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Einrichtung zur Verhinderung unzulässiger Betriebszustände in selbsttätig
geregelten elektrischen Heizeinrichtungen Bei ;elektrischen Heizeinrichtungen ist
es von wesentlicher Bedeutung, die Ursachen, die zu einer Zerstörung der Heizwiderstände
führen können, zu vermeiden. Bei öfen für die Wärmehdhandl:ung von Werkstücken muß
auch eine Schädigung des zu erwärmenden Gutes vermieden werden.
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Eine der Hauptursachen für die unzulässige Überhitzung der Heizwiderstände
besteht bei selbsttätig geregelten Heizeinrichtungen .in Störungen, die .an den
Temp@eraturregelgeräten auftreten können und die sieh insbesondere deshalb sehr
ungünstig auswirken, weil solche selbsttätige Heizungssteuerungen naturgemäß nicht
so sorgfältig üb'erwac'ht werden wie Anlagen, die von Hand gesteuert werden. Eine'
wesentliche Störung, die zur Beschädigung von Heizwiderständen und Beschickungsgut
führen kann, soll durch die Schutzschaltungen gemäß der Erfindung vermieden werden.
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Es sind selbsttätige Regeleinrichtungen für Heiztemperaturen bekannt,
deren Heizwiderstände'mi;t Hilfe von gittergesteuerten Röhren oder Gleichrichtern
,geschaltet werden. Andere bekannte selbsttätig arbeitende Temperaturregeleinrichtungen
bestehen meist aus drei Hauptteilen: dem Temperaturfühler (Thermoelement, Widerstandsthermometer
), dem gegebenenfalls ferngesteuerten Temperaturregler (z. B. einem Fallbügelregler)
und dem Schaltgerät (Schaltschütz), das die Heizleistung zu- und abschaltet. * Diese
R@egeleinridhtungen wirken meist derart, daß sie zunächst die Temperatur im Heizraum
auf eine bestimmte einstellbare Höhe bringen und dann ein weiteres Ansteigen der
Temperatur durch Abschalten des Schaltschützes für die Heizeinrichtung verhindern
bzw. bei Absinken der Temperatur die Zuführung weiterer Wärmeenergie veranlassen.
Die zu regelnde Temperatur wird dabei auf elektrischem Wege durch. den Temperaturfühler
auf ein Meßwerk im Temperaturregler übertragen, dessen Zeigerstellung durch ein
elektromotorisch oder elektromagnetisch betätigtes Tastwerk in getvissen Zeitabständen
abgetastet wird. Wenn die gewonnene Temperatur gleich oder größer ist als die zu
regelnde Temperatur, so wird durch das Tastwerk ein Schaltwerk betätigt, das den
Erregerstromkreis des Schützes unterbricht. Bei dem umgekehrten Vorgang wird von
dem Schaltwerk die Erregung des Schaltschützes wieder eingeschaltet.
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Bekanntlich ist nun bei den Erregerspulen der Schaltschütze die Leistungsaufnahme
beim Einschalten und die Leistungsaufnahme im
eingeschalteten Zustand
sehr verschieden, und das Verhältnis dieser beiden Leistungen ist anders wie bei
den Antriebselementen der Temperaturregler. Diese Verschiedenheit d#. r Leistungsverhältnisse
hat zur Folge, däß die Spannungen, die :erforderlich sind, um die Geräte in Betrieb
zu halten, ebenfalls größenmäßig sehr voneinander :abweichen. Beispielsweise beträgt
die Spannung, die zum Halten elektromagnetisch betätigter Schaltschütze in eingeschaltetem
Zustand erforderlich ist, etwa 300,'o der Nennspannung der Zugspulen, dagegen hören
die Antriebselemente, die zur Betätigung der Temperaturregler dienen, schon bei
8o o;'o der Nennspannung auf zu arbeiten. Dieser größenmäßig ziemlich erhebliche
Unterschied der erforderlichen Betriebsspannungen für Schaltschütze und Regelgeräte
kann bei Auftreten von Unregelmäßigkeiten, beispielsweise beim Absinken der Netzspannung
oder Durchbrennen .einer Hauptsicherung, die Ursache für eine Störung der ganzen
Regeleinrichtung bilden, die durch eine Schutzschaltung gemäß der Erfindung vermieden
wird.
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Unter Zugrundelegung der genannten Werte kann sich bei einer Steuerspannung,
die kleiner als 8oo/'o und größer als 3oojö der Nennspannung ist, der Fall ergeben,
daß die Temperaturregelung außer Kraft gesetzt wird, während die Heizung noch eingeschaltet
bleibt. In diesem Zustand wird der fleizeinrichtung unbeschränkt weiter Heizleistung
zugeführt, was ein dauerndes Ansteigen der Temperatur und damit Beschädigungen von
Heizkörpern und Beschickungsgut zur Folge hat. Die Verhinderung solcher gefährlichen
Betriebszustände ist Aufgabe der Erfindung.
