CH686907A5 - Sensoreinheit. - Google Patents

Description

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CH 686 907 A5

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Sensoreinheit nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Sensoren dieser Art werden bei hohen Temperaturen und/ oder dort eingesetzt, wo elektrisch leitende bzw. aggressive Medien zu kontrollieren sind, so zum Beispiel flüssige Metallschmelzen im Nichteisenme-tallguss.

Aus der DE-OS 2 202 242 ist ein Kontaktfühler bekannt, der als ein Thermofühler in der Druckkammer einer Druckgiessmaschine angeordnet ist. Verbal erwähnt sind ebenfalls Widerstandsthermometer, Thermoelemente u.dgl. Die Wirkung dieser Kontaktfühler kann jedoch nur durch «Inaugenscheinnahme» festgestellt werden.

Weiterentwickelte Sensorkonstruktionen dieser Art wurden z.B. in der DE-OS 3 636 936 vorgeschlagen. Eine verbesserte Ausführung ist in der DE-A 3 803 270 offenbart. Die Verbesserung bezieht sich insbesondere auf die Erhöhung der Standzeit solcher Sensorkonstruktionen. Hierbei durchquert ein Elektrodenpaar einen Isolierkörper aus Keramik, der wiederum in einem Fassungskörper eingeschlossen ist. Der Isolierkörper weist wenigstens zwei voneinander räumlich getrennte, jeweils einer Elektrode zugeordnete Isolierungen auf. Bereits aus der DE-U 8 422 336 ist es bekannt, einen Kontaktstift in Lagerstücken aus Zr-Oxid zu lagern, um die Giessphasen beim Druckgiessen abhängig vom Metallstand in der Form zu steuern. Die Elektroden zur Temperaturmessung bestehen in bekannter Weise aus unterschiedlichen Werkstoffen wie Ni und NiCr. Eine ähnliche, integrale Sensoranordnung zeigt auch die DE-A 3 644 533. Der wesentliche Nachteil dieser üblichen Elektrodenwerkstoffe besteht nun darin, dass sie in direktem Kontakt mit der Aluminiumschmelze z.B. beim Druckgiessen eutektische Al-Ni-Verbindungen bilden, deren Schmelzpunkt unter dem des Aluminiums liegt, so dass die Elektroden abschmelzen. An sich verträgt auf Dauer kein bekannter Werkstoff ein Eintauchen in eine Aluminiumschmelze. Auch die Thermospannung ist unter derartigen Bedingungen zeitabhängig. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, dass die Elektrodenwerkstoffe einen höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen als die Keramik des Isolierkörpers. Dies führt zu Spannungsrissen im Isolierkörper.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die aufgezeigten Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und eine dahingehend verbesserte Sensoreinheit zur Temperatur- und Metallfrontmessung in der Kavität einer Metalldruckgussmaschine bzw. allgemein beim Nichteisenmetallguss zu entwickeln. Diese Aufgabe wird in überraschender Weise durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zwar erscheint es auf den ersten Blick naheliegend, geeignetere Werkstoffe aus den entsprechenden Zweistoffsystemen zu entnehmen, jedoch ermöglicht eine solche Vorgehensweise nur wahrscheinliche Aussagen zur Bildung von intermetallischen Phasen. Es ist jedoch nicht möglich, aus derartigen Diagrammen Angaben zum zeitlichen Verlauf chemischer Wechselwirkungen von Metallschmelze und Elektrodenwerkstoff zu erhalten. Insbesondere vermitteln diese Diagramme auch keine Anregung zur Verwendung von Werkstoffen zur Temperaturmessung. Die in Versuchen ermittelten Sensorwerkstoffe Ta, Nb, W, Zr, Ti, Mo und V gelten bisher als unüblich für eine solche Verwendung. Zudem sind sie mit den heutigen Verfahren nicht wirtschaftlich als Draht herstellbar.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles. In der Zeichnung zeigen die

Fig. 1: eine Draufsicht auf die Sensorfläche der erfindungsgemässen Sensoreinheit zur Metallfront-detektion und/oder Temperaturmessung,

Fig. 2: die erfindungsgemässe Sensoreinheit nach Fig. 1 in einer Schnittdarstellung und

Fig. 3: eine Variante nur zur Metallfrontdetektion.

Die Elektroden 2 bzw. 3 (Fig. 1, 2) in einer Sensoreinheit 1 bestehen, bevorzugt zur Kontakt- und Temperaturmessung aus W, Mo oder Ta. Einsetzbar sind aber auch Nb, Zr, V und Ti. Die Elektroden 2, 3 werden z.B. durch Sintern hergestellt.

Bei dieser Ausbildung werden an die Elektroden 2 und 3 verschiedene Auswertekreise gemäss DE-A 3 803 270 angeschlossen, nämlich ein Auswertekreis K für ein Kontaktsignal bei Überbrückung des Abstandes zwischen den Elektroden 2, 3 durch ein leitendes Medium und ein Auswertekreis T für das Temperatursignal. Die Auswertung erfolgt wie in der DE-OS 3 636 936 beschrieben.

Die Elektroden 2 oder auch 3 sind in bekannter Weise gemäss DE-A 3 803 270 in voneinander räumlich getrennte und jeweils einer Elektrode 2 bzw. 3 zugeordnete Isolierungen 4 aus Keramik (Siliziumnitrid) eingebettet. Die Isolierung 4 ist wiederum von einem Fassungskörper 5 aus Stahl umhüllt. Die Elektroden 2 bzw. 3 sind als Schalter bzw. Detektor in einer Sensorfläche 6 frei zugänglich.

In einer speziellen Ausführung nur zur Metallfrontdetektion (Fig. 3) besteht die Elektrode 2 als Schaltstift aus Mo und ist gegen den Fassungskörper 5 aus Stahl mittels einer keramischen Isolierung 4 aus Siliziumnitrid isoliert.

In beiden Varianten kann die Sensoranordnung sowohl in der Formkavität als auch im Angusskanal bzw. Speiser oder im Formtrennungsbereich erfolgen.

Mittels einer solchen Anordnung kann flüssiges Metall (Metallfront) detektiert werden. Damit können wiederum Wegpunkte auf der Einpresskurve in einem Metallzuführsystem (z.B. Start/schneller Schuss oder Abbremsen am Ende der Formfüllung) gesetzt und korrigiert werden.

Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. Sensoreinheit mit, an einer Sensorfläche frei endenden Elektroden, die einen Isolierkörper durchqueren, der in einem Fassungskörper eingeschlossen ist, wobei jeweils einer Elektrode zur Metallfront- und/oder Temperaturmessung eine Isolierung zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die

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   Elektroden (2, 3) jeweils aus mindestens einem der Metalle Ta, Nb, W, V, Zr, Ti oder Mo bestehen.

   2. Sensoreinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Metallfrontsensor aus einer Elektrode (2 oder 3), die in einer Isolierung (4) aus Keramik gelagert ist und einem, diese umhüllenden Fassungskörper (5) besteht.

   3. Sensoreinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierungen (4) aus einer Siliziumnitrid-Keramik bestehen.

   4. Verwendung einer Sensoreinheit nach Anspruch 1 zur Temperaturmessung und/oder Metallfrontmessung.

   5. Venwendung einer Sensoreinheit nach Anspruch 2 zur Metallfrontmessung.

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