NO761993L - - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår forbedringer ved apparater til å varme opp et materiale hvis spesifikke elektriske motstand avtar med stigende temperatur, altså et materiale med negativ motstands- temperaturkoef f isient som f.eks. smeltet glass.

Det har vært foreslått å smelte glass i et apparat som inneholder en beholder for glasset, f.eks. et lukket kar, en flerhet av par av sammenhørende elektroder som er anbragt i beholderen og ned-dykket i det smeltede glass for å føre en elektrisk strøm mellom elektrodene i hvert par og gjennom materialet i beholderen,samt en elektrisk strømkilde tilsluttet h<y>ert elektrodepar,

Siden den elektriske motstand av glass a<y>tar med stigende temperatur, vil en konstant spenning opprettholdt mellom elektrodene .i et slikt apparat minske glasseta elektriske motstand etterhvert som den høyner temperaturen i glasset, og dermed øke den gjennom-flytende strøm. Dette influerer uheldig på je<y>nheten a<y>opphetningen. Så snart temperaturen av glasset mellom elek±rodeparene heves, vil glasset undergå en rask ytterligere temperaturstigning, så det ikke blir mulig å oppnå je<y>n opphetning av hele.glassraassen,

Benytter man på den annen side en kilde for konstant strøm,

vil strømmen mellom elektrodene bli. holdt konstant sel<y>om temperaturen av materialet stiger, men den tilførte yarme yil bli redusert svarende til minskningen 1 elektrisk motstand. Således blir en høyning a<y>temperaturen i materialet forhindret, og i noen tilfeller kan temperaturen til og med synke. Det blir dermed mulig å oppnå jevn opphetning.

Imidlertid er elektriske kraftkilder vanligvis av typen med konstant spenning, og det blir derfor nødvendig å treffe særskilte forholdsregler for å kunne bruke en elektrisk kraftkilde som konstant-strømkilde.

Ved en kjent metode har man realisert dette ved å koble en stor impedans i serie med og mellom den elektriske kraftkilde med den konstante spenning og belastningen, dvs. elektrodeparene, slik at variasjoner forårsaket ved temperaturstigning i materialet kommer til virkning i langt mindre grad og strømvariasjoner forårsaket av variasjoner i elektrisk motstand dermed i det vesentlige blir forhindret. Dette krever en stor kraftkilde,siden effekten for en stor del blir forbrukt av impedansen. På grunn av effekttapet er dette meget uøkonomisk. Ifølge et annet forsøk blir et elektrisk effekt-styreelement koblet i serie med lasten og strømmen holdt konstant ved styring av elementet. Dette krever en komplisert og dermed kostbar styrekobling.

Ifølge Japansk patentskrift nr. 13 317/67 blir disse ulemper ryddet av veien med _et apparat til jevn opphetning av et materiale med en ved temperaturstigning avtagende elektrisk, motstand<y>ed at der mellom den elektriske kraftkilde og hvert par a<y>sammenhørende elektroder er innskutt en transformator hvis primær<y>tkling ligger mellom kraftkilden og de respektive elektrodepar, mens transformatorenes sekundær vikl inger er seriekoblet innbyrdes. I. et slikt apparat vil den prlmærstrøra som; tilføres et elektrodepar, selv om temperaturen av materialet mellom dets elektroder stiger for å bevirke økning av strømgjennomgangen gjennom det mellomliggende materiale, bli redusert fordi alle transformatorenes sekundær-viklinger er koblet i serie' for å danne en lukket sløyfe og dermed gjør alle transformatorenes sekundærstrømmer like sterke. Dermed blir strømmene gjennom alle elektrodeparene gjort like sterke, så der fås jevn opphetning av hele godsmassen.

Skjønt man med dette apparat unngår de store effekttap eller kompliserte styringer som de først beskreyne metoder betinger, har det ulempen a<y>å kre<y>e dobbelt så,.mange transformatorer som elek^trodepar, noe som gjør apparatet omfangsrikt. Og da strømutje<y>ningen skal eliminere den ubalanse i strømmene som skyldes lokale tempera-turstigninger, blir det enn<y>idere nød<y>endig å øke den samlede dispo-nible spenning for å oppnå fullstendig (100%1 korreksjon. Videre har de transformatorer som er tilsluttet de respektive elektrodepar, bare til funksjon å korrigere ubalanse i strømmene, og der behøves derfor enda en transformator som strømkilde mellom den elektriske kraftkilde og strømutjevningstransformatorene.

