WO2019170500A1 - Verfahren zur überwachung eines magnetrons und magnetron mit einer temperaturerfassungseinrichtung - Google Patents

Verfahren zur überwachung eines magnetrons und magnetron mit einer temperaturerfassungseinrichtung Download PDF

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WO2019170500A1
WO2019170500A1 PCT/EP2019/054912 EP2019054912W WO2019170500A1 WO 2019170500 A1 WO2019170500 A1 WO 2019170500A1 EP 2019054912 W EP2019054912 W EP 2019054912W WO 2019170500 A1 WO2019170500 A1 WO 2019170500A1
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temperature
magnetron
detection device
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temperature detection
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Application number
PCT/EP2019/054912
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Inventor
Klaus-Martin BAUMGÄRTNER
Peter Born
Manuel Paulus
Alexander Spuck
Niko Voit
Original Assignee
Muegge Gmbh
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K3/00—Thermometers giving results other than momentary value of temperature
    • G01K3/08—Thermometers giving results other than momentary value of temperature giving differences of values; giving differentiated values
    • G01K3/10—Thermometers giving results other than momentary value of temperature giving differences of values; giving differentiated values in respect of time, e.g. reacting only to a quick change of temperature
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K3/00—Thermometers giving results other than momentary value of temperature
    • G01K3/005—Circuits arrangements for indicating a predetermined temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/64—Heating using microwaves
    • H05B6/66—Circuits
    • H05B6/666—Safety circuits

Definitions

  • the invention relates to a method for monitoring an operation of a magnetron with a
  • Temperature detection device when exceeding a detected with the temperature detection device
  • Magnetron supplied electrical power is thereby converted into heat, which must be continuously dissipated during operation of the magnetron.
  • a heat sink is formed in many cases on an anode block in the magnetron or a separate heat sink provided with which during operation of the
  • the shutdown temperature value is often set so that on the one hand as long as possible and
  • a temperature switch is usually used, the switching state at an exceeding the
  • the temperature switch is integrated in a circuit which is either closed or opened when the cut-off temperature value is exceeded, which is detected by the evaluation device connected thereto and used to control the control device of the magnetron.
  • the temperature switch may include, for example, a bimetallic measuring element, wherein the bimetallic measuring element is designed such that in the
  • Such temperature switches are inexpensive and hardly prone to failure. However, it has been found that with such temperature switches, which can only detect or exceeding a shutdown temperature during operation, only a limited and For a user often insufficient monitoring of the magnetron is possible.
  • This object is achieved in that with the temperature detection device during operation of the magnetron continuously or at intervals, a temperature value is detected and transmitted to an evaluation, and that with the evaluation a control device of the magnetron can be caused to the operation of the magnetron if the detected temperature value is above the
  • Shutdown temperature value is.
  • a temperature value is continuously detected in a predetermined measuring range and a measuring signal representing this temperature value is generated, with different values being determined on the basis of the measuring signal
  • Temperature values within the measuring range can be distinguished.
  • a temperature sensor can be used, which converts the measured temperature value into an electrical one
  • Measuring signal converts, within the measuring range distinguishable each with the temperature sensor
  • Temperature value is assigned a distinguishable electrical measurement signal. For many commercially available and suitable temperature sensors will be the temperature value
  • Evaluation device allows a short-term exceeding the Abschalttemperaturives and interrupts the operation of the magnetron only for a prolonged exceeding the Abschalttemperaturives to allow, for example, short-term load peaks or caused by the environment influencing the temperature measuring device for a short period of time before the operation of the magnetron is interrupted.
  • a cause of an impending overheating shutdown of the magnetron is undesirable in many cases and often leads to a significant disturbance of a process flow in which the magnetron and its operation are involved.
  • control means of the magnetron is caused to reduce an operating power of the magnetron, if the detected temperature value a
  • Warning temperature exceeds that below the Shutdown temperature is. In this way, an unwanted shutdown of the magnetron and a
  • Process flow can be avoided by the operating power is reduced, thereby reducing the heat generated during operation is reduced. In many cases, thereby overheating of the magnetron can be avoided and
  • the warning temperature is expediently predetermined so that a reduction of the operating performance takes place only if and only if a critical overheating of the magnetron threatens. At the same time, the
  • Temperature detection device comprises a temperature sensor and a control temperature sensor that the temperature detected by the temperature sensor continuously or at intervals with a with the
  • Control temperature detected detected control temperature value and a temperature value difference is formed, and that the evaluation device generates a warning signal when the temperature value difference a predetermined Difference threshold exceeds.
  • Temperature sensor and the control temperature sensor can be arranged on the magnetron, that there is a direct contact with the heat sink of the magnetron and both the temperature sensor and the
  • Control temperature sensor a substantially
  • a comparatively lower difference threshold value for the temperature value difference can be specified. Should either the temperature sensor or the control temperature sensor have a malfunction and, for example, deliver a significantly lower or higher measured value, the evaluation device may exceed the limit value
  • Detect difference threshold and generate a warning signal to inform the user accordingly.
  • control temperature sensor is arranged at a distance from the temperature sensor and also at a distance from the heat sink of the magnetron, so that a larger difference between the temperature value and that detected by the control temperature sensor
  • Control temperature sensor is more affected by environmental influences and, for example, early
  • Differential threshold value can therefore also be detected during operation of the magnetron environmental influences and taken into account for the specification and control of the operation of the magnetron.
  • Usage detection device useful life information and possibly also a history of the temperature values and, where appropriate, the control temperature values are detected during the period of use.
  • Use-duration information may include, for example, an accumulated useful life or the beginning and end of each period of use,
  • the magnetron is required after a set number of hours of use
  • the user can be informed early in order to be able to initiate appropriate measures in good time.
  • a shutdown of the magnetron be forced if a maximum number of operating hours is exceeded to damage the magnetron and to avoid the connected components of a process plant.
  • stored information can be used, for example, to be read during a routine maintenance of the magnetron and be taken into account for the maintenance to be carried out in the context of maintenance.
  • Control temperature values during accumulated use can also set the maximum number of
  • Operating hours for each magnetron can be customized. For example, a magnetron that was operated without exception at sufficiently low temperature values during the previous accumulated useful life, due to the experienced low thermal
  • Magnetron load to be operated longer than a magnetron, for example, often had to be shut down because of imminent overheating or had to be operated at a reduced power.
  • Temperature detection device and the evaluation device and the controller digital data formats are used.
  • a suitable digital data format can be selected and specified for the signal transmission, as insensitive as possible to electromagnetic
  • the digital signal transmission can be wired or wireless.
  • Wired signal transmission can be for the
  • Signal transmission signal lines used to be provided with a suitable electromagnetic shielding are provided with a suitable electromagnetic shielding.
  • Evaluation device and the control device can with be provided with a matching identification identifier, which is exchanged and checked at the beginning of a data transmission. A subsequent one
  • Signal transmission may require that the mutually exchanged identification code has been checked and verified by the participating components.
  • the mutually exchanged identification code has been checked and verified by the participating components.
  • the temperature detection device, the evaluation device and the control device each have an individual identification code and check the individual components before the start of a signal transmission, if the connection with the respective other components with the relevant identification code for the operation of the magnetron is permitted.
  • the identification codes can be checked by trained service employees and, if necessary, adapted or changed. It is also possible to change the rules for the individual components
  • Evaluation device and the control device of the Magnetron's encrypted digital data formats are used. It can be symmetrical or asymmetrical
  • Encryption algorithms are used. It is possible in the digital data transmission to already known and possibly standardized
  • Network protocols such as the TCP / IP network protocol.
  • the individual components can be integrated into a network infrastructure and with other components
  • Memory devices or external evaluation devices are transmitted, for example, a central processing unit (CPU)
  • Magnetrons are centrally controlled or automated. Through the use of encrypted digital
  • Data formats can be prevented that the detected by the temperature detection device
  • Temperature values or service life information are read out or manipulated without authorization. An unauthorized control of the magnetron is thereby excluded or at least considerably more difficult.
