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Elektrisch beheizter Ofen für Glüh- und andere metallurgische Zwecke,
der mit verschiedenen Heizleistunggstufen zu betreiben ist Die Erfindung bezieht
.sich auf einen elektrisch beheizten Ofen für Glüh- und andere metallurgische Zwecke,
.der sowohl mit einer höheren. als auch mit einer niederen Heizleistung betrieben
werden kann.
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Es sind eine Reihe von Regelverfahren und Einrichtungen bekanntgeworden
bei denen je nach den verschiedenartigen Betriebsverhältnissen,des Ofens hohe oder
niedrige Heizleistungsstufen eingeschaltet werden, wodurch einerseits ,das zu behandelnde
Gut möglichst rasch und in entsprechender Weise auf die gewünschte Temperatur gebracht
bzw. auf dieser gehalten und anderseits die Zaihl der Stromstöße auf Idas elektrische
Netz in mäßigen Grenzen gehalten werden soll. Es wird bei einer bekannten Einrichtung
in Abhängigkeit von der mit Thermostaten im Ofen überwachten Temperatur die Schaltleistung
verändert. Bei einer anderen Einrichtung wird die Temperatur au der Oberfläche des
Gutes mit derjenigen an ,den Heizwiderständen mittels Thermostaten verglichen und
in Abhängigkeit von diesen Temperaturen die Schaltleistung der Heizwiderstände verändert.
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Alle diese bekannten Einrichtungen sind verhältnismäßig verwickelt
und haben infolge ihres verwickelten Aufbaues. weitere Fehlerquellen im Gefolge.
Demgegenüber geht die Erfindung einen neuen Weg, bei,dem die Temperaturregelung
auf ibesonders einfache Weise herbeigeführt wird, und zwar wird bei der Erfindung
der Umstand berücksichtigt, daß bei jedem Öffnen :der Ofentür, sei es infolge
Einbrin:gens
einer neuen Beschickung oder aber lediglich durch die beim Öffnen der Ofentür zwangsläufig
ausströmende Wärme, ein Temperaturrückgang im Ofen stattfindet, der durch eine zweckmäßig
vorübergehend wirksame, aber eine bestimmte Zeit lang anhaltende erhöhte Heizleistung
ausgeglichen wird.
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Erfindungsgemäß ist .daher eine durch das Öffnen der Ofentür gesteuerte
elektrische Schaltvorrichtung vorgesehen, die über Schaltmittel die höhere Heizleistung
einschaltet, bis nach Erreichen:. der erforderlichen Ofentemperatur selbsttätig
die niedere Heizleistung wieder eingeschaltet wird. Auf diese Weise kann mit denkbar
einfachen Mitteln die elektrische Heizleistung bei elektrisch beheizten Öfen dem
tatsächlichen Wärmebedarf angepaßt «erden, und es besteht die Möglichkeit, die Zahl
allzu häufiger Schaltstöße aufs Netz und deren unliebsame Folgen zu verringern.
Es ist zwar schon bekannt, bei einem gasbeheizten Ofen beim Öffnen der Ofentür die
Gaszufuhr zu den Brennern zu erhöhen. Diese bekannte Einrichtung bezieht sich jedoch
ausschließlich auf gasbeheizte Öfen, bei denen es sich nicht darum handelt, eingebrachtes
Gut besonders rasch aufzuheizen bzw. allzu große Strombelastungsstöße auf das elektrische
Netz zu verhindern. Außerdem hält bei der bekannten Einrichtung die verstärkte Gasbeheizung
nur so lange an, als die Ofentür geöffnet ist. Eine vorteilhafte Ausführungsform
der Erfindung ergibt sich dadurch, daß über die elektrische Schaltvorrichtung der
Tür ein auf höhere Schaltleistung schaltendes Zeitrelais eingeschaltet wird.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich
ferner für Öfen in Sterndreieckschaltung der Heizwiderstände, die mit hoher Heizleistung,
das ist also in Dreieckschaltung, hochgeheizt werden, und nach Erreichen der Solltemperatur
auf niedere Heizleistung, das ist Sternschaltung, umgeschaltet werden. Erfindungsgemäß
wirkt beisolchen Öfen eine an der Ofentür vorgesehene Kontaktvorrichtung auf die
Umschaltung von der höheren auf die niedere Heizleistung in der Weise ein., daß
nach dem Öffnen der Ofentür wieder die höhere Heizleistung, das ist also bei Sterndreieckumschaltung
die Dreieckschaltung der Heizwiderstände, eingeschaltet ist.
