DE946092C - Einrichtung zur Messung oder Regelung der Temperatur von rotierenden Koerpern - Google Patents

Description

• Einrichtung zur Messung oder Regelung der Temperatur von rotierenden Körpern Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Messung oder Regelung der Temperatur im Bereich einer Solltemperatur durch Beeinflussung des induktiven Widerstandes des Temperaturfühle,rs.
• Es sind schon Einrichtungen zur Temperaturmessung an ferromagnetischen Körpern insbesondere rotierenden eisernen Walzen, auf induktivem Wege bekannt, bei welchen das den ferromagnetischen Meßkörper durchsetzende elektrische Wechselfeld in diesem Wirbelströme erzeugt. Bei Temperaturänderungen ändert sich die Leitfähigkeit des Meßkörpers und damit auch die Stärke der Wirbelströme. Diese Änderungen wirken sich als Änderungen der Induktivität des Temperaturfühlers aus. Dementsprechend erfolgt eine Verstimmung der MeBb,rüclçe und Anzeige des Meßwertes. Wie eingehende Messungen zeigten, ist nun der Effekt dieser bekannten Anordnung verhältnismäßig gering. Er reicht kaum aus, um z. B. bei rotierenden Walzen die unvermeidlichen. kleinen Luftspaltänderungen zu überdecken.
• Es ist außerdem bekannt, die temperaturabhängigen Änderungen der Permeabilität eines magnetischen Kreises zur Temperaturmessung auszunutze. Bei derartigen Einrichtungen besteht der magnetische Kreis ganz oder teilweise aus einem Material, dessen Permea,bi.lität sich in. dem zu über- wachenden Temperaturbereich ausreichend stark wandert. Für die Temperaturmessung muß der magnetische Kreis mit dem Körper, dessen Temperatur gemessen werden soll, in Berührung gebracht werden. Soll die Messung der Temperatur an bewegten Körpern vorgenommen werden, so muß die Verbindung mit der magnetisierenden Wicklung des magnetischen Kreises über Schleifringe, Bürsten od. dgl. geführt werden. Hierdurch wird infolge des schwankenden Kontaktwiderstandes die Meßgenauigkeit beeinträchtigt.
• Bei einem bekannten Wärmemengenmesser dient die in Induktionsspulen eines magnetischen Kreises induzierte elektrische Leistung als Maß für die Wärmemenge. Ein Woltmannflügel, der von dem die Wärmemenge übertragenden Medium in Drehung versetzt wird, bewegt dabei einen den magnetischen Kreis erregenden Permanentmagneten.
• Teile des magnetischen Kreises sind aus einem Stoff ausgeführt, dessen Permeabilität von der Temperatur abhängig ist. Diese Teile des magnetischen Kreises. stehen mit dem die Wärmemenge übertragenden Medium in Kontakt und nehmen dessen Temperatur an. Die im magnetischen Kreis induzierte elektrische Leistung ist somit etwa dem Produkt aus der Temperatur des strömenden Mittels und dessen Menge proportional. Bei diese bekannten Anordnung bildet also ein bewegter Permanentmagnet den Felderzeuger, und es wird die induzierte elektrische Leistung als Maß für die Wärmemenge bestimmt.
• Gemäß der Erfindung wird der magnetische Kreis des Meßfühlers über ein feststehendes Joch, das in an sich bekannter Weise eine wechselstromgespeiste Wicklung trägt, durch einen auf dem zu messenden Körper aufgebrachten Ring über einen Luftspalt geschlossen, wobei der Ring aus. einem Material besteht, dessen Magnetisieru'ngskurve in Abhängigkeit von der Temperatur im Bereich der Solltemperatur einen sehr steilen Verlauf hat.
• Das. Stück, welches den magnetischen Schluß der Meßinduktivität bildet, wird vorzugsweise aus einer Legierung hergestellt, deren Curiepunkt, d. h. die Temperatur, bei der das Material seine magne tischen Eigenschaften völlig verliert, in der Nähe der zu messenden Solltemperatur liegt. In diesem Gebiet nimmt, die Magnetisierungskurve steil mit der Temperatur bis auf 0 ab, wie Fig. I zeigt.
• Durch geeignete Wahl der Legierungskomponenten, indem z. B. zu einer ferromagnetisehen Grund masse ein nicht magnetischer Bestandteil gemischt wird (üblersättigende Mischkristalle), läßt sich der Curiepunkt weitgehend verändern. Es ist somit ohne weiteres möglich, für jede Solltemperatur ein entsprechendes Material zu schaffen. Auch durch thermische Behandlung kann das Material dem gewünschten Verwendungszweck angepaßt werden.
