DE2856304A1

DE2856304A1 - Elektrisch beheiztes giessgeraet fuer dentalguesse und steuereinrichtung fuer dessen betrieb

Info

Publication number: DE2856304A1
Application number: DE19782856304
Authority: DE
Inventors: Kurt Dipl Phys Dr Eiermann; Helmut Dipl Phys Dr Knosp; Peter Rauh; Gerhard Woweries
Original assignee: Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1978-12-27
Filing date: 1978-12-27
Publication date: 1980-07-17
Also published as: DE2856304C2

Description

Elektrisch beheiztes Gießgerät fiir Dentalgüsse und
Steuereinrichtung für desscn Betrieb.
Die Erfindung betrifft ein elektrisch beheiztes Gießgerät für Dentalgüsse, im wesentlichen bestehend aus einem Schmelztiegel, mit einer Heizwicklung aus einem Material mit positivem Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes, insbesondere aus Edelmetall, einer Gießform und einer elektrischen Steuereinrichtung für den Heizstrom.
Zum Schmelzen und Gießen vorzugsweise von Edelmetalllegierungen sind in der Zahntechnik elektrisch beheizte Öfen in Verbindung mit geeigneten Gießanlagen gebräuchsich, Zur Erreichung der für hochschmelzende Legierungen erforderlichen Gießtemperaturen von ca. 14000C bestehen die Heizwicklungen dieser Öfen meist aus Platinlegierungen, beispielsweise aus einer Platin-Rhodium-Legierung mit 70 % Platin und 30 % Rhodium. Solche Wicklungen haben einen positiven Temperaturkoeffizienten, so dass beispielsweise der Widerstandswert der genannten Platin-Rhodium-Wicklung beim Aufheizen von Zimmertemperatur auf 14000C auf fast das dreifache ansteigt.
Üblicherweise werden Öfen mit derartigen Heizwicklungen durch einen Transformator mit fester Sekundärspannung mit der notwendigen Heizleistung versorgt. Die Sekundärspannung darf dabei nur so gross gewählt werden, dass beim Anheizen bei Raumtemperatur (= geringster Widerstand der Wicklung) kein zu hoher Einschaltstrom fliesst, der zur Beschädigung der Heizwicklung führt bzw. die zulässige Stromaufnahme durch das Versorgungsnetz übersteigt (Netzsicherung spricht an).
Bei diesem Verfahren müssen nach dem Einschalten kurzzeitig Sekundärströme von mehr als 50 A in Kauf genommen werden. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass bei fest eingestellter maximal möglicher Sekundär.
spannung das Erreichen der erforderlichen Temperatur von 14000C wegen des mit der Temperatur zunehmenden Widerstands der Heizwicklung relativ langsam erfolgt.
Für den praktischen Betrieb ergeben sich dadurch zu lange Aufheizzeiten. Hinzu kommt, dass mit zunehmender Gebrauchsdauer der Öfen der elektrische Gesamtwiderstand der Heizwicklung infolge Abdampfens von Legierungsbestandteilen ansteigt. Neben einer dadurch hervorgerufenen zusätzlichen Verlängerung der Aufheizdauer ist darüber hinaus bei gealterten Öfen nicht mehr gewährleistet, dass die Endtemperatur von 14000C erreicht-wird. Bei fest eingestellter Sekundärspannung fehlt deshalb die zur Erreichung der Endtemperatur notwendige Leistungsreserve.
Es ist daher schon versucht worden, die Versorgungsspannung in Abhängigkeit von der Temperatur an die Widerstandscharakteristik der Heizwicklung anzupassen.
Dies kann beispielsweise durch Dreh- oder Stufentransformatoren geschehen. Für den Praxisbetrieb ist jedoch eine automatisch arbeitende Steuerung anzustreben.
Bekannte Steuerungsarten für Heizgeräte sind beispielsweise die Phasenanschnittsteuerung und die Schwingungspaketsteuerung. Diese sowie andere bekannte Steuerungsarten sind zwar im Prinzip anwendbar, sie weisen jedoch Nachteile im Hinblick auf die Gebrauchsdauer von Öfen mit Heizwicklungen insbesondere aus Platinlegierungen auf.
Die Nachteile liegen vor allem darin, dass bei Steuerungsarten, die den Strom konstant halten, beispielsweise die Phasenanschnittsteuerung, die aufgenommene Leistung mit dem Widerstand der Heizwicklung zunimmt.
Dies hat zur Folge, dass eine mit zunehmender Gebrauchsdauer eintretende Erhöhung des Widerstands zu einer Steigerung der aufgenommenen Leistung führt, die das Abdampfen der Heizwicklung beschleunigt und damit einen erhöhten Verschleiss der Öfen verursacht (Selbstmordeffekt). Die Verwendung der Schwingungspaketsteuerung zur Anpassung der Leistung hat die Nachteile, dass die diskontinuierlich zugeführte Leistung zu kurzzeitig aufeinanderfolgenden Temperaturschwankungen im Ofen führt, die die Heizwicklung und die Keramik sowohl thermisch als auch wegen deren unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten mechanisch erheblich belasten, und dass kurzzeitig hohe Spitzenströme auftreten.
Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektrisch beheiztes Gießgerät fiir Dentalgüsse zu schaffen, im wesentlichen bestehend aus einem Schmelztiegel mit einer Heizwicklung aus einem Material mit positivem Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstands, insbesondere aus Edelmetall, einer Gießform und einer elektrischen Steuereinrichtung für den Heizstrom, wobei zur Schonung der Heizwicklung das Aufheizen im unteren Temperaturbereich mit relativ niedriger Spannung erfolgen soll und bei höheren Temperaturen durch Übergang auf eine höhere Spannung eine ausreichende Leistungsreserve vorhanden sein soll, ohne dass ein Abdampfen von Legierungsbestandteilen der Heizwicklung, hohe Spitzenströme oder mechanische Belastungen auftreten.
Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das Gießgerät einen Transformator mit zwei Spannungsabgriffen, ein Umschaltrelais mit Umschaltkontakten und einen elektronischen Leistungssteller zum Ein-, Um- und Ausschalten des Heizstroms enthält.
Die Abbildung zeigt schematisch eine beispielshafte Auführungsform des erfindungsgemässen Gießgerätes.
Ein an das Stromnetz angeschlossener Transformator (1) mit zwei Spannungsabgriffen (A und B) ist über die Umschaltkontakte (7) eines Umschaltrelais (2) und einen elektronischen Leistungssteller (3) mit der Heiz;-wicklung (4) der Schmelzofens (8) verbunden, Die Stromregelung erfolgt dabei über den Temperaturfühler (6) und die Steuer- und Regeleinheit (5).
Die Steuereinrichtung zur automatischen Regelung des Heizstroms besteht darin, dass der Transformator (1) über die Umschaltkontakte (7) und über den elektronischen Leistungssteller (3) an die Heizwicklung (4) geschaltet ist, wobei das Umschaltrelais (2) und der elektronische Leistungssteller (3), gesteuert durch die Steuer- und Regeleinheit (5),unterhalb der Solltemperatur den Strom ausschalten und das Umschaltrelais (2) unterhalb einer fest eingestellten Temperatur, die unterhalb der Solltemperatur liegt, den Transformatorabgriff mit der niedrigeren Spannung, und bei Temperaturen oberhalb dieser fest eingestellten Temperatur, den Transformatorabgriff mit der höheren Spannung schaltet.
Dadurch wird nach dem Einschalten des Heizstroms gemäss Schaltstellung A der Ofen mit verminderter Spannung betrieben. Würde man den Ofen nur mit dieser, den Erfordernissen bei tiefer Temperatur angepassten Spannung betreiben, würde er die Solltemperatur erst nach sehr langer Zeit erreichen. Daher wird bei Erreichen einer fest eingestellten Temperatur T1 (z.B.
bei 6000C) das Umschaltrelais (2) automatisch in Schaltstellung B umgeschaltet, so dass der Ofen mit erhöhter Spannung betrieben wird und damit beschleunigt aufheizt.
Bei Erreichen der Solltemperatur unterbricht der elektronische Leistungssteller (3) den Heizstrom, bei Unterschreiten schaltet er erneut ein usw. Als Stellglied der eigentlichen Regelung ist demnach der elektronische Leistungssteller (3) wirksam, vorteilhafterweise ein Thyristor.
Im. einfachsten Fall schaltet er die erhöhte Spannung beim Regeln ein und aus. In den Fällen, in denen die verminderte Spannung zum Halten der Solltemperatur ausreichend ist, wird vorteilhafterweise folgende Arbeitsweise gewählt: Beim Überschreiten der Temperatur T2, die geringfügig, z.B. 30°C unterhalb T,,11 gewählt ist, schaltet das Umschaltrelais (2) auf die verminderte Spannung, Schaltstellung A um, so dass beim Regeln nur die verminderte Spannung ein- und ausgeschaltet wird, eine Massnahme, die sich günstig auf die Lebensdauer der Heizwicklung (4) auswirkt.
Die Tatsache, dass mit dem elektronischen Leistungssteller (3) der Heizstrom völlig abgeschaltet werden kann, lässt vorteilhafterweise sich zur Schonung der Schaltkontakte (7) des Umschaltrelais (2) ausnutzen: Dazu muss die Steuer- und Regeleinrichtung die Umschaltbefehle für den elektronischen Leistungssteller (3) und das Umschaltrelais (2) so koordinierten, dass beim berschreiten der Schaltpunkttemperatur T1 ohne zeitliche Verzögerung der Leistungssteller (3) gesperrt wird, so dass die nach Ablauf einer kleinen Verzögerungszeit stattfindende Umschaltung der Relaiskontakte (7) von A auf B stromlos erfolgt.
Nach Ablauf einer zweiten, ebenfalls kleinen Verzögerungszeit schaltet der Halbleiterleistungssteller wieder ein.
Auf diese Weise lässt sich eine starke Schonung und damit eine Erhöhung der Lebensdauer der Schaltkontakte (7) erreichen.
Das erfindungsgemässe Gießgerät hat den Vorteil, dass das Aufheizen der Heizwicklung im unteren Temperaturbereich mit relativ niedriger Spannung erfolgt und so die Heizwicklung schont. Durch Umschaltung auf eine höhere Heizleistung bei höheren Temperaturen ist eine ausreichende Leistungsreserve vorhanden, ohne dass ein Abdampfen von Legierungsbestandteilen der Heizwicklung zu befürchten ist, hohe Spitzenströme oder mechanische Belastungen auftreten.

