Wolframwendel Überwachung

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Hallo,

in einer Hochvakuum-Anlage zur Beschichtung von Bauteilen
mit Aluminium befindet sich ein Heizwendel aus Wolfram. Der
Drahtdurchmesser ist ca. 1-2mm. Über die Windungen des
Heizdrahtes werden kurze Stücke Aluminium-Draht gehängt, und
wenn die Schmelztemperatur des Aluminiums erreicht ist
benetzt es den Wolframdraht. Das Problem dabei ist dass sich
bei längerer Betriebsdauer eine Alu-Wolfram Legierung bilden
kann, was dazu führt dass der Heizdraht durchbrennt. Dieses
Durchbrennen ist extrem unerwünscht weil heisse Tropfen auf
das Werkstück oder in die Turbopumpe fallen könnten.
Man könnte den Widerstand des Heizdrahtes elektronisch zu
überwachen: Ein Mikrocontroller mit 2 Analog-Eingängen
erfasst Strom und Spannung um den Widerstand zu berechnen.
Das ganze schnell genug, um das Durchbrennen rechtzeitig zu
erkennen und dann sofort den Strom abzuschalten. Wenn der
Draht durchbrennt müsste sich das eigentlich durch eine
Erhöhung des Widerstandes ankündigen, weil a) die Temperatur
lokal ansteigt und b) der Querschnitt lokal verengt wird.
Als Nebeneffekt hätte man gleich noch eine
Temperaturanzeige.

Fragen:
1. Ich suche den spezifischen Widerstand von Wolfram bei
höheren Temperaturen, entweder als Tabelle oder als
Reihenentwicklung.

2. Gibt es solche Überwachungsschaltungen schon?

3. Hat jemand eine Idee wie gross die "Vorwarnzeit" ist? Ich
denke mal dass ich weit auf der sicheren Seite liege wenn
der Controller mit 10kHz abtastet.

Gruss
Michael

Re: Wolframwendel Überwachung
Hallo Uwe,

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Stimmt, das hatte ich noch nicht bedacht. Dann brauche ich
wohl besser eine Konstantstrom-Versorgung.

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dem Ausschalten?

Ist ziemlich träge bei diesem Drahtdurchmesser, dauert
einige Sekunden.

Michael

Re: Wolframwendel Überwachung
Hallo Uwe,

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Weiss ich nicht genau, aber ich denke man muss in die Nähe
der Verdampfungstemperatur des Alus kommen (2450°C). Und das
ist nicht mehr so weit von der Schmelztemperatur des
Wolframs (3380°C) entfernt.

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Das geht in diesem Fall nicht weil meine Anlage horizontal
arbeiten soll. Aus Schiffchen kann man nur nach oben
verdampfen.

Gruss
Michael


Re: Wolframwendel Überwachung
Hallo Uwe,

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Nein, horizontal von links nach rechts.

Alle anderen Anordnungen haben gewisse Nachteile:

-- Verdampfer unten, Werkstück oben: Werkstück ist schwierig
zu befestigen, Abschattungen dort wo es aufliegt.

-- Verdampfer oben, Werkstück unten: Alu und/oder Wolfram
kann runtertropfen aufs Werkstück oder in die Pumpe.

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Vielleicht geht das, aber ich wollte mich nicht zu weit von
bewährten Methoden entfernen. Ich weiss dass die Methode mit
dem Alu auf der Wolframwendel funktioniert, abgesehen von
dem Problem dass der Draht durchbrennen kann. Was man
natürlich verhindern kann wenn man ihn rechtzeitig
austauscht. Aber Wolfram ist teuer und ich möchte nicht
früher austauschen als notwendig.
 
Gruss
Michael

Re: Wolframwendel Überwachung
Hallo Frank,

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Das kommt drauf an wie schnell die Abschaltung sein muss.
Das einfachste wäre ein Relais, geschätzt 50ms. Mit Triac
wären es maximal 10ms. Und wenn es noch schneller sein muss
dann brauche ich einen Transistor-Schalter.

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wieso? Beim Einschalten ist doch der Widerstand am
kleinsten, also deutlich unterscheidbar vom
Durchbrenn-Vorgang, wo der Widerstand am grössten ist.

Gruss
Michael

Re: Wolframwendel Überwachung
Hallo Uwe,

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verstehe ich noch nicht so ganz. Angenommen ich habe eine
steuerbare Konstantstromquelle und die
Anstiegsgeschwindigkeit des Strom-Sollwertes wird begrenzt,
so dass die Aufheizung ca. 10 Sekunden dauert.
Ich überwache ständig den Spannungsanstieg dU/dt. Er müsste
doch am Anfang klein sein (wegen des Kaltwiderstandes) und
dann grösser werden. Also hat die Schutzschaltung die
grösste Empfindlichkeit wenn der Draht heiss ist. Oder mache
ich da einen Denkfehler?

Gruss
Michael

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