DE4107096A1 - Einrichtung zum schutz elektrisch beheizter vakuumoefen - Google Patents
Einrichtung zum schutz elektrisch beheizter vakuumoefenInfo
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- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/62—Heating elements specially adapted for furnaces
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F27D2021/0057—Security or safety devices, e.g. for protection against heat, noise, pollution or too much duress; Ergonomic aspects
- F27D2021/0071—Security or safety devices, e.g. for protection against heat, noise, pollution or too much duress; Ergonomic aspects against explosions
Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Schutz elek
trisch beheizter Vakuumöfen nach dem Oberbegriff des ersten
Patentanspruches.
Wärmebehandlungsöfen, bei welchen sich die Heizung inner
halb der Vakuumkammer befindet, sind mit speziellen elek
trischen Durchführungen versehen, die der Übertragung von
Strom zu den Heizelementen in der Vakuumkammer dienen. Die
se Durchführungen müssen hohen Anforderungen genügen, wel
che durch extreme Betriebsbedingungen, wie z. B. hohe Ströme,
hohe Temperaturen, Dichtheit, Vakuumtauglichkeit und Be
ständigkeit gegen hohen Druck (z. B. bei Drucksinteröfen),
bedingt sind.
Durch mechanische Unregelmäßigkeiten, wie z. B. Schäden in
der Isolationskeramik und Verschmutzung im Stutzendurchgang
oder durch Überspannung, kann es in oder in der Nähe einer
solchen Durchführung zum elektrischen Durchbruch der isolie
renden Gasstrecke kommen. Es handelt sich dann um eine Gas
entladung, welche durch einen Hochfrequenzfunken, der jedoch
nur während eines Zeitraumes von einigen Millisekunden an
steht, eingeleitet wird und dann in einem Lichtbogen weiter
besteht.
Während der Gasentladung in Form eines Lichtbogens findet
ein Materialtransport statt. Dadurch werden einerseits Bau
teile, zwischen denen die Gasentladung abläuft, durch Mate
rialabtrag geschwächt, so daß es zum Bruch kommen kann, was
einer teilweisen Zerstörung der Durchführung gleich kommt.
Andererseits stellen das abgetragene Material und eventuel
le Bruchstücke von Teilen der Durchführung oder ihre Umge
bung eine Gefahr für die gesamte Anlage sowie ein Störfak
tor für das durchzuführende Verfahren dar.
Da eine solche Gasentladung trotz aller Gegenmaßnahmen
nicht grundsätzlich verhindert werden kann, wäre es von gro
ßem Vorteil, sie wenigstens nachweisen zu können. Ein Nach
weis bei geschlossenem Ofen während eines Verfahrens ist je
doch sehr schwierig. Die Hochfrequenzüberwachung ist inso
fern problematisch, als der hochfrequente Funke nur während
eines Zeitraumes von einigen Millisekunden oder weniger an
steht. Danach geht die Entladung in einen Lichtbogen über,
welcher mit Hochfrequenz nicht mehr zu erkennen ist. Ein
Nachweis über den Isolationswiderstand während dieser Phase
ist nur sehr schwer durchführbar, da der Isolationswider
stand zwischen Heizung und anderen Einbauten, welche zum
Teil aus Graphitfilz bestehen, niederohmig ist und außer
dem der Messung stets die Heizspannung überlagert ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung
zu entwickeln, mit welcher es möglich ist, eine Gasentla
dung innerhalb eines elektrisch beheizten Vakuumofens nach
zuweisen, um daraus die entsprechenden Maßnahmen, wie z. B.
Abschalten der Heizleistung, zum Schutze der Anlage abzu
leiten.
Die Aufgabe wird entsprechend den kennzeichnenden Merkmalen
des ersten Patentanspruches dadurch gelöst, daß um die Iso
lation der Stromdurchführung eine Hilfselektrode angebracht
ist. Diese muß elektrisch isoliert sein und kann zum Beispiel
die Form einer Spirale, eines Drahtgewebes oder eines Blech
rohres haben. Damit führt eine Gasentladung zwischen Strom
durchführung und Kesselwand zu einem einfach nachweisbaren
Kurzschluß zwischen Hilfselektrode und Kesselwand, der mit
handelsüblichen eigensicheren Widerstandsmeßgeräten nach
gewiesen und zu einem Schaltsignal verarbeitet werden kann,
infolgedessen durch Abschalten der Heizleistung auch der
Lichtbogen abgeschaltet wird.
