DE2515295B2

DE2515295B2 - DEVICE FOR MEASURING THE TEMPERATURE OF A GRAY OR PASTE-SHAPED MIXTURE

Info

Publication number: DE2515295B2
Application number: DE19752515295
Authority: DE
Inventors: Erich Ing.(Grad.) 8901 Meitingen Schuster
Original assignee: Sigri Elektrographit 8901 Meitingen GmbH
Current assignee: Sigri GmbH
Priority date: 1975-04-08
Filing date: 1975-04-08
Publication date: 1977-08-18
Also published as: DE2515295A1; DE2515295C3

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen der Temperatur eines körnigen oder pastenförmigen Mischguts während des Mischvorgar.'gs in einem mit Mischwellen versehenen Zwangsmischer oder -kneter mit einem oder mehreren Thermoelementen und Schleifringen zur Abnahme des Meßsignals.The invention relates to a device for measuring the temperature of a granular or pasty Mixing material during the Vorgar.'gs in a compulsory mixer or kneader equipped with mixing shafts with one or more thermocouples and slip rings to pick up the measurement signal.

Zum Mischen von körnigen oder zähen plastischen " Massen sind Zwangsmischer oder Kneter mit einem trogförmigcn Raum zur Aufnahme des Mischguts und schaufelartigen auf einer oder mehreren Mischwellen angeordneten Mischwerkzeugen bekannt, wobei die Wellen außerhalb de:s Mischertrogs gelagert sind. Zum Aufheizen des Mischguts sind an den Wänden des Mischertroges Vorrichtungen, wie Dampfrohre, Kammern für Heizflüssigkeiten oder elektrische Heizelemente angeordnet, die wegen des schlechten Wärmeübergangs zwischen Trogwänden und Mischgut mit einer beträchtlichen Übertemperatur betrieben werden, so daß die Temperatur der Trogwände als Meßgröße für die Bestimmung der Mischguttemperatur ungeeignet ist. Zum Messen der Mischguttemperatur ist es bekannt, als Temperaturfühler ummantelte Thermoelemente durch Bohrungen der Trogwände in den Mischraum einzuführen. Im Bereich der Trogwände angeordnete Temperaturfühler überziehen sich insbesondere beim Mischen pastenförmiger Massen verhältnismäßig schnell mit einer den Wärmeaustausch mit dem Mischgut beeinträchtigenden Kruste. Die Messung wird neben der Krustenbildung zudem durch den von den Heizflächen ausgehenden Wärmestrom verfälscht, so daß die mit einem wandnahen Temperaturfühler ermittelte Temperatur von der etwa nach Stillsetzung des Mischers mit einem in das Mischgut eingetauchten Thermoelement gemessenen wahren Mischguttemperatür beträchtlich abweicht, wobei der Betrag der Temperaturdifferenzen zeitlich und örtlich nicht konstant ist. Fiir weniger temperaturempfindliche Mischgüter sind derartige Temperaturdifferenzen im allgemeinen ohne nachteilige Wirkungen, für temperaturempfindliche Mischgüter, die beispielsweise Komponenten mit einem hohen Dampfdruck oder einer niedrigen Zersetzungstemperatur enthalten, bewirkt das Überschreiten einer kritischen Mischguttemperatur jedoch eine Verschlechterung der Gutqualität, durch die eine weitere Verarbeitung oder die Verwendung des Mischguts erschwert oder sogar verunmöglicht werden kann. Im Wandbereich des Mischtrogs angeordnete Temperaturfühler sind aus den genannten Gründen ebenfalls nicht geeignet, etwa für ein vorgegebenes Aufheizprogramm die Leistung der Heizvorrichtungen regelnde Steuersignale zu liefern.For mixing granular or tough plastic " Masses are compulsory mixers or kneaders with a trough-shaped space for receiving the material to be mixed and Shovel-like mixing tools arranged on one or more mixing shafts are known, the Shafts outside of the mixer trough are stored. To heat the mix are on the walls of the Mixer trough devices such as steam pipes, chambers for heating liquids or electrical heating elements arranged, which because of the poor heat transfer between the trough walls and the mix be operated at a considerable excess temperature, so that the temperature of the trough walls as a measured variable is unsuitable for determining the mix temperature. It is used to measure the mix temperature known as temperature sensors sheathed thermocouples through holes in the trough walls in the To introduce mixing room. In particular, temperature sensors arranged in the area of the trough walls cover one another when mixing pasty masses relatively quickly with a heat exchange with crust affecting the mix. In addition to the crust formation, the measurement is also carried out by the the heat flow emanating from the heating surfaces is falsified, so that the heat flow with a temperature sensor close to the wall Determined temperature from the one immersed in the mix after the mixer was shut down The true mix temperature measured by the thermocouple deviates considerably, whereby the amount of Temperature differences in time and place is not constant. For less temperature-sensitive mixes such temperature differences are generally without adverse effects for temperature-sensitive persons Mixtures, for example components with a high or low vapor pressure Containing decomposition temperature, however, causes a critical mix temperature to be exceeded a deterioration in the quality of the goods, which could result in further processing or the use of the Mixture can be made difficult or even impossible. Arranged in the wall area of the mixing trough For the reasons mentioned, temperature sensors are also not suitable, for example for a given one Heating program to deliver control signals regulating the output of the heating devices.

