DD252508A3 - Einrichtung zum positionieren von elektronischen temperaturmesswertaufnehmern zur messung an rotierenden hohlzylinderischen werkstuecken - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Positionieren von elektronischen Temperaturmesswertaufnehmern fuer hohe Temperaturbereiche in der Metallurgie, insbesondere zur Temperaturmessung an rotierenden hohlzylindrischen Werkstuecken, die translatorisch fortlaufend durch eine Heizeinrichtung von aussen nach innen erwaermt werden. Durch die Erwaermung wird eine Metallpulverschicht aufgeschmolzen, die mit dem Grundwerkstoff verschweisst wird. Dazu ist auf der verfahrbaren Transporteinheit fuer die Heizeinrichtung eine Halterung angeordnet, an der ein Pyrometer und ein Thermoelement befestigt sind. Das Pyrometer ist zur Messung der Aussentemperatur zwischen die Heizelemente der Heizeinrichtung hindurch auf die Oberflaeche des Hohlzylinders gerichtet. Zur Messung der Innentemperatur ist das Thermoelement konzentrisch in der Bohrung des Hohlzylinders in einer Messebene zum Pyrometer innerhalb der Erwaermungszone angeordnet. Fig. 1

Description

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Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es mit geringem technischen Aufwand eine kontinuierliche und zuverlässige Temperaturmessung an rotatorisch bewegten Werkstücken durchzuführen, die von einer Wärmequelle erwärmt werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zum Positionieren von Temperaturmeßwertaufnehmern zur kontinuierlichen, kontaktlosen elektronischen Temperaturmessung an rotierenden hohlzylindrischen Werkstücken zu entwickeln, die durch eine Heizeinrichtung translatorisch in Längsrichtung fortlaufend von außen nach innen erwärmt werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß auf einer verfahrbaren Transporteinheit eine Halterung angeordnet ist, an der ein Pyrometer und ein Thermoelement befestigt sind. Das Pyrometer ist zur Messung der Außentemperatur zwischen die Heizelemente der Heizeinrichtung hindurch auf die Oberfläche des Hohlzylinders gerichtet. Das Thermoelement ist zur Messung der Innentemperatur konzentrisch in der Bohrung des Hohlzylinders in einer Meßebene zum Pyrometer innerhalb der Erwärmungszone angeordnet.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung ist j dargestellt: |

ί Fig. 1: Schematische Anordnung der Meßeinrichtung am rotierenden Hohlzylinder. ^!

Die in Figur 1 dargestellte schematische Anordnung einer Einrichtung zur elektronischen Temperaturmessung an einem j rotierenden, durch eine Heizeinrichtung 23 erwärmten Hohlzylinder 8 besteht aus zwei verschiedenen thermosensorischen Meßwertaufnehmern, einem Pyrometer 1 und einem Thermoelement 2. Beide Meßwertaufnehmer sind über eine Halterung 6 starr miteinander verbunden und werden in der Bewegungsrichtung 5 der Heizeinrichtung ;

synchron mitbewegt. Die Meßwertaufnehmer werden so zueinander ausgerichtet, daß mit dem Pyrometer 1 und durch j

dessen optischen Meßkegel mit Meßfleck 7 von außen und mit dem Thermoelement 2 von innen in der gleichen i

senkrechten Meßebene 3 die Temperatur gemessen werden kann. Die Meßwertaufnehmer befinden sich dabei in einem ι ausreichend großen Abstand zum rotierenden Hohlzylinder 8 und berühren diesen nicht, wodurch eine mechanische |

Beschädigung oder Zerstörung während des gesamten Meßvorganges ausgeschlossen ist. Die Halterung 6 ist mit einer |

nicht dargestellten Vorrichtung zum fortlaufenden Transport der Heizeinrichtung in Längsrichtung starr verbunden, so j

daß die beiden Meßwertaufnehmer immer im Zentrum der Erwärmungszone 4 liegen.

Durch die Anordnung von zwei unterschiedlichen Meßwertaufnehmern stehen zwei verschiedene, der vorhandenen Temperatur proportionale elektrische Signale zur Verfügung.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung bestehen darin, daß mit relativ geringem technisch-ökonomischen Aufwand eine kontinuierliche und zuverlässige Temperaturmessung an rotatorisch bewegten Werkstücken mit sich translatorisch bewegender Wärmequelle vorgenommen werden kann. Im Bereich der Erwärmungszone erfolgt eine ständige Überwachung der Temperatur und durch eine nicht dargestellte optische Anzeige ist der jeweilige Momentanwert ablesbar.

Aus dem Temperaturverhalten des Werstückes stehen auswertbare elektrische Regelgrößen für die Vorschubbewegung der Heizeinrichtung oder für die Ansteuerung der Heizleistung zur Verfügung.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Einrichtung zum Positionieren von elektronischen Temperaturmeßwertaufnehmern zur Temperaturmessung an rotierenden hohlzylindrischen Werkstücken, die translatorisch fortlaufend durch eine Heizeinrichtung von außen nach innen erwärmt werden, wobei die Heizeinrichtung auf einer längsverfahrbaren Transporteinheit angeordnet ist und die Temperaturmessung mittels Pyrometer und Thermoelement erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß auf der verfahrbaren Transporteinheit eine Halterung (6) angeordnet ist, an der das Pyrometer (1) und das Thermoelement (2) befestigt sind, das Pyrometer (1) zur Messung der Außentemperatur zwischen die Heizelemente der Heizeinrichtung (23) hindurch auf die Oberfläche des Hohlzylinders (8) gerichtet ist und das Thermoelement (2) zur Messung der Innentemperatur konzentrisch in der Bohrung des Hohlzylinders (8) in einer Meßebene (3) zum Pyrometer (1) innerhalb der Erwärmungszone (4) angeordnet ist.

