenspannung vor den Antriebsmotor
des Motorpotentiometers ein Zeittaktschalter geschaltet wird, dessen Ein/Aus-Zeitverhältnis
verstellbar ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2348770A DE2348770C3 (de) | 1973-09-28 | 1973-09-28 | Schaltungsanordnung zur vollautomatischen Regelung der Temperaturverteilung in Temperaturgradientöfen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE2348770A DE2348770C3 (de) | 1973-09-28 | 1973-09-28 | Schaltungsanordnung zur vollautomatischen Regelung der Temperaturverteilung in Temperaturgradientöfen |
Publications (3)
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---|---|
DE2348770A1 DE2348770A1 (de) | 1975-08-21 |
DE2348770B2 DE2348770B2 (de) | 1978-09-14 |
DE2348770C3 true DE2348770C3 (de) | 1979-05-17 |
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ID=5893933
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2348770A Expired DE2348770C3 (de) | 1973-09-28 | 1973-09-28 | Schaltungsanordnung zur vollautomatischen Regelung der Temperaturverteilung in Temperaturgradientöfen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2348770C3 (de) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0768590A1 (de) * | 1995-10-13 | 1997-04-16 | OFFICINE MECCANICHE RIVA S.r.l. | Methode und Vorrichtung zur Regelung der Temperatur von Öfen einer Texturiermaschine |
SE516529C2 (sv) * | 1995-11-07 | 2002-01-22 | Sandvik Ab | Effektstyrning vid ugn |
-
1973
- 1973-09-28 DE DE2348770A patent/DE2348770C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE2348770A1 (de) | 1975-08-21 |
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