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Eine besonders zweckmäßige Umschaltung von höherer auf niedere Heizleistung,
bei der man finit lediglich einem einzigen beider Solltemperatur ansprechenden Kontakt
des Temperaturreglers auskommt, ergibt sich dadurch, daß man als Lastumschalterelais
ein Selbsthalterelais verwendet, .das beim Anlassen des Ofens erregt wird und das
im .erregten Zustand die höhere Heizleistung einschaltet und das durch Unterbrechen
des Selbsthaltekr.eises beim Ansprechen des Reglerkontaktes auf die niedere Heizleistung
umschaltet. Auf diese Weise fährt der Ofen. mit der großen Heizleistung hoch. Indem
Haltekreis des erwähnten Halterelais liegt der anfangs geschlossene Kontakt des
Temperaturreglers, der bei Erreichen der Solltemperatur .das als Lastumschalterelais
ausgebildete Halterelais abschaltet und damit die niedere Heizleistung einschaltet.
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Die Erfindung läßt sich auch mit Vorteil bei einem elektrischen Ofen
anwenden, bei dem mit Hilfe des Temperaturreglers unterhalb einer unteren Temperaturgrenze
der Heizstrom ausgeschaltet wird und bei dem zugleich mit dem Drücken der Anlaßtaste
für die Einschaltung des Heizstromes das Regelorgan des Temperaturreglers .durch
ein Relais, beispielsweise zur Einschaltung einer Hilfsspannung, über die untere
Grenztetnperatur hinaus bewegt wird und diese Vorgabe nach Erreichen der Grenztemperatur
selbsttätig unwirksam gemacht wird. Bei einem solchen Ofen ist nach der Erfindung
das Relais zur Einschaltung der Hilfsspannung im erregten Zustand mit einem Umschaltkontakt
versehen, der am Kontakt des Temperaturreglers angeschlossen ist wobei der Umschaltkontakt
im abgefallenen Zustand den Reglerkontakt in den Selbsthaltestromkreis,des Lastusnschalterelais
einschaltet. Statt dessen können auch am Reglerkontakt in Parallelschaltung das
Lastu.mschalterelais und das zur Einführung der Hilfsspannung vorgesehene Relais
je mit ihren Haltekontakten angeschlossen sein, wobei ein. weiterer Arbeitskontakt
des Relais zur Einführung der Hilfsspannung im Stromkreis einer Schaltuhr liegt,
deren Ruhekontakt nach einer gewissen Zeit, nach der die Ofentemperatur die untere
Grenztemperatur überschritten hat, die Hilfsspannung aus dem Thermoelementenkreis
ausscheidet.
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An Hand der in der Zeichnung dargestellten Schaltbilder soll .die
Erfindung näher erläutert werden. Dort sind mit i und ? die Sammelschienen für den
Steuerstromkreis der Schaltung der Heizwiderstände .bezeichnet, die beispielsweise
an die Phasen eines Drehstromnetzes angeschlossen sein können. Mit AS bzw. AT sind
der Anlaßschalter bzw. die Anlaßtaste bezeichnet, die eingeschaltet werden muß,
um die in der Zeichnung nicht dargestellten Heizwiderstände des ebenfalls in der
Zeichnung nicht dargestellten Ofens in Betrieb zu nehmen. Von diesen Heizwiderständen
sind lediglich die auf Teillast bzw. auf Vollast, im gezeichneten Ausführungsbeispiel
auf Stern bzw. auf Dreieck schaltenden Relais dargestellt, und zwar ist das für
die Sternschaltung der Heizwiderstände vorgesehene
Relais mit St,
das für die Dreieckschaltung der Heizwiderstände vorgesehene'Relais mit Dr bezeichnet.
A ist das Lastumschalterelais, das im angezogenen Zustand die Dreieckschaltung,
im abgefallenen Zustand die Sternschaltung der Heizwiderstände bewirkt. Y ist der
Reglerlcontalct des Temperaturreglers, der bei dem in Fig. i nicht dargestellten.
