CH340564A - Verfahren zur Überwachung der Tiegelwandstärke bei Induktionsöfen - Google Patents

Description

  
 



  Verfahren zur Überwachung der Tiegelwandstärke bei Induktionsöfen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Überwachung der Tiegelwandstärke bei Induktionsöfen. Bei derartigen Öfen ändert sich die Wandstärke des aus keramischem Material bestehenden Tiegels während des Betriebes infolge von Auswaschungen oder auch durch Ansetzen von Schlacke an der Innenfläche des Tiegels. Im praktischen Betrieb ist es wichtig, diese Änderungen der Tiegelwandstärke frühzeitig zu erkennen, um einer Gefährdung des Ofenbetriebes durch Tiegeldurchbruch rechtzeitig begegnen zu können.



   Die Änderung der Wandstärke und die dadurch verursachte Änderung der Entfernung zwischen dem Gut und der Induktionsspule bewirkt eine   Anderung    der Kopplung zwischen der Spule und dem Gut, die sich in einem Ansteigen bzw. Absinken der von dem Ofen aufgenommenen Leistung bemerkbar macht.



  Grundsätzlich könnte also z. B. eine Tiegelauswaschung nennenswerten Umfanges durch eine merkliche Steigerung der Leistungsaufnahme erkannt werden.



   Praktisch ist jedoch eine Leistungsmessung zur Überwachung der Tiegelwandstärke ungeeignet, da sich die Leistung auch mit der Betriebsspannung ändert und die oft sehr erheblichen Netzspannungsschwankungen dadurch eine genaue Messung erschweren.



   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein mit einfachen Mitteln durchzuführendes Verfahren zu schaffen, das eine Überwachung des Tiegelzustandes bzw. der Tiegelwandstärke während des Betriebes unabhängig von auftretenden Spannungsschwankungen gestattet.



   Erfindungsgemäss wird für diesen Zweck der Zustand der Kopplung zwischen der Ofenspule und dem Gut durch eine periodische Messung des Quotienten aus der an der Primärwicklung des Induktionsofens oder an einem Teil der Primärwicklung anliegenden Spannung und dem in dieser Wicklung bzw. in diesem Wicklungsteil fliessenden Strom, gegebenenfalls unter Einbeziehung des in dazu parallel geschalteten Kondensatoren fliessenden Stromes überwacht.



   Der Wert des genannten Quotienten ist aber abgesehen von dem Zustand der Tiegelwand - auch noch von dem Betriebszustand des Ofens abhängig.



   Sollen einwandfreie Vergleichsmessungen, denn um solche handelt es sich, ausgestellt werden, so ist darauf zu achten, dass die Feldverteilung im Induktionsofen und in dessen Charge bei jeder Messung möglichst genau die gleiche ist. Man kann also exakte Vergleichsmessungen nur dann anstellen, wenn die Charge dieselbe ist, z. B. Gusseisen einer bestimmten Qualität, wenn weiter der Aggregatzustand der Charge derselbe ist, die Temperatur wenigstens angenähert die gleiche ist und wenn endlich der Badinhalt bzw. die Füllung des Ofens und damit die Badhöhe mit derjenigen der vorangegangenen Messung übereinstimmt.



   Da in der Praxis normalerweise der Ofen längere Zeit in gleicher Art und Weise beschickt und betrieben wird, so ist die Einhaltung dieser Bedingungen im allgemeinen nicht allzu schwierig. Im übrigen können Abweichungen der Messungen, die sich aus einer andern Betriebsweise des Ofens ergeben, tabellarisch erfasst werden, so dass danach eine Korrektur der Messwerte möglich ist.



   Das im foigenden beschriebene und in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens. Es bedeutet darin 1 eine Primärwicklung eines Induktionstiegelofens, dessen Blindleistung kompensiert wird, beispielsweise durch selbsttätiges   Ab- und Zuschalten von Kondensatoreinheiten 10 mit Hilfe einer nicht dargestellten Regeleinrichtung.



   Die an den Klemmen der Ofenspule 1 abgenommene Spannung wird über einen Schutzwiderstand 2 einem Gleichrichter 3 zugeführt, von welchem sie einem Kreuzspulengerät 4 zugeleitet wird.



  Ein vorgeschalteter Widerstand 5 dient in an sich bekannter Weise zur   Drehmoment- bzw.    Empfindlichkeitseinstellung des Gerätes 4.



   Im Primärstromkreis des Induktionsofens liegt ein Stromwandler 6, dessen Sekundärstromkreis über einen Widerstand 7 an einen Potentiometer 8 angeschlossen ist. Der von dem Potentiometer abgegriffene Messstrom wird bei 9 gleichgerichtet und ebenfalls dem Kreuzspulgerät 4 zugeleitet.



   Im Beispiel ist in den zu messenden Strom auch der durch die der Primärwicklung parallel geschalteten Kondensatoren fliessende Strom einbezogen.



  Bei selbsttätiger Regelung der Blindstromkompensation auf den Leistungsfaktor 1 durch Ab- und Zuschaltung dieser Kondensatoren dient in diesem Falle der in der Primärwicklung fliessende Wirkstrom als Messgrösse. Wird die Blindstromkompensation auf einen konstanten mittleren Wert eingestellt, so wird durch den Stromwandler 6 die geometrische Summe des eigentlichen Heizstromes und des Kompensationsstromes erfasst. In beiden Fällen kann sich hierdurch eine erhöhte Ansprechempfindlichkeit auf   Sinderun-    gen des Kopplungsabstandes zwischen Wicklung und Tiegelinhalt ergeben.



