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PATENTANSPRÜCHE
1. Vorrichtung zur Messung der Temperatur bewegter und beheizter Warenbahnen mittels mindestens eines temperaturempfindlichen Tastkopfes, dadurch gekennzeichnet, dass der Tastkopf (11) durch einen grossflächigen, pilzförmigen Wärmekontaktschuh (14) gebildet wird, welcher Kontaktschuh mittels eines temperaturfesten, schlecht wärmeleitenden Isolierstückes (13) auf einem federnd gelagerten Support (8, 10) befestigt ist und dabei mit der zu überprüfenden Warenbahn (20) mit geringem Anpressdruck in dauernder Berührung steht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktschuh (14) aus gut wärmeleitendem, gegen Abnützung durch die darübergleitende Warenbahn (20) widerstandsfähigem Material gebildet ist, und dass er mit einem wärmeempfindlichen Element (15) in direktem Kontakt steht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der durch ein Tragstück (8) und einen Tragbügel (10) gebildete Support mittels einer Parallelogrammführung (2, 3) federnd in einem Gehäuse (1) gelagert ist.
4. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragbügel (10) durch eine Auflaufschiene (18) verlängert ist, die entgegen der Laufrichtung der Warenbahn (20) orientiert ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Kontaktschuhe (14, 14') gegen die Unterseite der zu prüfenden Warenbahn (20) anliegend angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Kontaktschuhe (14, 14') gegen die Oberseite der zu prüfenden Warenbahn (20) anliegend angeordnet sind.
7. Verwendung von Vorrichtungen nach Anspruch 1 zur gleichzeitigen Temperaturmessung an verschiedenen Stellen der Warenbahn, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Tastköpfe (11, 11') eingesetzt werden und dass deren elektrische Signale, die die Temperaturen an diesen Stellen wiedergeben, einer Vergleichsschaltung zugeführt werden, in der jeweils nur der Spitzenwert des einer höheren Temperatur entsprechenden Signals ausgewertet wird.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung der Temperatur bewegter und beheizter Warenbahnen sowie die Verwendung solcher Vorrichtungen.
Die heute bekannten Verfahren der Temperaturkontrolle laufender Warenbahnen beschränken sich hauptsächlich auf die Infrarot-Strahlungsmessung oder die indirekte Temperaturbestimmung durch Messung der Temperatur der Umgebungsluft. Obwohl die Messung der aufgeheizten Luft mit bekannten Mitteln relativ einfach und genau durchführbar ist, befriedigt diese Methode bei Waren mit wechselnden Eigenschaften nicht, da dann in Abhängigkeit von der Durchlaufzeit erhebliche Temperaturunterschiede zwischen der Ware und der Umgebungsluft auftreten können.
Die Strahlungsmessung der bewegten Ware hingegen liefert theoretisch wohl richtige Werte, sie ist aber in der praktischen Anwendung mehreren schwankenden Störfaktoren, wie meist unbekannten Strahlungskonstanten, Umgebungsstrahlung, Verunreinigungen im Strahlengang und anderem unterworfen. Zudem ist diese Messmethode relativ anspruchsvoll und entsprechend aufwendig.
Die vorliegende Erfindung vermeidet diese Nachteile und betrifft eine Vorrichtung zur Messung der Temperatur bewegter und beheizter Warenbahnen mittels mindestens einem temperaturempfindlichen Tastkopf, und zeichnet sich dadurch aus, dass der Tastkopf durch einen grossflächigen, pilzförmigen Wärmekontaktschuh gebildet ist, welcher Kontaktschuh mittels eines temperaturfesten, schlecht wärmeleitenden Isolierstückes auf einem federnd gelagerten Support befestigt ist und dabei mit der zu überprüfenden Warenbahn mit geringem Anpressdruck in dauernder wärmeleitender Berührung steht.
Durch die thermisch niederohmige Berührung des Kontaktschuhs mit der Warenbahn ist es möglich, die eigentliche Temperatur derselben zu erfassen. Hierfür ist es vorteilhaft, wenn der Kontaktschuh mit dem in ihm enthaltenen temperaturempfindlichen Organ, beispielsweise einem Thermowiderstand, aus gut wärmeleitendem, widerstandsfähigem Material, aber mit kleiner Wärmeträgheit ausgeführt ist, so dass er sich möglichst schnell allen Temperaturänderungen der Warenbahn anzupassen vermag.
