DE2606396C3

DE2606396C3 - Vorrichtung zum Aufheizen und Einstellen einer vorgegebenen Behandlungstemperatur von Werkstücken mittels stromstarker Glimmentladung

Info

Publication number: DE2606396C3
Application number: DE2606396A
Authority: DE
Inventors: Werner Dr. 5038 Rodenkirchen Oppel
Original assignee: IONIT ANSTALT BERNHARD BERGHAUS VADUZ
Current assignee: IONIT ANSTALT BERNHARD BERGHAUS VADUZ
Priority date: 1976-02-18
Filing date: 1976-02-18
Publication date: 1979-01-04
Also published as: US4130762A; CA1092954A; DE2606396B2; FR2341892B1; DE2606396A1; BR7700948A; CH611098A5; GB1567838A; JPS5636559B2; ZA77768B; FR2341892A1; DD130089A5; IT1074675B; PL110400B1; JPS5299936A; SU753373A3

Description

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Die vorliegende Erfindurg betri"t eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des A nspruchs 1.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der CH-PS 3 64 850 bekannt, wobei die zugeführte Spannung derart gesteigert wird, daß die spannungsbeanspruchten Flächen durch den Energieumsatz der Glimmentladung auf eine vorbestimmte Temperatur während des Anfahrvorgangs erhitzt werden, indem eine Steuerung des Anfahr- bzw. Aufheizvorganges stattfindet.

Eine entsprechende Vorrichtung ist aus der DE-AS 10 29 641 bekannt, bei der eine Steuerung vorgenommen wird, indem die den Werkstücken zugeführte elektrische Energie nach einem nach Art und zeitlichem Ablauf vorgegebenen Programm verändert wird, das nach einem einstellbaren Rhythmus und in vorbestimmter Aufeinanderfolge automatisch durchgeführt wird, solange in der Glimmentladung keine spontanen Änderungen der Entladung, etwa Lichtbogen, auftreten. Hierbei wird stufenweise gearbeitet, wobei bei Auftreten spontaner Änderungen der Glimmentladung ein Überwachungsorgan vorgesehen werden muß, durch das das vorgegebene Programm gestoppt oder zurückgeschaltet wird.

Eine Steuerung, ob sie manuell oder mit einem Stufenprogramm durchgeführt wird, ergibt jedoch keine völlig stetige Regelung der Temperaturführung und bei einer Unterbrechung der Glimmentladung durch Auftreten von Lichtbogen keine lückenlose Weiterführung des Aufheiz· bzw, Einstellvorganges für die &o BehändlUngstefnperätUf, wobei außerdem eine Stufenprogrammsteuerung mit einem großen technischen Aufwand Verbunden ist.

Ferner ist aus der DE-OS 24 19 661 eine Reguliereinrichtung für eine Heizung eines Straßen- oder bi Brückenbelages bekannt, die dazu dient, die Heizung oder wenigstens einen Teil hiervon während eines möglichst geringen Zeitraumes einzuschalten, um entsprechend den herrschenden Wetterverhältnissen ein Ein- bzw. Ausschalten vorzunehmen, um eine Glatteisbildung zu verhindern. Hierbei wird die Änderung von bestimmten Meßwerten im Verlauf der Zeit entsprechend der Entwicklungstendenz der Wetterverhältnisse registriert und ausgewertet Hierbei kommt es jedoch nicht darauf an, einen möglichst geradlinigen Anstieg der Temperatur ohne Oberschwingen eine vorgegebene Behandlungstemperatur zu erzielen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so auszubilden, daß sich selbsttätig ein im wesentlichen geradliniger Anstieg der Temperatur des Werkstückes ohne Überschwingen über die vorgegebene Behandlungstemperatur ergibt.

Diese Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst

Durch diese Vorrichtung wird die zeitliche Ableitung der Temperatur gebildet und mit einem vorgegebenen Wert verglichen, während der Entladungsstrom entsprechend dem Vergleichswert nachgeregelt wird. Bei Erreichen der vorgegebenen Behandlungstemperatur wird auf diesen Wert geregelt. Bei Auftreten von Entladungsstörungen wie Lichtbogen ist es zweckmäßig, den Entladungssfrom zurückzunehmen und nach Abklingen der Störung das Aufheizen weiterzuführen.

Auf diese Weise ergibt sich eine kontinuierliche Kurve bezüglich des Temperaturanstieges bezogen auf die Zeit, wobei selbst bei einem längeren Abschalten der Glimmentladung bei der augenblicklichen Temperatur der Werkstücke im Rezipienten die Behandlung weitergeführt wird, so daß sich aufgrund einer Abkühlung der Werkstücke im Rezipienten lediglich eine Parallelverschiebung der Kurve ergibt. Hierdurch wird insbesondere ein äußerst gleichmäßiges von Störungen durch auftretende Lichtbogen relativ freies Anfahren von Glimmentladungspro/essen gewährleistet, während sich ein sanltes Einschwenken der Anstiegskurve für die Behandlungstemperatur auf den Sollwert ohne ein Oszillieren um den Sollwert ergibt

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 zeigt ein Diagramm für den zeitlichen Temperaturverlduf bei Regelung der Behandlungstemperatur mittels der Vorrichtung nach Fig. I.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung besitzt einen Differenzierer 10, dessen Eingang mit einer oder mehreren Meßstellen für die Temperatur & der Werkstücke im Rezipienten verbunden ist. Der Ausgang des Differenzierers 10 ist mit einem Eingang 11a eines Komparators 11 verbunden, dessen anderer Einang 116 mit einer einen Sollwert liefernden Einrichtung verbunden ist Letztere besteht aus einem Komparator 13, von dem ein Eingang 13a mit der oder den Meßstellen für die Temperatur verbunden ist, während der andere Eingang \3b mit einem einstellbar fest vorgegebenen Sollwert für die Behandlungstemperatur verbunden ist Der Ausgang des Komparators 13 ist auf den Eingang 11 b des Komparators 11 geführt