  • the invention also relates to a magnetron with a
  • Heatsink and with a temperature detecting device wherein an operation of the magnetron can be interrupted when detected with the temperature detecting means temperature of the heat sink above a
  • the temperature detection device usually consists of a temperature switch which switches over when the temperature measured by the temperature switch rises
  • predetermined shutdown temperature value triggers a switching signal or a temperature monitoring circuit opens, or closes, thereby causing a shutdown of the magnetron before impending overheating of the magnetron can cause damage to the magnetron or the components connected thereto.
  • a suitable temperature switch may include, for example, a bimetallic strip, which in a
  • Temperature monitoring circuit is integrated and the temperature monitoring circuit opens or closes, if the bimetallic strip due to the rising
  • Temperature switch is described for example in GB 2 321 764 A.
  • Temperature detection device of the type mentioned in such a way that the operation of the magnetron improved and, if possible, the reliability can be increased.
  • the temperature detection device detects a temperature sensor which continuously detects a temperature value in a predetermined measuring range and generates a measuring signal representing this temperature value, and a temperature sensor
  • the temperature sensor is designed such that a distinguishable electrical measurement signal is assigned within the measurement range to each temperature value distinguishable with the temperature sensor, or at least different temperature values within the measurement range can be distinguished based on the measurement signal generated by the temperature sensor.
  • the Below the shutdown is to recommend a reduction in the operating performance of the magnetron or automatically specify to avoid impending overheating of the heat sink or the magnetron with the heat sink.
  • An unwanted shutdown of the magnetron as would be enforced with the conventional temperature switches in the event of impending overheating, can be prevented in many cases. In this way, operation of the magnetron in a process plant can be more reliably controlled and downtime of the
  • Temperature sensor is applied directly to the heat sink that the temperature sensing device a
  • Control temperature sensor which is arranged at a distance from the heat sink, and that the evaluation device to determine a comparison unit of a difference between the detected by the temperature sensor
  • Control temperature sensor can adjacent to the
  • Control temperature sensor each have a matching measured value for the measured with the temperature sensor Temperature value and for the measured with the control temperature sensor control temperature value. If a difference determined with the evaluation device,
  • a warning for a user can be generated and a warning signal can be transmitted to the control device.
  • control temperature sensor is spaced from the temperature sensor and further spaced from the heat sink.
  • control temperature measured by the control temperature sensor is more influenced by the environment, so that the control temperature value measured with the control temperature sensor provides additional information about the effects of
  • Temperature detection device is enveloped or covered by a potting compound. With the potting compound is an additional mechanical protection of
  • Temperature detection device causes.
  • the Temperature sensor using the potting compound reliably be set on a surface of the heat sink, to disturbing environmental influences or unintentional
  • Control temperature sensor may be spaced from the
  • the potting compound also makes unauthorized manipulation of the temperature detection device more difficult.
  • the temperature detection device or the
  • Evaluation device having a useful life detection device, with which useful life information of
  • Temperature detection device can be detected.
  • the useful life detection device may comprise a clock or a timer with which the
  • Usage time can be recorded and stored over the entire period of use of the magnetron away. If the accumulated usage time or the number of accumulated usage clock cycles has a
  • the temperature detection device or the
  • Evaluation device has a memory device in which the useful life information and the temperature values detected during the periods of use and
  • control temperature values can be stored.
  • the stored information may conveniently be read out by trained service personnel and taken into account for the routine maintenance of the magnetron. It is also possible to store the stored information with respect to a thermal load of the magnetron during the past
  • Temperature detection device comprises a memory device for a digital key and the measurement signals generated by the temperature detection means are encrypted with the digital key.
  • the transmission of the measured signals is expediently carried out in one
  • This can be a
  • a digital key required for this purpose can be stored in the memory device provided for this purpose
  • the storage device is
  • the storage device is a non-rewritable storage unit whose content can additionally be protected against unauthorized access and read-out.
  • Figure 1 is a schematic representation of an inventively designed magnetron with a heat sink and with a temperature sensing device, which with a
  • Evaluation device and is connected to a control device for the magnetron,
  • FIG. 2 shows a schematic sequence of a data transmission between the temperature detection device and the Evaluation device, the control device and the
  • Figure 3 is a perspective view of a magnetron with a heat sink and embedded therein
  • FIG. 4 shows a sectional view through a partial region of a heat sink of a magnetron designed according to the invention with a temperature detection device arranged thereon and embedded in a potting compound.
  • FIG. 1 schematically shows a magnetron 1 designed according to the invention.
  • the magnetron 1 has a heat sink 2, with which heat can be dissipated, which is generated during operation of the magnetron 1.
  • a temperature detection device 3 is arranged on the heat sink 2.
  • the temperature detection device 3 has a not shown in the figure 1
  • Temperature sensor which is arranged directly on a surface of the heat sink 2 and with which a
  • Temperature value of the heat sink 2 detected and a temperature signal representing this value is generated.
  • the temperature detection device 3 is data-transmitting connected to an evaluation device 4.
  • Evaluation device 4 is also data transmitting connected to a control device 5, with which a
  • Operation of the magnetron 1 can be controlled. With the control device 5, a controlled operation of the magnetron 1 can be performed.
  • the control device 5 can also transfer data directly with the
  • Temperature detection device 3 may be connected.
  • the evaluation device 4 can either in a
  • Evaluation device 4 or the control device 5 can be wireless or wired with other external
  • Data processing devices such as an external memory device to be connected data transmitting.
  • FIG. 2 is an example of a method sequence for the production of a data-transmitting connection between the temperature detection device 3, which
  • a digital data format is used for the data transmission.
  • Temperature detection device 3 checks the
  • the control device 5 then sends a ready-to-receive signal 8 to the temperature detection device 3 and changes to a receive mode 9.
  • the temperature detection device 3 detects continuously or at predetermined time intervals a temperature value which is transmitted to the evaluation device 4. For the duration of the receive mode 9, the controller 5 receives operating and
  • the evaluation 4 checks the detected
  • Magnetron 1 and thereby controls the proper operation of the magnetron 1 as long as no warning information or shutdown information is received. As soon as the
  • Control device 5 warning information or
  • Turn off information 10 receives is a
  • the data transmission can also take place in encrypted form, or with encrypted digital data formats. For this purpose, at the beginning of a
  • Temperature detection device 3 the evaluation device 4 and the control device 5 instead of digital
  • Data formats suitably modulated AC voltage or a current or voltage pulse pattern can be used.
  • Temperature detection device 3 are detected, are transmitted to an internal or external memory device 12 arranged. In this way, in the
  • Memory device 12 useful life information and recorded during the usage times temperature values stored and for example for maintenance purposes
  • An inventive magnetron 1 shown in FIG. 3 has, in an interior of a housing 13, a non-visible cathode and a cathode surrounding it
  • the anode block 14 is largely surrounded by the heat sink 2. From the anode block 14 protrudes a transmitting antenna 15, with which the microwave radiation generated in the anode block 14 is radiated.
  • the heat sink 2 is connected via a fluid line 16 with a cooling fluid supply
  • the cooling fluid flows through the heat sink 2 and thereby dissipates heat from the heat sink 2. over
  • Power lines 17 is supplied to the magnetron 1, the required during operation electrical energy.
  • a recess 18 is formed, in which the temperature detecting means 3 is arranged.
  • the recess 18 potted with a potting compound 19 and filled, so that only connection contacts 20 for a data-transmitting connection of the Temperature detection device 3 with the control device 5 and a control temperature sensor 21 from the outside
  • Temperature detection device 3 is a sectional view of a temperature detection device 3 according to the invention shown, which formed at a deviating
  • Heatsink 2 is arranged.
  • the heat sink 2 has a number of cooling fins 22 in order to be able to effectively release heat to the environment via the cooling fins 22.
  • In a recess 18 between two cooling fins 22 is the
  • Temperature detection device 3 is arranged.
  • a temperature sensor 24 arranged on a circuit board 23 is arranged in direct contact with a surface 25 of the heat sink 2.
  • the control temperature sensor 21 is arranged at a distance from the surface 25 of the heat sink 2 on an outer side of the potting compound 19, with which the recess 18 and the circuit board 23 arranged therein and the temperature sensor 24 are filled.
