DE2229274A1 - Temperaturfuehler - Google Patents

Description

Temperaturfühler

Zusatz zu Patent (Patentanmeldung P 21 55 926.2)

Die Erfindung "bezieht sich auf einen Temperaturfühler insbesondere zur Verwendung an einer in gegenseitigem Abstand angeordnete, einen Kühlwasserdurchlass begrenzende, metallische Innen- und Außenwandungen aufweisenden Stranggußkokille, mit einer in einem wasserdicht in der Außenwandung eingesetzten, rohrförmigen Gehäuse geführten und durch das Kühlwasser hindurch verlaufenden Sonde aus einem von dem der Innenwandung verschiedenen Metall, welche durch eine in dem rohrförmigen Gehäuse gehaltene Druckfeder mit einer an ihrem vorderen Ende gebildeten Spitze in metallische Berührung mit der Innenwandung belastet und gegenüber der Außenwandung elektrisch isoliert ist und der Erzeugung einer die Temperatur des mit der Innenvjandmig in Berührung stehenden flüssigen Metalls anzeigenden, xaeßbaren und einer mit ihr verbundenen Heßschaltung zuführbaren Spannung dient, nach Patent ...........

(Patentanmeldung P 21 55 926.2).

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Bei einer herkömmlichen Stranggußkokille mit in gegenseitigem Al) st and angeordneten Innen- und Außenwandungen wird. flüssiges Metall kontinuierlich in. eine mit der Innenvandung gebildete, beiderseits offene Formböhlung gegossen. "Der zwischen den Wandungen gebildete Durchlaß ist zur Kühlung der Innenwandung und zur Bildimg einer erstarrtem Außenhaut un den Gußstrang vor dessen Austritt aus der Kokille von Wasser durchströmt.

Eine Stranggußkokille mit einer Anordnung zum Anzeigen der Standhöhe des flüssigen Metalls in der Formhöhlung ist beispielsweise in der US-PS 3 2<Vi 460 beschrieben. Diese Anordnung weist eine Reihe von mit senkrechten Abständen in der Wandung der Kokille eingesetzten Thermopaaren sowie eine 3'Ießschaltung auf. Die Thermopaare sind mit der Heß schaltung derart verbunden, daß deren jeweilige Temperaturen zur Darstellung eines sich über die Höhe der Kokille ex*~ streckenden Temperaturprofils angezeigt v/erden. Die Wandung der Kokille ist oberhalb des Spiegels der darin enthaltenen Flüssigkeit kühler als unmittelbar unterhalb desselben. Die Höhe, in der das Temperaturprofil der Kokillenwandung eine plötzliche Änderung aufzeigt, entspricht somit der Standhöhe der Flüssigkeit in der Kokille. Diese Standhöhe ist tunlichst konstant zu halten. 3£ine Anzeige der Standhöhe ermöglicht wiederum eine sachgemäße Steuerung derselben. '

Die -^bekannte Anordnung verwendet herkömmliche Thermopaare oder -elemente, welche zwar genaue Terriperaturanzeigen liefern, in einer wassergekühlten Kokille jedoch nur schwer montierbar sind. Um fehlerhafte Temperaturanseigen au vermeiden, müssen ihre Verbindungsstellen vor Kühlung durch das den Zwischenraum zwischen den Wandungen durchströmende Wasser geschützt in der Innenwandung der Kokille eingelassen sein. Ferner müssen die von den Verbindungsstellen wegführenden Anschlußleitungen durchgehend elektrisch isoliert sein.

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Ein Temperaturfühler der eingangs genannten' Art stellt eine Weiterentwicklung dieser bekannten Anordnung dar und ist in der Deutschen Patentanmeldung P 21 55 926.2 (Anwaltsakte P 4544) der Anmelderin beschrieben. In der Anordnung nach dem · Hauptpatent sind die Therniopaare durch Sonden ersetzt, welche lediglich aus einem von dem der Innenwandung verschiedenen Metall sein müssen. Die an den Enden der Sonden geformten Spitzen bilden bei ihrer Berührung mit der Innenwandung zusammen mit dieser ein Thermopaar.-Die Sonden sind dem strömenden Wasser direkt ausgesetzt." Diese Anordnung liefert keine die tatsächlichen Temperaturen wiedergebenden. Meßwerte, sondern lediglich einer Relativtemperatur entsprechende, was jedoch zur Ermittlung der Standhöhe der Flüssig- " keit ausreicht.

Die die Sonde in Anlage an der Innenwandung der Kokille belastende Feder dient dem Ausgleich der Wärmedehnung und -zusammenziehung und hält so die Spitze der Sonde in gleichbleibender Anlage an der Innenwandung. Die direkte Berührung zwischen, der Sonde und dem Kühlwasser erwies sich zwar als zweckmäßig, das.in Gießereien zum Kühlen der Kokille verfügbare V/asser enthält jedoch häufig Sinkstoffe, welche die Feder gegebenenfalls blockieren können. Ferner können sich im Wasser mitgeführte Verunreinigungen, wie etwa Kalziumsalze, an den Sonden festsetzen und deren elektrischen Kontakt mit der Innenwandung unterbrechen.