Als Komparator 13 wird insbesondere ein Opera* tionsverstärker verwendet (entsprechendes gilt für den Komparator 11), der bei großer Eingangsspannungsdifferenz in die Sättigung geht, d. h. als Komparator wirkt, während er bei kleiner Eingangsspannungsdifferenz, nämlich dann, wenn sich die Temperatur ϋ dem Sollwert

$_wii nähert, ein gegen Null gehendes Signal liefert. Bei ft^usoii ist die Ausgangsspannung des Verstärkers 13 gleich Null. Wenn zusätzlich die zeitliche Ableitung der Temperatur d#/dr gleich Null ist, ist der Ausgang des Verstärkers 11 ebenfalls Null.

Der von dem Verstärker 13 gelieferte Sollwert Δΰ wird mit der zeitlichen Ableitung der Temperatur di?7df mittels des [Comparators Il verglichen, wobei das Ausgangssignal des !Comparators Il einem Stromregler 12 zugeführt wird, der insbesondere als PI-Regler mit langer Nachstellzeit ausgebildet ist. Der PI-Regler 12 erhöht bei einem Ausgangssignal am Komparator 11 langsam und kontinuierlich den Strom, damit nicht durch plötzliche Stromänderungen das Auftreten von Lichtbogen im Rezipienten verursacht wird.

Dem PI-Regler 12 werden zweckmäßigerweise bei auftretenden Lichtbogen Impulse zum Reduzieren des Stroms zugeführt, wobei diese Impulse beispielsweise von einem Schnellschalter erzeugt werden, der mit einer Eingangsklemme 14 des PI-Reglers 12 verbunden ist. Diese Impulse können beispielsweise von d-im im PI-Regeler 12 gebildeten Integral subtrahiert werden, so daß sich ein verminderter Anstieg der Strornerhöhung oder eine Reduzierung des Stroms ergibt Auf diese Weise wird eine Rückkopplung zwischen dem Auftreten von Lichtbogen und dem Betriebsstrom für die Glimmentladung geschaffen.

Der Ausgang des PI-Reglers 12 liefert den Sollwert für den Betriebsstrom l_san-

In Fi g. 2 ist die Temperatur ϋ· gegenüber der Zeit t aufgetragen. Die durchgezogene Kurve 20 zeigt einen normalen Anfahrvorgang für eine stromstarke Glimm

entladung. Die Kurve 20 steigt stetig an und nähert sich asymptotisch der vorgegebenen Behandlungstemperatur dsoii.

In dem gestrichelt eingezeichneten Bereich 22 arbeitet der Verstärker 13 als Verstärker, während er unterhalb des gestrichelten Bereichs 22 als Komparator wirkt, da er aufgrund der großen Eingangsspannungsdifferenz zwischen & und &_soii in Sättigung betrieben wird. Kurzzeitige Unterbrechungen des Anfahrvorganges bei dem Glimmentladungsprozeß durch auftretende Lichtbogen, die durch einen Schnellschalter bewirkt werden, führen zu keinen Unterbrechungen der Kurve 20, sondern zu einer entsprechenden Einregulierung der Steigung dieser Kurve. Bei längerzeitigen Unterbrechungen, wie sie durch verschiedenartige Störungen wie kurzzeitiger Kühlwasserausfall hervorgerufen werden können, z. B. während des Zeitintervalls t\ bis (2, kann eine Abkühlung der Werkstücke erfolgen, wie mittels der strichpunktierten Kurve 21 dargestellt ist. Das erneute Aufheizen im Zeitpunkt i2 beginnt dann bei der Temperatur, die die zu behandelnden Werkstücke in diesem Zeitpunkt besitzen. Der ansteigende Teil der Kurve 21 verläuft dann im wesentlichen parallel zu dem entsprechenden Teil der Kurve 20, wobei die Häufigkeit der Ausbildung von Lichtbogen durch die Rückkopplung über die vom Schnellschalter kommenden Signale auf ein Mindestmaß reduziert wird. Auf diese Weise werden die Unterbrechungen des Aufheizvorganges infolge des Ansprechens des Schnellschalters gering gehalten, so daß für den Aufheizvorgang ein minimaler Zeitaufwand bei optimaler Schonung der Werkstücke erreicht wird.

Hiereu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

!.Vorrichtung zum Aufheizen und Einstellen einer vorgebbaren Behandlungstemperatur von Werkstücken mittels stromstarker Glimmentladung in einem Rezipienten mit einer Stromregeleinrichtung, in der eine von der Temperatur des Werkstücks abhängige Meßgröße mit einer Sollgröße vergleichbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßgröße sowohl an einem zeitlichen Differenzierglied (10) als auch an dem einen Eingang eines ersten Differenzverstärkers (13) liegt, an dessen zweitem Eingang ein der Solltemperatur (ö«,//) proportionales Signal liegt und die Ausgänge des Differenziergüedes (10) und des ersten Differenzverstärkers (13), der bei großer Differenz der Eingangssignale ein konstantes Ausgangssignal liefert, mit den Eingängen (11a, Wb) eines zweiten Differenzverstärkers (11) verbunden sind, dessen Ausgang an einen PI-Regler (12) langer Nachstellzeit für den Sollwert (Isoii) des Entladungsstromes im Rezipienten angeschlossen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem PI-Regler ein von der Zahl der Lichtbogenentladungen proportionales Signal zuführbar ist, in Abhängigkeit von dessen Größe der Sollwert des Entladungsstroms reduzierbar ist.