  • the temperature of the heat sink 2 is represented by the temperature sensor 24
  • the evaluation device 4 is likewise arranged on the circuit board 23.
  • the evaluation device 4 has a comparison unit for determining a difference between the temperature value determined by the temperature sensor 24 and that detected by the control temperature sensor 21 Control temperature value on. If such a determined temperature value difference a predetermined
  • Temperature difference threshold exceeds a malfunction of the temperature detection device 3 can not be excluded, and it generates a warning signal and transmitted to the control device 5.

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Überwachung eines Betriebs eines Magnetrons (1) mit einer Temperaturerfassungseinrichtung (3), wobei die Temperaturerfassungseinrichtung (3) bei dem Überschreiten eines mit der Temperaturerfassungseinrichtung (3) erfassten Abschalttemperaturwertes eine Unterbrechung des Betriebs des Magnetrons (1) veranlassen kann, wird mit der Temperaturerfassungseinrichtung (3) während des Betriebs des Magnetrons (1) kontinuierlich oder in zeitlichen Abständen ein Temperaturwert erfasst und an eine Auswerteeinrichtung (4) übermittelt, wobei mit der Auswerteeinrichtung (4) eine Steuereinrichtung (5) des Magnetrons (1) dazu veranlasst werden kann, den Betrieb des Magnetrons (1) zu unterbrechen, falls der erfasste Temperaturwert oberhalb des Abschalttemperaturwertes liegt. Mit der Auswerteeinrichtung (4) wird die Steuereinrichtung (5) des Magnetrons (1) dazu veranlasst, eine Betriebsleistung des Magnetrons (1) zu reduzieren, falls der erfasste Temperaturwert eine Warntemperatur übersteigt, die unterhalb der Abschalttemperatur liegt. Die Temperaturerfassungseinrichtung (3) kann einen Temperatursensor und einen Kontrolltemperatursensor aufweisen, sodass der mit dem Temperatursensor erfasste Temperaturwert kontinuierlich oder in zeitlichen Abständen mit einem mit dem Kontrolltemperatursensor erfassten Kontrolltemperaturwert verglichen und eine Temperaturwertdifferenz gebildet werden kann.

Description

Verfahren zur Überwachung eines Magnetrons und Magnetron mit einer Temperaturerfassungseinrichtung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines Betriebs eines Magnetrons mit einer
Temperaturerfassungseinrichtung, wobei die
Temperaturerfassungseinrichtung bei dem Überschreiten einer mit der Temperaturerfassungseinrichtung erfassten
Abschalttemperatur eine Unterbrechung des Betriebs des Magnetrons veranlassen kann.
Mit einem Magnetron wird elektrische Leistung in
Mikrowellenstrahlung umgewandelt. Ein Teil der dem
Magnetron zugeführten elektrischen Leistung wird dabei in Wärme umgewandelt, die während des Betriebs des Magnetrons kontinuierlich abgeführt werden muss. Zu diesem Zweck ist in vielen Fällen an einem Anodenblock in dem Magnetron ein Kühlkörper ausgebildet oder ein gesonderter Kühlkörper vorgesehen, mit welchem die während des Betriebs des
Magnetrons erzeugte Wärme abgeführt wird. Eine
kontinuierliche und effiziente Wärmeabfuhr ist während des Betriebs erforderlich, um eine ansonsten drohende
Überhitzung des Magnetrons zu vermeiden, die zu einer
Beschädigung des Magnetrons oder von damit verbundenen Komponenten einer Prozessanlage führen könnte.
Zu diesem Zweck ist es aus der Praxis bekannt, eine
Temperatur des Kühlkörpers des Magnetrons zu überwachen und den Betrieb des Magnetrons abzuschalten, falls die von einer Temperaturerfassungseinrichtung erfasste Temperatur einen vorgegebenen Abschalttemperaturwert übersteigt. Der Abschalttemperaturwert wird dabei häufig so vorgegeben, dass einerseits ein möglichst lange andauernder und
ungestörter Betrieb des Magnetrons ermöglicht wird, aber andererseits eine übermäßige Erhitzung des Magnetrons und eine dadurch möglicherweise verursachte Beschädigung des Magnetrons vermieden werden kann. Ein derartiges Verfahren wird beispielsweise auch in GB 2 321 764 A beschrieben.
Für die Überwachung des Betriebs des Magnetrons wird üblicherweise ein Temperaturschalter verwendet, dessen Schaltzustand sich bei einem Überschreiten der
Abschalttemperatur verändert. In vielen Fällen wird der Temperaturschalter in einen Stromkreis eingebunden, der bei dem Überschreiten des Abschalttemperaturwertes entweder geschlossen oder aber geöffnet wird, was von der damit verbundenen Auswerteeinrichtung festgestellt und für die Ansteuerung der Steuereinrichtung des Magnetrons verwendet wird. Der Temperaturschalter kann dabei beispielsweise ein Bimetall-Messelement beinhalten, wobei das Bimetall- Messelement derart ausgelegt ist, dass bei dem
Überschreiten der Abschalttemperatur eine Verformung des Bimetall-Elements erfolgt, die einen über das Bimetall- Element hinweg verlaufenden Stromkreis unterbricht oder schließt .
Derartige Temperaturschalter sind kostengünstig und kaum störungsanfällig. Es hat sich jedoch gezeigt, dass mit derartigen Temperaturschaltern, die lediglich das Einhalten oder aber Überschreiten einer Abschalttemperatur während des Betriebs erkennen können, nur eine eingeschränkte und für einen Benutzer oftmals unzureichende Überwachung des Magnetrons möglich ist.
Es wird deshalb als eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesehen, ein Verfahren zur Überwachung eines Betriebs eines Magnetrons mit einer Temperaturerfassungseinrichtung so auszugestalten, dass der Betrieb des Magnetrons
möglichst zuverlässig gestaltet werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mit der Temperaturerfassungseinrichtung während des Betriebs des Magnetrons kontinuierlich oder in zeitlichen Abständen ein Temperaturwert erfasst und an eine Auswerteeinrichtung übermittelt wird, und dass mit der Auswerteeinrichtung eine Steuereinrichtung des Magnetrons dazu veranlasst werden kann, den Betrieb des Magnetrons zu unterbrechen, falls der erfasste Temperaturwert oberhalb des
Abschalttemperaturwerts liegt. Dabei wird vorzugsweise mit der Temperaturerfassungseinrichtung in einem vorgegebenen Messbereich kontinuierlich ein Temperaturwert erfasst und ein diesen Temperaturwert repräsentierendes Messsignal erzeugt, wobei anhand des Messsignals verschiedene
Temperaturwerte innerhalb des Messbereichs unterschieden werden können. Für die Erfassung des Temperaturwerts kann beispielsweise ein Temperatursensor verwendet werden, der den gemessenen Temperaturwert in ein elektrisches
Messsignal umwandelt, wobei innerhalb des Messbereichs jedem mit dem Temperatursensor unterscheidbaren
Temperaturwert ein unterscheidbares elektrisches Messsignal zugeordnet ist. Bei vielen handelsüblichen und geeigneten Temperatursensoren wird ein dem Temperaturwert
proportionales Messsignal erzeugt. Durch das kontinuierlich oder in zeitlichen Abständen erfolgende Erfassen eines Temperaturwerts und Übermitteln des entsprechenden Messsignals an die Auswerteeinrichtung wird es ermöglicht, den jeweils aktuellen Temperaturwert während der Überwachung des Betriebs des Magnetrons
auszuwerten, um für eine ungestörte Weiterführung des
Betriebs vorteilhafte Vorgaben und Maßnahmen
berücksichtigen zu können. So kann beispielsweise
frühzeitig vor dem Überschreiten des
Abschalttemperaturwertes ein Warnsignal erzeugt werden, um den Benutzer vor einer drohenden Überhitzung des Magnetrons zu warnen. Es ist ebenfalls denkbar, dass die
Auswerteeinrichtung eine kurzzeitige Überschreitung des Abschalttemperaturwertes zulässt und erst bei einer länger andauernden Überschreitung des Abschalttemperaturwertes den Betrieb des Magnetrons unterbricht, um beispielsweise kurzzeitige Belastungsspitzen oder eine durch die Umgebung verursachte Beeinflussung der Temperaturmesseinrichtung für einen kurzen Zeitraum zuzulassen, bevor der Betrieb des Magnetrons unterbrochen wird. Ein wegen einer drohenden Überhitzung veranlasstes Abschalten des Magnetrons ist in vielen Fällen unerwünscht und führt oftmals zu einer erheblichen Störung eines Prozessablaufs, in welchen das Magnetron und dessen Betrieb eingebunden sind.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des
Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass mit der
Auswerteeinrichtung die Steuereinrichtung des Magnetrons dazu veranlasst wird, eine Betriebsleistung des Magnetrons zu reduzieren, falls der erfasste Temperaturwert eine
Warntemperatur übersteigt, die unterhalb der Abschalttemperatur liegt. Auf diese Weise können ein unerwünschtes Abschalten des Magnetrons und eine
üblicherweise damit verbundene Unterbrechung eines
Prozessablaufs vermieden werden, indem die Betriebsleistung reduziert und dadurch die während des Betriebs erzeugte Wärme verringert wird. In vielen Fällen kann dadurch eine Überhitzung des Magnetrons vermieden werden und
gleichzeitig der Prozess, in welchem der Betrieb des
Magnetrons eingebunden ist, unterbrechungsfrei fortgesetzt werden. Die Warntemperatur wird dabei zweckmäßigerweise so vorgegeben, dass eine Verminderung der Betriebsleistung erst und nur dann erfolgt, wenn eine kritische Überhitzung des Magnetrons droht. Gleichzeitig sollte die
Warntemperatur ausreichend niedriger als die
Abschalttemperatur vorgegeben werden, um im Falle einer drohenden Überhitzung durch die automatisiert bewirkte Verringerung der Betriebsleistung eine ausreichende
Abkühlung des Magnetrons zu ermöglichen und dadurch ein Überschreiten der Abschalttemperatur und eine tatsächliche Abschaltung des Magnetrons zu verhindern.