Ferner ist eine schlechte Wärmeleitung zwischen dem Kontaktschuh und dem ihn tragenden Support wesentlich, um die von der Warenbahn auf den Kontaktschuh übertragenen Temperaturschwankungen nicht oder nur sehr beschränkt auf den Support bzw. dessen Tragvorrichtung übergehen zu lassen.
Der geringe Anpressdruck des Kontaktschuhs an die schwankende Warenbahn ist erforderlich, um die auf erhöhter Temperatur laufende Warenbahn, die dadurch unter Umständen verformbar ist, nicht durch die Berührung mit dem Kontaktschuh zu verändern. Dies wiederum bedingt, dass der Kontaktschuh und der sich mit ihm bewegende Teil als Ganzes in Leichtbauweise ausgeführt ist, damit er möglichst dauernd und ohne Abheben an der lageveränderlichen Warenbahn anliegt.
Die Erfindung bezieht sich auch auf die Verwendung von mehreren Vorrichtungen zur kontinuierlichen Temperaturmessung an verschiedenen Stellen der Warenbahn, wobei mindestens zwei Tastköpfe eingesetzt werden und dass deren elektrische Signale, die die Temperaturen an diesen Stellen wiedergeben, einer Vergleichsschaltung zugeführt werden, in der jeweils nur der Spitzenwert des einer höheren Temperatur entsprechenden Signals ausgewertet wird.
Anhand der Figuren wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 1 einen Tastkopf mit seiner Lagerung, teilweise im Schnitt,
Fig. 2 die Anwendung zweier Tastköpfe an einer Warenbahn,
Fig. 3 ein elektrisches Verbindungsschema.
In der Anordnung gemäss Fig. 1 sind in einem Gehäuse 1 zwei Tragarme 2, 3 in Drehpunkten 4, 5 gelagert. Die entfernten Enden der Tragarme 2, 3 sind mittels weiterer Lager 6, 7 an einem beweglichen Tragstück 8 angelenkt. Eine Zugfeder 9, die zwischen dem oberen Drehpunkt 4 im Gehäuse 1 und dem unteren Lager 7 am Tragstück 8 angreift, bewirkt, dass das Tragstück 8 über einen weiten Bereich mit annähernd konstanter Kraft nach oben gezogen wird. Am Tragstück 8 ist ein Tragbügel 10 befestigt, und diese bilden einen Support für den eigentlichen Tastkopf 11.
Dieser Tastkopf besteht aus einer Grundplatte 12, einem zylindrischen Isolierstück 13 und dem Kontaktschuh 14, an dem der Wärmefühler 15 direkt angebracht ist. Der Wärmefühler 15 kann beispielsweise als temperaturabhängiger Widerstand ausgebildet sein. Seine elektrischen Zuleitungen 16 sind durch eine Durchführung 17 nach aussen geführt.
Der Tragbügel 10 ist mit einer S-förmigen, entgegen der Laufrichtung der Warenbahn 20 orientierten Auflaufschiene 18 versehen, die dazu dient, den Anfang einer Warenbahn 20 selbsttätig und störungsfrei auf den Kontaktschuh 14 auflaufen zu lassen.
Fig. 2 zeigt den Einsatz von zwei erfindungsgemässen Vorrichtungen an verschiedenen Stellen der Warenbahn. Die Gehäuse 1, 1' sind mittels einer Tragvorrichtung 21, 22, die
sich über die Breite der Warenbahn 20 erstreckt, derart befestigt, dass sich die Kontaktschuhe 14, 14' von unten an die Warenbahn 20 anlegen, und die Temperaturen in der Nähe der Randzonen der Warenbahn 20 ermittelt werden. Die Kontaktschuhe 14, 14' können aber auch von oben auf die Warenbahn 20 anliegend montiert werden, indem die Gehäuse 1, 1' auf einer die Maschine oberhalb der Warenbahn überspannenden Tragvorrichtung hängend angeordnet werden.
