DE2704661C2 - Verfahren zum Regeln des Temperaturverlaufs in einem Töpferofen und Töpferofen zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und einen Töpferofen zum Regeln des Temperaturverlaufs unter Verwendung von mindestens einem Temperaturfühler, der an einer Stelle, wo sich die Temperatur mit Verzögerung an die im Ofen anpaßt, angebracht ist, um die den Heizelementen zugeführte Energie zu steuern.

Derartige Töpferöfen sind aus der US-Patentschrift 49 674 bekannt. Solche Töpfer- oder Keramiköfen werden im wesentlichen zum Backen von Tonwaren benutzt. Es soll dabei zwischen sogenannten industriellen Ofen zur Herstellung von Tonwaren nach industriellen Maßstäben und Töpferöfen für didaktische Zwecke, Künstler und Amateure unterschieden werden. Die Erfindung bezieht sich namentlich auf letzteren Typ.

Der erforderliche Temperaturverlauf ist abhängig von der Füllung des Ofens, aber im allgemeinen kann gesagt werden, daß die maximal erreichbare Temperatur von der Größenordnung von 1100 bis 1300° C ist. Diese Temperatur soll in verschiedenen Stufen erreicht werden, wobei jeweils die Temperatur während einer bestimmten Zeitperiode auf einem bestimmten Wert gehalten werden kann bevor sie erhöht wird. Die zum Backen von Tonwaren erforderliche Zeit ist von der

Größenordnung von 4 bis 12 Stunden, Um Wasserreste

und chemisch gebundenes Wasser zu entfernen, muß die

Temperatur während einer bestimmten Zeit auf einem

konstanten Wen gehalten werden. Wenn erheblich von dem erforderlichen Temperaturverlauf abgewichen

wird, ergibt sich ein wertloses Produkt Töpferöfen für

Amateure werden unter anderem in Schulen und von Privatleuten verwendet Es wird einleuchten, daß mit Rücksicht auf die lange

ίο Zeitperiode große Aufmerksamkeit seitens des Benutzers erforderlich ist, um einen richtigen Temperaturverlauf zu bewerkstelligen auch wenn der Ofen mit einem Programmschalter ausgerüstet ist Der meist von Hand betätigte Programmschalter muß zeitweilig, ζ. Β. mit

is Zwischenräumen von einer halben Stunde bis zwei Stunden aufs neue eingestellt werden, um eine höhere Temperatur zu erreichen. Insbesondere bei Verwendung in Schulen, wo das Backen meistens außerhalb der Unterrichtsstunden, z. B. nachts stattfindet, ist dies ein ernstliches Bedenken. Außerdem wird die Ladungsmenge des Ofens nicht berücksichtigt Ein ähnliches Bedenken wohnt auch einem von einer Uhr gesteuerten Schalter inne. Es sind Töpferöfen mit komplizierter, selbsttätig wirksamer, programmgesteuerter Regelapparatur bekannt, bei der die Temperatur im Ofen gemessen und der Temperaturyerlauf gemäß einem bestimmten Programm geregelt wird. Die Kosten einer solchen Regelung sind jedoch besonders hoch und betragen ein Vielfaches der Kosten des Ofens selbst Für Amateure und Unterrichtsicwecke sind solche Beträge prohibitiv. Daher begnügt man sich mit Handschaltern.

Es sind für wasserbeheizte Boiler- auch bereits Schaltungen bekannt (US-PS 33 51 739), die nach Art einer Programmschaltung die Aufheizung des Boilers durchführen. Allerdings ist diese Programmschaltung eine andere; denn zunächst wird einmal die volle Heizung angelegt und danach werden nach und nach die einzelnen Heizelemente außer Betrieb genommen.

Danach unterscheiden sich die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte von der bekannten Anordnung und dem Verfahren dadurch, daß bei jener zunächst mit der vollen Leistung und nachher mit verminderter Leistung geheizt wird, wobei abhängig von dem Raumthermosta ten die Rückschaltung der Leistung erfolgt, während zum Ende des Heizprogrammes die volle Leistung zugeführt wird.

