DE1215397B - Temperaturmesselement fuer Oberflaechen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

GOIk

Deutsche Kl.: 42 i-11/05

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

1215 397
M59502IXb/42i
11. Januar 1964
28. April 1966

Um Oberflächentemperaturen in großem Umfang an ausgedehnten Flächen bestimmen zu können, werden teure Meßelemente benutzt. Entweder werden elektronisch über elektrische Widerstandsgeber punktweise die Temperaturen aufgenommen, wobei 5 diese Geber fest montiert auf der Oberfläche nur einmal verwendbar und sehr kostspielig sind, oder die Temperaturen werden über ein hochempfindliches und teures Tastgerät ermittelt.

Die bekannten Gerätetypen bedeuten einen erheblichen Aufwand und sind praktisch nur für Versuchsabteilungen anwendbar. In gewerblichen Betrieben kann mit derartigen Geräten nicht wirtschaftlich gearbeitet werden.

Es ist bekannt, die bei Temperaturerhöhung auftretenden Spannungen in Gläsern, die an Metalle angeschmolzen sind, auf spannungsoptischem Wege zu ermitteln. Dieses Verfahren eignet sich jedoch nicht zur Messung von Temperaturen.

Weiter sind spannungsoptische Dehnungsmeßelemente bekannt, die aus einem in vorgespanntem Zustand »eingefrorenen« spannungsoptisch aktiven Körper bestehen, der auf das Werkstück aufgeklebt wird, dessen Dehnung zu messen ist und der dadurch die Dehnung des Werkstücks mitmacht. Die Längenänderung erzeugt dabei in seinem Inneren Spannungen, welche die »eingefrorenen« Interferenzlinien verschieben und damit eine Anzeige für kleinste Längenänderungen geben. Auch diese Dehnungsmeßelemente sind nicht ohne weiteres für die Messung von Oberflächentemperaturen verwendbar.

Endlich ist es auch bekannt, Temperaturen durch die Ausdehnung von Körpern zu messen. Die bekannten Einrichtungen dieser Art benutzen jedoch mechanische Meßwerke zur Messung der Längenänderungen, die die Messung sehr kleiner Längenunterschiede nicht erlauben und deshalb Dehnkörper von verhältnismäßig großer Längenausdehnung benötigen. Solche Einrichtungen sind für die Messung von Oberflächenjemperaturen im allgemeinen nicht geeignet.

Bekannt ist es auch, spannungsoptische Meßelemente als durchbohrte Kreisscheiben auszubilden. Diese bekannten kreisförmigen Meßscheiben dienen zur Ermittlung der Hauptspannungsrichtungen in der Oberfläche von Werkstücken. Ihre Kreisform ergibt sich aus der Bedingung, keine Richtung zu bevorzugen. Ihre Bohrung dient lediglich als »Kerbe« zur Erhöhung der Empfindlichkeit.

Durch die Erfindung soll ein einfach zu handhabendes Meßgerät für Oberflächentemperaturen mit Temperaturmeßelement für Oberflächen

Anmelder:

MaK Maschinenbau Kiel G. m. b. H.,

Kiel-Friedrichsort, Falckensteinerstr. 2-4

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Manfred Jacobi, Kiel-Gaarden

unmittelbarer Ablesbarkeit geschaffen werden, das auch im Anschaffungspreis niedrig liegt.

Nach der Erfindung wird bei dem mit einem temperaturempfindlichen Dehnkörper, dessen Dehnung ein Maß für die Temperatur darstellt, ausgestatteten Meßelement zur Messung von Oberflächentemperaturen der Dehnkörper so mit einem vorgespannten, spannungsoptisch aktiven Element verbunden, daß Dehnungen des Dehnkörpers die Isointensen des spannungsoptisch aktiven Elements verschieben.