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Die Erfindung bezieht sich daher auf eine Einrichtung zur Verhinderung
unzulässiger Betriebszustände in selbsttätig elektrisch geregelten Heizeinrichtungen,
insbesondere Industrieöfen, deren Heizwiderstände durch ein oder mehrere.Schaltschütze
(ein- oder ausgeschaltet werden, welche von den Hilfskontakten eines in Abhängigkeit
von der Ofentemperatur arbeitenden Reglers gesteuert werden, und besteht darin,
daß ein oder mehrere Schalter vorgesehen sind, die sich bei bestimmtem Spannungsuntersdhreiten
selbsttätig abschalten und bewirken, daß beim Absinken der Klemmenspannung am elektrischen
Antriebselement (Motor) des Temperaturreglers das von diesem gesteuerte Schütz bzw.
die von ihm gesteuerten Schütze den Heizstrom unterbrechen, bevor das Antriebselement
des Reglers infolge zu geringer elektYischer Spannung zum Stillstand kommt. Bei
dreiphasigem Anschluß der Heizeinrichtung ist es wichtig, daß der Anschl.uß der
Steuerleitungen für die Temperaturregeleinrichtung auf der Netzseite aller einpoligen
Sicherungen und Auslöser angeordnet ist, die geeignet sind, eine einzelne Phase
der Zuleitungen zu der dreiphasig angeschlossenen Heizeinrichtung abzuschalten.
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Es ist bereits bekannt, bei Fallbügelreglcrn an elektrischen Ofen
Signalvorrichtungen vorzusehen, die bei Ste`henbleiben des den Fallbügel. antreibenden
Motors ansprechen. Diese bekannten Einrichtungen führen jedoch keine selbsttätige
Abschaltung der Heizeinrichtungen herbei, so daß bei Unaufmerksamkeit der Ofenbedienung
trotzdem Störungen im Ofen auftreten können.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Der Ofenwiderstand a wird über ein Schaltschütz b mit Schaltspule e über Sicherungen
d aus dem Dreiphasennetz RST gespeist. Zwischen zwei Phasen R und S ist die durch
den Schalter e abschaltbare Steuerleitung angeschlossen, die zum selbsttätigen Temperaturregler
f führt. Dieser besteht aus einem Meßinstrument g, das an ein in den Ofelia hineinragendes
Thermoelement h angeschlossen und mit einem Fallbügel l versehen ist. Der Fallbügel.i
wird über ein Exzenter l,° durch den Motor in dauernd in oszillierende Bewegung
versetzt. Schlägt der Zeiger des Meßinstruments ä über einen bestimmten Grenzwert
hinaus aus, so wird er vom Fallbügel i auf einen Hebeln gedrückt, der den Kippschalter
o umschaltet. Hierdurch wird die Spule c des Schützes b stromlos und das Schütz
b ausgeschaltet. Sinkt die Temperatur wieder unter jenen Grenzwert, dann wird die
Erregung c des Schützes b vom Schaltwerk o. wieder @eingeschaltet. Da die Steuerleitung
netzseitig vor den Sicherungen d angeschlossen ist, erhält der Regler i auch dann
volle Netzspannung, wenn etwa eine der Sicherungen d durchgebrannt ist.
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Häufig l.äßt sich diese Schaltung deshalb nicht anwenden, weil das
an der Heizeinrichtung ankommende Kabel unmittelbar hinter dem Hochspannungstransformator,
der meistens an anderer Stelle zur Aufstellung kommt, abgesichert ist, wodurch sich
die Bedingung ergeben würde, daß die Steuerleitungen ebenfalls am Transformator,
vor den Hauptsicherungen des Kabels, abgezweigt werden müßten. In diesem Falle zieht
man es vor, wie in Fig.2 dargestellt, die Steuerspannung des Reglers/ hinter den
Sicherungen, also auf der Ofenseite der Sicherungen, möglichst unmittelbar an den
Ofenklemmen abzuzweigen. Dann wird der Schalter e mit einer Mindestspannungsauslösung
versehen, die hier durch die Spulep angedeutet ist. Die Auslösespannung dieser Mindestspannungsspule
muß gleich oder größer als die
Mindestarbeitsspannung der Antriebselemente
des Temperaturreglers f sein. Brennt die Sicherung der Phase T durch., so wird der
Regler/ nach. wie vor mit der vollen Netzspannung gespeist und ,arbeitet richtig.
Wenn jedoch eine der Sicherungen in den Phasen R oder S durchschmilzt, so wird Schalter
e des Steuerkreises geöffnet, wodurch einerseits der Regelmotor m ,abgeschaltet,
andererseits die Schützspule c stromlos wird und das Schütz b herausfällt. Diese
Schaltung ermöglicht auch, die Minimalspannungsspule von anderer, gegebenenfallsentfernter
Stelle aus, durch Unterbrechung ihres Stromkreises zum willkürlichen Abschalten
des Ofens zu benutzen.
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Die bei den Beispielen erwähnten Sicherungen d können selbstverständlich
auch durch andere einpolige, überstromauslöser ersetzt werden oder mit solchen zusammen
eingebaut sein. Für das Arbeiten der neuen Einrichtung spielt es keine Rolle, ob
die Ofenwiderstände in Stern-, Dreieck- oder V-Sdhaltung angeschlossen sind. Auch
kann der Regler f andere Schaltung und Wirkungsweise haben, als in der Zeichnung
angegeben.