DE3742807A1

DE3742807A1 - Annealing apparatus

Info

Publication number: DE3742807A1
Application number: DE19873742807
Authority: DE
Inventors: Peter Huber
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-12-17
Filing date: 1987-12-17
Publication date: 1989-07-13

Abstract

In an annealing apparatus (1), an external bath (5) is connected to a thermostatic bath (2) via a flow-pipe (3) and a return-pipe (4). In this external bath (5), for example, liquids in a container placed therein can be held at constant temperature. It is provided, according to the invention, that interconnected sensors (7, 7a) for determining the average working temperature in the external bath (5) are arranged in the flow-pipe (3) and in the return-pipe (4). In accordance with the temperatures occurring in the flow-pipe (3) and the return-pipe (4), which depend on the heat used in the external bath (5), a corresponding alteration of the flow-pipe temperature is achieved via a temperature controller (6) and the thermostatic bath (2). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Temperiereinrichtung mit einem in einem Thermostatbad befindlichen Wärmeträger, der über einen Vorlauf und einen Rücklauf einem externen Verbraucher zuführbar ist, sowie mit einer Temperaturmeßvorrichtung.The invention relates to a temperature control device with a heat transfer medium located in a thermostatic bath one forward and one return to an external consumer can be supplied, as well as with a temperature measuring device.

Es sind Temperiereinrichtungen mit Temperaturreglern zur Regelung von thermischen Arbeitsprozessen mit sehr hoher Genauigkeit bereits bekannt. Insbesondere bei Flüssigkeits- Thermostaten wird im Thermostatbad eine Temperaturkonstanz von wenigen hundertstel Grad erzielt. Selbst Lastwechsel die eine Temperaturdrift verursachen, können mit einer Genauigkeit von etwa 10^-4K pro Watt ausgeregelt werden. Wird eine solche Temperiereinrichtung zur Temperierung externer Verbraucher eingesetzt, entspricht die Vorlauf temperatur der genau geregelten Temperatur im Thermostat bad. Durch Wärmezufuhr oder Wärmeabgabe beim externen Objekt kann jedoch die Rücklauftemperatur über oder unter der Vorlauftemperatur liegen. Die mittlere Temperatur des Wärmeträgers (Temperierflüssigkeit) am externen Objekt entspricht also bereits nicht mehr der kontrollierten Temperatur im Thermostatbad. Die Abweichung ist unter schiedlich je nach Größenordnung der externen Last.Temperature control devices with temperature controllers for controlling thermal work processes with very high accuracy are already known. In the case of liquid thermostats in particular, a constant temperature of a few hundredths of a degree is achieved in the thermostatic bath. Even load changes that cause a temperature drift can be corrected with an accuracy of around 10 ^-4 K per watt. If such a tempering device is used to temper external consumers, the flow temperature corresponds to the precisely regulated temperature in the thermostat bath. However, the return temperature can be above or below the flow temperature due to the addition or release of heat to the external object. The mean temperature of the heat transfer medium (bath fluid) on the external object no longer corresponds to the controlled temperature in the thermostatic bath. The deviation is different depending on the magnitude of the external load.

Man erhält somit bei der vorbeschriebenen Konfiguration zwar eine hochkonstante Vorlauftemperatur, jedoch können dabei Abweichungen zwischen Thermostatbad und Verbraucher und auch eine Temperaturdrift am Objekt bei Lastwechseln auftreten.This gives you the configuration described above a very constant flow temperature, but can there are deviations between the thermostatic bath and the consumer and also a temperature drift on the object during load changes occur.

Um diese Mängel zu beseitigen ist es bereits bekannt, den Temperaturfühler des Thermostatbades am externen Objekt (Verbraucher) anzubringen. Hierbei führen jedoch Totzeiten und Zeitkonstanzen zu größeren Temperatur schwankungen. Die Temperaturkonstanz wird dadurch ver schlechtert. Unter ungünstigen Umständen kann das ge samte Temperiersystem schwingen.In order to remedy these shortcomings, it is already known that Temperature sensor of the thermostatic bath on the external object (Consumer) to attach. Here, however Dead times and time constants at higher temperatures fluctuations. The temperature constancy is thereby ver worsened. Under unfavorable circumstances, the ge swing the entire temperature control system.

