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Verfahren und Vorrichtung zum Erhitzen metallischer Werkstücke
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erhitzen metallischer Werkstücke, auf eine über deren Querschnitte im wesentlichen gleichmässige Temperatur, bei welchem das Erhitzen in Intervallen erfolgt und periodisch durch zwei nach bestimmten Zeitabschnitten gemessenen Temperaturen des Werkstückes kontrolliert wird, und ist besonders, aber keineswegs ausschliesslich, für das Aufwärmen in Induktionsöfen anwendbar.
Wenn Wärme in der Oberflächenschicht oder der Haut eines Werkstückes erzeugt wird und durch Wärmeleitung gegen das Innere dieses Werkstückes fliesst, so kann der Wärmeabfluss viel langsamer vor sich gehen, als der Wärmezuwachs in der Oberflächenschicht. Wenn keine Vorkehrungen getroffen werden, die pro Zeiteinheit abfliessende Wärmemenge in ein entsprechendes Verhältnis mit der in der gleichen Zeit zugeführten Wärmemenge zu bringen, so wird die Oberflächenschicht überhitzt werden.
Um eine Beziehung zwischen der Wärmeerzeugung an der Oberfläche eines Werkstückes und dem Wärmeabfluss in dessen Inneres herzustellen, hat man bisher in aufeinanderfolgenden Intervallen alternierend Wärme zu-bzw. abgeführt, u. zw. in einem für jedes besondere Werkstück und jede besondere Endtemperatur vorbestimmten Ausmass. Ein Nachteil dieser Verfahrensweise liegt in der Notwendigkeit, wegen der unterschiedlichen Abmessungen verschiedener Werkstücke, der erforderlichen Endtemperatur des Werkstoffes usw., Vorversuche anzustellen, um die Anzahl der anzuwendenden Wechsel und die Dauer der einzelnen Intervalle festzulegen.
Zur Herstellung einer Beziehung zwischen der in der Oberflächenschicht erzeugten und der aus dieser abströmenden Wärme ist in der brit. Patentschrift Nr. 835, 825 ein Verfahren vorgeschlagen worden, nach dem die Oberflächentemperatur zunächst mittels induktiver Erwärmung auf einen vorbestimmten hohen Wert rasch angehoben wird, der nur wenig unterhalb der höchsten zulässigen Temperatur liegt. Die Induktionswicklung wird hierauf stärker bzw. schwächer erregt oder an-bzw. abgeschaltet u. zw. in einer zyklischen Folge, welche durch das Erreichen der vorbestimmten hohen Oberflächentemperatur und einer etwas niedrigeren Oberflächentemperatur bestimmt wird.
Wenn ein gewünschter Abfall oder eine Differenz zwischen den Temperaturen an der Oberfläche und im Zentrum des Werkstückes erreicht ist, wird der Zyklus geändert, um die Zufuhr von Wärme auszuschalten, wenn die Oberfläche eine zulässige und niedriger als der vorbestimmte hohe Wert liegende Temperatur erreicht hat, oder eine Wärmezufuhr zu veranlassen, wenn sich eine etwas niedriger liegende Oberflächentemperatur eingestellt hat. Dieses schrittweise Verfahren wird fortgesetzt, bis der Temperaturunterschied zwischen Oberfläche und Zentrum des Werkstückes praktisch verschwindet. Wenn dieses Temperaturdifferentialverfahren angewendet wird, so müssen für jede Grösse und Art eines Werkstückes mehrere verschiedene Grenztemperaturen festgelegt werden. Überdies ist es schwierig, genau festzustellen, wann die gewünschte mittlere Temperatur erreicht ist.
Das gegenständliche, erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass als andere Temperatur die mittlere Temperatur zwischen der Oberfläche und dem Zentrum des Werkstückes herangezogen und die Oberflächentemperatur des Werkstückes solange über der gewünschten Endtemperatur gehalten wird, bis die mittlere Temperatur im wesentlichen gleich der gewünschten Endtemperatur ist, und hierauf die Wärmezufuhr unterbrochen wird, bis die Oberflächentemperatur auf die gewünschte Endtemperatur abgefallen ist.
