DE2338532A1

DE2338532A1 - Vorrichtung zur aufnahme von licht- und waermestrahlen fuer optische temperaturmessvorrichtungen

Info

Publication number: DE2338532A1
Application number: DE19732338532
Authority: DE
Inventors: Heinz Kleiber
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-07-30
Filing date: 1973-07-30
Publication date: 1975-02-27
Also published as: DE2338532B2; FR2239675B1; FR2239675A1; IT1017672B; CH571940A5

Description

Heirz Kleiber ■ *

Ing. (grad) _o_

852 Erlangen Erlangen, «Λ Juli 1973

Spitzwegstr. 27

Mein Zeichen: VPA 73/8513 Hnn/Po

Vorrichtung zur Aufnahme von Licht- und Wärmestrahlen für optische Temperaturmeßvorrichtungen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Aufnahme von Licht- und Wärmestrahlen für optische Temperaturmeßvorrichtungen, insbesondere unter Verwendung von starren oder flexiblen Lichtleitern.

Vorrichtungen dieser Art sind z.B. durch die DT-AS 1 508 250 bzw. dirch die US-PS 2 709 367 bekannt geworden. Beide Anordnungen dienen zur Messung von in Konvertergefäßen untergebrachten Metallschmelzen. Der Quarz- bzw. Saphirstab liegt ständig an bzw. in der ruhenden Metallschmelze, so daß keine Möglichkeit besteht, daß sich zwischen dem zu messenden Gut und den starren oder flexiblen Lichtleitern eine das Meßergebnis fälschende Zwischenschicht bildet. Völlig anders liegen die Verhältnisse bei Vorrichtungen, bei denen die Wärmeabstrahlfläche unter der Einwirkung von öl- und/oder Wasserdämpfen oder von Emulsionen steht, wie dies beispielsweise beim Rohrschweißen auftritt. Da die zur Temperaturmessung benutzten Licht- und/oder Wärmestrahlen durch die auftretenden Dämpfe und Flüssigkeitsreste absorbiert bzw. reflektiert werden, treten bei Verwendung der herkömmlichen optischen Temperaturmeßgeräte erhebliche Meßfehler auf, die einen praktischen Einsatz ausschließen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht in der Beseitigung dieser Nachteile durch Schaffung einer im Aufbau einfachen und praktisch wartungsfreien Anordnung, mit deren

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Hilfe die während des Betriebes entstehenden oder sonstwie zugeleiteten Dämpfe u.dgl. das Meßergebnis kaum noch beeinflussen können. Ebenso sollen Meßfehler, die durch Erwärmung der Düse, beispielsweise durch Innenreflektion, entstehen können, weitgehendst ausgeschaltet werden. Gemäß der Erfindung wird dies bei einer Vorrichtung zur Aufnahme von Licht- und Wärmestrahlen der obengenannten Art dadurch erreicht, daß Mittel vorgesehen sind, die die Meßzone frei von schädlichen Flüssigkeiten, Gasen und/oder Dämpfen halten. Mit Vorteil dienen als Freihaltemittel für die Meßzone gas- und/oder flüssige Medien, die unter Druck mittels düsenartiger Anordnungen gegen die Meßzone gefördert werden. Damit durch erwärmte düsenartige Anordnungen keine Jehlmessungen entstehen können, ist es von Vorteil, daß die düsenartigen Anordnungen kühlbar sind» Zur Erzielung einer in vielen Fällen ausreichenden Kühlung ohne zusätzliche Mittel ist es von Vorteil, daß die düsenartige Anordnung das dem zu messenden Gut zugewandte Ende der Lichtleiter bzw. der Lichtleiterbündel umfaßt. Zur Vereinfachung des Gerätes ist es vorteilhaft, daß die Lichtleiter bzw. Lichtleiterbündel einen Hohlleiter bilden, der zum Zuführen des gas- und/oder flüssigen Mediums dient. Um bei bedrängten Platzverhältnissen eine Unterbringungsmöglichkeit zu schaffen, ist es vorteilhaft, daß die düsenartigen Anordnungen und die Lichtleiter bzw. die Lichtleiterbündel getrennte Bauteile bilden und wenigstens eine der düsenartigen Anordnungen quer oder schräg zur Meßachse angeordnet ist. Zur Erzielung einer größeren Meßzonenfläche ist es von Vorteil, daß die düsenartige Anordnung ringförmig ausgebildet ist und die Austrittsöffnungen für das gas- und/oder flüssige Medium in Richtung auf die Meßzone gerichtet sind. Um das gas- und/oder flüssige Medium möglichst lange von der optischen Meßachse fernzuhalten, ist es von Vorteil, daß die düeenartige Anordnung doppelwandig ausgebildet ist und der von den beiden Wandteilen gebildete Hohlraum zum Zuführen des gas- und/oder flüssigen Mediums dient. Um eine gute Prei-

