DE29606414U1 - Vorrichtung zur Aufheizung von Proben, insbesondere in einer Prüfkammer - Google Patents

Description

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"Vorrichtung zur Aufheizung von Proben, insbesondere in einer Prüfkammer"

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufheizung von Proben, insbesondere in einer Prüfkammer, mit einer blockförmigen metallischen Heizeinrichtung mit einer Heizquelle.

Derartige Vorrichtungen werden seit langem in Werkstoffprüfgeräten eingesetzt. Sie dienen dazu, die Werkstoffproben bzw. -prüflinge geeignet zu temperieren, beispielsweise in einem Temperaturbereich von Raumtemperatur bis zu 400° C. Dabei bestehen die bekannten Vorrichtungen bisher aus einem massiven Heizblock aus einer Stahl- oder Kupferlegierung, wobei je nach Gestaltung die Proben auf oder in dem Heizblock angeordnet werden. Im Heizblock selbst befindet sich eine Heizung und ein Temperaturregelfühler sowie in Probennähe ein Temperaturanzeigefühler.

Ein wesentlicher Nachteil dieser massiven Heizblöcke liegt in der ausgesprochen langen Abkühlzeit auf Raumtemperatur, die teilweise bis zu 10 Stunden betragen kann. Die Werkstückprüfungen beginnen nämlich meist im Raumtemperaturbereich, so daß die Prüflinge erst während der Prüfung nach einer festgelegten Heizrate auf die erfor-

derliche Temperatur erhitzt werden. Die Oberflächen der massiven Heizblöcke sind dabei üblicherweise zum großen Teil isoliert, um die Aufheizung zu beschleunigen, und können nach Durchführung einer Prüfung entsprechend wenig Wärme an die Umgebung abgeben. Dies führt zu entsprechend langen Abkühlzeiten, die das Prüfgerät für den Abkühlzeitraum unbrauchbar machen. Dieser Ausfall eines Prüfgerätes ist jedoch für wirtschaftlich arbeitende Labore oder dergl. nicht akzeptabel.

Es ist deshalb schon versucht worden, derartige massive Heizblöcke mit einer Kühlung zu versehen. Hierzu werden z.B. in die massiven Heizblöcke Kühlbohrungen eingebracht und durch diese Kühlbohrungen flüssiges Kühlmedium eingeleitet. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß die Kühlmedien jeweils nur für bestimmte Temperaturbereiche verwendet werden können und selbst dann noch unbefriedigende Kühlleistungen erbringen oder nicht umweltverträglich sind. Auch Versuche mit externer Kühlung, d.h. mit außen angebrachten Kühleinrichtungen, haben nicht zum Erfolg geführt.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, gattungsgemäße Vorrichtungen so zu verbessern, daß sie auf einfache Weise und schnell abgekühlt werden können.

Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die blockförmige Heizeinrichtung wenigstens teilweise aus übereinander angeordneten scheibenförmigen Elementen besteht, welche unter Ausbildung von Kühlkanälen voneinander beabstandet sind.

Anders als beim bisher bekannten Stand der Technik besteht die Vorrichtung somit nicht mehr aus einem massiven Heizblock, sondern die Heizeinrichtung ist aus scheibenförmigen Elementen zusammengesetzt, zwischen denen jeweils ein Kühlkanal besteht, so daß eine sehr große Wärmeaustauschfläche zur Verfügung gestellt wird. Je nach Kühlanforderungen ist der Abstand zwischen den scheibenförmigen Elementen geeignet zu wählen, wobei die einzelnen Kühlkanäle geeignet in Verbindung stehen und durch die Kühlkanäle ein Kühlmedium, beispielsweise Druckluft, geleitet wird. Bei einer derartigen Gestaltung hat sich erstaunlicherweise gezeigt, daß beispielsweise für eine Abkühlung von 200° auf 30° C lediglich 3 Minuten erforderlich sind, gegenüber einer Abkühlzeit von etwa 4 Stunden bei massiven Heizblöcken ohne Kühlung. Es hat sich darüber hinaus herausgestellt, daß durch diese Gestaltung der Heizeinrichtung die Qualität der Temperaturregelung nicht negativ beeinflußt wird. Außerdem ist es besonders vorteilhaft, daß aufgrund des variablen Aufbaus der Heiz-