Regler so lange geschlossen ist, bis die Solltemperatur erreicht ist, wonach er
vom Temperaturregler geöffnet wird. Der Reglerkontakt des bei der Anordnung nach
Fig. 2 und 3 verwendeten Temperaturreglers arbeitet in der Weise, daß er unterhalb
der unteren Grenztemperatur, also z. B. unterhalb 5o°, geöffnet ist und beim Überschreiten
dieser Temperaturgrenze so lange geschlossen bleibt, bis er beim Uberschreiten der
Solltemperatur, beispielsweise etwa goo°, .durch den Regler wieder geöffnet wird.
t ist der Türkontakt, der im Ausführungsheispiel bei geschlossenerTür geöffnet und
bei geöffneter Tür geschlossen ist. Die Wirkungsweise der Anordnung gemäß Fig. i
ist folgende: Zum Anlassen des Ofens wird der Anlaß- oder Hauptschalter AS eingelegt,
wodurch .das Relais A zum Ansprechen gebracht wird. Der Stromkreis ist dabei folgernder:
Von Sammelschiene i über die Leitung 3, Spule des Relais A, Leitung 4., bei geöffneter
Tür noch geschlossener Türkontakt t, Leitung 5, Leitung 6, geschlossener Anlaßschalter
AS, Leitung 7 zur Sammelschiene z. Bei geschlossener Tür wird das Ansprechen des
Relais A durch kurzzeitiges Schließen des Kontaktes h bewirkt. Bei -der Erregung
des Relais A schließtsichsein:Selbsthaftekontakt a1, so .daß sich das Relais nunmehr
über folgenden Stromkreis hält: Von der Sammelschiene i über Leitung 3 zur Spule
des Relais A, Leitung 8, geschlossenen Kontakt a1, Leitung 9, Leitung io, geschlossenen
Kontakt y, Leitung 6, geschlossenen Schalter AS, Leitung 7 zur Leitung 2. Nunmehr
beginnt das Hochh.eizen des Ofens. Dabei wird infolge der Umschaltung am Kontakt
a2 des Relais A das Dreieckschütz über folgenden Stromkreis eingeschaltet: Leitung
i i, Hilfskontakt 12 am Sternschütz, der wie der Hilfskontakt 13 am Dreieckschütz
sichert, daß nur jeweils eines dieser beiden Schütze eingeschalsein kann, Leitung
14, Spule des Dreieckschützes Dr, Leitung 15, .angezogener Kontakt a2, Leitung 16,
Leitung io, geschlossener Regelkontakt r, Leitung 6, geschlossener Schalter AS,
Leitung 7, Sammelschiene 2.
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Da das Hochhei,zen des Ofens mit größter Heizenergie erfolgt, geht
es verhältnismäßig rasch vor,sich, und bei .der Solltemperatur von etwa 8oo bis
goo° spricht .der Reglerkontakt r an. Dadurch wird der Selbsthaltestromkreis des
Relais A unterbrochen und dieses zum Abfallen .gehracht. Bei abgefallenem Kontakt
a., wird-aber nunmehr .der Stromkreis für das Sternschütz St vorbereitet, so daß
beim wiederholten Ansprechen des Reglerkontaktes r nicht mehr das Dreieckschütz,
sondern das Sternschütz über folgenden Stromkreis eingeschaltet wird: Von ider Sammelschiene
i, Leitung i i, Verriegelungskontakt 13, Leitung 16, Spule des Sternschützes St,
Leitung 17, abgefallenen Kontakt a2, Leitung 16, Leitung io, geschlossenen Reglerkontakt
Y, Leitung 6, geschlossenen Schalter AS, Leitung 7, Sammelschiene 2. Die Regelung
der Heizleistung zwischen Sternschaltung und Ausschaltung der Heizwiderstände wird
nun so lange fortgesetzt, bis die Ofentür geöffnet wird. Dadurch wird der Kontakt
t vorübergehend geschlossen und das Reilais A zum Ansprechen gebracht, das 'sich
nun wieder über seinen Selbsthaltekontakt cal und den .geschlossenen Reglerkontakt
r so lange hält, his der Temperaturregler zum Ansprechen. kommt und es wieder zum
Abfallen bringt, wodurch dann wieder die Umschaltung von der Dreieckschaltung der
Heizwiderstände auf Sternschaltung erfolgt.