Um eine Fehlfunktion während der Überwachung des Betriebs des Magnetrons möglichst ausschließen zu können ist
erfindungsgemäß optional vorgesehen, dass die
Temperaturerfassungseinrichtung einen Temperatursensor und einen Kontrolltemperatursensor aufweist, dass der mit dem Temperatursensor erfasste Temperaturwert kontinuierlich oder in zeitlichen Abständen mit einem mit dem
Kontrolltemperatursensor erfassten Kontrolltemperaturwert verglichen und eine Temperaturwertdifferenz gebildet wird, und dass die Auswerteeinrichtung ein Warnsignal erzeugt, wenn die Temperaturwertdifferenz einen vorgegebenen Differenzschwellenwert übersteigt. Sowohl der
Temperatursensor als auch der Kontrolltemperatursensor können derart an dem Magnetron angeordnet sein, dass ein unmittelbarer Kontakt mit dem Kühlkörper des Magnetrons besteht und sowohl der Temperatursensor als auch der
Kontrolltemperatursensor einen im Wesentlichen
übereinstimmenden Temperaturwert, beziehungsweise
Kontrolltemperaturwert erfassen sollten. In diesem Fall kann ein vergleichsweise niedrigerer Differenzschwellenwert für die Temperaturwertdifferenz vorgegeben werden. Sollte entweder der Temperatursensor oder Kontrolltemperatursensor eine Fehlfunktion aufweisen und beispielsweise einen deutlich geringeren oder höheren Messwert liefern, kann die Auswerteeinrichtung eine Überschreitung des
Differenzschwellenwerts feststellen und ein Warnsignal erzeugen, um den Benutzer entsprechend zu informieren.
Es ist ebenfalls denkbar, dass der Kontrolltemperatursensor beabstandet zu dem Temperatursensor und auch beabstandet zu dem Kühlkörper des Magnetrons angeordnet ist, so dass eine größere Differenz zwischen dem Temperaturwert und dem von dem Kontrolltemperatursensor erfassten
Kontrolltemperaturwert besteht. Der
Kontrolltemperatursensor kann in vorteilhafterweise so an dem Magnetron angeordnet sein, dass der
Kontrolltemperatursensor stärker von Umgebungseinflüssen beeinflusst wird und beispielsweise frühzeitig eine
steigende Umgebungstemperatur erfassen kann, die sich allmählich auch auf das Magnetron auswirken könnte und eine von der Umgebung bewirkte zusätzliche Erwärmung des
Magnetrons verursachen könnte. Mit der Überwachung des dann zweckmäßigerweise größer als bei einer unmittelbar benachbarten Anordnung des Temperatursensors und des
Kontrolltemperatursensors vorgegebenen
Differenzschwellenwertes können demzufolge während des Betriebs des Magnetrons auch Umgebungseinflüsse erfasst und für die Vorgabe und Steuerung des Betriebs des Magnetrons berücksichtigt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des
Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass mit einer
Nutzungserfassungseinrichtung NutzungsdauerInformationen und gegebenenfalls auch ein Verlauf der Temperaturwerte und gegebenenfalls der Kontrolltemperaturwerte während der Nutzungsdauer erfasst werden. Die
Nutzungsdauerinformationen können dabei beispielsweise eine akkumulierte Nutzungsdauer oder aber den Beginn und das Ende eines jeden Nutzungszeitraums beinhalten,
währenddessen das Magnetron betrieben wird. Mit diesen Informationen kann die Betriebssicherheit des Magnetrons zusätzlich gesteigert und verbessert werden.
So ist es beispielsweise erforderlich, dass das Magnetron nach einer vorgegebenen Anzahl von Betriebsstunden
ausgetauscht oder zumindest gewartet wird. Durch einen Vergleich der akkumulierten Nutzungsdauer mit den von einem Hersteller des Magnetrons vorgegebenen Wartungsintervallen oder der maximalen Anzahl von Betriebsstunden kann der Benutzer frühzeitig informiert werden, um entsprechende Maßnahmen rechtzeitig einleiten zu können. Gegebenenfalls kann auch eine Abschaltung des Magnetrons erzwungen werden, falls eine maximal zulässige Anzahl von Betriebsstunden überschritten wird, um eine Beschädigung des Magnetrons und der daran angeschlossenen Komponenten einer Prozessanlage zu vermeiden.
Einer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens zufolge ist vorgesehen, dass die während der Nutzungsdauer erfassten Nutzungsdauerinformationen und ein Verlauf der
Temperaturwerte und gegebenenfalls der
Kontrolltemperaturwerte abgespeichert werden. Die
abgespeicherten Informationen können beispielsweise dazu verwendet werden, bei einer routinemäßigen Wartung des Magnetrons ausgelesen zu werden und für die im Rahmen der Wartung durchzuführenden Wartungsarbeiten berücksichtigt zu werden .
Es ist ebenfalls möglich, auf der Grundlage der
gespeicherten Nutzungsdauerinformationen und dem Verlauf der Temperaturwerte und gegebenenfalls der
Kontrolltemperaturwerte eine Kenngröße für eine
akkumulierte Betriebsbelastung des Magnetrons zu ermitteln und in Abhängigkeit von dieser Kenngröße eine Empfehlung für einen nächsten Wartungstermin oder einen Austausch des Magnetrons oder einzelner Komponenten des Magnetrons zur Verfügung zu stellen. Ein frühzeitiger Hinweis auf das baldige Erreichen einer maximalen Anzahl von
Betriebsstunden und ein damit einhergehender Austausch des Magnetrons können auch dazu beitragen, dass unerwünschte Ausfallzeiten des Magnetrons reduziert werden.
