DE3827856A1 - Verfahren und vorrichtung zum ueberwachen einer elektrischen leistung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen einer einem elektrischen Heizer zugeführten elektrischen Leistung, die von einem elektrischen Strom erzeugt wird.

Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Überwachen einer einem elektrischen Heizer zugeführten elektrischen Leistung, die von einem elektrischen Strom erzeugt wird.

In der Praxis elektrischer Heizungen müssen sehr häufig relativ enge Temperaturgrenzen eingehalten werden. Insbe­ sondere beim Aufwärmen von Vorformlingen, die im Wege des Streckblasens zu einem Hohlkörper verformt werden sollen, müssen sehr enge Temperaturgrenzen eingehalten werden, da­ mit der Vorformling sich in allen seinen Bereichen gleich­ mäßig zu dem gewünschten Hohlkörper verformt. Unterschiede in der Verformung einzelner Wandungsteile müssen unbedingt vermieden werden.

Zu diesem Zwecke muß genau überwacht werden, ob bei Ver­ wendung mehrerer Heizelemente, die den Heizer in ihrer Ge­ samtheit ergeben, jedes dieser Heizelemente in einer vor­ gegebenen Weise heizt. Fällt auch nur eines von einer Mehr­ zahl von Heizelementen aus, so kann nicht mehr damit ge­ rechnet werden, daß der für die Aufheizung des Vorformlings notwendige gleichmäßige Heizeffekt erzielt wird.

Darüber hinaus muß aber auch in anderen Anwendungsfällen darauf geachtet werden, daß ein Heizer die von ihm erwar­ tete Heizleistung erbringt. In einer Vielzahl von Anwen­ dungsfällen besteht die Heizleistung aus der Leistung vieler Einzelelemente, von denen jedes die von ihm erwar­ tete Heizleistung erbringen muß.

Bisher mußte zur Überwachung der von einem Heizer erbrach­ ten Heizleistung eine relativ aufwendige Strommessung durch­ geführt werden. Diese war nicht nur teuer bei ihrer Ein­ richtung, sondern auch in Betrieb. Falls beispielsweise eine Reparatur an einem Meßinstrument vorgenommen werden muß, das der Feststellung des Heizstromes dient, muß das gesamte Heizelement ausgeschaltet werden. Damit ist eine Betriebs­ unterbrechung für den gesamten Heizer verbunden. Produk­ tionsausfälle sind die Folge. Darüber hinaus sind derartige Instrumente zum Messen der Heizleistung sehr teuer.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, das Ver­ fahren der einleitend genannten Art so zu verbessern, daß es mit vergleichsweise einfachen und störunanfälligen Mit­ teln durchgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die von dem Strom erzeugte Induktion gemessen wird und ein Ab­ fall der Induktion unter einen vorgegebenen Grenzwert als Ausfall einer den Heizer versorgenden Stromversorgung gemel­ det wird.

Dieses Verfahren kommt mit der Messung von relativ kleinen Induktionsströmen aus. Entsprechend können einfache Meß­ instrumente Verwendung finden. Diese Meßinstrumente arbei­ ten sehr genau, so daß mit sehr präzisen Meßergebnissen gerechnet werden kann. Darüber hinaus eignet sich der durch die Induktion erzeugte Strom sehr gut zum Steuern und Re­ geln, beispielsweise Abschalten eines gesamten Prozesses. Diese Vorteile ergeben sich daraus, daß schon kleine Schwankungen der für den Heizer vorgesehenen Stromversor­ gung dazu führen, daß sich der induzierte Strom in relativ weitem Rahmen ändert.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Strom an einem Magneten entlanggeführt und eine indu­ zierte Spannung wird gemessen und mit dem Grenzwert ver­ glichen. Auf diese Weise kann ein sehr kräftiger Strom er­ zeugt werden, der leicht zu messen ist. Insbesondere können Abwandlungen leicht gemessen werden, denen der induzierte Strom unterliegt, wenn sich die Größe des am Magneten ent­ langgeleiteten Stromes ändert. Der kräftige induzierte Strom erzeugt leicht aufnehmbare und zu verarbeitende Si­ gnale.