Claims

Elektrisch beheiztes Gießgerät ftir Dentalgüsse und Steuereinrichtung für dessen Betrieb.

PATENT ANSPRÜCHE Elektrisch beheiztes Gießgerät für Dentalgüsse, im wesentlichen bestehend aus einem Schmelztiegel mit einer Heizwicklung aus einem Material mit positivem Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstands, insbesondere aus Edelmetall, einer Gießform und einer elektrischen Steuereinrichtung für den lleizstrom, dadurch gekennzeichnet, dass das Gießgerät einen Transformator (1) mit zwei Spannungsabgriffen, ein Umschaltrelais (2) mit Umschaltkontakten (7) und einen elektronischen Leistungssteller (3) zum Ein-, Um- und Ausschalten des Heizstroms enthält.
2. Steuereinrichtung zur automatischen Regelung des Heizstroms eines mit einer elektrischen Heizwicklung aus einem Material mit positivem Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstands versehenen Gießgerätes für Dentalgüsse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Transformator (1) mit zwei Spannungsabgriffen über die Umschaltkontakte(7) eines Umschaltrelais (2) und über einen elektronischen Leistungssteller (3) an die Heizwicklung (4) des Schtelzofens (8) des Gießgerätes geschaltet ist, wobei Umschaltrelais (2) und elektronischer Leistungssteller (3) gesteuert durch eine Steuer- und Regeleinheit (5) unterhalb der Solltemperatur den Strom ein-und oberhalb der Solltemperatur den Strom ausschalten, und das Umschaltrelais (2) unterhalb einer fest eingestellten Temperatur, die ihrerseits unterhalb der Solltemperatur liegt, den Transformatorabgriff mit der niedrigeren Spannung und bei Temperaturen oberhalb dieser festeinge stellten Temperatur den Transformatorabgriff mit der höheren Spannung schaltet.
3. Steuereinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung der Lebensdauer der Heizwicklung (4) durch eine Steuer- und Regeleinheit (5) beim Überschreiten einer Temperatur, die dicht unterhalb der Solltemperatur liegt,wieder auf die verminderte Spannung geschaltet wird, so dass bei der Regelung auf Solltemperatur die verminderte Spannung durch den elektronischen Leistung (3) ein/aus-geschaltet wird.
4. Steuereinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur stromlosen Umschaltung der Umschaltkontakte (7) des Umschaltrelais (2) beim Erreichen der Temperatur, bei der dasUmschaltrelais (2) die Spannungen umschalten soll, durch die Steuer- und Regeleinheit (5) ein zeitliches Nacheinander mehrerer Schaltschritte ausgelöst wird, durch die zuerst der elektronische Leistungssteller (3) gesperrt, anschliessend nach einer kleinen Verzögerungszeit das Umschaltrelais (2) umschaltet und anschliessend nach einer weiteren kleinen Verzögerungszeit der elektronische Leistungssteller (3) erneut eingeschaltet wird.
5. Steuereinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als elektronischer Leistungssteller (3) ein Thyristor verwendet wird.