Durch eine geeignete Erfassung und Berücksichtigung der Nutzungsdauerinformationen und des Verlaufs der
Temperaturwerte und gegebenenfalls der
Kontrolltemperaturwerte während der akkumulierten Nutzung können auch die Vorgaben für die maximale Anzahl der
Betriebsstunden für jedes Magnetron individuell angepasst werden. So kann beispielsweise ein Magnetron, das während der bisherigen akkumulierten Nutzungsdauer ausnahmslos bei ausreichend geringen Temperaturwerten betrieben wurde, aufgrund der dabei erfahrenen geringen thermischen
Belastung des Magnetrons länger betrieben werden als ein Magnetron, das beispielsweise häufig wegen einer drohenden Überhitzung abgeschalten werden musste oder mit einer reduzierten Leistung betrieben werden musste.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des
Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass für die
Signalübertragung zwischen der
Temperaturerfassungseinrichtung und der Auswerteeinrichtung und der Steuereinrichtung digitale Datenformate verwendet werden. Dabei kann für die Signalübertragung ein geeignetes digitales Datenformat ausgewählt und vorgegeben werden, das möglichst unempfindlich gegenüber elektromagnetischen
Störeinflüssen ist und eine zuverlässige Signalübertragung ermöglicht. Die digitale Signalübertragung kann dabei drahtgebunden oder drahtlos erfolgen. Bei einer
drahtgebundenen Signalübertragung können die für die
Signalübertragung verwendeten Signalleitungen mit einer geeigneten elektromagnetischen Abschirmung versehen sein.
In vorteilhafter Weise ist optional vorgesehen, dass vor Beginn einer Signalübertragung eine Identifikationskennung zwischen der Temperaturerfassungseinrichtung und der
Auswerteeinrichtung und der Steuereinrichtung ausgetauscht wird Die Temperaturerfassungseinrichtung, die
Auswerteeinrichtung und die Steuereinrichtung können mit einer übereinstimmenden Identifikationskennung versehen sein, die zu Beginn einer Datenübertragung untereinander ausgetauscht und überprüft wird. Eine anschließende
Signalübertragung kann voraussetzen, dass die untereinander ausgetauschte Identifikationskennung von den beteiligten Komponenten geprüft und verifiziert wurde. Auf diese Weise kann beispielsweise ausgeschlossen werden, dass zueinander inkompatible Komponenten miteinander verbunden und für den Betrieb des Magnetrons verwendet werden, wodurch die
Betriebssicherheit gefährdet sein könnte. Es ist ebenfalls möglich, dass die Temperaturerfassungseinrichtung, die Auswerteeinrichtung und die Steuereinrichtung jeweils eine individuelle Identifikationskennung aufweisen und die einzelnen Komponenten vor Beginn einer Signalübertragung überprüfen, ob die Verbindung mit den jeweiligen anderen Komponenten mit der betreffenden Identifikationskennung für den Betrieb des Magnetrons zulässig ist.
Im Rahmen von Wartungsarbeiten oder bei dem Austausch einer Komponente können die Identifikationskennungen durch geschulte Servicemitarbeiter überprüft und gegebenenfalls angepasst oder verändert werden. Es ist ebenfalls möglich, in den einzelnen Komponenten geänderte Regeln für die
Überprüfung und Verifikation der Kompatibilität mit jeweils anderen Komponenten zu hinterlegen, beziehungsweise
anzupassen, sofern dies zweckmäßig oder erforderlich werden sollte .
Im Hinblick auf eine möglichst hohe Manipulationssicherheit ist es optional vorgesehen, dass für eine Signalübertragung zwischen der Temperaturerfassungseinrichtung und der
Auswerteeinrichtung und der Steuereinrichtung des Magnetrons verschlüsselte digitale Datenformate verwendet werden. Dabei können symmetrische oder asymmetrische
Verschlüsselungsalgorithmen zum Einsatz kommen. Es ist möglich, bei der digitalen Datenübertragung auf bereits bekannte und gegebenenfalls standardisierte
Datenübertragungsformate, beziehungsweise
Netzwerkprotokolle wie beispielsweise das TCP/IP- Netzwerkprotokoll zurückzugreifen. Auf diese Weise können die einzelnen Komponenten in eine Netzwerk-Infrastruktur eingebunden werden und mit anderen Komponenten
kommunizieren. Es ist ebenfalls denkbar, dass die von der Temperaturerfassungseinrichtung erfassten Temperaturwerte und Nutzungsdauerinformationen zu externen
Speichereinrichtungen oder externen Auswerteeinrichtungen übertragen werden, um beispielsweise eine zentrale
Verwaltung einer Anzahl von Magnetrons zu ermöglichen. In gleicher Weise kann auch der Betrieb von mehreren
Magnetrons zentral gesteuert oder automatisiert werden. Durch die Verwendung von verschlüsselten digitalen
Datenformaten kann dabei verhindert werden, dass die von der Temperaturerfassungseinrichtung erfassten
Temperaturwerte oder Nutzungsdauerinformationen unbefugt ausgelesen oder manipuliert werden. Auch eine unbefugte Steuerung des Magnetrons wird dadurch ausgeschlossen oder zumindest erheblich erschwert.
Die Erfindung betrifft auch ein Magnetron mit einem
Kühlkörper und mit einer Temperaturerfassungseinrichtung, wobei ein Betrieb des Magnetrons unterbrochen werden kann, wenn eine mit der Temperaturerfassungseinrichtung erfasste Temperatur des Kühlkörpers oberhalb eines
Abschalttemperaturwertes liegt. Bei den aus der Praxis bekannten Magnetrons besteht die Temperaturerfassungseinrichtung üblicherweise aus einem Temperaturschalter, der bei einem Ansteigen der von dem Temperaturschalter gemessenen Temperatur über einen
vorgegebenen Abschalttemperaturwert ein Schaltsignal auslöst oder einen Temperaturüberwachungsstromkreis öffnet, beziehungsweise schließt, um dadurch ein Abschalten des Magnetrons zu veranlassen bevor eine drohende Überhitzung des Magnetrons zu einer Beschädigung des Magnetrons oder der daran angeschlossenen Komponenten führen kann. Ein geeigneter Temperaturschalter kann beispielsweise einen Bimetall-Streifen beinhalten, der in einen
Temperaturüberwachungsstromkreis eingebunden ist und den Temperaturüberwachungsstromkreis öffnet oder schließt, falls der Bimetall-Streifen infolge der ansteigenden
Temperatur verformt wird. Ein vergleichbarer
Temperaturschalter wird beispielsweise in GB 2 321 764 A beschrieben .
Die aus der Praxis bekannten Temperaturschalter sind kostengünstig in der Herstellung und bei der Montage an dem Kühlkörper des Magnetrons. Allerdings erlauben derartige Temperaturschalter nur eine stark eingeschränkte
Funktionalität und bieten keinen nennenswerten Schutz vor einer unbeabsichtigten Fehlfunktion oder einer
unerwünschten Manipulation des Magnetrons.
Es wird deshalb als eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesehen, ein Magnetron mit einer
Temperaturerfassungseinrichtung der eingangs genannten Gattung so auszugestalten, dass der Betrieb des Magnetrons verbessert und nach Möglichkeit auch die Betriebssicherheit erhöht werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Temperaturerfassungseinrichtung einen Temperatursensor, der in einem vorgegebenen Messbereich kontinuierlich einen Temperaturwert erfasst und ein diesen Temperaturwert repräsentierendes Messsignal erzeugt, und eine
Auswerteeinrichtung für die Messsignale des
Temperatursensors aufweist, wobei die Auswerteeinrichtung signalübertragend mit einer Steuereinrichtung für die
Steuerung des Betriebs des Magnetrons verbunden ist.
Vorzugsweise ist der Temperatursensor so ausgebildet, dass innerhalb des Messbereichs jedem mit dem Temperatursensor unterscheidbaren Temperaturwert ein unterscheidbares elektrisches Messsignal zugeordnet ist, oder dass zumindest anhand des von dem Temperatursensor erzeugten Messsignals verschiedene Temperaturwerte innerhalb des Messbereichs unterschieden werden können. Durch die kontinuierliche Erfassung von Temperaturwerten und die Erzeugung und
Übertragung von diese Temperaturwerte repräsentierenden Messsignalen an die Auswerteeinrichtungen kann der Betrieb des Magnetrons effizienter und sicherer gestaltet werden.
So kann beispielsweise frühzeitig vor dem Ansteigen des erfassten Temperaturwerts über den vorgegebenen
Abschalttemperaturwert eine Warnung erzeugt und angezeigt werden .