Schließlich ist es durch die DE-AS 15 65 439 bei Wärmespeicheröfen bereits bekannt, daß ein Tempera turfühler eines Temperaturmeß- und Regelgerätes außerhalb eines von einer Isolierschicht umschlossenen Wärmespeicherkerns angeordnet wird, so daß er dem direkten Einfluß des Hitzebereichs des Ofens nicht ausgesetzt ist

Die Erfindung bezweckt ein Verfahren zur automatischen Regelung des Temperaturverlaufs in einem Töpferofen nach einem bestimmten Programm zu schaffen und einen für dieses Verfahren besonders geeigneten Töpferofen anzugeben.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem Verfahren und einem Töpferofen der eingangs beschriebenen Gattung mit den im Anspruch 1 gekennzeichneten Mitteln und Maßnahmen gelöst. Die Maßnahme nach der Erfindung gründet sich auf den nachfolgenden Gedanken. Bei einer bestimmten Menge zugeführter Leistung wird eine bestimmte Temperatur im Ofen erreicht. Durch stufenweise Erhöhung der Menge zugeführter Leistung ergibt sich somit im Ofen eine

ansteigende Temperatur, Die stufenweise Erhöhung der Menge zugeführter Leistung kann auf Grund einer Temperaturmessung auf der Außenseite des Ofens erfolgen, da eine bestimmte Beziehung zwischen der Temperatur im Ofen und der auf der Außenseite der Ofenwand vorliegt Wenn die einer bestimmten Menge zugeführter Leistung zugehörende Temperatur im Ofen erreicht ist, verläuft eine bestimmte Zeit bevor die Temperatur auf der Außenseite einen der Temperatur im Ofen entsprechenden Wert erreicht hat Dies ist naturgemäß von den [soliereigenschaften der Wand abhängig.

Während der genannten Zeitspanne bleibt die zugeführte Leistungsmenge und somit die Temperatur im Ofen konstant Es gibt somit eine Zeitspanne, während der die Temperatur im Ofen der zugeführte Leistungsmenge zugehörenden Wert erreicht hat, wobei die Temperatur auf der Außenseite der Wand langsam bis zu der der Innentemperatur entsprechenden Temperatur ansteigt Diese Zeitspanne kann zur Programmregelung benutzt werden. Indem der Zeitpunkt zu dem wieder eine höhere Leistung dem Ofen zugeführt wird, durch den Wert der Temperatur auf der Außenseite der Wand bestimmt wird, kann die Periode, während der die Temperatur im Ofen konstant bleibt, festgelegt werden. Der Grundgedanke dabei ist daß die Zeitspanne, welche die Temperatur auf der Außenseite der Wand benötigt, der Temperatur im Ofen zu folgen, länger ist als die Zeitspanne, während der dia Temperatur im Ofen auf dem gleichen Pegel bleiben soll.

Der vorstehend geschilderte Gedanke ermöglicht, durch sehr einfache Mittel eine hinreichende genaue Regelung für diese Art von öfen zu bewerkstelligen. Die Temperaturmessung kann durch Fühler erfolgen, die je für sich über nur einen Teil des Gesamttemperaturbereichs wirksam sind. Solche Fühler sind billig.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand eines Schaltbilds näher erläutert