Es ist bekannt, z. B. durch die DT-OS 23 57 409, die Innentemperatur von Drehofen mit Thermoelementen zu messen, die vom Ofenmantel in das Innere des Ofens ragen. Die Thermospannung wird dabei über besondere den Elementen zugeordnete Schleifringe abgegriffen. In Truginischern fuhri wegen der geringen Wärmeleitfähigkeit des mehr oder weniger aufgelockerten Gemischs und des schlechten Wärmeübergangs der vom Mantel bzw. von den Wänden des Mischtrogs ausgehende Wärmstrom zu einem Fehler der Temperaturmessung. Da bei Anordnung dieser Art in Zwangsmischern die Meßfühler beträchtlichen Kräften ausgesetzt sind, müssen die Schutzmäntel entsprechend massiv ausgeführt sein, wodurch der Meßfehler zusätzlich vergrößert wird.It is known e.g. B. by DT-OS 23 57 409, the internal temperature of rotary kiln with thermocouples to measure, which protrude from the furnace shell into the interior of the furnace. The thermal voltage is thereby over special Slip rings assigned to the elements are tapped. In Truginischern because of the low thermal conductivity the more or less loosened mixture and the poor heat transfer from the Jacket or heat flow emanating from the walls of the mixing trough leads to an error in the temperature measurement. Because with this type of arrangement in compulsory mixers, the sensors are exposed to considerable forces are, the protective sheaths must be made correspondingly massive, which also increases the measurement error is enlarged.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Temperaturfühler zu vermeiden und die Differenz zwischen tätsachlicher Mischguttemperatur und den mit einem in das Mischgut eintauchenden Temperaturfühler kontinuierlich gemessenen Temperaturen derartig zu verringern, daß Schädigungen der Mischgutqualität ausgeschlossen und eine dem Mischgut angemessene Temperaturregelung der Heizvorrichtungen möglich werden.The invention is based on the object of avoiding the disadvantages of the known temperature sensors and the difference between the actual mix temperature and the one in the mix immersed temperature sensor measured continuously To reduce temperatures in such a way that damage to the mix quality is excluded and a temperature control of the heating devices appropriate to the mix becomes possible.

Zur Lösung der Aufgabe wird eine Vorrichtung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, die wenigstens ein in die turbulente Zone des Mischraums ragendes ummanteltes, in eine Ausnehmung der Mischwelle eingreifendes Thermoelement enthält sowie auf dem Wellenstumpf außerhalb des Mischertrogs angeordnete Schleifringe zur Abnahme und ein Meßumformer zur Verstärkung des Meßsignals und Meßkabe! zwischen Thermoelementen u;id Meßumformer, die wenigstens in einer sich zwischen Ausnehmung und Wellenstumpf erstreckenden Bohrung der Mischwelle geführt sind.To achieve the object, a device of the type mentioned is proposed which at least a jacketed one protruding into the turbulent zone of the mixing chamber and into a recess in the mixing shaft Includes engaging thermocouple and arranged on the stub shaft outside of the mixer trough Slip rings for acceptance and a transducer to amplify the measuring signal and measuring cable! between Thermocouples and transducers located at least in one between the recess and the stub shaft extending bore of the mixing shaft are performed.