Es ist ebenfalls möglich, mit der Auswerteeinrichtung die von der Temperaturerfassungseinrichtung erzeugten
Messsignale zu überwachen und im Falle eines Ansteigens des erfassten Temperaturwertes über eine Warntemperatur, die unterhalb der Abschalttemperatur liegt, eine Reduzierung der Betriebsleistung des Magnetrons zu empfehlen oder automatisiert vorzugeben, um eine drohende Überhitzung des Kühlkörpers bzw. des Magnetrons mit dem Kühlkörper zu vermeiden. Ein unerwünschtes Abschalten des Magnetrons, wie es mit den herkömmlichen Temperaturschaltern bei einer drohenden Überhitzung erzwungen würde, kann dadurch in vielen Fällen verhindert werden. Auf diese Weise lassen sich ein Betrieb des Magnetrons in einer Prozessanlage zuverlässiger steuern und Stillstandzeiten der
Prozessanlage reduzieren.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass der
Temperatursensor unmittelbar an dem Kühlkörper anliegt, dass die Temperaturerfassungseinrichtung einen
Kontrolltemperatursensor aufweist, der beabstandet zu dem Kühlkörper angeordnet ist, und dass die Auswerteeinrichtung eine Vergleichseinheit zu ermitteln einer Differenz zwischen dem von dem Temperatursensor erfassten
Temperaturwert und einem von dem Kontrolltemperatursensor erfassten Kontrolltemperaturwert aufweist. Um fehlerhafte Messungen mit der Temperaturerfassungseinrichtung möglichst auszuschließen, kann ein Kontrolltemperatursensor
vorgesehen sein, der parallel zu dem Temperatursensor betrieben und ausgewertet wird. Der
Kontrolltemperatursensor kann dabei benachbart zu dem
Temperatursensor und ebenfalls in einem unmittelbaren
Kontakt mit dem Kühlkörper angeordnet sein. In diesem Fall sollten der Temperatursensor und der
Kontrolltemperatursensor jeweils einen übereinstimmenden Messwert für den mit dem Temperatursensor gemessenen Temperaturwert und für den mit dem Kontrolltemperatursensor gemessenen Kontrolltemperaturwert ergeben. Wenn eine mit der Auswerteeinrichtung ermittelte Differenz,
beziehungsweise die Temperaturwertdifferenz eine
signifikante Abweichung der beiden Messwerte aufzeigt, kann eine Warnung für einen Benutzer erzeugt werden und ein Warnsignal an die Steuereinrichtung übertragen werden.
Es ist ebenfalls möglich und im Hinblick auf zusätzliche Informationen während des Betriebs des Magnetrons
vorteilhaft, dass der Kontrolltemperatursensor beabstandet von dem Temperatursensor und darüber hinaus beabstandet von dem Kühlkörper angeordnet ist. In diesem Fall wird die mit dem Kontrolltemperatursensor gemessene Kontrolltemperatur stärker von der Umgebung beeinflusst, so dass der mit dem Kontrolltemperatursensor gemessene Kontrolltemperaturwert zusätzliche Informationen über die Auswirkungen von
Umgebungseinflüssen auf die Erwärmung des Magnetrons während des Betriebs liefern. So kann beispielsweise festgestellt werden, dass bei einer gleichbleibenden
Betriebsleistung, aber einer steigenden Umgebungstemperatur die Erwärmung des Kühlkörpers und damit des Magnetrons zunimmt und gegebenenfalls eine frühzeitige Anpassung der Betriebsleistung zweckmäßig oder erforderlich wird, um ein unerwünschtes Überhitzen des Magnetrons zu vermeiden.
Einer vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens zufolge ist vorgesehen, dass die
Temperaturerfassungseinrichtung von einer Vergussmasse umhüllt oder bedeckt ist. Mit der Vergussmasse wird ein zusätzlicher mechanischer Schutz der
Temperaturerfassungseinrichtung bewirkt. Zudem kann der Temperatursensor mit Hilfe der Vergussmasse zuverlässig auf einer Oberfläche des Kühlkörpers festgelegt werden, um störende Umgebungseinflüsse oder ein unbeabsichtigtes
Ablösen des Temperatursensors von der Oberfläche des
Kühlkörpers während der Nutzungsdauer des Magnetrons zu vermeiden. Ein gegebenenfalls vorhandener
Kontrolltemperatursensor kann beabstandet von der
Oberfläche des Kühlkörpers in die Vergussmasse eingebettet sein oder aber an einer Außenseite der Vergussmasse
angeordnet sein, um einen direkten Kontakt mit der Umgebung zu ermöglichen. Durch die Vergussmasse wird zudem eine unbefugte Manipulation der Temperaturerfassungseinrichtung erschwert .
Optional ist erfindungsgemäß weiterhin vorgesehen, dass die Temperaturerfassungseinrichtung oder die
Auswerteeinrichtung eine Nutzungsdauererfassungseinrichtung aufweisen, mit welcher Nutzungsdauerinformationen der
Temperaturerfassungseinrichtung erfasst werden können. Die Nutzungsdauererfassungseinrichtung kann einen Taktgeber oder einen Zeitgeber aufweisen, mit welchen die
akkumulierten Taktzyklen oder eine akkumulierte
Nutzungszeitdauer über die gesamte Verwendungsdauer des Magnetrons hinweg aufgezeichnet und gespeichert werden können. Falls die akkumulierte Nutzungszeitdauer oder die Anzahl der akkumulierten Nutzungstaktzyklen einen
vorgegebenen Maximalwert von Betriebsstunden überschreiten, kann die Auswerteeinheit ein Abschaltsignal an die
Steuereinheit übermitteln und einen weiteren Betrieb des Magnetrons unterbinden. Eine gesonderte Einrichtung zur Überwachung der Nutzungsdauer ist nicht erforderlich.
Insbesondere in Verbindung mit einer von einer Vergussmasse umhüllten Temperaturerfassungseinrichtung kann eine
unbefugte Manipulation der akkumulierten Nutzungsdauer und ein unbefugtes Überschreiten der maximalen Anzahl von
Betriebsstunden für das Magnetron verhindert werden.
In vorteilhafter Weise ist optional zudem vorgesehen, dass die Temperaturerfassungseinrichtung oder die
Auswerteeinrichtung eine Speichereinrichtung aufweist, in welcher die Nutzungsdauerinformationen und die während der Nutzungszeiten erfassten Temperaturwerte sowie
gegebenenfalls die Kontrolltemperaturwerte gespeichert werden können. Die gespeicherten Informationen können zweckmäßigerweise von einem geschulten Servicepersonal ausgelesen und für die routinemäßige Wartung des Magnetrons berücksichtigt werden. Es ist ebenfalls möglich, die gespeicherten Informationen im Hinblick auf eine thermische Belastung des Magnetrons während der zurückliegenden
Nutzungsdauer auszuwerten und in Abhängigkeit von der tatsächlich erfolgten thermischen Belastung und einem daraus abgeschätzten Schadensrisiko einen nachfolgenden Wartungstermin oder Austausch des Magnetrons vorzuschlagen. Beziehungsweise vorzugeben.
Einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des
Erfindungsgedankens zufolge ist vorgesehen, dass die
Temperaturerfassungseinrichtung eine Speichereinrichtung für einen digitalen Schlüssel aufweist und die von der Temperaturerfassungseinrichtung erzeugten Messsignale mit dem digitalen Schlüssel verschlüsselt sind. Die Übertragung der Messsignale erfolgt zweckmäßigerweise in einem
digitalen Datenformat. Dabei kann es sich um ein
proprietäres Datenformat oder aber um ein standardisiertes und beispielsweise in Netzwerken häufig verwendetes
Datenformat wie beispielsweise TCP/IP handeln. Um eine zuverlässige und manipulationssichere Datenübertragung zwischen den einzelnen Komponenten des erfindungsgemäß ausgestalteten Magnetrons, gegebenenfalls aber auch mit externen Speichereinrichtungen oder
Datenverarbeitungseinrichtungen, beziehungsweise
Prozessanlagen und Steuerungseinrichtungen zu ermöglichen, ist eine verschlüsselte Datenübertragung vorteilhaft. Ein hierfür benötigter digitaler Schlüssel kann in der hierfür vorgesehenen Speichereinrichtung der
Temperaturerfassungseinrichtung gespeichert und dauerhaft hinterlegt sein. Die Speichereinrichtung ist
zweckmäßigerweise manipulationssicher ausgestaltet.