Fig. 3 zeigt schematisch ein elektrisches Verbindungsschema für zwei an der gleichen Warenbahn 20 eingesetzten Tastköpfen 11, 11'. Deren Wärmefühler 15, 15' sind zunächst an je einen Vorverstärker 23, 23' gelegt, und die Ausgänge der letzteren bilden mit den Dioden 24, 24', einem Widerstand 25, einem Kondensator 26 und einem weiteren Widerstand 27 einen Spitzenwertspeicher. Dieses gleichgerichtete Temperatursignal wird über einen Endverstärker 28 in einem Instrument 30 zur Anzeige gebracht. Durch die Gegeneinanderschaltung der Vorverstärkerausgänge wird jeweils nur die höhere Ausgangsspannung der Vorverstärker 23, 23' als Temperatursignal ausgewertet.
Dies ist deshalb von Vorteil, weil dabei stets die höhere Messspannung, d. h. der höhere Temperaturwert, zur Anzeige gelangt. Hebt sich beispielsweise die Warenbahn 20 von einem der Tastköpfe 11 kurzzeitig ab, oder ist der Wärmeübergang zwischen der Warenbahn 20 und einem der Tastköpfe aus einem anderen Grund gestört, so sinkt dessen Temperaturanzeige immer ab, so dass der andere Tastkopf, von dem angenommen werden kann, dass er dieser Störung nicht gleichzeitig unterworfen ist, die Temperaturanzeige übernimmt.
Da die Einhaltung vorgegebener Temperaturen für eine homogene Behandlung der Warenbahn von entscheidender Bedeutung ist, kommt der direkten Temperaturmessung ohne Zwischenschaltung eines Wärmeübertragungsmittels eine erhebliche Bedeutung zu.
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PATENT CLAIMS
1. Device for measuring the temperature of moving and heated material webs by means of at least one temperature-sensitive probe head, characterized in that the probe head (11) is formed by a large-area, mushroom-shaped thermal contact shoe (14), which contact shoe by means of a temperature-resistant, poorly heat-conducting insulating piece (13) is attached to a spring-loaded support (8, 10) and is in constant contact with the web to be checked (20) with a slight contact pressure.
2. Device according to claim 1, characterized in that the contact shoe (14) is made of a highly thermally conductive material that is resistant to wear by the material web (20) sliding over it, and that it is in direct contact with a heat-sensitive element (15).
3. Device according to claim 1, characterized in that the support formed by a support piece (8) and a support bracket (10) is resiliently mounted in a housing (1) by means of a parallelogram guide (2, 3).
4. Device according to claims 1 and 3, characterized in that the support bracket (10) is extended by a run-up rail (18) which is oriented against the running direction of the web (20).
5. The device according to claim 1, characterized in that the contact shoe or shoes (14, 14 ') are arranged resting against the underside of the web to be tested (20).
6. The device according to claim 1, characterized in that the contact shoe or shoes (14, 14 ') are arranged resting against the top of the web to be tested (20).
7. Use of devices according to claim 1 for simultaneous temperature measurement at different points of the web, characterized in that at least two probe heads (11, 11 ') are used and that their electrical signals, which reflect the temperatures at these points, are fed to a comparison circuit , in which only the peak value of the signal corresponding to a higher temperature is evaluated.
The invention relates to a device for measuring the temperature of moving and heated material webs and the use of such devices.
The methods known today for temperature control of moving webs are mainly limited to infrared radiation measurement or indirect temperature determination by measuring the temperature of the ambient air. Although the measurement of the heated air can be carried out relatively easily and precisely with known means, this method is unsatisfactory for goods with changing properties, as considerable temperature differences can then occur between the goods and the ambient air, depending on the processing time.
The radiation measurement of the moving goods, on the other hand, delivers theoretically correct values, but in practical application it is subject to several fluctuating disruptive factors, such as mostly unknown radiation constants, ambient radiation, contamination in the beam path and others. In addition, this measurement method is relatively demanding and correspondingly complex.
