DD265963A1 - Verfahren zur temperaturmessung erwaermter metallischer koerper - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Temperaturmessung erwaermter metallischer Koerper. Ziel der Erfindung ist ein Verfahren zur Erfassung der Temperatur von metallischen Koerpern bei der Erwaermung auf Umformtemperatur bzw. waehrend und nach der Umformung, die entsprechend ihrer Temperatur eine Strahlung mit definierter Wellenlaenge aussenden an schwer zugaengige Stellen von Maschinen und Anlagen und unabhaengig von elektromagnetischen Feldern ermoeglicht. Anwendungsgebiet ist die Temperaturmessung z. B. in Induktoren bei Induktionserwaermungsanlagen zur optimalen Steuerung der Erwaermungstemperatur in Umformprozessen und zur Vermeidung von Stoerungen im Prozessablauf. Das Verfahren beinhaltet die Nutzung eines Teiles der ausgesendeten Strahlung erwaermter metallischer Koerper, wobei die Strahlung in einem waermebestaendigen plankonvexen Glasstab, gebuendelt und auf einen Lichtleiter gelenkt wird, der wiederum mit einem Temperaturmess- und -anzeigegeraet in Verbindung steht. Dieses Verfahren ist in metallurgischen Betrieben oder Schmiedebetrieben anwendbar.

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Öle Erfindung betrifft ein Verfahren zur sofortigen oder wiederkehrenden Temperaturbestimmung an Ofenanlagen oder anderen thermische Prozosse, die auch durch elektromagnetische Felder beeinflußt sein können. Sie berücksichtigt den Kompliziertheitsgrad von Erwärmungseinrichtungen und anderen technischen Einrichtungen.

Die Erfindung wird vorwiegend in Betrieben der Metallurgie an Erwärmungseinrichtungen z. B. Induktionsanlagen oder an technischen Anlagen, deren Verschleißverhalten abhängig ist von den auftretenden thermischen Belastungen, eingesetzt.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Die Erwärmung von Rohlingen auf Umformtemperatur erfolgt neben der Ofenerwärmung zunehmend in Induktionserwörmungsanlagen. Die Temperaturmessung der erwärmten Rohlinge ist in üblicherweise mittels Strahlungepyrometern nach dem Verlassen der Induktionserwärmungsanlage möglich. In der Patentschrift WP 244 250 A1 wird eine Methode beschrieben, wobei zu Beginn des letzten Erwärmungstektee auf der vordarseitigen Stirnfläche eines Rohteiles, das als nächstes die Induktionsspule verläßt, und auf der rückseitigen Stirnfläche eines Rohteiles, das gerade den selben Induktionsheizer verlassen hat, die Temperatur gemessen wird. Danach wird mit Hilfe einer Funktion die Taktzeit und dor Induktionsstrom berechnet und eingestellt. Diese genannten Verfahren haben den Nachteil, daß hier die Temperaturmessung kompliziert und durch den anhaftenden Zunder fehlerhaft ist. Weiterhin ist ein hoher rechen· und regeltechnischer Aufwand notwendig.

Um den Nachteil der starken Verzunderung zu umgehen, muß innerhalb der Induktionsspulen die Temperatur gemessen werden. Dies ist jedoch bei Anwendung von Strahlungspyrometern unmöglich, da die Spulen allseitig von einem Betonmantel umschlossen sind und keine Möglichkeit zur Durchsicht besieht. Wird eine Draufsicht geschaffen, muß eine Bohrung eingebracht werden, die groß genujj ist, damit genügend Einsicht entsprechend dem Brennfleck des Pyrometers gewährt werden kann. Dies führt Jedoch dazu, daß die wassergekühlten Induktionswindungen örtlich weitgespreizt werden müssen, um eine genügende Betonüberdeckung zu gewährleisten.

Die Temperaturmessung mit Thermoelementen ist ebenfalls durch den auftretenden Zunder beeinflußt und ungenau. Gleichzeitig wird der Meßwert durch die auftretenden starken elektromagnetischen Felder an den Induktionsspulen verfälscht. Neuere Lösungen zur Erfassung von Temperaturen wenden die Methoden der Lichtleittechnik an. In der DE 3631643 A1 wird von einer Vorrichtung zur fotoelektrischen Temperaturmessung in vorzugsweise metallurgischen Schmelzen berichtet, die aus einem Meßwertaufnehmer aus mehreren lichtleitenden Glasstäben verbunden mit verschiedenen wellenlängselektiven Durchlaßfiltern besteht. Nachteilig wirkt sich bei dieser Vorrichtung die Anwendung mehrerer iichtleitender Glasstäbe aus, da diese eine sehr hohe Planparallelität aufweisen müssen. Weiterhin berühren die Glasstäbe die Schmelze unmittelbar und es besteht keine Möglichkeit der Kühlung des Sensors. In der Schrift DE 2338532 wird ein Sensor zur Temperaturmessung

vorgeschlagen, dor sowohl dine Innenkühlung des hohlen Lichtleitkabels als auch eine Außenkühlung des gesamten Sensors ohr- vorgeschalteten Glasstab beinhaltet. Nachteilig wirkt sich hierbei aus, daß das Lichtleitkabel sehr nah an das Meßobjekt angebracht werden muß und eine geringe Lichteintragefläche zur Verfügung steht. Durch die Außenkühlung des Sensors ist dieser nicht an schwer zugängigen Stellen jinsetztar.