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haitewirkung für die Meßzone zu erreichen, ist es τοπ Vorteil, daß die düsenartige Anordnung die Form einer an sich bekannten Lavaldüse aufweist. Um den Anwendungsbereich zu erweitern, ist es vorteilhaft, daß die dtisenartige Anordnung unmittelbar vor der Optik eines Temperaturmeßgerätes, z.B. eines Pyrometers, anbringbar oder selbst Bestandteil des Temperaturmeßgerätes ist. Schließlich ist es zur Einsparung besonderer Bauteile von Vorteil, daß die düsenartige Anordnung Bestandteil eines Werkzeuges oder eines Induktors einer Induktionserwärmungsanlage ist.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung dargestellt.

Fig. 1 zeigt in Ansicht einen Teil einer Temperaturmeßvorrichtung zur Messung der Temperatur im Schweißpunkt eines Rohres, wobei die düsenartige Anordnung mit den Lichtleitern bzw. Lichtleiterbündeln zu einer Baueinheit vereinigt ist und/oder zusätzlich eine weitere düsenförmige Anordnung als selbständiges Bauteil in Schräglage unter einem Winkel oCr vorgesehen ist.

Fig. 2 zeigt in Ansicht die düsenförmige Anordnung mit einer um den Außenmantel verlegten Kühlschlange, sowie die Auebildung der Lichtleiter bzw. der Lichtleiterbündel als Hohlleiter.

Fig. 3 zeigt in Ansicht die Ausbildung der düsenartigen Anordnung als Ringkörper.

Fig. 4 zeigt in Ansicht eine auf die Schweißstelle gerichtete autogene Schweißflamme, deren die Meßzone bedeckenden Teil durch die düsenartige Anordnung in Form einer doppelwandigen Lavaldüse beiseite gehalten wird·

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Pig. 5 zeigt eine Temperaturmeßkamera, die unmittelbar mit einer als Aufsetzteil ausgebildeten, düsenartigen Anordnung versehen ist.

Mit 1 ist der Lichtleiter bzw. das Lichtleiterbündel bezeichnet, das zur Abtastung der Meßzone 2 dient und die Meßwerte an die zeichnerisch nicht dargestellte Temperaturmeßvorrichtung weiterleitet. Die düsenartige Anordnung 3 umfaßt den Lichtleiter 1 und wird durch den Einlaufstutzen 4 bzw. 4' mit gas- und/oder flüssigen Medien, wie z.B. Argon, Stickstoff, Luft oder Wasser, versorgt und auf die Meßzone 2 unter Druck geblasen oder gespritzt. Der Einlaßstutzen 4 wird verwendet, wenn die düsenartige Anordnung 3 doppelwandig ausgebildet ist (wie zeichnerisch dargestellt) und der Einlaßstutzen 4¹ wird bei einwandiger Ausbildung der düsenartigen Anordnung benutzt. Im letzteren Pail kann der Innenraum der düs^uartigen Anordnung mit Führungsblechen 5 versehen werden, die eine gute Durchmischung des Blas- oder Spritzmittels bewirken. Die Meßzone 2 stellt im vorliegenden Falle einen Wandteil e±ies zu schweißenden Rohres 6 dar, das aus einem gestreckten Blech zur Rohrform gebogen und der Längsschlitz mit Hilfe bekannter Schweißverfahren zusammengeschweißt wird. Mit 7 ist der sich in Richtung des Pfeiles stets weiterbewegende Schweißpunkt bezeichnet. Selbstverständlich kann die vorliegende Vorrichtung auch für stationäre Meßzonen bzw. Schweißpunkte verwendet werden. Ebenso ist es möglich, den optischen Teil, z.B. den Lichtleiter von der düsenförmigen Anordnung baulich zu trennen. Eine solche Anordnung ist in Fig. 1 in Form der gestrichelt gezeichneten düsenförmigen Anordnung 3¹ dargestellt. Letztere kann sowohl schräg als auch quer zur Meßachse 9 angebracht werden, je nach Größe des eingezeichneten Winkels cO · Einlaßstutzen für das Spritz- oder Blasmittel ist mit 4" bezeichnet. -·

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Fig. 2 zeigt eine düsenartige Anordnung 3 die mit einer Kühlschlange 10 versehen ist, deren Kühlflüssigkeit bei 11 zu- und durch den Stutzen 12 abläuft. Hierdurch ist eine intensive Kühlmöglichkeit geschaffen worden. In manchen Fällen reicht auch die Kühlung durch das auf die Meßzone 2 gespritze oder geblasene Medium aus, welches bei der in Fig. 2 dargestellten Anordnung durch den als Hohlleiter 13 ausgebildeten Lichtleiter bzw. durch das hohle Lichtleiterbündel zugeführt wird.