Eine weitere Möglichkeit zum Nachweis einer Gasentladung
besteht darin, daß um die Keramikisolation der Stromdurchfüh
rung ein Thermoelement gewickelt ist. Wird das Thermoelement
durch den Lichtbogen durchgebrannt so wird an dieser Stelle
entweder der Meßkreis geöffnet, oder es entsteht eine neue
Verbindung beider Thermoelementschenkel, die im Moment des
Entstehens eine große EMK, entsprechend der hohen Temperatur
an der neuen Schweißperle abgibt.
Beide Ereignisse, offener Meßkreis oder hohe Temperatur,
sind durch handelsübliche, eigensichere Schwellwertschalt
geräte für Thermoelemente sicher nachweisbar, so daß bei
der Alarmauslösung durch das Meßgerät sofort die Heizlei
stung abgeschaltet werden kann, wodurch auch der Lichtbo
gen erlischt. Aus mechanischen Gründen ist der Einsatz
eines metallgemantelten Thermoelementes empfehlenswert.
In der einzigen Abbiidung ist die Erfindung näher dargestellt.
An der Kesselwand 1 eines Vakuumofens ist ein Flansch 2
angebracht, welcher mit der elektrischen Durchführung 3,
im folgenden auch Elektrode genannt, versehen ist. Diese kann
zum Beispiel aus Kupfer oder Graphit bestehen. Es ist auch
ein Aufbau aus einer Kombination mehrerer Werkstoffe möglich.
Die Elektrode leitet den elektrischen Strom zu Heizelementen
4 innerhalb der Vakuumkammer 5. Sie ist von einer Isolation
6 umgeben, welche zum Beispiel aus Keramik besteht. Um diese
Isolaton herum ist eine Hilfselektrode 7 angebracht, welche
im dargestellten Beispiel die Form einer Spirale hat.
Anstelle der Hilfselektrode 7 kann die Isolation 6 auch von
einem Thermoelement 7 umgeben sein. Die Darstellungsweise
ist in der Abbildung die gleiche.
Mit Hilfe der Durchführung 8 wird die Hilfselektrode oder
das Thermoelement elektrisch isoliert aus dem Kesselraum
herausgeführt und mit der Abschaltelektronik 9 verbunden.
Claims (5)
1. Einrichtung zum Schutz elektrisch beheizter Vakuumöfen,
welche mit Durchführungen (3) versehen sind, die zur
Übertragung von elektrischem Strom zu Heizelementen (4)
in der Vakuumkammer (5) dienen, wobei die Durchführun
gen (3) jeweils von einer Isolation (6) umgeben sind,
welche vorzugsweise aus keramischem Material besteht,
dadurch gekennzeichnet, daß die Isolation (6) von einer
elektrisch isoliert eingebauten Hilfselektrode (7)
umgeben ist und eine Abschaltelektronik (9) für die
Heizleistung vorhanden ist, welche durch ein Signal
betätigt wird, das bei Entstehen eines Lichtbogens
zwischen der Durchführung (3) und der Kesselwand (1)
durch den dadurch absinkenden Widerstand zwischen
Hilfselektrode (7) und Kesselwand (1) hervorgerufen
wird.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Hilfselektrode in Form einer Spirale um die
Isolation gewickelt ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Hilfselektrode die Form eines Drahtgewebes
aufweist.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Hilfselektrode die Form eines Metallrohres
aufweist.
5. Einrichtung zum Schutz elektrisch beheizter Vakuumöfen,
welche mit Durchführungen (3) versehen sind, die zur
Übertragung von elektrischem Strom zu Heizelementen
(4) in der Vakuumkammer (5) dienen, wobei die Durchfüh
rungen (3) jeweils von einer Isolation (6) umgeben sind,
welche vorzugsweise aus keramischem Material besteht,
dadurch gekennzeichnet, daß die Isolation (6) von einem
Thermoelement umgeben ist und eine Abschaltelektronik
(9) vorhanden ist, welche bei Übertemperaturanzeige des
Thermoelementes oder nach Durchbrennen des Thermo
elementes betätigt wird.
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