Einenweiteren Gegenstand der Erfindung stellt ein Vorschlag für eine Vorrichtung zur Steuerung der Erwärmung eines metallischen Werkstückes dar, die gekennzeichnet ist, durch drei thermoelektrische
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Temperaturfühler, von denen die Enden zweier Fühler verschiedener Polarität in Nähe der Oberfläche des Werkstückes zur Messung von deren Temperatur und das Ende des dritten mit einem Ende eines Fühlers anderer Polarität wenigstens annähernd im Mittelpunkt einer Stirnfläche des Werkstückes angeordnet sind, um dessen Temperaturunterschied zwischen Mitte und Oberfläche anzuzeigen.
Die Erfindung ist im folgenden an Hand einer beispielsweisen, bevorzugten Ausführungsform näher erläutert, die in der Zeichnung veranschaulicht ist. In dieser zeigt Fig. l ein Diagramm eines erfindunggemäss durchgeführten Aufwärmvorganges und Fig. 2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemässen Vorrichtung, die zur Durchführung dieses Verfahrens geeignet ist, sowie einen Schaltplan für ein zugehöriges Steuerungssystem.
Die im folgenden beschriebene Vorrichtung misst die mittlere Temperatur unmittelbar, so dass die Messung von den Abmessungen des Werkstückes und den Erhitzungsgeschwindigkeiten unabhängig ist. Der auf diese Weise gemessene oder angezeigte mittlere Temperaturwert wird dann in Verbindung mit einem gemessenen oder angezeigten, beträchtlich unter der höchst zulässigen Oberflächentemperatur liegenden Temperaturwert dazu verwendet, die Wärmezufuhr zyklisch zu unterbrechen und wieder aufzunehmen, währenddessen-ein schwankender Temperaturverlauf auftritt. Sicherlich existiert am Querschnitt und an der Oberfläche eines Werkstückes, z. B. eines Knüppels, ein Punkt, an dem eine mittlere Temperatur gemessen werden kann.
Die Lage dieses Punktes ändert sich jedoch mit der Aufheizung und der Grösse des Knüppels und kann daher nicht leicht und genau bestimmt werden, so dass eine Verbesserung der Bestimmung der mittleren Temperatur vorgesehen ist. Drei Temperaturfühler, vorzugsweise, Thermoelemente enthaltende Fühler, werden verwendet ; je ein solcher Temperaturfühler ist in Nähe der Oberfläche des Werkstückes, ein dritter Fühler an demselben Ende an oder in Nähe der Längsachse des Werkstückes angeordnet. Die Thermoelemente der beiden ersterwähnten Temperaturfühler sind gegeneinandergeschaltet und liefern daher Spannungen entgegengesetzten Vorzeichens.
Der eine positive Spannung liefernde Fühler, im weiteren kurz positiver Fühler genannt, wird mit dem eine negative Spannung liefernden Fühler, im weiteren kurz negativer Fühler genannt, im Zentrum verwendet, die mittlere Temperatur zwischen der Oberfläche und dem Zentrum zu messen.
Wenn eine von den Oberflächenfühlern gemessene, vorbestimmte Oberflächentemperatur erreicht ist, so wird eine Periode kontinuierlicherWärmezufuhr des Aufwärmungsvorganges beendet und ein Zyklus beginnt. Der zyklische Verlauf wird selbsttätig durch die Rückführung einer Anzeige einer Oberflächentemperatur von den beiden Oberflächenfühlern und auch von der Anzeige einer mittleren Temperatur von dem einen Oberflächenfühler und dem im Zentrum angeordneten Fühler gesteuert.
Die Nachteile der bekannten Methoden sind ausgeschaltet, weil eine vollständige Kontrolle des Heizvorganges erreicht ist, und nur zwei Temperaturen ausgewählt werden müssen. Eine dieser beiden Temperaturen ist die mittlere Endtemperatur, welche auf jeden Fall vorbestimmt sein muss, und die andere ist ein Grenzwert für die Oberflächentemperatur, der nicht kritisch ist, da er erheblich unter der maximal zulässigen Oberflächentemperatur liegen kann.
In dem Diagramm der Fig. l zeigen die Ordinaten die Temperaturen in Celsiusgraden und die Abszissen die Zeit in Minuten. Lediglich zum Zwecke der Erläuterung ist angenommen, dass beispielsweise ein Knüppel eine mittlere Temperatur von 8610C erreichen soll, wie durch den Teil IA einer Kurve 1 für den Verlauf der mittleren Temperatur angedeutet ist und dass die an der Oberfläche des Knüppels erreichte Temperatur 9130C nicht übersteigen soll, wie durch den Punkt 2a einer Kurve 2 für die Oberflächentemperatur angezeigt ist. Der Temperaturverlauf in der Mittelachse des Werkstückes istdurcheineKurve 3 wiedergegeben.
