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Magnetrührer
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Die Erfindung betrifft einen Magnetrührer mit einer Heizeinrichtung
zum Beheizen von Rührgut, wobei die Heizeinrichtung eine Heizung, eine elektronische
Einrichtung mit einem Temperaturregler sowie einer Einrichtung zur Oberwachung eines
fflit dem zu beheizenden Rührgut in Verbindung bringbaren Kontaktthermometers aufweist,
das insbesondere über eine Steckverbindung an die elektronische Einrichtung des
.4agnetrührer-Gerä.es anschließbar ist.
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Solche Magnetrührer werden insbesondere bei genau zu teperierendem
Rührgut in Verbindung mit Kontaktthersometern, die als Temperaturfühler direkt in
das Rührgut ragen, betrieben. Diese Kontaktthermometer sind als Quecksilber-Thermometer
ausgebildet und Können mittels einer verstellbaren Gegenelektrode auf einen gewünschten
Temperatursollwert eingestellt werden, bei dem dann durch Schließen eines Kontaktes
zwischen der Gegenelektrode und dem Quecksilberfaden die Heizung abgeschaltet wird.
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Um zu vermeiden, daß bei einem Sruch der QuecksilDer-Kapillarröhre
ein unbeabsichtigtes Hochheizen erfolgt, sind auch bereits sogenannte Sicherheits-Kontaktthermometer
bekannt, bei denen das Kapillarröhrchen auf Bruch überwacht wird.
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Dabei sind sogenannte Dreileiter-Sicherheitskontaktthermometer bekannt,
die eine äußere Leitbeschichtung des Kapillarröhrchens aufweisen, die einerseits
mit der Quecksilber-Elektrode und andererseits mit einem dritten Anschluß verbunden
sind. Bei Bruch des Kapillarröhrchens wird auch die Leitbeschichtung unterbrochen,
so daß eine Fehlermeidung bzw. Abschaltung der Heizung erfolgen kann.
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Außerdem sind Sicherheits-Kontaktthermometer bekannt, bei denen der
Thermometerkontakt durch einen vergleichsweise hochohmigen Widerstand unter Einbeziehung
der Leitbeschichtung des Kapillarröhrchens überbrückt ist. Über den hochohmigen
Überwachungsstromkreis ist ebenfalls eine Kontrolle des Thermometers möglich, wobei
diese Ausführungsform nur zwei Anschlüsse benötigt.
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Geräteseitig.ist nun das Magnetrührer-Gerät für den Anschluß eines
dieser Kontaktthermometer ausgebildet. In der Praxis haben sich dadurch erhebliche
Schwierigkeiten und Umstände ergeben, da anwenderseitig häufig bereits Kontaktthermometer
vorhanden sind, die dann ggfs. nicht mit dem gelieferten Gerät verwendbar sind.
Auch hinsichtlich der Lagerhaltung insbesondere von Kontaktthermometern bedeutet
dies einen erheblichen Aufwand. Zusätzlich ist zumindest problematisch, daß z.T.
auch Kontaktthermometer ohne Sicherheitseinrichtung verwendet werden, was aber,
wie eingangs schon erwähnt, bei Kapillarröhrchen-Bruch zu einem praktisch unkontrollierten
Hochheizen des Rührgutes mit den daraus ggfs. entstehenden Gefahren führen kann.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Magnetrührer der
eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei dem insbesondere unter Vermeidung der vorerwähnten
Nachteile, einerseits Sicherheits-Kontaktthermometer verschiedener Ausführungsformen
verwendet und ohne Änderungen angeschlossen werden können, und wobei aber gleichzeitig
bei Anschluß eines Kontaktthermometers ohne Sicherheitseinrichtung ein Hochheizen
sicher vermieden wird.
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Zur LÖsung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß insbesondere vorgeschlagen,
daß die Überwachungseinrichtung des Gerätes eingangsseitig einen Spannungsteiler
aufweist, der mit offenem Knotenpunkt getrennt an separate Pole der geräteseitigen
Steckverbindung od.dgl. angeschlossen ist, wobei diese Pole bei einem angeschlossenen
Dreileiter-Kontaktthermometer durch dessen Sicherheitsleiterstrecke überbrückt sind.
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Bei Anschluß eines Dreileiter-Kontaktthermometers ist der erforderliche
Eingangsspannungsteiler durch die dabei vorhandene Knotenpunktverbindung in Betriebsstellung
gebildet, während bei Verwendung eines Kontaktthermometers mit einem in diesem eingebauten.