Zusammenfassend ist festzustellen, daß bisher keine geeignete und einfache Methode innerhalb von Induktionserwärmungsspulon (Induktoren) vorhanden ist, die eine kontinuierliche Messung gewährleistet.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, durch Einbau eines Meßsystems im Innenraum einer Induktionsanlage Störungen in der Aufheizzone frühzeuig zu erkennen, so daß auftretende Störungen, die zu erheblichen Produktionsausfällen führen können damit vermieden werden.

Wesen der Erfindung Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein nichtmetallischer temperaturbeständiger Hohlkörper,*. B. Glas mit

einer Neigung von 5°-75° In den Spulenkasten einbetoniert wird, so daß zum Innenraum einer Induktionsanlage eine freie Sichtbesteht. In diesem Hohlkörper werden optische Bauelemente so eingeordnet, daß die ankommenden Lichtwellen von diesenaufgenommen, weitergeleltet und in einem Meßgerät In Spannung umgewandelt und zur Anzeige gebracht wird, wobei diesoe

Signal für regeltechnische Zwecke zur Verfügung steht. Zur Vermeidung von Meßfehlern werden die hochempfindlichen Bauelemente gegen mechanische Einflüsse un ' Staubeinwirkung geschützt, indem ein nichtbrennbares Gas mit geringem Druck zwischen den empfindlichen Bauelementen

hinduichströmt.

Die Anordnung der Luftkanäle ist so gelöst, daß gleichzeitig ein Kühleffekt der gesamten Vorrichtung erreicht und durch Zwischenlegen von Dämpfungsschichten eine Abdichtung zur Avidnatmosphäre erreicht wird. Ausfflhrungsbelsplel Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnjng zeigt Figur 1 den Grundriß. Durch die induktive Erwärmung von metallischen Körpern 1 in einer Induktionsspule 2 werden in Abhängigkeit der Zeit Wärmestrahlung mit definierter Wellenlänge ausgesondert. Zur Messung der definierten Wellenlänge wird ein nichtmetallischer Hohlkörper 3 mit einem definiorten Winkel 4 so im Betonmantel 6 der Induktionsspule 2 eingelegt, daß ein Teil der Strahlung als Licht auf die plane Oberfläche eines

hitzebeständigen Glaeetif>ds β fällt, welches In dem nichtmetallischen Hohlkörper 3 aufgenommen wird. Entsprechend derphysikalischen Eigenschaften des Glasstiftes β tritt das Licht durch den konvoxen Anschliff am Ende des Glasstiftos β alsgebündeltes Licht aus. Ein Adapter 7 mit angebrachten Lichtleitkabel 8 sitzt fest auf dem Glasstift β Dieser Ist so justiert, daß der

Brennpunkt dar Lichtbündel auf die offene Fläche des Lichtleitkabels 8 fällt. Damit wird das Licht ir.uerhalb des Lichtleitkabels 8

auf ein entsprechendes Temperaturanzeigegerät 10 geleitet, wo die Umwandlung der Lichtintensität in Spannung erfolgt undzur Anzeige gebracht wird.

Die Schutzhaube 11 dient als Schutz der optischen Elemente nach außen. Der zwischen Hohlkörper 3 und Schutzhaube 11

eingelegte Dichtungsring 12 dichtet das System gegen die äußere Atmosphäre ab, so daß in der Eintrittsöffnung 13 mittels

Zuführungsschlauches 14 das für Kühlung und Reinhaltung der optischen Bauelemente vorgesehene Medium mit einem

geringen Überdruck durchströmen kann.

Das im Temperatur-Anzeigegerät 10 anliegende Ausgangssignal kann zur Regelung der Innenraumtemperatur genutzt und für

weitere Regelungen im Produktionsprozeß eingesetzt werden.

Claims (4)

1. Verfahren zur Temperaturmessung erwärmter metallischer Körper, dadurch gekennzeichnet, daß im Betonmantel (5) einer Induktionsspule (2) ein wärmebeständiger nichtmetallischer Hohlkörper (3) mit einem Winkel zur horizontalen Mitte der Induktionsspule (2) von 5°--75° (4) schräg nach oben zum Meßobjekt hin einzuhalten ist und der zwischen zwei Windungen einur Induktionsspule (2), der zur Aufnahme eines wärmebeständigen plankonvexen Glasstiftes (6) dient, so daß die im Innenraum einer Induktionsanlage (16) vorliegenden Lichtintensität bei der Erwärmung metallischer Körper (1) vom Glasstift (6) erfaßt, weitergeleitet, gebündelt und auf einen Lichtleitkabel (8) trifft, der die entsprechende Lichtintensität über einen Adapter (7) mit angebrachtem Lichtleitkabel (8) auf ein entsprechendes Temperatur-Anzeigegerät (10) wo die Umwandlung der Lichtintensität in Spannung erfolgt, so daß diese als Ausgangssignale unbeeinflußt von elektrischen und magnetischen Feldern für regeltechnische Zwecke zur Verfügung steht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die am plankonvexen wärmebeständigen Gissstift (6) befindliche planparallole Fläche dem metallischen Körper (1) zugewandt ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 sind, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen Hohlkörper (3) und Schutzhaube (11) eingelegte Dichtungsring (12) das Meßsystem gegen die äußere Atmosphäre abdichtet, so daß in der Eitnrittsöffnung (13) mittels Zuführungsschlauch (14) das für Kühl· und Reinhaltung der optischen Bauelemente vorgesehene nichtbrennbare Medium (15) mit geringem Überdruck durchströmen kann.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine kontinuierliche Temperaturmessung auch bei solchen Maschinen und Anlagen möglich ist, wo die Messung von magnetischen oder elektrischen Feldern beeinflußt wird.