The present invention avoids these disadvantages and relates to a device for measuring the temperature of moving and heated material webs by means of at least one temperature-sensitive probe head, and is characterized in that the probe head is formed by a large, mushroom-shaped thermal contact shoe, which contact shoe by means of a temperature-resistant, poorly heat-conducting Isolierstückes is attached to a spring-mounted support and is in permanent heat-conducting contact with the web to be checked with little contact pressure.
The thermal low-resistance contact of the contact shoe with the material web makes it possible to detect the actual temperature of the same. For this purpose, it is advantageous if the contact shoe with the temperature-sensitive organ contained in it, for example a thermal resistor, is made of a highly thermally conductive, resistant material, but with low thermal inertia, so that it can adapt to all temperature changes of the web as quickly as possible.
Furthermore, poor heat conduction between the contact shoe and the support carrying it is essential in order not to allow the temperature fluctuations transferred from the material web to the contact shoe to be transferred to the support or its carrying device, or only to a very limited extent.
The low contact pressure of the contact shoe on the fluctuating material web is necessary in order not to change the material web running at an elevated temperature, which may be deformable as a result, by touching the contact shoe. This in turn requires that the contact shoe and the part moving with it be designed as a whole in a lightweight construction so that it rests as permanently as possible and without lifting on the variable web of material.
The invention also relates to the use of several devices for continuous temperature measurement at different points of the web, with at least two probe heads being used and that their electrical signals, which reflect the temperatures at these points, are fed to a comparison circuit in which only the Peak value of the signal corresponding to a higher temperature is evaluated.
An exemplary embodiment of the invention is explained with the aid of the figures. It shows:
Fig. 1 a probe head with its storage, partially in section,
2 shows the use of two probe heads on a material web,
3 shows an electrical connection scheme.
In the arrangement according to FIG. 1, two support arms 2, 3 are mounted in pivot points 4, 5 in a housing 1. The distal ends of the support arms 2, 3 are hinged to a movable support piece 8 by means of further bearings 6, 7. A tension spring 9, which acts between the upper pivot point 4 in the housing 1 and the lower bearing 7 on the support piece 8, causes the support piece 8 to be pulled upwards over a wide area with an approximately constant force. A support bracket 10 is attached to the support piece 8, and these form a support for the actual probe head 11.
This probe head consists of a base plate 12, a cylindrical insulating piece 13 and the contact shoe 14 to which the heat sensor 15 is attached directly. The heat sensor 15 can for example be designed as a temperature-dependent resistor. Its electrical leads 16 are led through a bushing 17 to the outside.
The support bracket 10 is provided with an S-shaped run-up rail 18, oriented counter to the running direction of the web 20, which serves to let the beginning of a web 20 run automatically and without interference onto the contact shoe 14.
2 shows the use of two devices according to the invention at different points on the material web. The housing 1, 1 'are by means of a support device 21, 22, the
extends over the width of the web 20, fastened in such a way that the contact shoes 14, 14 ′ lie against the web 20 from below, and the temperatures in the vicinity of the edge zones of the web 20 are determined. The contact shoes 14, 14 'can, however, also be mounted in contact with the material web 20 from above, in that the housings 1, 1' are suspended on a support device spanning the machine above the material web.
3 shows schematically an electrical connection scheme for two probe heads 11, 11 'used on the same material web 20. Their heat sensors 15, 15 'are initially connected to a preamplifier 23, 23' each, and the outputs of the latter form a peak value memory with the diodes 24, 24 ', a resistor 25, a capacitor 26 and a further resistor 27. This rectified temperature signal is displayed in an instrument 30 via an output amplifier 28. By connecting the preamplifier outputs against each other, only the higher output voltage of the preamplifier 23, 23 'is evaluated as a temperature signal.
This is advantageous because the higher measuring voltage, i.e. H. the higher temperature value is displayed. If, for example, the material web 20 lifts briefly from one of the probe heads 11, or if the heat transfer between the material web 20 and one of the probe heads is disturbed for another reason, its temperature display always falls so that the other probe head can be accepted that it is not subject to this disturbance at the same time, takes over the temperature display.
Since the adherence to specified temperatures is of crucial importance for a homogeneous treatment of the material web, the direct temperature measurement without the interposition of a heat transfer medium is of considerable importance.