DE2606453B1

DE2606453B1 - Vorrichtung zum messen der temperatur von mittels stromstarker glimmentladung zu behandelnder werkstuecke

Info

Publication number: DE2606453B1
Application number: DE19762606453
Authority: DE
Inventors: Bernd Dipl-Phys Edenhofer
Original assignee: BERGHAUS IONIT ANSTALT
Current assignee: BERGHAUS IONIT ANSTALT
Priority date: 1976-02-18
Filing date: 1976-02-18
Publication date: 1977-07-21
Also published as: JPS52100272A; DE2606453C2; US4074140A; FR2341847A1; CH612268A5; BR7700946A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen der Temperatur von mittels stromstarker Glimmentladung zu behandelnder Werkstücke in einem Behälter mit einem Thermoelement, wobei die Werkstücke mindestens zeitweise kathodisch geschaltet sind.

Die Temperaturmessung derartig zu behandelnder Werkstücke wurde bisher in der Weise vorgenommen, daß Bohrungen in den Werkstücken angebracht oder vorhandene Bohrungen ausgenutzt wurden, um ein Thermoelement einzusetzen, das dann durch die Entladungsstrecke der Glimmentladung geführt wurde. Diese Methode hat einige wesentliche Nachteile. Das Glimmlichtplasma innerhalb der Entladungsstrecke der Glimmentladung vermag die Meßgenauigkeit des Thermoelementes durch elektrische Aufladung und durch Einlagerung von Fremdatomen zu beeinträchtigen. Im extremen Fall der Entladungskonzentration kann das Thermoelement völlig zerstört werden. Außerdem ermöglicht diese Art der Temperaturmessung lediglich das Messen der Temperatur der Werkstücke in einem relativ großen Abstand von ihrer Oberfläche, die der Glimmentladung ausgesetzt ist. Dadurch ergibt sich lediglich eine indirekte und zeitverzögerte Messung.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine schnellere und sichere Temperaturerfassung ermöglicht, wobei das Thermoelement nicht mehr durch die Entladungsstrecke geführt ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in dem Behälter zu den Werkstücken ein zusätzliches, ebenfalls der Glimmentladung ausgesetztes Werkstück elektrisch isoliert an der Behälterwandung angeordnet ist, und daß das Thermoelement von außen durch die Behälterwandung hindurch in eine Bohrung des Werkstückes hineinragt.

Das Thermoelement kann gegenüber dem Werkstück und der Behälterwandung elektrisch isoliert sein, indem es etwa in einem Keramikrohr angeordnet wird, das sich in der Bohrung des Werkstückes befindet. Eine vergrößerte Empfindlichkeit wird jedoch erreicht, wenn

das Thermoelement in einer Bohrung des Werkstücks angeordnet und direkt mit dem Werkstück verschweißt ist. Hierbei ist es zweckmäßig, wenn das Werkstück eine metallische, das Eindringen von Fremdatomen aus der Glimmentladung verhindernde Deckschicht aufweist, die beispielsweise aus austenitischem Stahl bestehen kann, der gegen Stickstoffeindiffusionen schützt Das Thermoelement kann dabei direkt mit der Deckschicht verschweißt sein, wodurch im übrigen die Montage erleichtert wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

F i g. 1 zeigt einen Behälter zur stromstarken Glimmentladung mit einer darin angeordneten Vorrichtung zum Messen der Temperatur.

F i g. 2 zeigt eine Ausführungsform der Vorrichtung zum Messen der Temperatur, wie sie in einem Behälter gemäß F i g. 1 verwendet werden kann.

Fig.3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung ausschnittweise.

Der in F i g. 1 schematisch dargestellte Behälter 1 enthält eine Charge 3 aus Werkstücken, die mittels stromstarker Glimmentladung beispielsweise zur Nitrierhärtung behandelt werden soll. Die Charge 3 ist über eine Stromdurchführung 2, die durch die Behälterwandung geführt ist, kathodisch geschaltet, während der Behälter 1 anodisch geschaltet ist. Zusätzlich zu der Charge 3 ist ein weiteres Werkstück 5 in dem Behälter angeordnet, das ebenfalls kathodisch geschaltet und durch die Behälterwandung durchgeführt ist, wobei innerhalb des Werkstücks 5 ein Thermoelement 6 angeordnet ist. Wird die Glimmentladung nicht mittels Gleichstrom, sondern mittels Wechselstrom betrieben, sind die Charge 3 und das Werkstück 5 nur zeitweise kathodisch geschaltet.