Damit wird erreicht, daß zur Messung der aus gut wärmeleitendem Werkstoff bestehende Dehnkörper lediglich auf die zu messende Oberfläche aufgelegt werden muß. Seine Abmessungen können klein sein, da die spannungsoptische Methode bereits kleinste Dehnungen registriert. Da das spannungsoptisch aktive Element mit dem Dehnkörper dauernd verbunden bleibt, kann es gegen diesen vorgespannt werden, wodurch auch bei Raumtemperatur bereits Isointensen sichtbar werden, ohne daß solche nach dem »Einfrierverfahren« aufgeprägt werden müßten. Die Verschiebung dieser Isointensen stellt ein Maß für die Dehnung und damit für die Temperatur des Dehnkörpers dar. Sie kann an einer nach Temperaturgraden geeichten Skala ablesbar gemacht werden.

In Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, das spannungsoptisch aktive Element als Kreisscheibe auszubilden und den Dehnkörper in eine Bohrung der Kreisscheibe fest einzusetzen.

Dadurch wird ein sehr einfacher Aufbau des Meßelements erreicht. Die Durchmesser der zylindrischen Bohrung und des zylindrischen Dehnkörpers lassen sich auf der Drehbank verhältnismäßig leicht mit großer Genauigkeit herstellen, so daß sich durch das Übermaß des Dehnkörpers die gewünschte Vorspannung einstellen läßt. Gleichzeitig entsteht eine satte Auflage des spannungsoptischen Elements auf dem Dehnkörper, so daß sich saubere, konzentrisch kreis-

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förmig um die Bohrung angeordnete Isointensen ausbilden, die eine leichte Ablesung ermöglichen.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigt

A b b. 1 das Meßelement im Querschnitt und

A b b. 2 das Meßelement in der Draufsicht.

Ein Dehnkörper 2 aus einem Werkstoff mit guter Wärmeleitung ist mit einem aus spannungsoptisch aktivem Material gefertigten Element 4 fest verbunden. Die freien Flächen des Dehnkörpers 2 und des Elements 4 sind mit einer Wärmeisolationsschicht 3 abgedeckt. Das Element 4 ist mit einer Licht reflektierenden Schicht 5 und den Polarisationsscheiben 6 belegt. Besonders zweckmäßig ist die dargestellte Ausbildung des Elements 4 als Kreisscheibe. In diesem Fall besitzt es eine mittlere Bohrung 7, in die der im Durchmesser etwas größere zylindrische Dehnkörper 2 eingesetzt ist und dadurch die Kreisscheibe 4 vorspannt. Die sich abzeichnenden Vorspannungslinien 8 sind Isointensen, die kreisförmig und konzentrisch zu der Bohrung 7 gelegen sind.

Zur Messung der Oberflächentemperatur eines Körpers 1 wird der Dehnkörper 2 mit seiner nicht isolierten Fläche auf die Oberfläche aufgesetzt oder an ihr befestigt und nimmt die Temperatur der Oberfläche an. Seine dementsprechende Wärmeausdehnung ändert die Tangentialspannung in dem Element 4 und damit den Durchmesser der kreisförmigen Isointensen 8. Die Durchmesseränderung ist ein Maß für die Wärmedehnung des Dehnkörpers und kann z. B. an einer (nicht dargestellten) in Temperaturgraden geeichten Skala abgelesen werden.

Claims (2)

Patentansprüche: ■

1. Meßelement zur Messung von Oberflächentemperaturen mit einem temperaturempfindlichen Dehnkörper, dessen Dehnung ein Maß für die Temperatur darstellt, dadurch gekennzeichnet, daß der Dehnkörper (2) so mit einem vorgespannten spannungsoptisch aktiven Element (4) verbunden ist, daß Dehnungen des Dehnkörpers (2) die Isointensen des spannungsoptisch aktiven Elementes (4) verschieben.

2. Meßelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das spannungsoptisch aktive Element (4) als Kreisscheibe ausgebildet ist und in einer Bohrung (7) der Kreisscheibe der Dehnkörper (2) fest eingesetzt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 1672 229;
Materialprüfung, Dezember 1960, S. 468 bis 472; VDI-Zeitschrift, Bd. 101, Nr. 20, Juli 1959, S. 809 bis 816;

Philips Technische Rundschau, 22 (1960/61), Nr. 9/10, S. 379 bis 384.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

609 560/225 4.66 © Bundesdruckerei Berlin