In FIg. 3 ist die düsenartige Anordnung ringförmig ausgebildet. Das auf .die Meßzone 2 zu spritzende oder blasende Medium wird durch den Stutzen 14 zugeführt und entweicht aus den Bohrungen 15, die in der Kegelmantelfläche 16 in Richtung auf die Meßzone 2 eingebracht sind.

Fig. 4- zeigt die Meßzone 2, die von der Flamme 17 eines genen Schweißbrenners 18 bestrichen wird. Damit der Meßfleck von der Flamme befreit wird, wird durch die rphrförmige Düse 19 ringsum die Meßzone 2 ein Gas- oder Flüssigkeitsschleier gezogen. Als Rohrdüse wird im vorliegenden Falle eine an sich bekannte Lavaldüse verwendet. Der Zufluß des gasförmigen oder flüssigen Mediums kann entweder durch den Stutzen 20 oder - wie durch den Pfeil 21 angedeutet - zugeführt werden. Erforderlichenfalls können beide Zuführungsmöglichkeiten gleichzeitig benutzt werden.

In Fig. 5 erfolgt die Freihaltung der Meßzone 2 durch eine * düsenartige Anordnung 3, die unmittelbar vor einer handelsüblichen Meßkamera 22 angeordnet ist.

Der Gegenstand der Erfindung beschränkt sich nicht auf die aufgeführten Ausführungsbeispiele, sondern er kann in mehrfacher Weise abgewandelt werden. So ist es z.B. möglich und in vielen Fällen aus raumsparenden Gründen vorteilhaft, daß die äüsenartige Anordnung 3 Bestandteil eines Werkzeuges, z.B. eines Schweißbrenners ist,, Ebenso ist es aus den gleichen Grün-

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den vorteilhaft, daß die düsenartige Anordnung Bestandteil eines Induktors ist, der vielfach nur einwindig ausgeführt wird und sich beispielsweise leicht mit der ringförmig ausgebildeten Anordnung gemäß Fig. 3 vereinigen läßt. In den vorstehend genannten Ausführungsbeispielen sind der Einfachheit halber die Lichtleiter bzw. Lichtleiterbündel nur in Einzelanordnung aufgeführt. Es ist jedoch auch möglich und in vielen Fällen vorteilhaft, mehrere lichtleiter bzw. Lichtleiterbündel, die sich in verschiedenen Düsen befinden, nach ihrem Austritt aus der Düse diese zu einem einzigen Lichtleiterbündel zusammenzufassen.

5 Figuren
11 Patentansprüche

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Claims

- 7 - VPA 73/8313 Patentansprüche

Vorrichtung zur Aufnahme von Licht- und Wärmestrahlen für optische Temper; ^urmeßvorrichtungen, insbesondere unter Verwendung von starren oder flexiblen Lichtleitern, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die die Meßzone (2) frei von schädlichen Flüssigkeiten, Gasen und/oder Dämpfen halten.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Freihaltemittel für die Meßzone (2) gas- und/oder flüssige Medien dienen, die unter Druck mittels düsenartiger Anordnungen (3, 19) gegen die Meßzone (2) gefördert werden.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die düsenartigen Anordnungen (3> 19) kühlbar sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die düsenartige Anordnung (3, 19) das dem zu messenden Gut zugewandte Ende der Lichtleiter bzw. der Lichtleiterbündel (1) umfaßt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleiter bzw. Lichtleiterbündel (1) einen Hohlleiter (13) bilden, der zum Zuführen des gas- und/oder flüssigen Mediums dient.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die düsenartigen Anordnungen (3, 19) und die Lichtleiter bzw. die Lichtleiterbündel (1) getrennte Bauteile bilden und wenigstens eine der düsenartigen Anordnungen quer oder schräg zur Meßachse (9) angeordnet ist.

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7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die düsenartige Anordnung (3) ringförmig ausgebildet ist und die Austrittsöffnungen (15) für das gas- und/oder flüssige Medium in Richtung auf die Meßzone (2) gerichtet sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die düsenartige Anordnung (3, 19) doppelwandig ausgebildet ist und der von den beiden Wandteilen gebildete Hohlraum zum Zuführen des gas- und/oder flüssigen Mediums dient.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die düsenartige Anordnung (19) die Form einer an sich bekannten Lavaldüse aufweist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die düsenartige Anordnung (3, 19) unmittelbar vor der Optik eines Temperaturmeßgerätes (22), z.B. tines Pyrometers, anbringbar oder selbst Bestandteil des Temperaturmeßgerätes ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die düsenartige Anordnung (3, 19) Bestandteil eines Werkzeuges oder eines Induktors einer Induktionserwärmungsanlage ist.

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