Die Markierungspunkte eines Aufzeichnungsstiftes (nicht dargestellt), der mit einem auf die Temperaturen ansprechenden registrierenden und kontaktgebenden Instrument 5 verbunden ist, dass einen Teil des Steuersystems der Fig. 2 bildet, sind in einer Kurve 4 eingetragen.
Die Kurve 4 fällt anfänglich mit der Kurve 2 zusammen, schwingt dann alternierend gegen die Kurve 1 in Intervallen, in welchen Wärme zugeführt wird, und fällt gegen Ende jeder solchen Aufheizperiode wieder mit der Kurve 2 zusammen, um die Oberflächentemperatur anzuzeigen.
Aus dem Diagramm der Fig. l ist entnehmbar, dass die von der Kurve 2 angezeigte Temperatur der Oberflächenschicht oder Haut des Knüppels rasch ansteigt, u. zw. in einer im wesentlichen linearen Abhängigkeit von der Zeit während der anfänglichen Erhitzung des Knüppels, und bald die Temperatur von 9130C erreicht, die der Punkt 2a angibt. Während dieses Anfangsinterv alles zeichnet das Instrument 5 die Oberflächentemperatur auf, und infolgedessen fällt die Kurve 4 mit der Kurve 2 zusammen. Die Temperatur im Zentrum des Knüppels und die mittlere Temperatur steigen an, wie die Kurven 3 bzw. 1 veranschaulichen.
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Wenn die Oberflächentemperatur den Wert von 913 C erreicht, wird die Erwärmung selbsttätig gestoppt und das Instrument 5 beginnt die mittlere Temperatur anzuzeigen, wie beschrieben werden soll.
Da gemäss dem Beispiel die mittlere Temperatur zu dieser Zeit den gewünschten Wert von 861 C nicht erreicht hat, registriert das Instrument 5 nach einer Verzögerungszeit wie nachfolgend beschrieben wieder die Oberflächentemperatur.
Dieser Wechsel von Oberflächentemperatur zu mittlerer Temperatur und zurück, auf die das Instrument 5 anspricht, gibt sich durch einen V-förmig gestalteten Teil 4a in der Kurve 4 kund.
Es ist angenommen, dass nach der Umschaltung des Instrumentes 5 auf Anzeige der Oberflächentemperatur diese bis zu einem Punkt 2b unterhalb einer unteren Kontrolltemperatur von 907 C gefallen ist, nachdem eine vorbestimmte kurze Verzögerungszeit verstrichen ist. Die Wärmezufuhr wird wieder angestellt und dieOberflächentemperatur steigt von einem Punkt 2b der Kurve 2 gegen einen Punkt 2c an.
Wenn der Punkt 2c erreicht ist, befindet sich die Oberflächentemperatur wieder auf ihrem oberen Grenzwert von 913 C. Die Wärmezufuhr wird sodann wieder selbsttätig gedrosselt oder abgestellt und das Instrument 5 zur Anzeige der mittleren Temperatur umgeschaltet. Es sei nun angenommen, dass die mittlere Temperatur den gewünschten Wert von 861 C noch nicht angenommen habe, so dass das Instrument 5 unmittelbar zur Ablesung der Oberflächentemperatur umgeschaltet wird. Dieses zweite Ausschwingen des Schreibstiftes, mit dem das Instrument 5 ausgestattet ist, wird durch den Abschnitt 4B der Kurve 4 wiedergegeben.
Bei dem gewählten Beispiel ist nun vorausgesetzt, dass die Oberflächentemperatur oberhalb der unteren Steuertemperatur von 907 C liegt. Wärme wird daher nicht zugeführt, bis der untere Kontrollwert der Oberflächentemperatur erreicht ist u. zw. an einem Punkt 2d der Kurve 2. Wird nun Wärme zugeführt, so steigt die Oberflächentemperatur vom Punkte 2d gegen einen Punkt 2e. Wenn dieser erreicht ist, so befindet sich die Oberfläche wieder auf 913 C und die Wärmezufuhr wird abgestellt.