Bisher waren Vorrichtungen auf dem Markt, mit deren Hilfe ein eine Heizung versorgender elektrischer Strom nur unmit­ telbar gemessen werden konnte. Derartige Meßinstrumente sind relativ teuer. Darüber hinaus muß der gesamte Strom­ kreis, in dem der Heizer liegt, abgeschaltet werden, wenn die Meßinstrumente repariert oder ausgewechselt werden müs­ sen. Daduch kommen sehr häufig relativ hohe Produktions­ ausfälle zustande.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Vor­ richtung der einleitend genannten Art so zu verbessern, daß ein einfaches Gerät geschaffen wird, das robust ist und einfach gewartet werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein von dem elektrischen Strom durchflossener Leiter an einem Magneten verläuft, der eine induzierte Spannung erzeugende Wicklung aufweist, und die Wicklung mit einem die Spannung messenden Meßgerät in Verbindung stehen, das bei Erreichen eines vorgegebenen unteren Schwellwertes eine besondere Meßwertanzeige aufweist.

Mit einer derartigen Vorrichtung kann nicht nur ein Signal erzeugt werden, daß die ordnungsgemäße Versorgung des Hei­ zers anzeigt. Darüber hinaus kann die Vorrichtung auch dazu verwendet werden, Störungen der Versorgung des Heizers an­ zuzeigen. Insbesondere ist die Vorrichtung in der Lage, ein völliges Versagen des Heizers zu melden. Auf diese Wei­ se kann rechtzeitig vor dem Entstehen von Produktionsaus­ fällen für eine Reparatur der den Heizer mit elektrischer Energie versorgenden Versorgung gesorgt werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Er­ findung ist die besondere Meßwertanzeige als eine Fehler­ anzeige ausgebildet. Auf diese Weise ist es möglich, bei einer Anzeige der Vorrichtung unmittelbar die Fehlersuche aufzunehmen und für eine Abstellung des Fehlers zu sorgen. Auf diese Weise wird verhindert, daß der Fehler unbemerkt bleibt und auf Grund einer fehlerhaften Aufheizung nicht verwendbarer Ausschuß entsteht.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Er­ findung ist der Magnet als ein Ringmagnet ausgebildet, durch dessen von ihm umschlossene Öffnung der Leiter ver­ läuft. Durch die Verwendung des Ringmagneten ist es mög­ lich, sehr kräftige Signale zur Steuerung der Heizleistung auszubilden. Darüber hinaus ist die Verwendung von Ring­ magneten einfach und billig, da diese aus anderen Anwen­ dungsfällen zur Verfügung stehen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden ausführlichen Beschreibungen und den beigefüg­ ten Zeichnungen, in denen eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beispielsweise veranschaulicht ist.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Überwachung einer elektrischen Heizleistung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Ringmagneten mit einem sich durch seine Öffnung erstreckenden Heizleiter und

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Streckblas­ maschine mit einer Überwachung der zu ihrer Ver­ sorgung benötigten Heizleistung.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird zweckmäßigerweise mit einer Vorrichtung durchgeführt, die im wesentlichen be­ steht aus einem Ringmagneten (1), einem Heizleiter (2), einem Heizer (3) und einem Prozeßrechner (4). Der Heizlei­ ter (2) durchzieht eine Öffnung (5), die von dem Ringmag­ neten (1) umschlossen ist. Er verbindet ein Netzkabel (6) mit dem Heizer (3). Unmittelbar hinter seinem Anschluß (7) an das Netzkabel (6) liegt in Richtung auf den Ringmagne­ ten (1) eine Vorsicherung (8). Zwischen dem Ringmagneten (1) und dem Heizer (3) liegt innerhalb des Heizleiters (2) ein Leistungssteller (9), mit dessen Hilfe die in den Hei­ zer (3) eingespeiste elektrische Leistung der von dem Hei­ zer (3) erwarteten Heizleistung entsprechend gesteuert wer­ den kann.

Am Leistungssteller (9) ist zu diesem Zwecke ein Stellan­ trieb (10) vorgesehen, der über eine Steuerleitung (11) mit dem Prozeßrechner (4) verbunden ist. Auf diese Weise ist der Prozeßrechner (4) in der Lage, über den Leistungs­ steller (9) die in den Heizer (3) eingespeiste elektrische Leistung zu steuern.