   Hierzu 1 Seite Zeichnung

   Anwendungsgebiet der Erfindung

   Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Positionieren von elektronischen Temperaturmeßwertaufnehmern zur kontinuierlichen kontaktlosen elektronischen Temperaturmessung an rotierenden hohlzylindrischen Werkstücken aus Metall, die translatorisch fortlaufend durch eine Heizeinrichtung von außen nach innen erwärmt werden, wobei durch die Erwärmung eine Metallpulverschicht aufgeschmolzen wird, die mit dem Grundwerkstoff verschweißt wird.

   Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

   In der DD-PS 216.483 wird eine Vorrichtung zum Drehen und Erwärmen schlanker hohlzylindrischer Werkstücke beschrieben, die fortlaufend in Längsrichtung mittels einer entsprechenden Induktionsspule von außen nach innen erwärmt werden. In die Bohrung des Hohlzylinders wird vor Beginn der Erwärmung eine als Verschleißschutz dienende gleichmäßig dosierte Metallpulverschicht eingebracht, die durch die Induktionserwärmung anschließend aufgeschmolzen wird, wobei zwischen dem Grundwerkstoff und der Metallpulverschicht ein Schmelzeverbund hergestellt wird. Zur Herstellung eines qualitätsgerechten Schmelzeverbundes ist eine annähernd genaue Temperaturmessung im und am Meßobjekt notwendig, um entweder die Vorschubgeschwindigkeit der Induktionsspule oder deren Heizleistung entsprechend steuern und regeln zu können. Zur Temperaturmessung in hohen Temperaturbereichen, wie sie in der Metallurgie bei der Herstellung und Warmbehandlung von Metallen auftreten, ist die Temperaturmessung mittels Pyrometer oder mittels Thermoelement bekannt. Bei der Temperaturmessung durch Pyrometer wird kontaktlos die durch das Meßobjekt ausgesendete Wärmestrahlung optisch gemessen und in ein elektrisches Signal umgewandelt. Im Inneren eines Hohlzylinders ist an der Grenzschicht zwischen Grundwerkstoff und Metallpulverschicht jedoch eineTemperaturmessung mittels Pyrometer nicht möglich, da die dort ausgesendete Wärmestrahlung vom Pyrometer nicht aufgenommen werden kann. Mit Hilfe des Pyrometers ist lediglich eine Temperaturmessung am Außenmantel des Hohlzylinders möglich. Zur Temperaturmessung mittels Thermoelement ist aus der DE-OS 3006.669 eine Lösung bekannt, bei der die Korrektur des gemessenen Temperaturwertes durch Widerstandsmessung des Thermoelementes erfolgt. Dabei kann die Meßeinrichtung des Thermowiderstandes wahlweise zugeschaltet werden. Die Überwachungseinrichtung zur Bestimmung des elektrischen Widerstandes ist über eine Auswertvorrichtung mit der Meßschaltung zur Temperaturbestimmung verbunden. Mit der Überwachungseinrichtung ist der elektrische Gleich- und Wechselstromwiderstand des Thermoelements bestimmbar. Über einen Kondensator ist die Überwachungseinrichtung für den Wechselstromwiderstand mit dem Thermoelement verbunden, die mit Hochfrequenz arbeitet. Auf Grund der Abmessungen des Widerstandselements ist jedoch eine Sofortmessung damit nicht möglich, da sich das gesamte Widerstandselement erst nach einer bestimmten Zeit durchwärmt hat. Für die sofortige Temperturmessung an rotierenden hohlzylindrischen Körpern, die durch eine Heizeinrichtung abschnittsweise erwärmt werden, ist dieses Temperaturmeßverfahren daher ungeeignet. Außerdem liegt der Meßbereich über der Schmelztemperatur verschiedener Materialien von Widerstandsthermometern, die bei der Herstellung zur Anwendung kommen. Aus der DE-OS 2419.149 ist eine weitere Temperaturmeßmethode mittels Thermoelement bekannt. Dabei wird der thermoelektrische Effekt genutzt, um ein entstehendes elektrische Potential zwischen zwei unterschiedlichen Metallen und deren Berührungspunkten auf Grund von Temperaturdifferenzen zu deren Vergleichsstellen zu erhalten. Dieses elektrische Potential wird verstärkt und ist als analoger linearer Spannungsverlauf entsprechend der Temperatur nutzbar. Die Meßspitze des Thermoelementes hat dabei Kontakt zum Meßobjekt, um genaue Meßwerte zu erhalten. Eine Kontaktberührung ist jedoch bei dem mit hoher Drehzahl rotierenden Hohlzylinder weder innen noch außen möglich, da sie zur Beschädigung oder Zerstörung des Thermoelementes führt.