Während jedes der Abschaltintervalle bleibt die mittlere Temperatur im wesentlichen konstant und während jedes Intervalles, in dem Wärme zugeführt wird, steigt sie an, wie die Abschnitte Ib und Ic der Kurve 1 zeigen.
Nachdem die Wärmezufuhr im Punkt 2e abgeschaltet ist, zeigt das Instrument 5 die mittlere Temperatur an. Es ist nun angenommen worden, dass die mittlere Temperatur oberhalb einer unteren Grenze von 861 C liege und das Instrument 5 veranlasst worden sei, die mittlere Temperatur anzuzeigen, wie das Zusammenfallen der Kurven 1 und 4 in einem Abschnitt 4c erkennen lässt. Die mittlere Temperatur des Knüppels erreicht nun annähernd den gewünschten Endwert von etwa 861 C, wie der Kurventeil la anzeigt. Nach dem Verstreichen eines bestimmten Zeitabschnittes wird das Instrument 5 wieder zur Anzeige der Oberflächentemperatur umgeschaltet. Der Knüppel kann nun ausgestossen werden.
Wenn das nicht der Fall ist, so fährt das Instrument 5 fort, die Oberflächentem- peratur abzulesen und Aufwärmperioden einzuschalten, um die Oberflächentemperatur und die mittlere Temperatur zwischen 861 C und 867 C zu erhalten.
In Fig. 2 sind zwei Leiter. 10 und 11 gezeigt, die nach dem Schliessen eines Schalters 12 an eine (nicht gezeichnete) Spannungsquelle für eine Steuerspannung angeschlossen sind.
Über zwei Leiter 14 und 15 wird hoch-oder niederfrequenter Wechselstrom von einer geeigneten Stromquelle 16 einer oder mehreren Induktionsheizspulen 18 zugeführt, wenn die normalerweise offenen Kontakte 19a, 19b eines elektromagnetischen Schalters 19, mittels einer Betätigungsspule 19w, geschlossen sind.
In dem Schaltbild der Fig. 2 sind zahlreiche Betätigungsspulen, ähnlich der Spule 19w, eingezeichnet und mit Bezugszeichen mit einem angeschlossenen w bezeichnet. Diesen Spulen sind Gruppen von Kontakten zugeordnet, die in dem Schaltschema an einer passenden Stelle eingezeichnet sind. Jeder Kontakt einer Gruppe ist mit derselben Bezugsziffer versehen, wie die ihm zugeordnete Spule, nur ist dieser Bezugsziffer ein Buchstabe a, b, c, usw., angefügt. Die Spule 19w, und mit dieser alle andern Relaisspulen, werden von der über die Leiter 10 und 11 zugeführten Spannung erregt.
Ein Knüppel 24 ist innerhalb der Induktionswicklung 18 in geeigneter Weise unterstützt. Ein entfernbarer Anschlag 25, der dem in der österr. Patentschrift Nr. 185 834 beschriebenen gleich oder ähnlich sein kann, trägt drei Temperaturfühler 26,27 und 28, welche zum Abfühlen der Temperatur bei dem beschriebenen Beispiel dienen. Der Fühler 27 ist ein positiver, die Fühler 26 und 28 sind negative Fühler. Die Fühler 26 und 27 sind zur Berührung der Enden des Knüppels angeordnet, u. zw. in Nähe der Oberfläche und in einem peripheren Abstand, wogegen der Fühler 28 die Endfläche des
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Knüppels an oder in Nähe der Längsmittelachse berührt.
Die Fühler 26,27 und 28 sind über Leiter 29,30 und 31 mit dem kontaktgebenden Instrument 5 verbunden, das von einem üblichen Typ sein kann und Kontakte 5a, 5b, 5c, 5d und 5e sowie den oberwähnten Schreibstift enthält. Die Kontakte 5a und 5b sind bei verhältnismässig niedrigen Temperaturen geschlossen und bei vorbestimmten höheren Temperaturen geöffnet. Die Kontakte 5c, 5d und 5e sind bei verhältnismässig niederen Temperaturen geöffnet und bei vorbestimmten höheren Temperaturen geschlossen. Aus Gründen einer besseren Übersichtlichkeit sind alle Kontakte des Instrumentes 5 an passenden Stellen in das Schaltschema eingetragen, statt dass sie in ihrer Verbindung und Stellung mit bzw. auf dem Instrument 5 dargestellt wären.