Der Ringmagnet (1) ist von einer Wicklung (12) umwickelt, in der entsprechend dem durch den Heizleiter (2) fließenden Strom eine Spannung induziert wird. Diese Spannung wird über Meßleitungen (13) in den Prozeßrechner (4) einge­ schweißt. Innerhalb des Prozeßrechners (4) wird die einge­ speiste induzierte Spannung mit einem vorgegebenen Wert verglichen. Wird dieser vorgegebene Wert unterschritten, so gibt der Prozeßrechner (4) über eine Signalleitung (14) ein Signal an einen Signalgeber (15) ab, der damit anzeigt, daß die in der Wicklung (12) induzierte Spannung unter einen vorgegebenen Wert gefallen ist. Dieser vorgegebene Wert kann mit Hilfe von Stellknöpfen (16, 17) in den Pro­ zeßrechner (4) eingegeben werden. Damit liegt sowohl ein Maximal- als auch ein Minimalwert für die in der Wicklung (12) induzierte Spannung vor.

Darüber hinaus enthält der Prozeßrechner (4) eine Maximal- Auswahlschaltung (18). Diese begrenzt die elektrische Ver­ sorgung des Heizers (3) insoweit, als sie unter einem Wert von 3% des für den Heizer (3) vorgesehenen Nennwertes nicht gesteuert werden kann. Bei der Versorgung des Hei­ zers (3) mit einem auf 3% der Nennleistung begrenzten Strom gibt der Heizer (3) eine Heizleistung nicht ab. Anderer­ seits induziert dieser auf 3% der Nennleistung begrenzte Strom in der Wicklung (12) eine Spannung, aus der sich er­ gibt, daß die Versorgung des Heizers (3) mit elektrischer Leistung nicht gestört ist.

Sinkt jedoch die Versorgung des Heizers (3) unter 3% der Nennleistung ab, so gibt der Prozeßrechner (4) ein Signal über die Signalleitung (14) an den Signalgeber (15) ab. Dieser meldet eine fehlerhafte Funktion innerhalb der Ver­ sorgung des Heizers (3).

Durch die Öffnung (5) des Ringmagneten (1) kann sich ein Eisenkern (19) erstrecken, der von einer Bohrung (20) durch­ zogen ist. Durch diese Bohrung (20) erstreckt sich der Heiz­ leiter (2), der mit seinem Außenmantel (21) an einer ihm zugewandten Innenwandung (22) des Eisenkerns (19) anliegt. Mit Hilfe des Eisenkerns (19) wird die in der Wicklung (12) induzierte Spannung verstärkt, wenn ein Strom durch den Heizleiter (2) fließt. Diese verstärkte induzierte Span­ nung führt zur Abgabe von einem verstärkten Schaltimpuls, falls der untere Wert für die Versorgung des Heizers (3) unterschritten wird.

Der Ringmagnet (1) kann einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Es ist jedoch auch möglich, dem Ringmagneten jede andere beliebige Gestaltung zu verleihen.

Zur Begrenzung der durch den Heizleiter (2) fließenden Heiz­ leistung sind außer der Maximal-Auswahlschaltung (18) auch andere Minimalbegrenzer denkbar. Beispielsweise wäre es möglich, den Leistungssteller (9) so zu programmieren, daß er den durch den Heizleiter (2) fließenden Heizstrom unter einen Wert von 3% der Nennleistung des Heizers (3) nicht abfallen läßt. Dabei ist die Grenze von 3% der Nennleistung eine beispielhafte Festlegung, die sich insbesondere für einen Anwendungsfall eignet, bei dem der Heizer (3) in einer Heizstation (23) einer Blasstreckmaschine (24) Ver­ wendung findet. In anderen Anwendungsfällen kann dieser Minimalwert auch in anderer Weise festgelegt werden.

Bei dieser Blasstreckmaschine (24) werden Vorformlinge (25) zu Hohlkörpern (26) verformt. Zu diesem Zwecke werden sie über eine Zuleitung (27) an einen Greifer (28) gelie­ fert, der an einem sich um seinen Mittelpunkt (29) drehenden Drehtisch (30) befestigt ist. Auf diesem Dreh­ tisch (30) ist der Greifer (28) um eine Schwenkachse (31) verschwenkbar gelagert, so daß der Greifer (28) gegenüber dem Drehtisch (30) verschwenkt werden kann. Bei einer Ver­ schwenkung des Greifers (28) entgegen einer vom Drehtisch (30) eingehaltenen Drehrichtung vermindert sich die Relativ­ geschwindigkeit eines vom Greifer (28) erfaßten Vorform­ lings (25). Auf diese Weise ist es denkbar, dessen Geschwin­ digkeit beim Durchlaufen einer Heizstation (23) so zu steuern, daß der Vorformling (25) während einer vorbe­ stimmten Zeit sich im Bereich der Heizstation (23) befin­ det.