Der das Thermoelement umschließende Mantel ist vorzugsweise messerförmig ausgebildet und nach einer weiteren bevorzugten Ausbildung ist der spaltenförmige Raum zwischen Thermoelement und Mantel mit einem eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisenden Stoff gefüllt.The jacket surrounding the thermocouple is preferably knife-shaped and after a Another preferred embodiment is the gap-shaped space between the thermocouple and the jacket filled with a substance having a high thermal conductivity.

Zur Aufnahme des zweckmäßig normal zur Mischwelle angeordneten Thermoelements ist die Mischwelle mit einer besonderen Ausnehmung versehen, in die das Element zusammen mit dem schützenden Mantel eingeführt und mit der Welle durch Schrauben, Keiloder Kegelverbindungen formschlüssig verbunden ist, wobei die gegebenenfalls mit einer zusätzlichen Dichtung versehene Verbindung die Ausnehmung gegen den Zutritt von Mischgut abschirmt. Sind an den Mischwellen Mischwerkzeuge angeordnet, so kann das Thermoelement zweckmäßig anstelle eines Mischwerkzeuges in die dafür bestimmte Bohrung oder gemeinsam mit dem Mischwerkzeug, dessen Schaft mit einer sichThe mixing shaft is used to accommodate the thermocouple, which is expediently arranged normal to the mixing shaft provided with a special recess in which the element together with the protective jacket is inserted and positively connected to the shaft by screws, wedge or conical connections, the connection optionally provided with an additional seal being the recess shields against the ingress of mix. If mixing tools are arranged on the mixing shafts, this can be done Thermocouple is useful instead of a mixing tool in the designated hole or together with the mixing tool, the shaft of which with a

radial von der Welle in den Mischraum erstreckenden Bohrung zur Aufnahme des Thermoelements versehen ist, eingeführt sein. Im letzten Fall dient der Schaft als Mantel für das Thermoelement. Die Länge des Thermoelements ist zweckmäßig derartig bemessen, s daß die Meßstelle zur Erreichung eines günstigen Wärmeübergangs in den Bereich n:it größter Mischgutturbulenz ragt. Durch die turbulente Strömung wird zudem das Haften von Mischgut an dem Mantel verhindert. Die Mischwelle ist mit einer oder mehreren axialen Bohrungen versehen, die sich von der oder den mit Thermoelementen bestückten Ausnehmungen zum Wellenstumpf außerhalb des Mischertrogs erstrecken und durch die das Thermoelement mit den auf dem Wellenstumpf angeordneten Schleifringen verbindende Maßkabel geführt sind. Für die Messungen ist es vorteilhaft, das Meßsignal vor der Abnahme zu verstärken und zu diesem Zweck auf dem Wellenstumpf einen Meßumformer anzuordnen, dessen Hilfsspannung ebenfalls über Schleifringe zugeführt wir!is provided radially from the shaft in the mixing chamber extending bore for receiving the thermocouple, be introduced. In the latter case, the shaft serves as a jacket for the thermocouple. The length of the thermocouple is suitably dimensioned such, that the measuring point s to achieve a favorable heat transfer n in the range: it protrudes largest Mischgutturbulenz. The turbulent flow also prevents the mix from sticking to the jacket. The mixing shaft is provided with one or more axial bores which extend from the recess or recesses equipped with thermocouples to the stub shaft outside of the mixer trough and through which the thermocouple and the slip rings connected to the stub shaft are guided. For the measurements it is advantageous to amplify the measuring signal before acceptance and for this purpose to arrange a measuring transducer on the stub shaft, the auxiliary voltage of which is also supplied via slip rings!