Weiterhin ist es bereits bekannt, durch Anpassung der Vorlauftemperatur, also der Thermostatbad-Temperatur, die Temperaturdrift am externen Objekt zu verhindern. Dazu wird dem Temperaturregler der Temperiereinrichtung ein sogenannter Führungsregler übergeordnet. Dadurch bleibt die hohe Temperaturkonstanz des Thermostatbades auch am externen Objekt erhalten. Allerdings ist der Kosten aufwand erheblich und liegt mindestens in der Größenordnung eines hochgenauen Temperaturreglers. Auch bei dieser be kannten Lösung verbleibt jedoch der Nachteil, daß bei jeder Sollwertveränderung oder bei jedem Lastwechsel Temperaturschwankungen während der Ausregelzeit ent stehen.Furthermore, it is already known by adapting the Flow temperature, i.e. the thermostatic bath temperature, the To prevent temperature drift on the external object. To becomes the temperature controller of the temperature control device so-called master controller. This leaves the high temperature constancy of the thermostatic bath also received at the external object. However, the cost expenditure considerably and is at least of the order of magnitude of a highly precise temperature controller. Also with this be Known solution remains the disadvantage that every setpoint change or every load change Temperature fluctuations during the settling time ent stand.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Temperier einrichtung zu schaffen, welche an einem externen Objekt auch bei Lastwechseln innerhalb eines sehr kleinen Tole ranzbereiches die Temperatur konstant hält. Dabei soll der apparative Aufwand gering sein.The object of the present invention is a tempering to create a facility on an external object even with load changes within a very small tole range keeps the temperature constant. In doing so the outlay on equipment is low.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß insbesondere vorgeschlagen, daß im Vorlauf und im Rücklauf für den Wärmeträger miteinander gekoppelte Meßfühler zur Erfassung der mittleren Arbeitstemperatur bei dem Verbraucher ange ordnet sind.To solve this problem, the invention in particular suggested that in the forward and reverse for the Heat transfer medium coupled sensors for detection the average working temperature at the consumer are arranged.

Durch die gekoppelte Messung der Vorlauf- und der Rücklauf temperatur erhält man eine Steuerinformation, von der auf die tatsächliche mittlere Arbeitstemperatur bei dem ex ternen Verbraucher geschlossen werden kann. Dabei kommt man meßtechnisch mit vergleichsweise geringem Aufwand aus, da komplizierte Führungsregler und Temperaturregler nicht erforderlich sind.Through the coupled measurement of the flow and the return temperature you get a control information from on the actual mean working temperature at the ex distant consumers can be closed. Here comes you measure with relatively little effort, since complicated master controllers and temperature controllers are not required are.

In weiterer Ausbildung der Erfindung sind die Meßfühler in Reihe geschaltet und bestehen aus Widerstands- Meßfühlern.In a further embodiment of the invention, the sensors are in Series connected and consist of resistance Sensors.

Mit Hilfe dieser in Reihe geschalteten Widerstandsmeßfühler kann in erwünschter Weise eine Messung des arithmetischen Mittels zwischen Vorlauf- und Rücklauftemperatur erfolgen, was der mittleren Arbeitstemperatur entspricht.With the help of these series connected resistance sensors can desirably measure the arithmetic Between the flow and return temperatures, which corresponds to the average working temperature.

Zusätzliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen aufgeführt. Nachstehend ist die Erfindung mit ihren wesentlichen Einzelheiten anhand der Zeichnungen in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigtAdditional embodiments of the invention are in the further subclaims listed. Below is the Invention with its essential details based on the Drawings explained in one embodiment. It shows

Fig. 1 eine schematisierte Darstellung einer Temperiereinrichtung mit Thermostatbad und externem Verbraucher und Fig. 1 is a schematic representation of a temperature control device with a thermostatic bath and external consumer and

Fig. 2 ein Diagramm, wobei über der Wärmelast die Temperatur des Wärmeträgers aufgetragen ist. Fig. 2 is a diagram, wherein the temperature of the heat transfer medium is plotted over the heat load.

