电加热器和用于运行其的方法
【技术领域】
[0001]本发明一方面涉及一种尤其是塑料成型设备的电加热器，其具有电路径，该电路径具有加热件，并且另一方面涉及一种用于运行这种类型的电加热器的方法。
【背景技术】
[0002]食物，如饮料越来越多地保存在塑料容器中。多数情况下热塑性塑料被作为塑料使用，如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。在此，热塑性塑料的板或者薄片首先被加热并且在另外的工序中挤压成确定的形状，例如利用相应的轮廓、压缩空气或者借助产生真空。
[0003]热量的产生多数情况下借助电加热器实现，其包括加热件。因此可以相对精确地对温度进行设定。通常，加热线圈被作为加热件使用。由于加热线圈的相对较大的电阻的原因，其在电流流动时被加热并且因此将电能转换成热能。电流多数情况下借助半导体开关切换，这避免了在该区域中电弧的扩散。由于相对高的电流以及相对高的热负载的原因，开关或者也可能加热件会被损害。在此，例如加热线圈的各个加热丝短路，从而尽管还存在电流，但是加热件的电阻相对较小。因此，热塑性材料不再能被完全地加热并且不再能够变形。
[0004]但是，为了避免用于实施变形的设备的损坏，需要在出现损害之后的相对短的时间段内检测出这种类型的故障。为了使得设备的停机时间相对较短，同样需要相对快速地识别出现的故障，也就是确定，开关或者也可能加热件是否损坏了。为此，多数情况下与开关和加热件并联连接一个电压测量设备，借助该设备监控电压。在此，相对较强的电压降被应用作为识别电加热器的至少一个组件的损坏的条件。
[0005]为了避免由于相对高的电流流动造成的电压测量设备的损坏，该设备在电流上与具有加热件的电路分离。为了电分离，多数情况下使用光学耦合器，然而其仅仅具有有限的寿命。因此，光学耦合器承受相对强的老化过程，因此其在确定的时间段之后必须被更换，从而确保电压测量设备的正确的功能。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种特别合适的电加热器和一种用于运行电加热器的特别合适的方法，其中，故障诊断被有利地改善并且成本尤其被降低。
[0007]根据本发明，在电加热器方面，该目的通过权利要求1的特征实现并且在方法方面通过权利要求10的特征实现。有利的改进方案和设计方案是相应的从属权利要求的内容。
[0008]电加热器适合地是工业加热设备的组成部分，借助该工业加热设备例如对食品和享乐品、光电单元或者也可能的汽车进行加工或者制造。然而优选的是，电加热器用于对塑料进行加热。换句话说，电加热器是塑料成型设备的组成部分，借助该塑料成型设备适合地加热热塑性塑料并且形成确定的形状。因此，借助塑料成型设备制造确定的由塑料制成的产品。可替换的是，电加热器是干燥炉的组成部分。电加热器具有电路径，加热件可连接到该电路径中。电路径尤其具有加热件，然而电路径至少设置和配置为，将加热件连接到该电路径中。加热件适合地包括加热线圈，其尤其借助加热电阻制成。例如，加热电阻包括相对高欧姆的金属丝，借助该金属丝在电流流动时将电能转换成热能。加热线圈例如由铬铝钴耐热钢(Kanthal)或者镍铁合金制成。
[0009]电路径具有开关，借助该开关能够中断通过电路径的电流流动。电路径为此包括第一、第二和第三测量抽头，其中第二测量抽头布置在可能的加热件和开关之间，并且其中可能的加热件电布置在第一和第二测量抽头之间以及开关电布置在第二和第三测量抽头之间。换句话说，第一测量抽头、加热件、第二测量抽头、开关、和第三测量抽头以该顺序串联连接。
[0010]此外，电加热器具有诊断路径，该诊断路径具有第一诊断抽头、第二诊断抽头和第三诊断抽头，这些诊断抽头彼此串联连接，其中在第一诊断抽头和第二诊断抽头之间电连接有第一电压测量设备，并且在第二和第三诊断抽头之间电连接有第二电压测量设备。换句话说，在诊断路径中，第一诊断抽头、第一电压测量设备、第二诊断抽头、第二电压测量设备和第三诊断抽头以该顺序串联连接。