BeideminRedestehendenBeispielsinddieKontakte 5a geschlossen, wenn das Instrument 5 eine Temperatur unterhalb 861 C misst und geöffnet, wenn das Instrument 5 eine Temperatur oberhalb 8610C anzeigt. Die Kontakte 5b sprechen in gleicher Weise auf eine Temperatur von 867 C an. Bei allen Temperaturen unterhalb 9070e sind die Kontakte 5c geöffnet und bei allen höheren Temperaturen geschlossen. Die Kontakte 5d und 5e verhalten sich in gleicher Weise wie die Kontakte 5c, aber bezüglich Temperaturen von 9130C bzw. 861 C.
DieKontakte 5a und 5b sind in einem von mehreren Erregerkreisen für eine Relaiswicklung 32w angeordnet, welche die normalerweise offenen Kontakte 32a, 32b und32c betätigt. DieKontakte 5c, 5d und 5e sind denRelaisspulen 34w, 35w und 36w zur Steuerung zugeordnet. Die Spule 34w betätigt einen normalerweise offenen Kontakt 34a und normalerweise geschlossene Kontakte 34b und 34c. Die Spule 35w betätigt einen normalerweise offenen Kontakt 35a und einen normalerweise geschlossenen Kontakt 35b, dieSpule 36w normalerweise offene Kontakte 36a, 36b und 36c sowie normalerweise geschlossene Kontakte 36d, 36e und 36f. Die Kontakte 36f bzw. 36d sind in die Leiter 30 bzw. 31 eingeschaltet.
EineBedienungsspule 38w einesKontrollrelais, das bei Erreichen der Endtemperatur anspricht, betätigt die normalerweise offenen Kontakte 38a, 38b und 38c. und die normalerweise geschlossenen Kontakte 38d und 38e. Mit Hilfe eines geeigneten elektromagnetischen Verzögerungsrelais, mit einer Wicklung 39w und einem normalerweise geschlossenen Kontakt 39a, welcher die Spule 39w augenblicklich-unterbricht, sich aber erst nach einer Verzögerungszeit wieder schliesst, nachdem die Spule stromlos geworden ist, ist eine Verzögerungsfunktion herbeigeführt.
Zum Ausstossen des Knüppels 24 aus seiner Lage innerhalb der Induktionswicklung 18 kann ein üblicher Ausstossmechanismus 40 vorgesehen sein, der in bekannter Weise von einem Ausstossstromkreis 40a bedient wird.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende :
Bei geöffnetem Schalter 12 und unter der Voraussetzung, der Knüppel 24 befinde sich auf Raumtemperatur, nehmen alle Kontakte ihre in Fig. 2 gezeigten Normalstellungen ein. Da die Kon-
EMI4.1
und dieKontakte 36f geschlossensind, misst daslnstrumenttemperatur des Knüppels 24 mittels des negativen Fühlers 26 und des positiven Fühlers 27.
Nach dem Schliessen des Schalters 12 wird die Spule 32w über einen Stromkreis 45 erregt, in dem die Kontakte 39a, 34c, 35b, 36e und 38d in Serie liegen. Ein darauffolgendes Schliessen der Kontakte 32c durch die Erregung der Spule 32w veranlasst eine Erregung der Spule 19w, die Kontakte 19a und 19b schliessen sich,-um die Induktionsspule 18 an die Spannungsquelle 16 anzuschliessen, und die Oberflächentemperatur und die Temperatur im Innern des Knüppels 24 beginnen anzusteigen, wie die Kurven 2 bzw. 3 der Fig. l veranschaulichen. Das Mittel dieser beiden Temperaturen verändert sich nach Kurve 1. Da das Temperaturmessinstrument 5 zur Messung der Oberflächentemperaturen angeschlossen ist, zeichnet es die Kurve 4, welche während dieser Zeit mit der Kurve 2 zusammenfällt.
Da bei dem besprochenen Beispiel die mittlere Endtemperatur des Knüppels 24 8610C betragen soll, ist das Instrument 5 so eingestellt, dass sich die Kontakte 5a öffnen und die Kontakte 5e schliessen, wenn die von dem Instrument abgelesene Temperatur diesen Wert erreicht. Es sollte beachtet werden, dass das Instrument 5 nun die Oberflächentemperatur misst. Das Öffnen der Kontakte 5a ist zu diesem Zeitpunkt ohne Einfluss, weil die Kontakte 32a, welche die Kontakte 5a überbrücken, geschlossen und die Kontakte 38a geöffnet sind und das Schliessen der Kontakte 5e wegen der geöffneten Kontakte 35a und 36a wirkungslos bleibt.