einrichtung mit den scheibenförmigen Elementen auf einfache Weise durch einfache Umrüstung eine Anpassung an verschiedene Größen oder verschiedene Prüfgeräte möglich ist.

Besonders vorteilhaft ist vorgesehen, daß die Kühlkanäle außenrandseitig geschlossen ausgebildet sind und über Querbohrungen in den scheibenförmigen Elementen miteinander verbunden sind. Auf diese Weise wird eine Art Kühllabyrinth in der Heizeinrichtung zur Verfügung gestellt und die an einer Stelle eingeleitete Druckluft durchströmt die gesamte Heizeinrichtung von einem Kühlkanal zum nächsten.

Dabei ist in Ausgestaltung weiterhin vorteilhaft vorgesehen, daß im unteren Bereich der blockförmigen Heizeinrichtung ein mit dem untersten Kühlkanal verbundener Kühlmediumanschluß vorgesehen ist. Je nach Größe der Heizvorrichtung können natürlich auch mehrere Anschlüsse vorgesehen sein.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, daß im oberen Bereich der blockförmigen Heizeinrichtung Kühlmediumaustrittsoffnungen vorgesehen sind, die mit dem obersten Kühlkanal verbunden sind. Die Anzahl und Verteilung dieser Öffnungen richtet sich dabei ebenfalls nach

der Größe der Heizeinrichtung und den jeweiligen Anforderungen.

In besonders vorteilhafter weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Querbohrungen in den scheibenförmigen Elementen versetzt übereinander angeordnet sind. Durch diese Anordnung der Querbohrungen ist sichergestellt, daß der Großteil der Kühlluft weitgehend vollständig durch alle Kühlkanäle strömt und nicht nur durch die Querbohrungen hindurchtritt.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Diese zeigt jeweils in einem perspektivischen Schnitt in:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Erfindung und in Fig. 2 eine zweite Ausführungsform.

Eine Vorrichtung zur Aufheizung von Werkstoffproben bzw. Werkstoffprüflingen, welche in einer nicht dargestellten Prüfkammer angeordnet wird, weist zunächst eine blockförmige Heizeinrichtung 1 auf, welche im wesentlichen aus übereinander angeordneten scheibenförmigen Elementen 2 besteht. Diese scheibenförmigen Elemente 2 sind dabei auf Abstand voneinander unter Ausbildung von Kühlkanälen 3

angeordnet. Außenrandseitig sind diese Kühlkanäle 3 geschlossen, wozu die scheibenförmigen Elemente 2 außenrandseitig miteinander mittels einer vertikalen Seitenwandung 4 verbunden sind. Die so gebildete Heizeinrichtung 1 besteht dabei vorzugsweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung.

Innerhalb der scheibenförmigen Elemente 2 sind Aussparungen vorgesehen, in welchen eine Heizquelle 5 sowie ein Temperaturfühler 6 angeordnet sind. Vorzugsweise an der Unterseite der Heizeinrichtung 1 ist ein Kühlmediumanschluß 7 vorgesehen, welcher mit dem untersten Kühlkanal 3 in Verbindung steht. Je nach Größe der Heizeinrichtung 1 können grundsätzlich auch mehrere Kühlmediumanschlüsse 7 vorgesehen sein.