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Die Anordnung nach Fig. 2 arbeitet folgendermaßen: Beim kurzzeitigenDrückenderAnlaßtaste
AT wird das Relais H erregt, und zwar über folgenden Stromkreis: 1, 18, Spule
des Relais H, i9, AT, 20, 2. Das Relais H hält sich über folgenden Stromkreis:
1, 18, Spule von Relais H, 21, `Kontakt lal, 22, 23,
Reglenkontakt
r, 24, 2. An seinem unteren Kontakt h2 schaltet es ein Zeitrelais Z ein, und zwar
über folgenden Stromkreis: 1, 25, Spule von Z, 26, 27, :geschlossenen Kontakt 1a2,
28, 2. Außerdem schaltet es über den Kontakt 1a2 die am Temperaturregler
die Vorgabe hervorrufende Vorrichtung Vor ein, die beispielsweise ein Gleichrichter
sein kann. Der Stromkreis ist folgender: 1, 29, Vor, 30, geschlossener Kontakt 1a2,
28, 2. Das Zeitrelais Z, dessen Kontakt z bei seiner Erregung sofort geschlossen
wird, der aber mit einer Abfallverzögerung von beispielsweise 2o Sekunden bei Entregung
der Relaisspule abfällt, schließt sofort bei seiner Erregung an seinem Kontakt z
folgenden Stromkreis: 1, 31, Spule von A, 32, 33, 34, ,geschlossenen Kontakt z,
35, 2. Dadurch kommt das Relais A zum Ansprechen, das, wie in Fig. i bereits beschrieben,
an seinem Kontakt a2 die Umschaltung von dem Sternschütz St auf das Dreieckschütz
Dr vornimmt.
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Das Relais A bereitet an seinem Kontakt a1 einen Haltestromkreis vor,
der aber erst dann wirksam wird, wenn das Relais H entregt und sein Kontakt hl abgefallen
ist. Dies ist dann der -Fall, wenn der Kontakt r de Temperaturreglers erstmalig
zum Ansprechen kommt und daraufhin der Kontakt z abgefallen
ist.
Im einzelnen ist der Vorgang d ,abei folgender: Wenn der Kontakt r des Temperaturreglers
das erstemal sich öffnet, kommt das Relais H zum Abfallen, wodurch an seinem Kontakt
h2 die Vorgabehilfsspannung Vor ausgeschaltet und ebenso das Zeitrelais z entregt
wird. Die Ausschaltung der Vorgabehilfsspannung bedeutet, daß der Temperaturregler
nunmehr normal arbeitet, sein Regelorgan also zurücksinkt, was zunächst den Kontakt
r wieder zum Schließen bringt. Dies geschieht vor dem Zeitpunkt, vor dem Kontakt
z verzögert abfällt, und da bei manchen Temperaturreglern eine Ansprechzeit von
15 Sekunden üblich ist, wurde beim Ausführungsbeispiel als Abfallverzögerung von
Z eine Zeitspanne von 20 Sekunden gewählt. Kommt der Kontakt z zum Abfallen, so
hält sich Relais A zunächst über folgenden Seibstlialtekreis: 1, 31, Spule von A,
38, a,, 39 geschlossenen Kontakt h" 2-2, 23, geschlossenen Kontakt r, 24,
2. Kommt nun bei Erreichen der Solltemperatur im Ofen der Kontakt r zum Ansprechen,
so wird dieser Haltekreis unterbrochen, und das Relais A fällt ab. Die Entregung
von A bedeutet, daß nunmehr lediglich mit der niederen Heizleistung im Ofen
gearbeitet wird. Wird nun der Ofen neu beschickt, so wird seine Türgeöffnet und
der Türkontakt t dadurch geschlossen. Dadurch wird das Relais A wieder zum Ansprechen
gebracht über folgenden Stromkreis: 1, 31, Spule von A, 36, Türkontakt
t, 37, 2.
Das Relais A hält sich nun über folgenden Stromkreis: 1, 31, Spule
von A, 38, Kontakt a,, 39, abgefallenen Kontakt h" 22, 23, r,
24, 2. Durch
das Ansprechen von Relais A wird wieder auf größere Heizleistung umgeschaltet, was
so lange anhält, bis der Reglerkontakt r wieder zum Ansprechen kommt und den Haltekreis
des Relais A unterbricht. Durch Betätigung .des parallel zum Türkontakt t liegenden
Hilfskontaktes lt., der von Hand betätigt werden kann und die gleiche Wirkung
wie der Türkontakt besitzt, kann, falls es betriebsmäßig :gewünscht wird, von der
niederen auf ,die höhere Heizleistung übergegangen werden.