Gemäß dem in F i g. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist durch die Behälterwandung Xa ein Rohr 4 aus elektrisch isolierendem Material geführt, innerhalb dessen sich ein Metallrohr 12 befindet, das kathodisch geschaltet ist. Das Metallrohr 12 ist mit einem Werkstück 5 verschraubt, wobei das Werkstück 5 gegen das Rohr 4 anliegt und sich mit Abstand zu der Behälterwandung la befindet. Zwischen der Behälterwandung la und der Seite des Werkstücks 5, die der Behälterwandung la zugekehrt ist, ist um das Isolierrohr 4 ein Spaltsystem, bestehend aus leitenden Teilen 10 und isolierenden Teilen 11 in an sich bekannter Weise angeordnet, wobei zwischen den einzelnen Metallscheiben 10 jeweils ein Spalt angeordnet ist, der durch die Isolierscheiben 11 mit geringerem Durchmesser als die Metallscheiben 10 hervorgerufen wird. Hierdurch wird die Gefahr von Überschlägen, die den Glimmentladungsbetrieb stören und unterbrechen könnten, vermieden. Ein derartiges Spaltsystem, das beispielsweise auch nach der DT-AS 14 40 658 ausgebildet sein kann, wird im dargestellten Falle durch Aufschrauben einer Mutter 13 auf die Stange 12, die sich gegen das Isolierrohr 4 abstützt und durch Abstützen des Isolierrohrs 4 mittels einer Mutter 14 gegenüber der Behälterwandung la zusammengepreßt und in seiner Lage gehalten.

Im Werkstück 5 befindet sich eine Bohrung 7, die mit der entsprechenden Bohrung im Rohr 12 in Verbindung steht. Innerhalb der Bohrung 7 ist ein Thermoelement 6 angeordnet, das mit einer Deckschicht 8 verschweißt ist, die auf das Werkstück 5 aufschraubbar ist. Die Deckschicht 8 besteht beispielsweise aus austenitischem Stahl und verhindert das Eindiffundieren von Stickstoff

beispielsweise bei der Nitrierhärtung von Werkstücken mittels stromstarker Glimmentladung.

Das Werkstück 5 braucht selbst überhaupt nicht ausgewechselt zu werden, allenfalls ist hin und wieder die Deckschicht 8, an der das Thermoelement 6 s angeschweißt ist, zu ersetzen. Die Deckschicht 8 kann auch auf andere Weise mit dem Werkstück 5 verbunden sein, beispielsweise durch Verschweißen o. dgl. Die Deckschicht soll eine möglichst geringe Dicke aufweisen, damit die Temperatur möglichst nahe an der :o Oberfläche des Werkstücks, die der Glimmentladung ausgesetzt wird, gemessen wird.

Das Werkstück 5 kann auch einstückig mit dem Rohr 12 verbunden sein.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine Spannungstrennung z. B. über einen Trennverstärker zwischen dem auf Hochspannung liegenden Werkstück und dem auf Erdpotential liegenden Temperaturmeßinstrument vorzunehmen oder aber das die Thermospannung anzeigende Meßinstrument zu isolieren.

In Fig.3 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, bei der in der kurz unterhalb der Oberfläche des Werkstücks 5 endenden Bohrung 7 ein Keramikrohr 9 zwecks guter Wärmeübertragung möglichst formschlüssig eingeschoben ist, wobei in dem durch das Keramikrohr 9 gebildeten Sackloch das Thermoelement 6 eingeschoben ist. In diesem Fall ist das Thermoelement 6 gegenüber dem Werkstück 5 isoliert, so daß dann eine normale Messung der Thermospannung ohne Spannungstrennung oder Isolierung des Meßgerätes möglich ist. Die Anordnung des Werkstücks 5 kann hierbei entsprechend der in Fig.2 dargestellten Ausführungsform erfolgen.

Das in dem Behälter 1 angeordnete Werkstück 5 dient somit als Meßfühler für die gesamte Charge, wobei an der Oberfläche des Werkstücks 5 ein Glimmsaum entsteht und dieses Werkstück mitbehandelt wird. Es kann für eine ganze Reihe von Chargen verwendet werden, wobei es dann nicht notwendig ist, jeweils ein Werkstück der Charge zur Aufnahme eines Thermoelementes vorzubereiten und das Thermoelement einzusetzen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Messen der Temperatur von mittels stromstarker Glimmentladung zu behandelnder Werkstücke in einem Behälter mit einem Thermoelement, wobei die Werkstücke mindestens zeitweise kathodisch geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Behälter zu den Werkstücken ein zusätzliches, ebenfalls der Glimmentladung ausgesetztes Werkstück (5) elektrisch isoliert an der Behälterwandung (Ia^ angeordnet ist, und daß das Thermoelement (6) von außen durch die Behälterwandung (la,) hindurch in eine Bohrung des Werkstücks (5) hineinragt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Thermoelement (6) in einem Keramikrohr (9) angeordnet ist, das sich in einer Bohrung (7) des Werkstücks (5) befindet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück (5) eine metallische, das Eindringen von Atomen aus der Glimmentladung verhindernde Deckschicht (8) aufweist, mit der das Thermoelement (6) verschweißt ist.