Beispielsweise handelt es sich bei der Speichereinrichtung um eine nicht überschreibbare Speichereinheit, deren Inhalt zusätzlich vor einem unbefugten Zugriff und Auslesen geschützt sein kann.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele zum
Erfindungsgedanken näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigt:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäß ausgestalteten Magnetrons mit einem Kühlkörper und mit einer Temperaturerfassungseinrichtung, die mit einer
Auswerteeinrichtung und mit einer Steuereinrichtung für das Magnetron verbunden ist,
Figur 2 einen schematischen Ablauf einer Datenübertragung zwischen der Temperaturerfassungseinrichtung und der Auswerteeinrichtung, der Steuereinrichtung und dem
Magnetron,
Figur 3 eine perspektivische Ansicht eines Magnetrons mit einem Kühlkörper und einer darin eingebetteten
Temperaturerfassungseinrichtung, und
Figur 4 eine Schnittansicht durch einen Teilbereich eines Kühlkörpers eines erfindungsgemäß ausgestalteten Magnetrons mit einer daran angeordneten und in einer Vergussmasse eingebetteten Temperaturerfassungseinrichtung .
In Figur 1 ist ein erfindungsgemäß ausgestaltetes Magnetron 1 schematisch dargestellt. Das Magnetron 1 weist einen Kühlkörper 2 auf, mit welchem Wärme abgeführt werden kann, die während des Betriebs des Magnetrons 1 erzeugt wird. An dem Kühlkörper 2 ist eine Temperaturerfassungseinrichtung 3 angeordnet. Die Temperaturerfassungseinrichtung 3 weist einen in der Figur 1 nicht näher dargestellten
Temperatursensor auf, der unmittelbar an einer Oberfläche des Kühlkörpers 2 angeordnet ist und mit welchem ein
Temperaturwert des Kühlkörpers 2 erfasst und ein diesen Temperaturwert repräsentierendes Messsignal erzeugt wird.
Die Temperaturerfassungseinrichtung 3 ist datenübertragend mit einer Auswerteeinrichtung 4 verbunden. Die
Auswerteeinrichtung 4 ist ebenfalls datenübertragend mit einer Steuereinrichtung 5 verbunden, mit welcher ein
Betrieb des Magnetrons 1 gesteuert werden kann. Mit der Steuereinrichtung 5 kann auch ein geregelter Betrieb des Magnetrons 1 durchgeführt werden. Die Steuereinrichtung 5 kann zudem datenübertragend direkt mit der
Temperaturerfassungseinrichtung 3 verbunden sein.
Die Auswerteeinrichtung 4 kann entweder in einem
gesonderten Gehäuse angeordnet sein oder aber entweder zusammen mit der Temperaturerfassungseinrichtung 3 oder mit der Steuereinrichtung 5 angeordnet beziehungsweise jeweils darin integriert sein. Sowohl die
Temperaturerfassungseinrichtung 3 als auch die
Auswerteeinrichtung 4 oder die Steuereinrichtung 5 können drahtlos oder drahtgebunden mit weiteren externen
Datenverarbeitungseinrichtungen wie beispielsweise einer externen Speichereinrichtung datenübertragend verbunden sein .
In Figur 2 ist exemplarisch ein Verfahrensablauf für die Herstellung einer datenübertragenden Verbindung zwischen der Temperaturerfassungseinrichtung 3, der
Auswerteeinrichtung 4 und der Steuereinrichtung 5 sowie dem Magnetron 1 dargestellt. Für die Datenübertragung wird ein digitales Datenformat verwendet. Zu Beginn des Betriebs des Magnetrons 1 wird von der Steuereinrichtung 5 ein
Einschaltsignal 6 an die Auswerteeinrichtung 4 und die Temperaturerfassungseinrichtung 3 übertragen. Die
Temperaturerfassungseinrichtung 3 überprüft das
Einschaltsignal 6 und geht in einen Betriebsmodus der
Temperaturerfassung und Temperaturüberwachung 7 über, was gegebenenfalls quittiert werden kann. Die Steuereinrichtung 5 sendet daraufhin ein Empfangsbereitschaftssignal 8 an die Temperaturerfassungseinrichtung 3 und wechselt in einen Empfangsmodus 9. Die Temperaturerfassungseinrichtung 3 erfasst kontinuierlich oder in vorgegebenen Zeitabständen einen Temperaturwert, der an die Auswerteeinrichtung 4 übermittelt wird. Für die Dauer des Empfangsmodus 9 empfängt die Steuereinrichtung 5 Betriebs- und
Steuerinformationen von der Auswerteeinrichtung 4. Die Auswerteeinrichtung 4 überprüft den erfassten
Temperaturwert und übermittelt in Abhängigkeit von den erfassten Temperaturwerten gegebenenfalls erforderliche Warnsignalinformationen oder eine Abschaltinformation 10 an die Steuereinrichtung 5. Die Steuereinrichtung 5
übermittelt ihrerseits Steuerinformationen 11 an das
Magnetron 1 und steuert dadurch den ordnungsgemäßen Betrieb des Magnetrons 1, solange keine Warninformationen oder Abschaltinformationen empfangen werden. Sobald die
Steuereinrichtung 5 Warninformationen oder
Abschaltinformationen 10 empfängt, wird eine
Betriebsleistung des Magnetrons 1 angepasst oder das
Magnetron 1 abgeschaltet, um eine Überhitzung des
Magnetrons zu vermeiden.
Die Datenübertragung kann auch in verschlüsselter Form, beziehungsweise mit verschlüsselten digitalen Datenformaten erfolgen. Zu diesem Zweck können zu Beginn einer
Datenübertragung zusätzliche Verfahrensschritte
durchgeführt werden, um eine verschlüsselte
Datenübertragung aufzubauen und durchzuführen.
Es ist grundsätzlich ebenfalls denkbar, dass für eine
Datenübertragung zwischen der
Temperaturerfassungseinrichtung 3, der Auswerteeinrichtung 4 und der Steuereinrichtung 5 an Stelle von digitalen
Datenformaten eine in geeigneter Weise modulierte Wechselspannung oder ein Strom- oder Spannungspulsmuster verwendet werden.
Während einer Nutzungsdauer des Magnetrons 1 können
kontinuierlich Nutzungsdauerinformationen und
Temperaturwerte, die von der
Temperaturerfassungseinrichtung 3 erfasst werden, an eine interne oder externe angeordnete Speichereinrichtung 12 übertragen werden. Auf diese Weise können in der
Speichereinrichtung 12 Nutzungsdauerinformationen und die während der Nutzungszeiten erfassten Temperaturwerte gespeichert und beispielsweise für Wartungszwecke
bereitgehalten werden.
Ein in Figur 3 dargestelltes erfindungsgemäßes Magnetron 1 weist in einem Innenraum eines Gehäuses 13 eine nicht sichtbare Kathode und einen die Kathode umgebenden
Anodenblock 14 auf. Der Anodenblock 14 ist größtenteils von dem Kühlkörper 2 umgeben. Aus dem Anodenblock 14 ragt eine Sendeantenne 15, mit welcher die im Anodenblock 14 erzeugte Mikrowellenstrahlung abgestrahlt wird. Der Kühlkörper 2 ist über eine Fluidleitung 16 mit einem Kühlfluidvorrat
verbunden. Das Kühlfluid durchströmt den Kühlkörper 2 und führt dadurch Wärme aus dem Kühlkörper 2 ab. Über
Stromleitungen 17 wird dem Magnetron 1 die während eines Betriebs erforderliche elektrische Energie zugeführt.