Widerstand zur Überbrückung des Thermometerkontaktes, dieser Widerstand einen Teil
des Spannungsteilers bildet und somit ebenfalls eine ordnungsgemäße Funktion erlaubt.
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Zweckmäßigerweise ist der Spannungsteiler symmetrisch mit gleichen
Widerständen aufgebaut, deren Widerstandswerte dem eines in einem Sicherheits-Kontaktthermometer
zur Überbrückung des Thermometerkontaktes eingebauten Widerstandes entsprechen.
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Dadurch sind bei Sicherheits-Kontaktthermometern in Dreileiter-Ausführung
als auch bei Kontaktthermometern mit Überbrückungswiderstand, eingangsseitig bei
Anschluß des jeweiligen Kontaktthermometers der Spannungsteiler vollständig vorhanden,
so daß dementsprechend auch die Überwachungsschaltung einen Heizbetrieb zuläßt.
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Vorteilhaft ist es, wenn ein einseitig an Bezugspotential angeschlossener
Widerstand des Spannungsteilers direkt an der geräteseitigen Steckverbindung angeschlossen
und der andere Spannungsteiler-Widerstand auf der Leiterplatte o.dgl. er Überwachungseinrichtung
angeordnet sind. Vorhandene Magnetrührer-Geräte lassen sich so auch auf einfache
Weise nachträglich noch umrüsten, so daß sie dann in vorteilhafter Weise mit unterschiedlichen
Sicherheits-Kontaktthermometern betrieben werden können.
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Zusätzliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen
aufgeführt. Nachstehend ist die Erfindung mit ihren wesentlichen Einzelheiten anhand
der Zeichnung noch näher erläutert.
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Es zeigt:etwas schematisiert: Fig. 1 eine Seitenansicht eines z.T.
aufgebrochen dargestellten Magnetrührers mit Heizeinrichtung, Fig. 2 eine schematische
Darstellung eines Kontaktthermometers mit zugordneten,geräteseitigen Anschlüssen,
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Dreileiter-Sicherheits-Kontaktthermometers
mit zugeordneten, geräteseitigen Anschlüssen, Fig. 4 eine schematische Darstellung
eines Sicherheits-Kontaktthermometers mit Überbrückungswiderstand und zugeordneten,
geräteseitigen Anschlüssen und Fig. 5 eine Schaltung einer Überwachungseinrichtung.
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Ein Magnetrührer 1 weist an der Oberseite seines Gehäuses 2 eine Aufstellplatte
3 mit einer Heizung 4 auf. Außerdem sind unterhalb der Aufstellplatte 3 hier nicht
näher dargestellte Mittel zur Erzeugung eines magnetischen Drehfeldes vorgesehen,
wodurch ein in einem Behälter 5 für das Rührgut 6 befindlicher Rührstab 7 in Rotation-versetzt
werden kann.
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Eine im- ganzen mit 8 bezeichnete Heizeinrichtung weist neben der
in der Aufstellplatte 3 befindlichen Heizung 4 eine elektronische Einrichtung 9
auf, die insbesondere einen Temperaturregler sowie eine Überwachungseinrichtung
10 umfasst.
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Der Temperaturregler arbeitet mit einem Temperaturfühler,
insbesondere
einem Thermoelement 11 zusammen, das bei der Aufstellplatte 3 angebracht ist. Mittels
des Temperaturreglers kann die Aufstell- und Heizplatte 3 auf einer voreinstellbaren
Temperatur gehalten werden.
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Zur Rückmeldung der Temperatur des Rührgutes 6 ist ein Kontaktthermometer
12 vorgesehen, das über eine Verbindungsleitung sowie eine Steckverbindung 13 mit
der elektronischen Einrichtung des Magnetrührer-Gerätes verbindbar ist.