Wenn bei dem gewählten Beispiel die Oberflächentemperatur einen Wert von 867 C, d. h. einen Wert, der um 60 höher als die gewünschte Endtemperatur von 861 C liegt, erreicht, so öffnen sich die Kontakte 5b. Zufolge der Öffnung der Kontakte 5b ereignet sich zu dieser Zeit nichts, denn die Kontakte 38a sind offen.
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Bei dem gewählten Beispiel soll die höchste Temperatur, welche die Oberfläche erreicht, bei 913 C liegen. 60 unterhalb dieses Wertes, bei 907 C, schliessen sich die Kontakte 5c, um die Spule 34w unter Strom zu setzen. Die Kontakte 34a schliessen sich hierauf, und die Kontakte 34b und 34c öffnen sich, aber kein Kreis wird geschlossen oder unterbrochen. Wenn die Oberflächentemperatur den Wert von 9130C erreicht (Punkt 2a der Kurve 2 der Fig. l), schliessen sich die Kontakte 5d, um die Spule 35w an Spannung zu legen. Ein darauffolgendes Öffnen der Kontakte 35b unterbricht den Stromfluss durch die Spule 32w und das darauffolgende Schliessen der Kontakte 35a legt die Spule 36w an Spannung. Die Kontakte 32c öffnen sich hierauf, um die Induktionsspule 18 von der Stromquelle 16 abzuschalten.
Da die Kontakte 34a geschlossen sind, so bringt ein Schliessen der Kontakte 36b einenStromfluss durch dieSpule 39w zuwege, und die Kontakte 39a öffnen sich augenblicklich.
Das Öffnen der Kontakte 36f und das Schliessen der Kontakte 36d trennt das Instrument 5 von den Fühlern 26 und 27 und schliesst es an die Fühler 26 und 28 an, so dass die mittlere Temperatur an Stelle derOberflächentemperatur nunmehr abgelesen wird. Da derKnüppel 24 rasch erwärmt wurde, ist seine mittlere Partie niedrig temperiert und infolgedessen auch seine mittlere Temperatur auf einem niedrigen Wert und die Kontakte 5a und 5e kehren rasch in ihre Normalstellung zurück, u. zw. wegen der Umschaltung des Instrumentes 5 zum Messen der mittleren statt der Oberflächentemperatur. Das Öffnen der Kontakte 5d schaltet die Spule 35w ab.
Das Öffnen der Kontakte 5c und das Abschalten der Spule 34w bewirken ihrerseits ein Öffnen der Kontakte 34a und ein Abschalten der Spule 39w. Nach dem Öffnen der Kontakte 39e wird die Spule 36w stromlos. Die Kontakte 36d und 36f schalten hierauf das Instrument 5 auf Messung der Oberflächentemperatur um.
Während des Intervalles, in welchem von dem Instrument 5 die Oberflächentemperatur abgelesen wurde, verlief die von dem Schreibstift aufgezeichnete Linie 4 nach unten, um den ersten Teil des V-förmigen Abschnittes 4a aufzuzeichnen. Bei der nun abgelesenen Oberflächentemperatur wendet sich die Kurve 4, wie dargestellt, wieder nach oben.
Da die Oberflächentemperatur über 8670C liegt, öffnen sich die Kontakte 5a und 5b, und die Kontakte 5e schliessen sich, sobald die Kontakte 36d und 36f das Instrument 5 auf Messung der Oberflächentemperatur umschalten.
Obwohl das Instrument 5 nunmehr die Oberflächentemperatur abliest, wird der Spule 18 doch keine Energie zugeführt, weil die Kontakte 39a noch offen sind. Die Oberfläche kühlt sich weiterhin ab, bis der Punkt 2b auf der Kurve 2 erreicht ist. Dies geschieht in etwa 2 sec, nachdem die Spule 39w abgeschaltet worden war. Am Ende dieses 2 sec währende Intervalles schliessen sich die Kontakte 39a wieder. Da die Kontakte 34c, 35b, 36e und 38d alle geschlossen sind, nimmt die Spule 32w über den Kreis 45 wieder Energie auf und die Kontakte 32c schliessen sich, so dass die Spule 19w die Kontakte 19a und 19b schliesst. Nach dem Schliessen dieser Kontakte fliesst durch die Spule 18 wieder Strom.