In dem Kühlkörper 2 ist eine Ausnehmung 18 ausgebildet, in welcher die Temperaturerfassungseinrichtung 3 angeordnet. Die Ausnehmung 18 mit einer Vergussmasse 19 vergossen und ausgefüllt, so dass lediglich Anschlusskontakte 20 für eine datenübertragende Verbindung der Temperaturerfassungseinrichtung 3 mit der Steuereinrichtung 5 sowie ein Kontrolltemperatursensor 21 von außen
zugänglich sind.
In Figur 4 ist zur Verdeutlichung der
erfindungswesentlichen Aspekte der
Temperaturerfassungseinrichtung 3 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Temperaturerfassungseinrichtung 3 dargestellt, die an einem abweichend ausgebildeten
Kühlkörper 2 angeordnet ist. Der Kühlkörper 2 weist eine Anzahl von Kühlrippen 22 auf, um über die Kühlrippen 22 Wärme effektiv an die Umgebung abgeben zu können. In einer Ausnehmung 18 zwischen zwei Kühlrippen 22 ist die
Temperaturerfassungseinrichtung 3 angeordnet. Ein auf einer Platine 23 angeordneter Temperatursensor 24 ist in einem direkten Kontakt mit einer Oberfläche 25 des Kühlkörpers 2 angeordnet. Der Kontrolltemperatursensor 21 ist dagegen in einem Abstand zu der Oberfläche 25 des Kühlkörpers 2 an einer Außenseite der Vergussmasse 19 angeordnet, mit welcher die Ausnehmung 18 und die darin angeordnete Platine 23 und der Temperatursensor 24 verfüllt ist. Während des Betriebs des Magnetrons 1 wird mit dem Temperatursensor 24 die Temperatur des Kühlkörpers 2 repräsentierender
Temperaturwert gemessen. Mit dem Kontrolltemperatursensor 21 wird eine üblicherweise geringfügig davon abweichende Kontrolltemperatur gemessen, die sich beeinflusst durch die Umgebungstemperatur an der Außenseite der Vergussmasse 19 einstellt. Die Auswerteeinrichtung 4 ist ebenfalls auf der Platine 23 angeordnet. Die Auswerteeinrichtung 4 weist eine Vergleichseinheit zum Ermitteln einer Differenz zwischen dem von dem Temperatursensor 24 ermittelten Temperaturwert und dem von dem Kontrolltemperatursensor 21 erfassten Kontrolltemperaturwert auf. Falls eine derart ermittelte Temperaturwertdifferenz einen vorgegebenen
Temperaturdifferenzschwellenwert übersteigt, kann eine Fehlfunktion der Temperaturerfassungseinrichtung 3 nicht mehr ausgeschlossen werden, und es wird ein Warnsignal erzeugt und an die Steuereinrichtung 5 übertragen.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zur Überwachung eines Betriebs eines
Magnetrons (1) mit einer Temperaturerfassungseinrichtung (3) , wobei die Temperaturerfassungseinrichtung (3) bei dem Überschreiten eines mit der Temperaturerfassungseinrichtung (3) erfassten Abschalttemperaturwertes eine Unterbrechung des Betriebs des Magnetrons (1) veranlassen kann, dadurch gekennzeichnet, dass mit der
Temperaturerfassungseinrichtung (3) während des Betriebs des Magnetrons (1) kontinuierlich oder in zeitlichen
Abständen ein Temperaturwert erfasst und an eine
Auswerteeinrichtung (4) übermittelt wird, und dass mit der Auswerteeinrichtung (4) eine Steuereinrichtung (5) des Magnetrons (1) dazu veranlasst werden kann, den Betrieb des Magnetrons (1) zu unterbrechen, falls der erfasste
Temperaturwert oberhalb des Abschalttemperaturwertes liegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Auswerteeinrichtung (4) die Steuereinrichtung (5) des Magnetrons (1) dazu veranlasst wird, eine
Betriebsleistung des Magnetrons (1) zu reduzieren, falls der erfasste Temperaturwert eine Warntemperatur übersteigt, die unterhalb der Abschalttemperatur liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturerfassungseinrichtung (3) einen Temperatursensor (24) und einen
Kontrolltemperatursensor (21) aufweist, dass der mit dem Temperatursensor (24) erfasste Temperaturwert kontinuierlich oder in zeitlichen Abständen mit einem mit dem Kontrolltemperatursensor (21) erfassten
Kontrolltemperaturwert verglichen und eine
Temperaturwertdifferenz gebildet wird, und dass die
Auswerteeinrichtung (4) ein Warnsignal erzeugt, wenn die Temperaturwertdifferenz einen vorgegebenen
Differenzschwellenwert übersteigt .
4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit einer
Nutzungserfassungseinrichtung NutzungsdauerInformationen und ein Verlauf der Temperaturwerte und gegebenenfalls der Kontrolltemperaturwerte während der Nutzungsdauer erfasst werden .
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die während der Nutzungsdauer erfassten
Nutzungsdauerinformationen und ein Verlauf der
Temperaturwerte und gegebenenfalls der
Kontrolltemperaturwerte abgespeichert werden.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Überschreiten einer vorgegebenen maximalen Nutzungsdauer der Betrieb des
Magnetrons (1) abgeschaltet wird.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für eine Signalübertragung zwischen der Temperaturerfassungseinrichtung (3) und der Auswerteeinrichtung (4) und der Steuereinrichtung (5) des Magnetrons (1) verschlüsselte digitale Daten verwendet werden .
8. Magnetron (1) mit einem Kühlkörper (2) und mit einer Temperaturerfassungseinrichtung (3) , wobei ein Betrieb des Magnetrons (1) unterbrochen wird, wenn eine mit der
Temperaturerfassungseinrichtung (3) erfasste Temperatur oberhalb eines Abschalttemperaturwertes liegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturerfassungseinrichtung (3) einen Temperatursensor (24), der in einem vorgegebenen Messbereich kontinuierlich einen Temperaturwert erfasst und ein Messsignal erzeugt, und dass die
Temperaturerfassungseinrichtung (3) mit signalübertragend mit einer Auswerteeinrichtung (4) für die Messsignale des Temperatursensors (24) verbunden ist, wobei die
Auswerteeinrichtung (4) signalübertragend mit einer
Steuereinrichtung (5) für die Steuerung des Betriebs des Magnetrons (1) verbunden ist.
9. Magnetron (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (24) unmittelbar an dem
Kühlkörper (2) anliegt, dass die
Temperaturerfassungseinrichtung (3) einen
Kontrolltemperatursensor (21) aufweist, der beabstandet zu dem Kühlkörper (2) angeordnet ist, und dass die
Auswerteeinrichtung (4) eine Vergleichseinheit zum
Ermitteln einer Differenz zwischen dem von dem
Temperatursensor (24) erfassten Temperaturwert und einem von dem Kontrolltemperatursensor (21) erfassten
Kontrolltemperaturwert aufweist.
10. Magnetron (1) nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturerfassungseinrichtung (3) von einer Vergussmasse (19) umhüllt oder bedeckt ist.
11. Magnetron (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die
Temperaturerfassungseinrichtung (3) oder die
Auswerteeinrichtung (4) eine
Nutzungsdauererfassungseinrichtung aufweisen, mit welcher Nutzungsdauerinformationen der
Temperaturerfassungseinrichtung erfasst werden können.
12. Magnetron (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die
Temperaturerfassungseinrichtung (3) oder die
Auswerteeinrichtung (4) eine Speichereinrichtung (12) aufweist, in welcher die Nutzungsdauerinformationen und die während der Nutzungszeiten erfassten Temperaturwerte sowie gegebenenfalls der Kontrolltemperaturwerte gespeichert werden können.
13. Magnetron (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die
Temperaturerfassungseinrichtung (3) eine
Speichereinrichtung für einen digitalen Schlüssel aufweist und die von der Temperaturerfassungseinrichtung (3) erzeugten Messsignale mit dem digitalen Schlüssel
verschlüsselt sind.
PCT/EP2019/054912 2018-03-05 2019-02-27 Verfahren zur überwachung eines magnetrons und magnetron mit einer temperaturerfassungseinrichtung WO2019170500A1 (de)

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