Eine in Fig. 1 gezeigte Temperiereinrichtung 1 weist im wesentlichen ein Thermostatbad 2, ein über einen Vorlauf 3 und einen Rücklauf 4 angeschlossenes Externbad 5 sowie einen Temperaturregler 6 auf.A tempering device 1 shown in FIG. 1 essentially comprises a thermostat bath 2, a connected via a lead 3 and a return 4 Externbad 5 and a temperature regulator 6.

Erfindungsgemäß sind nun im Vorlauf 3 und im Rücklauf 4 mit einander gekoppelte Meßfühler 7, 7 a angeordnet. Diese sind, wie ebenfalls aus Fig. 1 ersichtlich, in Reihe geschaltet und bestehen vorzugsweise aus Widerstands-Meßfühlern. Dabei könnten in Anpassung an die üblicherweise als Widerstands- Meßfühler z. B. verwendeten PT 100-Meßfühler, Teil-Meßfühler 7, 7 a mit halben Widerstandswert, also dann Pt 50-Fühler verwendet werden. Der Temperaturregler 6 kann dann unverändert auch für die erfindungsgemäße Anordnung mit zwei in Reihe geschalteten PT 50-Fühlern verwendet werden.According to the invention, coupled sensors 7, 7 a are now arranged in the forward 3 and in the return 4 . As can also be seen from FIG. 1, these are connected in series and preferably consist of resistance sensors. It could adapt to the usually as a resistance sensor z. B. used PT 100 sensor, partial sensor 7, 7 a with half resistance, so then Pt 50 sensor can be used. The temperature controller 6 can then also be used unchanged for the arrangement according to the invention with two PT 50 sensors connected in series.

Durch die Meßfühler 7, 7 a wird sowohl die Vorlauftemperatur als auch die Rücklauftemperatur erfaßt. Die Rücklauftempe ratur ist dabei davon abhängig, ob in dem Externbad 5 Wärmeenergie entnommen oder zugeführt wird. Als Verbraucher 8 ist im Ausführungsbeispiel ein Flüssigkeitsbehälter in das Externbad 5 eingetaucht.Both the flow temperature and the return temperature are detected by the sensors 7, 7 a . The return temperature depends on whether 5 thermal energy is removed or supplied in the external bath. In the exemplary embodiment, a liquid container is immersed in the external bath 5 as a consumer 8 .

Zur Umwälzung der den Wärmeträger bildenden Flüssigkeit ist bei dem Thermostatbad 2 noch eine mit dem Vorlauf 3 und dem Rücklauf 4 verbundene Umwälzpumpe 9 vorgesehen.For circulating the liquid forming the heat transfer medium, a circulating pump 9 connected to the flow 3 and the return 4 is also provided in the thermostatic bath 2 .

Die Meßfühler 7, 7 a sind bevorzugt bei den Anschlüssen für den Vorlauf 3 und den Rücklauf 4 am Thermostatbad 2 ange ordnet. Dadurch kann das Thermostatbad 2 zusammen mit dem Temperaturregler 6 und den weiteren Einbauteilen eine kompakte Einheit bilden, wobei das Externbad 5 praktisch unabhängig davon an beliebiger Stelle auch mit unter schiedlichen Leitungslängen angeordnet sein kann.The sensors 7, 7 a are preferably arranged at the connections for the flow 3 and the return 4 on the thermostatic bath 2 . Thereby, the thermostatic bath 2 can form a compact unit together with the temperature controller 6 and the other built-in parts, the external bath 5 can be arranged practically independently of it at any point with different line lengths.

In dem Diagramm gemäß Fig. 2 ist der Verlauf der Vorlauf temperatur t _V, der Rücklauftemperatur t _R sowie der Arbeitstemperatur t _A in Abhängigkeit von der Wärmelast Q _L dargestellt. Die Wärmelast ist dabei von dem Wärmeverbrauch im Externbad 5 bestimmt.In the diagram according to FIG. 2, the course of the flow temperature is t _V, the return temperature T _r as well as the working temperature t _A, depending on the heat load Q _L shown. The heat load is determined by the heat consumption in the external bath 5 .