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Es sind unterschiedliche Ausführungsformen von Kontaktthermometern
12 bekannt, wobei vom Grundprinzip her diese als Quecksilber-Thermometer ausgebildet
sind und zu dem im Kapillarröhrchen befindlichen Quecksilberfaden gegenüberliegend
eine verstellbare Gegenelektrode aufweisen. Diese Gegenelektrode kann auf einen
gewünschten Temperatur-Sollwert eingestellt werden und bei Erreichen dieses Temperatur-Sollwertes
wird der Kontakt zwischen der Oberseite des Quecksilberfadens und der Gegenelektrode
geschlossen. Bei Störungen innerhalb des Kontaktthermometers, insbesondere auch
bei Bruch des das Quecksilber enthaltenden Kapillarröhrchens, ist ein Schließen
des Kontaktes nicht mehr möglich, so daß ein praktisch unkontrolliertes Hochheizen
des Rührgutes 6 erfolgen kann. Prinzipiell ist ein solches Kontaktthermometer in
Fig. 2 dargestellt, wobei C ein Elektrodenanschluß des Quecksilbers und A ein Anschluß
der verstellbaren Gegenelektrode darstellt. Etwas abgesetzt sind noch die geräteseitigen
Anschlüsse der Steckverbindung 13 dargestellt.
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Aus Sicherheitsgründen sindÜberwieaend die schematisch in Fig. 3 und
4 dargestellten Sicherheits-Kontaktthermometer 12a, 12b im Einsatz. Dabei ist das
Kapillarröhrchen mit einer äußeren Leitbeschichtung versehen, die einerseits mit
der Quecksilber-Elektrode verbunden ist und am anderen Ende des Kapillarröhrchens
bei dem Kontaktthermometer 12a als dritter Anschluß B herausgeführt ist. Ist die
Strecke B - C unterbrochen, so zeigt dies eine Unterbrechung der Leitbeschichtung
o.dgl. an und somit einen Bruch des Kapillarröhrchens. In der Überwachungseinrichtung
10 kann dies dann im Sinne einer Abschaltung der
Heizung 4 ausgewertet
werden.
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Bei dem Sicherheits-Kontaktthermometer 12b gemäß Fig. 4 ist ebenfalls
eine Leitbeschichtung des Kapillarröhrchens vorhanden, dessen eines Ende mit der
Quecksiliber-Elektrode C verbunden ist und dessen anderes Ende an einen vergleichsweine
hochohmigen Widerstand R1angeschlossen ist. Das andere Ende dieses Widerstandes
R1 ist mit dem Gegenelektroden-Anschluß A verbunden. Das Kontaktthermometer 12b
weist somit nur zwei Anschlüsse auf.
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Auch hier wird der Stromkreis von A über den Widerstand R1 zum Anschluß
C, wobei in dieser Strecke auch die Leitbeschichtung des Kapillarröhrchens liegt,
auf Durchgang überwacht. Auch hier kann durch die Überwachungseinrichtung 10 bei
Beschädigung des Kapillarröhrchens ein Ausschalten der Heizung 4 erfolgen.
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Die Überwachungseinrichtung 10 (Fig. 5) ist im wesentlichen durch
einen Fensterdiskriminator gebildet, dessen Ausgang über eine Transistorschaltstufe
15 und ein Relais 14 mit der Heizung 4 verbunden ist. Am Ausgang des Fensterdiskriminators
16 bzw.
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am Eingang der Transistorschaltstufe 15 ist auch noch der Ausgang
17 des Temperaturreglers bei X angeschlossen.
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Wenn die Solltemperatur der Heizplatte 3 noch nicht erreicht ist und
das angeschlossene Kontaktthermometer in Ordnung ist und für den Fensterdiskriminator
16 entsprechende Eingangsbedingungen liefert, ist das Relais 14 angezogen und die
Heizung 4 in Betrieb. Bei Erreichen der Solltemperatur der Heizplatte 3 oder bei
Erreichen der Solltemperatur des Rührgutes 6 wird die Transistorschaltstufe 15 gesperrt,
wodurch das Relais 14 abfällt und der Heizkreis unterbrochen wird. Gleichzeitig
soll dieses Ausschalten der Heizung auch bei Störungen innerhalb des Kontaktthermometers,
insbesondere bei einem Kapillarröhrchen-Bruch erfolgen.
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Der Fensterdiskriminator 16 weist eingangsseitig unter anderem einen
Spannungsteiler 18 mit den Widerständen R2 und R3 auf.
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Dieser Spannungsteiler 18 ist mit offenem Knotenpunkt getrennt an
separate Pole B und C der geräteseitigen Steckverbindung 13 angeschlossen.