Der dem Schutz des Thermoelements dienende Mantel ist bevorzugt messerförmig ausgebildet, wobei sich die größte Breite in Drehrichtung erstreckt. Durch eine derartige Form wird ein kleines Widerstandsmoment bei verhältnismäßig großer wärmeaustauschender Fläche erreicht. Zur Verbesserung des Wärmeübergangs ist es darüber hinaus von Vorteil, den Raum zwischen Mantel und Thermoelement mit einem eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisenden Stoff, z. B. mit einem Metallpulver, zu füllen.The jacket serving to protect the thermocouple is preferably knife-shaped, with the greatest width extends in the direction of rotation. Such a shape creates a small section modulus achieved with a relatively large heat-exchanging surface. To improve the heat transfer it is also an advantage to fill the space between the jacket and the thermocouple with a high thermal conductivity material, e.g. B. with a metal powder to fill.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemiißen Vorrichtung ist das Vermeiden von die Temperaturmessung verfälschenden Verkrustungen der Meßfühler, da sich bildende Ansätze in der turbulenten Mischguizone durch den Mischgutstrom stets vom Mantel abgeschert werden. Die ständige Umwälzung des Mischguts gewährleistet darüber hinaus einen guten Wärmeübergang, so daß Temperaturänderungen praktisch ohne zeitliche Verzögerung richtig gemessen werden und die Meßsignale zur Regelung der Heizvorrichtung verwendet werden können.A significant advantage of the device according to the invention is the avoidance of temperature measurement falsifying incrustations of the measuring sensor, as deposits are formed in the turbulent mixed guizone are always sheared off the shell by the stream of mix. The constant circulation of the mix also ensures good heat transfer, so that temperature changes practically without time delay can be measured correctly and the measurement signals used to control the heating device can be.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung beispielhaft erläutert:The invention is explained below using a drawing as an example:

In der Zeichnung ist I ein Mischertrog mit Heizvorrichtungen 2, einer Mischwelle 3 und oem Antrieb 4. Die Mischwelle 3 ist mit Misciiwerkzeugen 5 und einer Ausnehmung 6 versehen, in die das Thermoelement 7 mit dem Mantel 8 eingreifen und durch die Kegelverbindung 9 mit der Mischwelle 3 verbunden sind. Von der Ausnehmung 6 erstreckt sich die axiaJe Bohrung IO zum Vvellenstumpf 1 i, auf dem der Meßumformer 12 und die Schleifringe 13 und 14 angeordnet sind. Durch die Bohrung 10 sind Meßkabel 15 vom Thermoelement 7 zum Meßumformer 12 geführt. Die Schleifringe 13 dienen der Zuführung einer Hilfsspannung für den Meßumformer, das verstärkte Meßsignal wird an den Schleifringen 14 abgenommen und über zeichnerisch nicht dargestellte Programmregler od. dgl. einer Vorrichtung zur Regelung der Heizleistung zugeführt.In the drawing, I is a mixer trough with heating devices 2, a mixing shaft 3 and an oem Drive 4. The mixing shaft 3 is equipped with mixing tools 5 and a recess 6, in which the thermocouple 7 engage with the jacket 8 and are connected to the mixing shaft 3 by the conical connection 9. From the recess 6 extends the axial bore IO to the Vvellenstump 1 i, on which the transducer 12 and the slip rings 13 and 14 are arranged. Measuring cables are through the bore 10 15 passed from thermocouple 7 to transmitter 12. The slip rings 13 are used to feed a Auxiliary voltage for the transmitter; the amplified measurement signal is taken from slip rings 14 and via program controller or the like, not shown in the drawing, a device for controlling the Heating power supplied.

Hierzu I Blatt ZeichnungenFor this purpose I sheet drawings

Claims

Patent claims:

1. Device for measuring the temperature of a granular or pasty mix during the mixing process in a compulsory mixer or kneader with a mixer shaft or several thermocouples and slip rings for picking up the measurement signal, characterized in that, that at least one jacketed thermocouple protruding into the turbulent zone of the mixing chamber in a recess of the Mixing shaft engages, slip rings for acceptance on the shaft stub outside the mixer trough and a transducer for amplifying the measuring signal are arranged and measuring cables between Thermocouples and transducers in at least one between the recess and the stub shaft extending axial bore of the mixing shaft are performed.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the thermocouple enclosing Sheath is knife-shaped.

3. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the space between the jacket and the thermocouple with a substance that has a high thermal conductivity is filled.