Die Vorlauftemperatur t _V wird durch das Thermostatbad 2 unabhängig von der bestehenden Wärmelast Q _L zunächst konstant gehalten. Je nach Wärmeverbrauch im Externbad 5 kann sich die Rücklauftemperatur t _R erheblich ändern. Ändert sich die Wärmelast Q _L z. B. von einem Wert Q _L ₁ zu einer höheren Wärmelast Q _L ₂, so würde sich ohne Änderung der Vorlauftemperatur t _V eine Absenkung der Arbeitstempe ratur t _A von einem ersten Wert t _A ₁ zu einem niedrigeren Wert t _A ₂ ergeben. Da aber aus der gekoppelten Messung von Vorlauftemperatur und Rücklauftemperatur ein Rück schluß auf die dazwischenliegende Arbeitstemperatur möglich ist, kann entsprechend durch Veränderung, im vorliegenden Falle durch Erhöhung der Vorlauftemperatur t _V, ein Aus gleich geschaffen werden, so daß die Arbeitstemperatur t _A ₁ auch bei erhöhter Wärmelast Q _L ₂ nicht auf einen Wert t _A ₂ absinkt, sondern im wesentlichen konstant bleibt. Analoges gilt, wenn die Wärmelast vermindert wird.The flow temperature t _V is initially kept constant by the thermostatic bath 2 regardless of the existing heat load Q _L. Depending on the heat consumption in the external bath 5 , the return temperature t _R can change considerably. The heat load Q _{L changes} z. B. from a value Q _L ₁ to a higher thermal load Q _L ₂ , there would be a lowering of the working temperature t _A from a first value t _A ₁ to a lower value t _A ₂ without changing the flow temperature t _V. But since the coupled measurement of flow temperature and return temperature allows a conclusion to the intermediate working temperature is possible, a change can be made accordingly by changing, in the present case by increasing the flow temperature t _V , so that the working temperature t _A ₁ also increased heat load Q _L ₂ does not decrease to a value t _A ₂ , but remains essentially constant. The same applies if the heat load is reduced.

Insgesamt ist bei der erfindungsgemäßen Temperiereinrich tung mit Externbad ein vereinfachter Aufbau vorhanden, da das Externbad weitgehend unabhängig an beliebiger Stelle angeordnet werden kann. Außer dem Vor- und dem Rück lauf 3, 4 sind keine weiteren Verbindungen nötig. In Versuchen hat sich gezeigt, daß praktisch kein Über schwingen bei Lastwechseln auftritt und daß auch kosten günstige Zweipunktregler bei guter Regelgenauigkeit ein setzbar sind.Overall, a simplified structure is present in the inventive Temperiereinrich device with external bath, since the external bath can be arranged largely independently at any point. Apart from the forward and the return 3, 4 no further connections are necessary. Experiments have shown that there is practically no overshoot during load changes and that inexpensive two-point controllers with good control accuracy can also be used.

Alle in der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeich nung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungs wesentlich sein.All in the description, the claims and the drawing Features shown can be both individually and also in any combination with each other be essential.

Claims

1. Temperature control device with a heat carrier located in a thermostatic bath, which can be supplied to an external consumer via a flow and a return, and with a temperature measuring device, characterized in that the flow ( 3 ) and the return ( 4 ) for the heat transfer medium coupled sensors ( 7, 7 a) for detecting the average working temperature at the consumer ( 8 ) are arranged.

2. Temperature control device according to claim 1, characterized in that the sensors ( 7, 7 a) are connected in series and consist of resistance sensors.

3. Temperature control device according to claim 1 or 2, characterized in that the distance between the sensors ( 7, 7 a) from the consumer ( 8 ) or the external bath ( 5 ) is approximately the same.

4. Temperature control device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the sensors ( 7, 7 a) at the connections for flow ( 3 ) and return ( 4 ) are arranged on the thermostatic bath ( 2 ).