[0011]第一测量抽头借助第一保护阻抗与第一诊断抽头电接触，第二测量抽头借助第二保护阻抗与第二诊断抽头电接触并且第三测量抽头借助第三保护阻抗与第三诊断抽头电接触。换句话说，诊断路径借助第一、第二和第三保护阻抗与电路径并联连接，其中，第一电压测量设备借助第一和第二保护阻抗与可能的加热件并联连接，并且第二电压测量设备借助第二和第三保护阻抗与开关并联连接。综上所述，电加热器具有带有与开关串联连接的加热件的电路径，其中，第一电压测量设备借助第一和第二保护阻抗与加热件并联连接，并且第二电压测量设备借助第二和第三保护阻抗与开关并联连接。优选的是，加热件是电路径的组成部分，其具有串联连接的第一测量抽头、加热件、第二测量抽头、开关和第三测量抽头。例如，替换加热件，电路径具有用于加热件的接口或者插座。
[0012]换句话说，本发明涉及一种尤其是塑料成型设备的电加热器，其具有电路径，该电路径具有串联连接的第一测量抽头、第二测量抽头和第三测量抽头，其中，在第一测量抽头和第二测量抽头之间连接有加热件，并且在第二测量抽头和第三测量抽头之间连接有开关，并且电加热器具有诊断路径，该诊断路径具有串联连接的第一诊断抽头、第二诊断抽头和第三诊断抽头，其中在第一诊断抽头和第二诊断抽头之间连接有第一电压测量设备，并且在第二诊断抽头和第三诊断抽头之件连接有第二电压测量设备，并且其中，第一测量抽头借助第一保护阻抗与第一诊断抽头电接触，第二测量抽头借助第二保护阻抗与第二诊断抽头电接触，并且第三测量抽头借助第三保护阻抗与第三诊断抽头电接触。
[0013]因此没有电压测量设备借助光学耦合器与电路径耦合，从而能够至少在该区域中放弃光学耦合器。因此，其特定的性能、如特殊的控制、检测到的测量信号的可能的非线性以及相对显著的老化表现都不存在，并因此在制造电加热器时不被考虑。因此，制造成本被降低。由此提高了可靠性，这是因为保护阻抗具有较高的可靠性和比光学耦合器提高的运行寿命。尤其是在运行时，电路径借助交流电加载，其中电源的连接点形成电路径的相应的端点。例如使用正弦形式的交流电，其振幅、也就是其最大电流强度例如小于或者等于100A、200A、300A、500A 或者 lkA。适合的是，振幅大于 0.5A、ΙΑ、5A、10A、100A、150A、250A、350A或者500A。适合的是，在连接点之间施加的电压大于100V、150V、200V、250V、400V、500V 和 / 或小于 700V、690V、650V、500V 或者 350V。
[0014]例如，第一、第二和/或第三保护阻抗是电容阻抗或者优选为欧姆电阻。适合的是，第一、第二和/或第三阻抗具有相对高的电阻值。尤其是，该电阻值大于或者等于400kΩ、500kΩ、600kΩ、700kΩ、800kΩ或者1ΜΩ。适合的是，该电阻值小于或者等于3ΜΩ、2.5ΜΩ、2ΜΩ、1.5ΜΩ、1ΜΩ、0.9ΜΩ、0.8ΜΩ 或 0.7ΜΩ。以这种方式确保相对较小的电流穿过保护阻抗进入到诊断路径中，这一方面简化了第一和第二电压测量设备的尺寸设定。因此能够使用相对廉价的电压测量设备。另一方面，以这种方式相对较少的通过诊断路径影响电加热器的效率。尤其优选的是，第一、第二和第三保护阻抗的电阻值是相同的。换句话说，第一保护阻抗的电阻值与第二保护阻抗的电阻值相同，并且其又与第三保护阻抗的电阻值相同。例如，第一、第二和/或第三保护阻抗是结构相同的。因此，为了得出电阻值，该电阻值对应于通过加热件或者开关下降的电压，不需要相对复杂的计算。在制造和维修电加热器时也仅仅保持有限数量的不同组件，这降低了成本。
[0015]在一个特别优选的设计方案中，将第一保护阻抗、尤其在第一诊断抽头的一侧上借助一个阻抗向着参考电位引导。换句话说，借助阻抗和第一保护阻抗产生电阻分配器。因此适合的是，将第一电压测量设备的至少一个输入端借助阻抗向着参考电位引导。优选的是，该阻抗的电阻值相对较小，适合的是小于50k Ω、40kQ、30kQ、10kQ、5kQ或者IkQ。例如，电阻值大于或者等于21^、11^、80(^、70(^、60(^或者500 Ω。因此，第一电压测量设备的至少一个输入端具有相对于参考电位的相对较小的电位差，从而使得例如由于电压过载的原因造成的相对于参考电位的短路基本上不会出现。例如，电加热器包括壳体，在壳体内部布置有第一电压测量设备，并且该壳体处于参考电位上。
[0016]可替换地或者与之组合地，将第二保护阻抗借助一个阻抗向着参考电位引导。一旦将第一保护阻抗和第二保护阻抗向着参考电位引导，那么电加热器因此就具有两个这种类型的阻抗。例如，第三保护阻抗借助一个阻抗向着参考电位引导。特别优选的是，不管是第一、第二还是第三保护阻抗都借助一个阻抗向着参考电位引导，其中，相应的阻抗的电阻值以合适的方式是相同的。优选的是，阻抗是构造相同的。综上，因