Innerhalb dieser Heizstation (23) ist eine Serie von mehreren Heizern (3) in einer Heizkammer (32) vorgesehen, die mit Hilfe einer Glasscheibe (33) von einer Durchlauf­ kammer (34) getrennt ist, durch die der Greifer (28) die Vorformlinge (25) fördert. Die Heizer (3) geben ihre Heiz­ leistung durch die Glasscheibe (33) in Richtung auf die Durchlaufkammer (34) ab. Dabei sind die Heizer (3) so ge­ schaltet, daß der Vorformling (25) innerhalb der Durchlauf­ kammer (34) auf eine Temperatur erhitzt wird, die aus­ reichend ist, um den Vorformling (25) in einer sich an die Heizstation (23) anschließenden Verformungsstation (35) zu einem Hohlkörper (26) zu verformen. Um diese Aufheizung sachgerecht durchführen zu können, muß jeder Heizer (3) eine von ihm erwartete Heizleistung abgeben. Fällt einer der Heizer (3) aus, so besitzt der Vorformling (25) in der Verformungsstation (35) nicht die für eine sachgerechte Verformung benötigte Temperatur und kann daher nicht im gewünschten Maße verformt werden. Aus diesem Grunde muß jeder einzelne Heizer (3) hinsichtlich der ihn aufheizen­ den elektrischen Leistung genau überwacht werden. Jeder der Heizer (3) besitzt daher an seinem ihn mit elektrischer Leitung versorgendem Heizleiter (2) einen Ringmagneten (1). Jeder dieser Ringmagneten (1) ist von einer Wicklung (12) umgeben. Die Heizleiter (2) erstrecken sich durch die Öff­ nungen (5) eines jeden Ringmagneten (1). Alle Heizleiter (2) sind über Anschlüsse (7) mit dem Netzkabel (6) verbun­ den. Zwischen dem Anschluß (7) und dem Ringmagneten (1) liegt im Heizleiter (2) jeweils eine Vorsicherung (8). Zwischen dem Heizer (3) und jeweils einem Ringmagneten (1) liegt jeweils ein Leistungssteller (9).

Die Wicklungen (12) sind jeweils über Meßleitungen (13) mit dem Prozeßrechner (4) verbunden. Darüber hinaus mündet in den Prozeßrechner (4) jeweils eine Steuerleitung (11) für die Versorgung jedes einzelnen der Heizer (3) ein.

Nachdem der Greifer (28) einen Vorformling (25) ergriffen hat, wird er von dem Drehtisch (30) in die Durchlaufkammer (34) der Heizstation (23) gefördert. Hier wird der Vorform­ ling (25) einer Erwärmung durch die Heizer (3) unterworfen. In jeder Phase seines Durchlaufs durch die Durchlaufkammer (34) wird der Vorformling (25) in einer vorbestimmten Weise erwärmt, so daß jeder Heizer (3) die von ihm erwartete Heiz­ leistung erbringen muß. Solange der Heizer (3) mit der vom Prozeßrechner (4) eingesteuerten elektrischen Leistung ver­ sorgt wird, besitzt die in der Wicklung (12) induzierte Spannung jeweils einen Wert, der oberhalb des Grenzwertes liegt, bei dem der Prozeßrechner (4) über die Signalleitung (14) den Signalgeber (15) ansteuert. Erst wenn dieser Grenz­ wert unterschritten wird, sinkt auch die in der Wicklung (12) induzierte Spannung unter den in den Prozeßrechner (4) eingegebenen Minimalwert, so daß der Prozeßrechner nun­ mehr über die Signalleitung (14) den Signalgeber (15) an­ steuert, der ein entsprechendes Signal abgibt. Anhand der auf dem Prozeßrechner (4) vorgesehenen Anzeigen (36) kann abgelesen werden, welcher der verschiedenen Heizer (3) nicht die von ihm erwarteten Heizleistungen erbringt.