Zur Vermeidung derartiger Störungen sieht die Erfindung bei einem Temperaturfühler der eingangs genannten Art vor·, daß in einer Ansenkung in dem dem Kühlwasserdurchlaß zugekehrten Ende des rohrförmigen Gehäuses eine Dichtungsanordnung eingesetzt ist, welche den Zutritt von Wasser zur Feder verhindert.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist in der Innenwand der Kokille eine Blindbohfung für die Aufnahme der Sondenspitze gebildet und ein das Kühlwasser von der Spitze fernhaltender Dichtungskörper darin eingesetzt.

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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Darin zeigt:

l^pig. 1 eine schematisierte Schnittansicht einer mit einer Anordnung der erfindungsgemäßen Temperaturfühler versehenen Stranggußkokille und

Fig. 2 eine Schnittansicht der beiden Wandungen einer Stranggußkokille mit Einzelheiten eines darin eingesetzten Temperaturfühlers.

Die in Fig. 1 teilweise gezeigte herkömmliche Stranggußkokille weist in gegenseitigem Abstand verlaufende innere und äußere Wandungen 10 bzxv. 12 auf. Die Innenwandung 10 ist aus einem Metall von guter Wärmeleitfähigkeit, gewöhnlich aus Kupfer.· Sie umschließt ein flüssiges Metall M, welches sich bis zu einem Spiegel L darin erhebt und im unteren Teil eine teilweise Erstarrung G erfährt. Der Zwischenraum zwischen den Wandungen 10 und 12 bildet einen Durchlaß 13, durch welchen in bekannter Weise Wasser strömt, um die innere Wandung zu kühlen und das Erstarren des Gußstrangs zu unterstützen. Die Kokille ist mit einer Eeihe von in senkrechten Abständen angeordneten, nachstehend im einzelnen beschriebenen Temperaturfühlern 14 gemäß der- Erfindung versehen. Mit den Temperaturfühlern 14- ist über Leitungen 16* und mit der Kokille über eine Leitung 17 eine Meßschaltung 15 elektrisch verbunden. Die Meßschaltung 15 ist lediglich als Blockdiagramm dargestellt, da sie gleich der im einzelnen in der angeführten US-Patentschrift beschriebeneii sein kann.

Fig. 2 zeigt Einzelheiten eines der einander vorzugsweise gleichen Temperaturfühler 14. In eine die Außenwandung 12 der Kokille durchsetzende Bohrung 20 ist ein vorzugsweise aus Metall bestehendes rohrförmiges Gehäuse 19 eingeschraubt.

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Am äußeren Ende des Gehäuse ε 19 ist ein Kopf 21 einstückig angeformt. Das Gehäuse 19 ist von einer Bohrung 22 mit einer ersten und einer zweiten Ansenkung 23 bzw.' 24 durchsetzt. Eine die Bohrung 22 und die Ansenkungeii 23 und 24 durchsetzende längliche Sonde 25 hat an ihrem inneren Ende eine Spitze 26, mit der sie sich am Boden einer Blindbohrung 27 in der Innenwandung 10 in Anlage befindet. Im Bereich der Blindbohrung ist die Sonde von einer Isoliermuffe 28 umgeben, so daß zwischen der Sonde und der Innenwandung nur eine Punktberührung vorhanden ist. Die Sende ist aus einem von dem der -Innenwanduiig verschiedenen Metall. Ist die Innenwandung beispielsweise aus Kupfer, so kann die Sonde etwa aus der Fickel-Kupferlegieruiig Constantän sein. Beispiele für weitere Metalle für eine mit einer kupfernen Innenwandung verwendbare Sonde sind Eisen, Stahl, Legierungen wie die unter der Handelsbezeichnung "AIumel" bekannte, sowie Platin. Die einzige Bedingung ist, daß die beiden Metalle der Wandung und der Sonde zusammen ein Thermopaar bilden, welches bei den auftretenden Temperaturen eine meßbare Signalspannung abzugeben vermag. Sur Erzielung der ex'forderlichen mechanischen Festigkeit ohne unzuträgliche Verengung des Kühlwasserdurchlasses 13 hat die Sonde zweckmäßig einen Durchmesser von etwa 3 mm. Mit Ausnahme des besonders ausgebildeten Gehäuses 19 sind die bisher beschriebenen Teile den in der älteren Patentanmeldung gezeigten gleich.