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Bei Verwendung eines Sicherheits-Kontaktthermometers 12a in Dreileiter-Anordnung
(Fig. 3) sind die Pole B - C durch die Sicherheitsleiterstrecke des Kontaktthermometers
überbrückt, so daß der Spannungsteiler 18 gebildet ist und der Diskriminator 16
über die Schaltstufe 15 ermöglicht, daß das Relais 14 anzieht. Ist die Solltemperatur
des Rührgutes 6 erreicht und somit der Kontakt K des Thermometers 12a geschlossen,
so werden die Anschlußpole A - B und damit auch der Widerstand R3 überbrückt. Durch
diese Veränderung der Eingangsbedingungen des Diskriminators 16 wird das Relais
14 ausgeschaltet und damit der Heizkreis unterbrochen. Neben dieser 'tNormalbetriebssituation"
wird aber auch die Sicherheitsleiterstrecke des Kontaktthermometers überwacht, die
zwischen den Anschlußpunkten B u.
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C liegt. Würde nämlich bei offenem Kontakt K dieser Kreis B - C z.B.
durch Bruch des Kapillarröhrchens unterbrochen werden, wäre entsprechend der Knotenpunkt
des Spannungsteilers 18 offen, so daR auch bei diesem Störfall die Heizung 4 ausgeschaltet
wird.
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Vorteilhafterweise können an das Magnetrührer-Gerät mit seiner Steckverbindung
13 ohne Änderungen auch Sicherheits-Kontaktthermometer 12b (Fig. 4) angeschlossen
werden. In diesem Falle sind nur die Anschlußpole A und C der dreipAigen Steckverbindung
13 angeschlossen. Da sich der Spannungsteiler-Widerstand R3 zwischen den Anschlußpolen
A u. B befindet, ist er bei Anschluß dieses Thermometers 12b einseitig frei. Seine
Punkt ion übernimmt in diesem Falle der im Kontaktthermometer 12b eingebaute Widerstand
R1. Dies bedeutet, daß im Normalbetriebsfall beim Hochheizen der Spannungsteiler
18 durch den Widerstand R2 und den externen Widerstand R1 gebildet ist. Bei Erreichen
der Rührgut-Solltemperatur schließt der
Kontakt K des Thermometers
12b und überbrückt dabei den Thermometer-Widerstand R1, infolgedessen der Heizkreis
unterbrochen wird. Auch bei Bruch des Kapillarröhrchens, dessen Sicherheitsleiterstrecke
sich innerhalb des Kreises von C über R1 zu A befindet, ist dieser Kreis unterbrochen,
so daß dann ebenfalls eine Abschaltung der Heizung erfolgt.
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Die Überwachungseinrichtung 10 ist so ausgebildet, daß aus Sicherheitsgründen
nur ein Betrieb mit den vorerwähnten Sicherheits-Kontaktthermometern 12a und 12b
möglich ist. Bei Anschluß eines Kontaktthermometers 12 bleibt der Knotenpunkt des
Spannungsteilers 18 offen und somit die Heizung ausgeschaltet.
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Der Spannungsteiler 18 ist insbesondere symmetrisch mit gleichen Widerständen
aufgebaut, wobei deren Widerstandswerte dem des in einem Sicherheits-Kontaktthermometer
12b eingebauten Widerstandes R1 entspricht. Die Widerstände können dabei beispielsweise
einen Wert von 38 kG haben. Wie schon vorerwähnt, ist die Steckverbindung 13 dreipolig
mit einem Anschluß A für ein Bezugspotential sowie für die beiden separaten Knotenpunktanschlüsse
B u. C ausgebildet. Der Spannungsteiler-Widerstand R3 befindet sich zwischen den
Anschlüssen A u. B.
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Zweckmäßig ist es dabei, wenn der einseitig am Bezugspotential angeschlossene
Widerstand R3 direkt an der geräteseitigen Steckverbindung 13 angeschlossen ist.
Somit lassen sich Magnetrührer-Geräte, deren Überwachungseinrichtung 10 ursprünglich
ausschließlich für den Betrieb von Sicherheits-Kontaktthermometern 12b mit eingebautem
Widerstand R1 ausgelegt waren, nun auch mit Dreileiter-Sicherheits-Kontaktthermometern
12a betreiben. Der nachträgliche Umbau durch Einfügen des Widerstandes R3 bei der
Steckverbindung 13 ist dabei besonders einfach durchführbar. Die Anordnung dieses
Widerstandes ist gut auch in Fig. 1 erkennbar.
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Alle in der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten
Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich
sein.