Das für eine Blasstreckmaschine (24) geschilderte Beispiel begrenzt nicht den Schutzumfang der Erfindung. Vielmehr kann die Überwachung der Heizleistung auch bei jedem anderen Heizer vorgenommen werden.

Claims (21)

1. Verfahren zum Überwachen einer einem elektrischen Hei­ zer zugeführten elektrischen Leistung, die von einem elek­ trischen Strom erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Strom erzeugte Induktion gemessen wird und ein Abfall der Induktion unter einen vorgegebenen Grenzwert als Ausfall einer den Heizer versorgenden Stromversorgung gemeldet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom an einem Magneten entlang geführt und eine indu­ zierte Spannung gemessen und mit dem Grenzwert verglichen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom durch eine von einem Magneten ringförmig um­ gebene Öffnung (5) geleitet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bereich für die induzierte Spannung festgelegt wird, innerhalb dessen eine ausreichende Versorgung des Heizers (3) angenommen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich zwischen 3% und 100% der vom Heizer (3) auf­ genommenen Nennleistung liegt.

6. Verfahren nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeich­ net, daß außerhalb des Bereichs eine fehlerhafte Versor­ gung des Heizers (3) angenommen und gemeldet wird.

7. Vorrichtung zum Überwachen einer einem elektrischen Hei­ zer zugeführten elektrischen Leistung, die von einem elektrischen Strom erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein von dem elektrischen Strom durchflossener Leiter (2) an einem Magneten verläuft, der eine eine induzierte Spannung erzeugende Wicklung (12) aufweist, und die Wick­ lung (12) mit einem die Spannung messenden Meßgeräte in Verbindung steht, das bei Erreichen eines vorgegebenen unteren Schwellwertes eine besondere Meßwertanzeige auf­ weist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die besondere Meßwertanzeige als Fehleranzeige ausge­ bildet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeich­ net, daß der Magnet als ein Ringmagnet (1) ausgebildet ist, durch dessen von ihm umschlossene Öffnung (5) der Leiter (2) verläuft.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7 bis 9, dadurch gekennzeich­ net, daß in der Öffnung (5) ein Eisenkern (19) angeordnet ist, der eine ihn durchdringende Bohrung (20) aufweist, durch die der Leiter (2) verläuft.

11. Vorrichtung nach Anspruch 7 bis 10, dadurch gekennzeich­ net, daß der Magnet zwischen einer Stromversorgung und einem die elektrische Leistung steuernden Leistungssteller (9) vorgesehen ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet zwischen einer den Heizer (3) absichernden Vorsicherung (8) und dem Leistungssteller (9) angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 7 bis 12, dadurch gekennzeich­ net, daß der Leistungssteller (9) eine Begrenzung seines Steuerbereichs aufweist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerbereich des Leistungsstellers (9) auf einen den Heizer (3) versorgenden Minimalwert des elektrischen Stromes begrenzt ist, bei dem eine Abgabe von Heizenergie trotz eines vorhandenen Stromflusses gehemmt ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 7 bis 12, dadurch gekennzeich­ net, daß in einem vom Strom durchflossenen Stromkreis eine einen unteren Minimalwert des Stromes mindestens aufrecht­ erhaltende Schaltung vorgesehen ist, die vom Leistungsstel­ ler (9) unabhängig ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung als eine Maximal-Auswahlschaltung (18) ausgebildet ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15 und 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Maximal-Auswahlschaltung (18) in einem der Steuerung des Heizers (3) dienenden Prozeßrechner (4) vorgesehen ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 13 bis 17, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Minimalwert des Stromes etwa 3 % von einem für den Heizer (3) vorgesehenen Nennstrom beträgt.

19. Vorrichtung nach Anspruch 7 bis 18, dadurch gekennzeich­ net, daß in einer Gruppe von mindestens zwei Heizern (3) jeder einzelne Heizer (3) mit einer Überwachung seiner von ihm aufgenommenen elektrischen Leistung versehen ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 7 bis 19, dadurch gekennzeich­ net, daß der Heizer (3) in einer Heizstation (23) einer Blasstreckmaschine (24) zum Aufheizen eines zu verformenden Vorformlings (25) vorgesehen ist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß in der Heizstation (23) etwa 18 Heizer (3) vorgesehen sind, von denen jeder einzelne mit einer Überwachung seiner von ihm aufgenommenen elektrischen Leistung versehen ist.