• Durch sogenannte Ausscheidungshärtung kann man Magnetis ierungskurven mit Eins attlung gemäß Fig. 2 erreichen. Derartige Materialien sind vorzugsweise dann zu verwenden, wenn es darauf ankommt, innerhalb eines Tempera.tulintervalls sehr genau zu messen und außerhalb dieses Bereiches eine Anzeige ohne große Empfindlichkeit zu haben.
• Man braucht nur den Sollwert an die steile Stelle der Kurve zu legen.
• Die Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, und zwar zeigt Fig. 3 a eine Ansicht un.d Fig. 3 b einen Schnitt in Linie A-A. Mit I ist eine rotierende Walze bezeichnet, deren Oberflächentemperatur gemessen werden soll. Auf diese Walze wird ein Ring 2 aufgebracht. Dies kann beispielsweise da4'urch erfolgen, daß der Ring 2a in schwalbenschwanzförmige Ausfräsungen der Walze eingebettet, oder daß er seitlich, 2t" auf die Walze aufgeschoben wird. Der Ring 2 besteht aus einer Legierung, deren Curiepunlit gemäß Fig. I in der Nähe der zu messenden Solltemperatur liegt. Der Ring steht bei dieserAnordnung in engstem Wärmeaustausch mit der Walze, deren Temperatur ge messen werden soll. Über dem Ring ist ein U-förmiger Eisenkern 3 angebracht, weicher die von einer Wechselstromquelle 6 gespeisten Erregerwicklungen 4 trägt. Wie die Fig. 3 b zeigt, verläuft der die Wicklungen 4 aus der Wechselstromquelle 6 speisende Wechselstrom auch über ein Meßinstrument 5. Selbstverständlich kann an Stelle der in Fig 3 b gezeigten Meßschaltung auch eine andere bekannte Meßschaltung, z. B. eine Brückenschaltung, angewendet werden.
• Die Wirkungsweise ist derart, daß Temperaturänderungen der Walze I, welche sich auf den Ring 2 übertragen, in diesem Änderungen der Permeabilität zur Folge haben, die sich als und rungen des induktiven Widerstandes des Wechselstrommeßkreises auswirken. Da der Bereich der Solltemperatur der Walze auf dem steilen Ast der Magnetisierungskurve liegt, so ergibt sich eine sehr empfindliche Anordnung. Kleine Temperaturänderungen haben erheb,licheRnderungen des induktiven Widerstandes zur Folge. Es sei ferner noch darauf hingewiesen, daß bei dieser Anordnung der magne tische Schluß nicht unmittelbar durch den gerade vorhandenen ferromagnetischen Körper, dessen Temperatur gemessen werden soll, gebildet werden muß, sondern durch den eingesetzten besonderen Ring. Man ist infolgedessen von dem Material der Walze unabhängig. Diese kann daher aus ferro magnetischem oder auch aus paramagnetischem Material bestehen.
• Zum Schluß sei noch erwähnt, daß zur Vermeidung von Wirbelstromverlusten sowohl der ge schlossene Eisenkern 2 in Fig. 4 als auch der U-förmige Eisenkern 3 und Ring 2 der Fig. 3 aus einzelnen Blechen aufgebaut sein kann.

Claims (3)

1. PATENTANSPRUCHE: I. Einrichtung zur Messung oder Regelung der Temperatur von rotierenden Körpern im Bereich einer Solltemperatur mit einem magne tischen Kreis, der teilweise aus. einem Material besteht, dessen Permeabilität temperaturabhän gig ist, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Kreis des Fühlers. über ein feststehendes Joch (3), das eine wechseistromgespeiste Wicklung (4) trägt, und; über einen Luftspalt durch einen auf dem zu messenden Körper (I) aufgebrachten Ring (2a bzw. 2b) geschlossen wird, dessen Magnetisbierungskurve in Abhangigkeit der Temperatur im Bereich der Solltemperatur einen sehr steilen Verlauf hat.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der stark temperaturablhängige Teil des magnetischen Kreises durch ein Material gebildet wird, dessen Magnetisierungskurve in Abhängigleit von der Temperatur bei der Solltemperatur einen Wendepunkt hat; so daß die Änderungen im Bereich der Solltemperatur groß, außerhalb derselben aber klein sind.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Kreis aus Einzelblechen aufgebaut ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 438 489, 67I 273, 645 074.