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Einrichtung zur Messung der Oberflächentemperatur, insbesondere von
bewegten Gegenständen
Es ist bekannt, bei Temperaturmeßgeräten aller Art, insbesondere
bei stabförmigen Thermometern, den Fehler der Wärmeableitung längs der Achse des
Thermometers, das beispielsweise zur Messung der Temperatur in einer Rohrleitung
dient, dadurch auszugleichen, daß man das Meßgerät an seiner \erbindungsstelle mit
der Rohrleitung durch die sogenannte Wurzelheizung aufheizt. Man variiert die Heizenergie
so lange, bis die Temperatur an der Wurzel des Thermometerschaftes der Temperatur
am Thermoelement entspricht. Dann ist kein Abftu-ß von Wärme, d. h. keine Fehlanzeige
des eigentlichen Temperaturmeßorgans möglich. Ähnliche Verfahren sind durchgeführt
worden, um durch zusätzliche Heizung die Wärmeflußbedingungen bei Ävärmedurchlaßmessern
fehlerfrei zu gestalten.
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Die Erfindung benutzt nun dieses bekannte Verfahren der Aufheizung
der für die Wärmeableitung verantwortlichen Teile eines Meßgerätes zur Messung von
Oberflächentemperaturen. Die IMessung von Temperaturen bewegter Oberflächen, z.
B. von Kalanderwalzen, den Rotoren von elektrischen
Maschinen oder
der Luftreifen von Kraftfahrzeugen, hatte bisher besondere Schwierigkeiten gemacht.
Es ist nämlich sehr oft nicht möglich, das Temperaturmeßorgan mit gutem Wärmekontakt
fest auf der bewegten Oberfläche anzubringen, da die Ableitung des Meßwertes, beispielsweise
von -Therrnoelementen oder auch von Widerstandstlçmaometern, das Vorsehen von Schleifringen
und -bürsten notwendig macht. Dies schließt die Anwendung dieser Methoden im praktischen
Betrieb oft aus.
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Die Erfindung geht nun von dem Gedanken aus, auf einen besonders
guten Wärmeübergang zwischen der zu messenden Oberfläche und dem temperaturempfindlichen
Organ bewußt zu verzichten. Um eine genaue Messung zu verwirklichen, muß in diesem
Fall eine Beeinflussung des Meßorgans durch die anders temperierte Umgebung mit
besonderer Genauigkeit vermieden werden. Aus diesem Grund muß das Meßorgan, welches
zweckm1äBig von sehr geringer Wärmekapazität ist, durch einen sehr hohen Wärmewiderstand
vor Temperaturverlusten nach außen geschützt werden. Da es genügend schlecht leitende
Wärmeleiter, die diese Aufgabe hinreichend genau erfüllen können, nicht gibt, wird
erfindungsgemäß eine Schutzhülle benutzt, die durch eine elektrische Zusatzheizung
ständig auf der Temperatur des Meßorgans gehalten wird. Sie wird zweckmäßig aus
einem guten Wärmeleiter hergestellt, damit sie an allen Stellen praktisch die gleiche
Temperatur besitzt, und erhält eine möglichst geringe Wärmekapazität, um den Schwankungen
der Meßtemperatur durch Ein- oder Ausschalten der Zusatzheizung möglichst schnell
folgen zu können. Vorzugsweise wird die Regelung der Schutzthüllentemperatur auf
die Temperatur des Meßorgans durch die Längenausdehnung von IMeßorgan und Schutzhülle
bewirkt, die in bekannter -Weise zur Betätigung eines elektrischen Schalters dient.
Dieser ist so eingestellt, daß bei Abweichung der Länge zwischen Schutzhülle und
Temperaturrneßergarf - je- -nach - der -Richtung dieser Abweichung die Heizenergie
aus- oder eingeschaltet -wird. Vorzugsweise wird für die Übertragung der Wärmeausdehnung
nicht das Temperaturmeßorgan selbst benutzt, sondern eine Metallfolie, die als Träger
des Temperaturmeßorgans dient und mit geringem Abstand von der zu messenden bewegten
Oberfläche parallel zu dieser angeordnet- ist.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt, und zwar in Fig. I im Längsschnitt und in Fig. 12 im Querschnitt längs
der Linie A-B.