Hovedhensikten med den foreliggende oppfinnelse er å skaffe et effektivt og forholdsvis enkelt apparat til på pålitelig måte å varme opp et materiale hvis elektriske motstand avtar med stigende temperatur av materialet, på en ensartet måte.

En annen hensikt med oppfinnelsen er å skaffe et slikt apparat i kompakt utførelse egnet til å bygges som en komplett enhet med et hvilket som helst antall par av oppvarmningselektroder.

De ovennevnte og andre hensikter og fordeler blir ifølge oppfinnelsen oppnådd ved et apparat av den først beskrevne type med en strømkilde som innbefatter en flerhet av transformatorer, hver med en primærvikling og en sekundærvikling, og en elektrisk kraftkilde, hvor primærviklingene er koblet i serie med kraftkilden, mens sekundærviklingene er tilsluttet hvert sitt. tilhørende elektrodepar, hvorved transformatorene mater og styrer den elektriske strøm som leveres til elektrodeparene, for å jevne ut strømmen uansett variasjoner i elektrisk motstand i materialet mellom elektrodene.

De ovennevnte og andre hensikter, fordeler og trekk ved oppfinnelsen vil fremgå tydeligere av den følgende detaljerte beskriv-^else av en utførelsesform som for nærværende foretrekkes, i for-<-bindelse med tegningen, som utgjør et koblingsskjema for apparatet.

En elektrisk ovn 1 inneholder et materiale hvis elektriske motstand avtar med stigende temperatur, altså et materiale med negativ motstands-temperaturkoeffisierit, som f.eks. smeltet glass. Fire par av sammenhørende opphetningselektroder 2, 3 er montert i beholderen 1 for å lede en elektrisk étrøm gjennom materialet i o<y>nen mellom elektrodene i de respektive par. Som<y>ist er elektrodeparene anbragt i innbyrdes a<y>stand langs o<y>nens sidevegger, som er laget av elektrisk isolerende materiale.

Fiiré transformatorer med kjerner 4 er yist å ha sine sekundær - viklinger 6 forbundet<y>la sekundær ledninger 7 og 8 med elektroder henholdsvis 2 og 3 i de respektive par. Således består hver trans^forraators sekundærkrets a<y><y>ikling 6, elektriske ledninger 7 og 8, elektroder 2 og 3 i det tilhørende elektrodepar samt materialet, f.eks. smeltet glass, mellom elektrodene i paret og danner en selvstendig lukket sløyfe.

Primærviklingene 5 på alle transformatorene er koblet i serie innbyrdes og til en vekselstrømskilde 10 via en felles primærledning 9.

I den viste utførelsesform har man koblet en spenningsregulator 11 og en spennings- og strømdetektor 12 i serie mellom primærviklingene 5 og den elektriske kraftkilde 10 istedenfor å la kraftkilden være forbundet direkte med primærviklingene. Detektoren 12 avføler og tester den strøm og effekt som i hvert øyeblikk til-føres elektrodene. Spenningsregulatoren styres slik av et styre-element 14 at den effekt som testes av detektoren 12, kan holdes konstant på en verdi forhåndsinnstilt ved hjelp av en effektvelger 13 til selektivt å innstille en effekt for en ønsket varme. På denne måte blir temperaturen av hele materialet, altså massen av smeltet glass, i beholderen 1 holdt på en ønsket og ensartet temperatur. Da materialet i beholderen blir oppvarmet direkte av strømmen gjennom transformatorenes sekundærkretser, får alle transformatorenes sekundærstrømroer samme styrke, strømmene gjennom alle elektrodeparene 2, 3 blir like sterke og opphetningen av hele materialet i beholderen blir jevn. I og med at alle transformatorene er like, vil alle sekundærstrømraene ha samme styrke, siden transformatorenes primærviklinger er koblet i serie og den samme primær-strøm derfor flater gjennom dem.