Die Oberflächentemperatur steigt nun gegen den Punkt 2c, und die mittlere Temperatur steigt, wie bei 1b auf Kurve 1 angedeutet ist. Wenn eine Temperatur von 9070C an der Oberfläche erreicht ist, so schliesst sich der Kontakt 5c, um die Spule 34w an Spannung zu legen, und wenn die Oberfläclientemperatur 913 C erreicht, so schliessen sich die Kontakte 5d und durch die Spule 35w fliesst Strom. Die Kontakte 35b öffnen sich hierauf, um die Spule 32w abzuschalten, wodurch die Induktionsspule 18 stromlos wird, weil wegen des Öffnens der Kontakte 32c die Spule 19w abgeschaltet wird.
DasSchliessen derkontakte 35a als Folge eines Stromflusses durch die Spule 35w veranlasst einen Stromfluss durch die Spule 36w und anschliessend eine Betätigung der Kontakte 36d und 36f, um das Instrument 5 umzuschalten und auf die mittlere Temperatur an Stelle der Oberflächentemperatur ansprechen zu lassen. Weil beide Kontakte 34a und 36b geschlossen sind, so ist die Spule 39w des Verzögerungsrelais betätigt und die Kontakte 39a sind offen.
Es ist nun angenommen, dass die mittlere Temperatur den Wert von 8610C noch nicht erreicht habe, so dass die Kontakte 5a und 5b sich schliessen und die Kontakte 5c, 5d und 5e öffnen. Die Spulen 34w, 35w und 39w sind stromlos. Das Öffnen der Kontakte 5e schaltet die Spule 36w abund die Kontakte 36d und 36f schalten demgemäss das Instrument 5 auf Messung der Oberflächentemperatur um. Diese augenblickliche Überprüfung der mittleren Temperatur durch das Instrument 5 wird durch den Abschnitt 4B der Kurve 4 wiedergegeben. Da die Induktionsspule 18 abgeschaltet worden war, kühlt sich die Oberfläche des Knüppels bis zu einem Punkt 2d auf der Kurve 2. ab. Sobald das Instrument 5 beginnt, wieder die Oberflächentemperatur anzuzeigen, öffnen sich die Kontakte 5a und 5b und die Kontakte 5e schliessen sich.
Es ist angenommen worden, die Oberflächen-
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temperatur liege nun zwischen 9070C und 913 C, so dass sich die Kontakte 5c schliessen, abeidie
Kontakte 5d offen bleiben. Bei offenen Kontakten 5d empfängt die Spule 35w keinen Strom und die Kontakte 35a bleiben offen. Die Spulen 35w und 39w bleiben stromlos.
Die Oberfläche des Knüppels kühlt sich weiter ab und nach einer Verzögerungszeit schliessen sich die Kontakte 39a wieder. Da die Kontakte 5c geschlossen sind, fliesst Strom durch die Spule 34w, und die Kontakte 34c im Stromkreis 45 sind offen und verhindern einen Stromfluss durch die
Spule 32w nach dem Schliessen der Kontakte 39a. Die Oberfläche kühlt sich dementsprechend weiter gegen den Rmkt 2d ab. Wenn die Oberflächentemperatur den Wert von 9080C im Punkt 2d erreicht, öffnen sich die Kontakte 5c und die Spule 34w wird abgeschaltet, worauf sich die Kon- takte 34c schliessen. Dies zieht das Fliessen eines Stromes durch die Spule 32w und infolgedessen ein Schliessen der Kontakte 32a und 19a nach sich. Es beginnt wieder eine Erwärmung des Werk- stückes und die Oberflächentemperatur steigt gegen den Punkt 2e an.