Die einzelnen übereinander angeordneten und durch die scheibenförmigen Elemente 2 voneinander getrennten Kühlkanäle 3 sind jeweils vorzugsweise durch eine Mehrzahl von Querbohrungen 8 in den scheibenförmigen Elementen 3 miteinander verbunden, wobei die Querbohrungen 8 bevorzugt versetzt übereinander angeordnet sind, wodurch gewährleistet wird, daß durch den Anschluß 7 eingeleitete Druckluft oder dergl. labyrinthförmig im wesentlichen vollständig durch sämtliche Kühlkanäle 3 strömt. Vorzugsweise an der Oberseite der Heizeinrichtung 1 sind eine

Mehrzahl von Kühlmediumaustrittsöffnungen 9 vorgesehen, die mit dem obersten Kühlkanal 3 in Verbindung stehen.

Bei der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Werkstückprobe auf die Oberseite der Heizeinrichtung 1 gelegt und je nach den Anforderungen wird mittels geeigneter Steuerung der Heizquelle die Heizeinrichtung 1 und damit die Probe aufgeheizt, beispielsweise von Raumtemperatur auf bis zu 400° C. Nach Beendigung der Werkstückprobenprüfung und Entnahme derselben kann durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Heizeinrichtung 1 in ausgesprochen kurzer Zeit eine Abkühlung der Heizeinrichtung 1 erfolgen, um diese für eine erneute Probenprüfung wieder verwenden zu können. Dazu wird lediglich beispielsweise Druckluft durch den Anschluß 7 in das Innere der Heizeinrichtung eingeleitet. Die Druckluft strömt dann durch sämtliche Kühlkanäle 3 und tritt anschließend durch die Öffnungen aus, was zu einer ausgesprochen zügigen Abkühlung der Heizeinrichtung führt. So hat sich beispielsweise herausgestellt, daß nur eine etwa 3-minütige Abkühlzeit von 200° auf 30° C notwendig ist, gegenüber bekannten Vorrichtungen mit einem massiven Heizblock, bei denen eine Abkühlung etwa 4 Stunden dauert.

In Figur 2 ist eine weitere Ausführungsform einer erfin-

dungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, wobei dieselben Bezugszeichen wie in Figur 1 verwandt sind, sofern gleiche Teile betroffen sind. Diese Ausfuhrungsform unterscheidet sich im wesentlichen nur dadurch, daß auf der Oberseite der Heizeinrichtung 1 muldenförmige Probenaufnahmen 10 vorgesehen sind, in welche eine angedeutete Probe 11 eingesetzt werden kann, ansonsten ist der Aufbau dieser Vorrichtung derselbe wie bei der Ausfuhrungsform nach Figur 1.

Natürlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Weitere Ausgestaltungen sind möglich, ohne den Grundgedanken zu verlassen. Wesentlich ist jedoch der scheibenförmige Aufbau mit Kühlkanälen.

Claims (5)

- 10 - Ansprüche:

1. Vorrichtung zur Aufheizung von Proben, insbesondere in einer Prüfkammer, mit einer blockförmigen metallischen Heizeinrichtung mit einer Heizquelle, dadurch gekennzeichnet,

daß die blockförmige Heizeinrichtung (1) wenigstens teilweise aus übereinander angeordneten scheibenförmigen Elementen (2) besteht, welche unter Ausbildung von Kühlkanälen (3) voneinander beabstandet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Kühlkanäle (3) außenrandseitig geschlossen (4) ausgebildet sind und über Querbohrungen (8) in den scheibenförmigen Elementen (2) miteinander verbunden sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

daß im unteren Bereich der blockförmigen Heizeinrichtung (1) ein mit dem untersten Kühlkanal (3) verbundener Kühlmediumanschluß (7) vorgesehen ist.

- 11 -

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet,

daß im oberen Bereich der blockförmigen Heizeinrichtung

(1) Kühlmediumaustrittsöffnungen (9) vorgesehen sind, die mit dem obersten Kühlkanal (3) verbunden sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet,

daß die Querbohrungen (8) in den scheibenförmigen Elementen

(2) versetzt übereinander angeordnet sind.