Blir materialet utsatt for temperaturvariasjon partielt eller lokalt, blir den lokale temperaturubalanse fjernet fordi alle transformatorenes sekundærstrømmer alltid blir holdt Innbyrdes like. Når temperaturen av materialet stiger.lokalt,<y>ll den elektriske motstand ay materialet på<y>edkoramende sted bli minsket tils<y>arende og dermed .minske impedansen» ay den sekundærkrets som fører gjennom vedkommende del, så strømmen gjennom denne<y>il bli øket. Men da alle primær<y>iklingene 5 er koblet i. serie med hverandre og med en konstant spenningskilde som beskre<y>et o<y>enforf<y>il alle transformatorenes •primærstrømmer ha samme verdi. Strømstyrken er forholdet mellom den konstante spenning fra den elektriske kraftkilde og summen a<y>de enkelte transformatorers inngangsimpedanser, H<y>is sekundærimpedansen av en a<y>transformatorene minker som omtalt o<y>enfor, vil derfor også primærimpedansen a<y><y>edkommende transformator bli minsket. Følgelig blir primærstrømmene i alle transformatorene øket, så deres sekundærstrømmer tiltar. De strømmer som flyter mellom elektrodene i de respektive par, blir holdt like. Skulle der i materialet forekomme en del hvor temperaturen er steget lokalt og den elektriske motstand derfor har minket, blir den for-brukte effekt i de øvre deler av materialet øket. Dermed blir normaltilstanden, dvs. jevn oppvarmning, gjenopprettet.

Den variasjon som kan forekomme i en transformators primære inngangsimpedans på grunn av variasjon i elektrisk motstand av en lokal andel av materialet hvis temperatur forandrer seg, blir så liten sammenlignet med den samlede verdi av de primære inngangsimpedanser for alle transformatorene at de virkelige strømvaria-sjoner blir ganske små. Selv ora slike små temperaturforandringer skulle forekomme, vil derfor den totale effekt som tilføres ovnen 1 fra kraftkilden 10, holde seg nesten konstant. Den totale effekt, resp. strøm, som tilføres ovnen, blir holdt absolutt konstant ved at øyeblikkelig tilført effekt testes av detektoren 12 og sammen-lignes med den verdi som er forhåndsinnstilt av effekt<y>elgeren 13 ved inngangsstyreelementet 14. Inngangsstyreeleraentet 14 styrer spenningsregulatoren 11 slik at den effekt som tilføres ovnen, blir holdt konstant.

Da hvert par av elektroder 2, 3 er koblet til en egen transformator og transformatorene er forbundet innbyrdes bare ved serie-koblingen av sine primær<y>iklinger, kan hver transformator med til-hørende elektrodepar sammenføyes til en enhet. Et h<y>ilket som helst antall slike enheter kan så uten<y>idere sammenføyes a<y>hengig av ovnsstørrelse.

Claims (3)

1. Apparat til jevn opphetning av et materiale hyis elektriske motstand avtar med økende temperatur ay materialet, omfattende (11 en beholder for materialet,

(21 en flerhet a<y>par a<y>sammenhørende elektroder montert i beholderen for å føre en elektrisk strøm mellom elektrodene i hvert par og gjennom materialet i beholderen{og (31 en kilde for elektrisk strøm tilknyttet hvert par av elektroder og hver innbefattende (al en like stor flerhet a<y>transformatorer, h<y>er med en primær- <y>ikling og en sekundærvikling, og (bl en elektrisk energikilde, samtidig som primærviklingene er koblet i serie til den elektriske energikilde og hver av sekundærviklingene er koblet til et tilhør-ende par av elektroder, hvorved transformatorene tilfører og styrer den elektriske strøm som leveres til elektrodeparene, for å jevne ut strømmen uansett variasjoner i elektrisk motstand i materialet mellom elektrodene.

2. Apparat som angitt i krav 1,karakterisert vedat det ytterligere omfatter en spenningsregulator og en spennings-og strømdetektor seriekoblet mellom primærviklingene og den elektriske energikilde.

3. Apparat som angitt i krav 1,karakterisert vedat det ytterligere omfatter en effektvelger seriekoblet mellom primærviklingene og den elektriske energikilde.