Der Töpferofen 1 wird mit Hilfe eines Heizelements 2 aus dem elektrischen Netz 3 gespeist Der Bimetallschalter 4 wird durch einen Heizwiderstand 5 erwärmt und führt eine bestimmte Menge Leistungen dem Ofen 1 zu. Die Leistungszufuhr an den Ofen ist abhängig von der Tatsache, ob und wie viel der Parallelzweige 6, 7, 8 und 9 eingeschaltet sind. Wenn die Zweige 6,7,8 und 9 geöffnet sind, wird die volle Leistung dem Ofen zugeführt Wenn einer oder mehr Parallelzweige eingeschaltet sind, wird nur ein Teil der Volleistung dem Ofen zugeführt Die Thermostaten Tl, T2 und 73 sind auf der Außenwand des Ofens angebracht und schalten bei einer bestimmten Temperatur. Bei Zunahme der Temperatur wird zunächst der Schalter 7Ί, dann T2 und schließlich T3 geöffnet In Abhängigkeit von den Werten von R 1 und R 2 läßt sich der Prozentsatz der Volleistung für den Ofen regeln. Durch die Wahl der Schaltpunkte von Tl, Γ2 und T3 wird, wie in der Einleitung erwähnt die Zeitspanne bedingt, während der ein bestimmter Teil der Volleistung dem Ofen zugeführt wird und während der die Temperatur im Ofen konstant bleibt Es wird einleuchten, daß an Stelle einer stufenweisen Temperaturregelung auch eine kontinuierliche Regelung durchführbar ist. In diesem Falle kann die Anzahl von Thermostaten T erhöht werden oder sie können in einem analogen Anzeigein · strument vereint werden.

Es wird jedoch stets die Zeiikonita^r te der Ofenwand benutzt um die erwünschte Zeitspanne zu erhalten, während der die Temperatur im Ofen konstant bleiben soll.

B(-'< automatischer Regelung ist der Handschalter 10 geöffnet Beim Schließen des Schalters 10 wird die minimale Leistung dem Ofen zugeführt Durch Änderung des Abstands zwischen dem Heizwiderstand 5 und dem Bimetallschalter 4 läßt sich die Leistungszufuhr an den Ofen von Hand betätigen.

Obgleich eine niedrigere Umgebungstemperatur als die, auf welche der Ofen eingestellt ist einen Einfluß auf die Außentemperatur hat, wirkt die Regelung auch wenn die Umgebungstemperatur besonders niedrig ist, noch zufriedenstellend. Obgleich somit die Außentemperatur verhältnismäßig »spät« den Schaltpunkt erreicht und somit die Innentemperatur »länger« auf einem bestimmten Wert bleibt ist dies nicht bedenklich. Es soll daran erinnert werden, daß das Backen von Tonwaren in solchen öfen kaum oder nicht durch eine 2U langsame Temperaturerhöhung beeinflußt wird, während eine zu schnelle Temperaturzunahme beeinträchtigend wirkt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   . 1, Verfahren zum Regeln des Temperaturverlaufs in einem Töpferofen, unter Verwendung von mindestens einem Temperaturfühler, der an einer Stelle, wo sich die Temperatur mit Verzögerung an die im Ofen anpaßt, angebracht ist, um die den Heizelementen zugeführte Energie zu steuern, dadurch gekennzeichnet, daß eine Programmschaltung vorgesehen ist, mit der während aufeinanderfolgenden Programmstufen je eine größere, zum Erreichen der der diesbezüglichen Programmstufe zugehörigen Temperatur im Ofen, den Heizelementen eine ausreichende mittlere Leistung zugeführt wird, unddaß jeweils die nächste Programmstufe beim Erreichen einer gewählten, durch einen zugehörigen Temperaturfühler gemessenen Temperatur eingeschaltet wird.

   Z. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur durch an der Außenwand des Ofens angebrachte Temperaturfühler erfaßt wird, von denen jeder nur über einen Teil des Gesamttemperaturbereichs wirksam ist

   3. Töpferofen zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, enthaltend einen Temperaturfühler, der an einer Stelle angebracht ist, wo sich die Temperatur mit Verzögerung an die im Ofen anpaßt, zur Steuerung der den Heizelementen zugeführten Energie, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Temperaturfühler angebracht sind, von denen jeder nur über einen Teil des Gesamttemperaturbereichs wirksam uhd mit einer zugehörigen Stufe einer Programmschaltung« erbuni^.n ist

   4. Töpferofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Programm^ ,haltung durch eine Anzahl den Speiseklemmen des Ofens parallelgeschaltete Widerstände gebildet ist, die durch je einen Temperaturfühler ein- und abschaltbar sind.

   5. Töpferofen nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturfühler vom Bimetalltyp sind.