   Bei der beschriebenen Einrichtung wird durch das Kreuzspulgerät das Verhältnis der an der Primärwicklung 1 des Induktionsofens anliegenden Spannung zu dem in dieser Wicklung fliessenden Strom gemessen. Sind die in den beiden Kreuzspulzweigen fliessenden Ströme gleich, so stellt sich der Zeiger des Gerätes auf die Skalenmitte (Wert 0) ein. Die Skaleneinteilung kann so getroffen sein, dass sie die Widerstandsänderung in Prozenten von dem Bezugswert angibt.



   Durch Einstellung des Potentiorneters 8 wird bei dem beschriebenen Verfahren der Zeiger des Kreuzspulgerätes zu Beginn jeder Messreihe, z. B. nach einer Erneuerung der Ofenausstampfung, auf Null eingespielt, wobei selbstverständlich der für diese Messreihe als normal anzusehende Betriebszustand des Ofens vorhanden sein muss. Tritt nun infolge von Auswaschungen der Tiegelwand oder durch Ablagerungen von Schlacke eine Änderung der Kopplung ein, so ändert sich das erwähnte Verhältnis zwischen Spannung und Strom und der Zeiger des Kreuzspulengerätes zeigt dies durch eine entsprechende Abweichung vom Nullwert an.



   Es ist daher möglich, unabhängig vom Ausgangswiderstand bzw. der Ausgangskopplung des Ofenkreises, d. h. also auch unabhängig von den nach einer neuen Ausstampfung des Tiegels unvermeidbaren Abweichungen in der Wandstärke, jeweils die gleichen Ausgangsverhältnisse am Kreuzspulengerät herzustellen, so dass auf der Skala des Gerätes stets die prozentuale Abweichung vom Ausgangswiderstand nach der letzten Ausstampfung des Tiegels angezeigt wird.



   Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Beispielsweise kann auf die Anordnung von Gleichrichtern, die die Verwendung empfindlicherer Messgeräte ermöglichen sollen, u. U. verzichtet werden. Das Kreuzspulgerät braucht kein reines Anzeigegerät zu sein. Es kann ebensogut als Schreiber ausgebildet werden, oder es kann ein Kontaktinstrument Verwendung finden, beispielsweise mit einem Fallbügelregler oder mit einem Regler mit Photowiderstand, so dass neben der reinen Anzeige der Tiegel abnutzung auch eine Signalgabe oder eine sonstige Schaltfunktion von dem   Über-    schreiten eines zulässigen Bereiches an erfolgen kann.



   Wenn zwecks Erzielung besonders deutlicher Messergebnisse die Anordnung so getroffen wird, dass die   Überwachung    auf einen bestimmten Tiegelbereich beschränkt ist, so werden dabei solche Stellen des Tiegels gewählt, an denen erfahrungsgemäss Auswaschungen am meisten eintreten, wie beispielsweise in der Höhe des Badspiegels bzw. dort, wo die Schlackenabdeckung beginnt. Es werden dann der Messeinrichtung Teilspulen der Primärwicklung zugeordnet, die in einem solchen besonders gefährdeten Bereich liegen.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH 1 Verfahren zur Überwachung der Tiegelwandstärke bei Induktionsöfen, dadurch gekennzeichnet, dass der Zustand der Kopplung zwischen Ofenspule und dem Gut durch eine periodische Messung des Quotienten aus der an der Primärwicklung (1) des Induktionsofens oder an einem Teil der Primärwicklung anliegenden Spannung und dem in dieser Wicklung bzw. in diesem Wicklungsteil fliessenden Strom, überwacht wird.

   UNTERANSPRUCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der Quotient aus Spannung und Strom durch ein Kreuzspulgerät (4) gebildet wird, dessen einer Spule ein von der an der Primärwicklung anliegenden Spannung oder einem Teil davon und dessen anderer Spule ein von dem in der Primärwicklung fliessenden Strom abhängiger Messstrom zugeleitet wird.

   2. Verfahren nach Patentanspruch I, bei dem die Blindleistung des zu überwachenden Induktionsofens kompensiert wird.

   PATENTANSPRUCH II Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, gekennzeichnet durch ein Kreuzspulgerät (4), dessen eine Spule an die an der Primärwicklung (1) des Induktionsofens liegende Spannung oder einen Teil davon angeschlossen ist, und dessen anderer Spule ein dem Primärstrom des Induktionsofens proportionaler Messstrom zugeleitet wird.

   UNTERANSPRUCHE 3. Vorrichtung nach Patentanspruch II, gekennzeichnet durch Einrichtungen (3, 9) zum Gleichrichten der Messströme.

   4. Vorrichtung nach Patentanspruch II, gekennzeichnet durch einen in einem der beiden Stromkreise des Messintrumentes (4) liegenden veränderbaren Potentiometer, mit dem das Verhältnis der Amperewindungen in beiden Spulen des Messinstrumentes unabhängig von der jeweiligen Kopplung zwischen dem Gut und der Ofenspule eingestellt werden kann.