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1 r stellt einen Teilquerschnitt durch eine Kalanderwalze dar. 2
ist die parallel zu der Oberfläche der XValze angeordnete MetalIfolie, die mit ihrem
Ende 3 fest mit dem trogförmigen Schutzkörper 4 verbunden ist. Das andere Ende 5
der Folie ist über eine Feder 6, die die Folie gespannt hält, mit dem anderen Ende
des halbzylinderförmigen Schutz-Içörpers 4 verbunden. Die Feder hat vorzugsweise
die Form einer Blattfeder, die es erlaubt, die Folie dicht an die zu messende Oberflächeheranzubringen.
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Auf der Blattfeder 6 ist ein Winkelarm 7 derartig befestigt, daß er
die Veränderung der relativen Länge von Folie und Schutzkörper 4 verstärkt auf einen
Schalter 10 außerhalb des Schutzkörpers überträgt. Die Anordnung der federnden Lagerung
des Übertragungsorgans 7 für die relative Längenausdehnung von Folie und Schutzkörper
hat den Zweck, die sonst notwendigen Lagerstellen und damit das Auftreten von Reibung
zu vermeiden. In den Schutzkörper 4 ist eine Heizung eingebaut, die aus einer Wicklung
8 auf einem Heizkörperträger g besteht. Sie ist zweckmäßig über die ganze Länge
des Schutzkörpers 4 anzuordnen, damit dieser überall eine möglichst gleichförmige
Temperaturzunahme erfährt. Das eine Ende der Heizwicklung ist direkt an eine Hilfsspannung
angeschlossen.
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Das zweite Ende führt zu ihr über einen Schalter I.o, der von dem
Hebel 7 derartig betätigt wird, daß eine Stromunterbrechung dann stattfindet, wenn
der Schutzkörper 4 infolge zu starker Zufuhr von Heizenergie eine höhere Temperatur
aufweist als die Folie Dieser Schalter ist zweckmäßig derartig ausgebildet, daß
er über eine labile Gleichgewichtslage, die durch eine Federung erzielt wird, derart
schaltet, daß die Einschaltung mit hohem Kontaktdruck und die Ausschaltung ebenfalls
mit relativ großem Moment plötzlich erfolgt. Auf der Folie 2 ist ein Widerstandsthermometer
möglichst geringer .Masse untergebracht, das aus einer Wicklung II auf einer dünnen
Isolierfolie 12 besteht. An Stelle eines Widerstandsthermometers können auch Thermoelemente
oder andere Temperaturmeßorgane angebracht werden. Zur bevorzugen sind solche mit
geringer Masse, d. h. geringer Wärmeträgheit.
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Das Gerät ist so gebaut,. daß der Wärmeübergang von der bewegten
Oberfläche I zum Temperaturmeßorgan wesentlich besser ist als der Wärmeübergang
von Thermometer biw der Folie 2 zum Schutzkörper4. Dies wird dadurch erreicht, daß
der Abstand zwischen der Folie 2 und dem Schutzkörper- möglichst -groß -gewählt
wird. Zweckmäßig ist es auch, den Wärmeübergang zwischen beiden Teilen durch Wahl-
eines schlecht wärmeleitenden Materials an der Befestigungsstelle 3 möglichst gering
zu halten. Man kann auch durch Wahl eines schlecht wärmeleitenden Stoffes, aus dem
die Folie 2 hergestellt wird, bei direkter Befestigung der Folie 2 an Idem Schutzkörper
4 eine nennenswerte W!ärmeübertragung auf die Folie ausschließen. In diesem Fall
fertigt man sie zweckmäßig aus einer schlecht leitenden Nickel-Eisen-Legierung.
Es hat sich als zweckmäßig herausgestellt, daß der Schutzkörper 4 gut wärmeleitende
Leisten II3 längs seiner Kante erhiält, die bewirken, daß ein verhältnismäßig enger
Spalt zwischen ihnen und der zu messenden Oberfläche entsteht. Auf diese Weise wird
vermieden, daß das Temperaturmeßorgan durch Luftwirbel, die von der Walze mitgeführt
werden, auf eine fehlerhafte Temperatur gebracht wird. Außerdem schützen diese Leistens3
das verhältnismäßig empfindliche Temperaturmeßorgan auch vor der Zerstörung beispielsweise
durch an der Walze anhaftendes Walzgut.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung bietet bei ihrer Verwendung zur
Messung an elektrischen Maschinen den Vorteil, daß Meßwerk und Meß objekt leicht
sogar hochspannungssicher voneinander isoliert werden können.