In der erfindungsgemäßen Ausführimg trägt die Sonde 25 innerhalb der ersten Ansenkung 23 einen fest aufgesetzten Bund 31 und -zwei in" gegenseitigem Abstand angeordnete, gleitend bewegliche Flanschbuchsen 32 und 33· ferner ist innerhalb der Ansenkung 23 eine Druckfeder 34 auf die Sonde 25 aufgeschoben und stützt sich mit ihren Enden an den beiden Flanschbuchsen 32 und 33 ^a^· Die Sonde 25 durchsetzt jeweils am Boden der Ansenkungen 23 und 24 angeordnete Rundringdichtungen 35 bzw. 36. Die Dichtung 36 ist zwischen einer Scheibe 37 und einem in die Einsenkung 24 eingepaßten Deckel 38 gehalten. Am äußeren Ende der Bohrung 22 durchsetzt die Sonde 25 eine

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weitere dort eingesetzte Buchse 39· Bei einem aus Stahl oder einem anderen Metall gefertigten Gehäuse 19 sind clic Flansch™ büchsen 32 und 33, die Scheibe 37, der Deckel 38 und die Bucj^o 39 aus einem isolierenden Werkstoff» Zivi sch en dem. Kopf 22 und der Außenwandung 12 ist zweckmäßig eine weitere Eündringdieh- ' tung 40 eingesetzt.

Die Druckfeder 34 "belastet über die Flanschbuchse 32 und den festen Bund 31 die Spit se 26 in Anlage an der Innenwandung 1-0, während sich die einzelnen Teile bei Temperaturändeiruiigen ausdehnen oder zusammenziehen. Ein Teil der Sonde 25 ißt den den Durchlaß 13 durchströmenden Wasser ausgesetzt, während jedoch die Feder 34 gänzlich innerhalb der Absenkung 23 liegt. Die Rundringdichtung 36 verhindert dabei den Zutritt des strömenden Kühlwassers zur Feder und damit ein mögliches Bl okkieren derselben durch Sinkstoffe.

Die Blindbohrung 27 ist zweckmäßig mit einem plastischen Dichtungskörper 41 ausgefüllt, um das Absetzen von im V/asser mitgefülirten Verunreinigungen im Bereich der Spitze 26 der Sonde 25 zu vereiteln. Der Dichtungskörper ist vorzugsweise flexibel, elektrisch isolierend, ohne Schwierigkeit einsetz~ bar und entfernbar, widerstandsfähig gegenüber den auftretenden Temperaturen und wasserunlöslich. In einer Vsrsuchsanord- nurg nach ASTM D-217 bat das Dichtungsmaterial vorzugsweise eine Eindringtiefe von nicht mehr als etwa 350 im,· Sein Tropf- punkt gemäß ASTM D-566 beträgt wenigstens 120 ⁰C. Beispiele für-«geeignetes Dichtungsmaterial sind verschiedene bekannte Silikonmassen. Zwei mit Erfolg erprobte Dichtungsmassen sind unter den Bezeichnungen "Dow Corning No. 340 Silicone Heat Sink Compound" und "Dow Corning No. 5" der Firma Dow-Corning Corporation, Midland, Michigan, USA, im Handel erhältlich.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist zu erkennen, daß die Erfindung einen Temperaturfühler schafft, bei dem die bei Verwendung eines Sondenfühlers in Verbindung mit gewöhnlich in Gießereien verfügbarem, Sinkstoffe .und Verunreinigungen enthaltendem Wasser auftretenden Störungsquellen beseitigt r-ind.

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Claims (3)

1. Pat ent an sprue Ii e: "

   (ΐΛ Temperaturfühler, insbesondere zur Verwendung an einer xn gegenseitigem Abstand angeordnete, einen Kühlwasserdurchlaß begrenzende, metallische Innen- und Außenxrendungen aufweisenden Stranggußkokille, mit einer in einem wasserdicht in der Außenwandung eingesetzten, rohrförmigen Gehäuse geführten und durch das Kühlwasser hindurch verlaufenden Sonde aus einem von deia dor Innenwandung verschiedenen Metall, vrelche durch eine in dem rohrförmigen Gehäuse gehaltene Druckfeder mit einer an ihrem vorderen Ende gebildeten Spitze in metallische Berührung mit der Innenwandung belastet und gegenüber der AuJßenwandung elektrisch isoliert ist und der Erzeugung einer die Temperatur des mit der Innenwandung in Berührung stehenden flüssigen Hetalls anzeigenden, meßbaren und an eine mit der Sonde verbundenen Meßschaltung anlegbaren Spannung dient, nach Patent (Patentanmeldung P 21 5O 926.2), dadurch gekennzeichnet, daß in der An Senkung in dem "dem Kühlwasserdurchlaß zugekehrten Ende des rohrförmigen Gehäuses eine Dichtungsanordnung eingesetzt ist, welche den Zutritt von Wasser zur ."Feder verhindert.
2. 2. Temperaturfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde innerhalb der Ansenkung Buchsen trägt, daß die Feder die Sonde zwischen d.en Buchsen umgibt und daß die Dichtungsanordnung an entgegengesetzten Enden der Ansenkung eingesetzte Rundringdichtungen enthält.
3. 3. Temperaturfühler nach Anspruch 1 oder 2, dadueh gekennzeichnet, daß in der Innenwandung der Kokille eine Blindbohrung für die Aufnahme' der Sondenspitze gebildet und ein das Kühlwasser von der Spitze fernhaltender Dichtungskörper in die Blindbohrung eingesetzt ist.

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