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Die Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, deren
Betriebsweise folgendermaßen vor sich geht: Beim Drücken der Anlaßtaste AT wird
das Relais H über folgenden Stromkreis erregt: 1, 40, Spule von
H, 41, AT, 4.2, -. Außerdem wird über den geschlossenen Türkontakt
t das Relais A
erregt oder, falls die Tür .schon geschlossen, das Relais
A durch kurzzeitiges Betätigen von Hilfskontakt h angeworfen. Der Stromkreis ist
dabei folgender: 1, 43, Spule von A, 44, Türkontakt t, 45, 2. Auch in diesem
Fall ist dem Türkontakt t wieder ein Hilfskontakt h parallel geschaltet.
Bei erregtem Relais A wird nunmehr infolge Umschaltens seines Kontaktes a2 in Dreieckschaltung
hochgeheizt. Außerdem hält sich das Relais A über seinen Kontakt a, und den geschlossenen
Reglerkontakt r- nach Schließen der Tür, d. i. bei geöffnetem Türkontakt. Der Stromkreis
ist dabei "folgernder: 1, .43, Spule von A, .I6, geschlosseneig Kontakt a1, .47,
geschlossenen Reglerkontakt r, 4.8, 2. Der Reglerkontakt r ist dabei deshalb geschlossen,
da das ebenfalls erregte Relais H über seinen Kontakt h. eine Vorgabevorrichtung
Vor eingeschaltet hat, deren Ausschaltung durch die Schaltuhr S U bewirkt
wird. Die Umschaltuhr SU besitzt einen zunächst geschlossenen Kontakt sn mit solcher
Schaltzeit, daß er einerseits erst dann sich öffnet, wenn die Temperatur im Ofen
so weit angestiegen ist, daß die untere Temperaturgrenze im Ofen, bei der der Reglerkontakt
ausgeschaltet ist, überschritten ist und daß er auf der anderen Seite aber auf alle
Fälle bereits geöffnet wird, bevor Kontakt r des Temperaturreglers erstmalig anspricht.
Öffnet sich saL, so wird die Vorgabevorrichtung ausgeschaltet, und,der Temperaturregler
mißt die tatsächlich im Ofen vorhandene Temperatur. Er arbeitet also völlig normal
und öffnet bei Erreichen der Solltemperatur den Kontakt r. Dadurch wird sowohl das
Relais A als auch das Relais H zum Abfallen gebracht. Sinkt die Temperatur wieder
unter die Sollgrenze. so wird der Reglerkontakt r wieder geschlossen und dadurch
wegen .des inzwischen abgefallenen Relais A .das Sternschütz eingeschaltet. Wird
jedoch hie Ofentür geöffnet, so wird über den oben beschriebenen Stromkreis das
Relais A erregt und hält sich über seinen Kontakt a, so lange, bis der Reglerkontakt
wie,dvr zum Ansprechen kommt, was,dann der Fall ist, wenn der Ofen wieder die Solltemperaturgrenze
erreicht hat.
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Es sei noch erwähnt, daß der Hilfskontaktlr, wie er beispielsweise
gestrichelt auch in Fig. i eingetragen ist, nicht nur von Hand eingeschaltet werden
kann, sondern auch vom Temperaturregler unterhalb eines gewissen Wertes, z. B. d.o°
unter der Solltemperatur, und zwar ist dies dann angezeigt, wenn, beispielsweise
der Ofen. mit großen Metallblöcken beschickt wird, die rasch eingebracht werden,
so daß zunächst beim Öffnen der Ofentür ein Absinken der Temperatur unter die Salltemperaturgrenze
nicht eintritt. In diesem Falle wird dann auch beim Öffnen der Ofentür nicht die
hohe Heizleistung eingeschaltet, sondern es bleibt die niedere Heizleistung eingeschaltet.
jedoch sinkt dann auch das Regelorgan des Temperaturreglers so weit ab, daß es bei
seinem Absinken an seinem Hilfskontakt die hohe Leistung einschaltet.