Wenn die Oberflächentemperatur 9070C beträgt, schliessen sich die Kontakte 5c wieder, um die
Spule 34w an Spannung zu legen. Ein Öffnen der Kontakte 34c erfolgt jedoch nicht, da die Kon- takte 32b geschlossen sind. Wenn die Oberflächentemperatur auf 9130C im Punkte 2e angestiegen ist, schliessen sich die Kontakte 5d, um die Spule 35w an Spannung zu legen, welche hierauf die
Kontakte 35b im Stromkreis 45 öffnet und die Erwärmung des Knüppels 24 unterbindet, weil die Spulen 32w und 19w stromlos werden und die Kontakte 35a das Fliessen eines Stromes durch die Spule 36w herbeiführen, so dass das Instrument 5 von den Kontakten 36d und 36f zum Ab- lesen der mittleren Temperatur auf die Fühler 26 und 28 umgeschaltet wird.
Die Kontakte 5c und
5d öffnen sich, um den Strom durch die Spulen 34w, 35w und 39w zu unterbrechen, wogegen die
Spule 36w stromdurchflossen bleibt, weil die Kontakte 36a geschlossen sind.
Vorausseizungsgemäss ist nun die mittlere Temperatur des Knüppels 24, wie bei Ic angedeutet, auf einen Wert zwischen 8610 und 8670C angestiegen. Die Kontakte 5b schliessen sich, aber die Kon- takte 5a bleiben geöffnet. Die Kontakte 5e bleiben ebenfalls geschlossen und die Spule 36w strom- durchflossen, so dass das Instrument 5 die mittlere Temperatur anzeigt.
Nach einer Verzögerungszeit schliessen sichdieKontakte 39a. Weil die Spule 36w stromdurch- flossen ist, sind die Kontakte 36e geöffnet und verhindern eine neuerliche Energiezufuhr an die In- duktionsspule 18. Die Kontakte 36c und 34b sind geschlossen, so dass das Schliessen der Kon- takte 39a einen Stromfluss durch die Spule 38w bewirkt. Die Kontakte 38b -schliessen sich hier- auf, wodurch der Stromkreis zum Ausstossen des Knüppels wirksam und dieser nun ausgestossen wird, da seine mittlere Temperatur den gewünschten Wert von 8610C annähernd erreicht hat. Wenn der Knüppel nicht ausgestossen wird, so veranlasst ein Öffnen der Kontakte 38e ein Stromloswerden der Spule 36, um das Instrument 5 auf Messung der Oberflächentemperatur umzuschalten.
Weil die Kontakte 38d offen sind, wird dem Knüppel keine Wärme zugeführt, bis dessen Oberflächentemperatur auf 8610C ab- nimmt. Bei dieser Temperatur sind beide Kontakte 5a und 5b geschlossen, und da die Kontakte 38a ebenfalls geschlossen sind, empfängt die Spule 32w Strom und veranlasst, dass auch durch die In- duktionsspule 18 wieder Strom fliesst. Die Kontakte 5a und 5b fahren fort, bei Temperaturen von
861 C bzw. 8670C zu spielen und der Oberfläche abwechselnd genug Wärme zuzuführen, um Strahlungsverluste auszugleichen und die mittlere Temperatur des Werkstückes auf dem gewünschten Wert zu er- halten, bis dessen Ausstoss erwünscht ist, gleichgültig, wie lange dieses auf der Temperatur erhalten wird.
Die Kontakte 32a dienen dazu, die Spule 32w stromdurchflossen zu erhalten, nachdem sich die
Kontakte 5a geschlossen haben und bevor sich die Kontakte 5b öffnen.
Bei der Beschreibung der Lage der Fühler ist gesagt worden, dass einer sich in Nähe des Mittelpunktes oder der Achse befinden soll. Diese Ausdrucksweise ist dahin zu interpretieren, dass er eine Lage an der
Achse oder an einer Stelle hinreichend nahe der Achse oder des Zentrums einnehmen soll, an welcher ungefähr dieselbe Temperatur wie im Zentrum oder in der Achse herrscht. Diese Interpretation ist er- forderlich, weil sich bei einigen Metallen eine Temperaturverteilung ausbildet, bei welcher die Tem- peraturen im Zentrum und in einem erheblichen Abstand von diesem dieselben sind oder einander hinreichend nahe kommen, so dass ihr Unterschied keinen merklichen Einfluss auf das vorliegende Verfahren und die vorliegende Vorrichtung haben würden.
Aus dem Vorstehenden ergibt sich, dass ein neues Verfahren und eine neue Vorrichtung zur Bestimmung der mittleren Temperatur eines Knüppels und zur Steuerung der Aufwärmung dieses Knüppels in Abhängig- keit von der mittleren Temperatur vorgeschlagen worden ist.