DE960225C - Einrichtung zur Temperaturmessung und -regelung an Dauerwellapparaten - Google Patents

Description

Bei Dauerwellapparaten, bei denen die Heizklammern für die Wickel auf elektrisch beheizten Stäben erwärmt werden, ist es schwierig, die Temperaturen der Heizstäbe festzustellen; dies beruht zum Teil darauf, daß die Heizstäbe infolge ungleicher Verteilung der in ihrem Innern befindlichen Heizspiralen ungleichmäßig längs ihrer Oberfläche erwärmt werden, teils darauf, daß ein Stab- nur zum Teil mit Heizklammern bestückt ist, während ein anderer Teil des Stabes unbestückt ist, so daß die Wärme an diesen Stellen abstrahlen kann. Ein Thermometer oder ein Thermostat wird an ein und demselben Heizstab verschiedene Temperaturen anzeigen je nach der Stelle des Heizstabes, an dem die Meßgeräte befestigt sind. Diese Ungenauigkeit hat man bereits dadurch zu vermeiden versucht, daß man den Heizstab mit einem Metallstab so verbunden hat, daß der Metallstab mit dem Heizstab auf seiner ganzen Länge in wärmeleitendem Kontakt stand. Der zusätzliche Stab überragte den Heizstab an Länge und wurde dazu benutzt, einen am Gehäuse des Dauerwellapparates befestigten Schaltmechanismus zu betätigen. Da nun aber das Gehäuse des Dauerwellapparates und die mechanischen Betätigungseinrichtungen des Schalters in ihren Abmessungen sowohl von der je-

weiligen Erwärmung durch die Wärmequellen de; Dauerwellapparates als auch durch die Abkühlungsverhältnisse der gesamten Apparatur abhängig sind, so ergeben sich zwangläufig wiederum Meßungenauigkeiten und damit auch eine ur zuverlässige Regelung des Dauerwellapparates.

Um von diesen unkontrollierbaren Fehlern unabhängig zu sein, wird erfindungsgemäß die Längenausdehnung der Heizstäbe mit einem unbeheizten Stab, dessen Werkstoff einen vernachlässigbar kleinen Ausdehnungskoeffizienten hat, verglichen und die sich bei diesem Vergleich ergebenden Unterschiede benutzt, um ein elektrisches Kontaktsystem zu betätigen. Es ist zwar bereits bei elektrischen Kochgeräten bekannt, das spiralförmig gewickelte Heizelement mit einem um dasselbe angeordneten spiralförmigen Rohr aus Werkstoff mit vernachlässigbar kleinen Ausdehnungskoeffizienten zu vergleichen und die Längenunterschiede zur Betätigung einer Regel- oder Schalteinrichtung zu benutzen. Eine derartige Anordnung kann aber nicht mit der erforderlichen Genauigkeit arbeiten, weil durch die verschiedenen Abstände des äußeren Rohres zu dem inneren Heizelement in den verschiedenen Windungen der Spirale zwangläufig Fehler eintreten, die die Temperaturermittlung stören und auch korrekturmäßig nicht erfaßbar sind.

Es ist ferner bekanntgeworden, die Längenänderungen von Heizrohrteilen, die durch heiße Gase erhitzt werden, mit einem Rohr zu vergleichen, das aus- einem Werkstoff mit vernachlässigbar kleinem Ausdehnungskoeffizienten besteht. Bei diesen bekannten Anordnungen wird aber die 35. Längenänderung nicht auf ein elektrisches Kontaktsystem übertragen, sondern mit Hilfe von Zwischengliedern auf Skalen. Diese Zwischenglieder stellen nicht nur eine umständliche und teure Anordnung dar, sondern auch eine weitere Fehlerquelle. Im übrigen kann bei dieser bekannten Anordnung der Vergleichsstab jeweils nur mit einem gasbeheizten Rohr verglichen werden, während beim Erfindungsgegenstand beliebig viele elektrisch beheizte Heizelemente in Stabform verglichen werden können. Auch ist es bei Temperaturfühlern bekannt, zwei gerade Metallrohre mit verschiedenem Ausdehnungskoeffizienten miteinander zu vergleichen und durch die Längenunterschiede Schalteinrichtungen zu betätigen.

Bei der Erfindung wird also die an sich bekannte, auf Längenänderungen beruhende Meß- bzw. Schaltmethode an Dauerwellapparaten verwendet. Es ist nun erfindungsgemäß nicht notwendig, daß sämtliche elektrisch erwärmten Heizstäbe des Dauerwellapparates mit dem Vergleichsstab verglichen werden. Die Praxis hat gezeigt, daß es genügt, wenn zwei Heizstäbe mit einem Vergleichsstab verglichen werden. Benutzt man jedoch nur einen Heizstab, so reicht im allgemeinen die Genauigkeit nicht aus. Bei Benutzung eines auf diese Art geregelten Dauerwellapparates sollen tunlichst zuerst die Haarklammern benutzt werden, die sich auf den Stäben befinden, die für die Regelung nicht benutzt werden. Erst wenn diese Klammern sämtlich verwendet worden sind, werden auch die Klammern für den Dauerwellprozeß verwendet, die auf den Heizstäben erwärmt werden, welche zur Regeleinrichtung gehören, damit die Wärmeabstrahlung dieser Stäbe möglichst lange durch die aufgesetzten Klammern verhindert wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen die Abbildungen, und.zwar zeigt die

Abb. ι das prinzipielle Schaltbild unter Verwendung je eines Stabes,

Abb. 2 eine Aufsicht auf eine Anordnung mit zwei Heizstäben und einem Vergleichsstab, Abb. 3 eine Seitenansicht nach Abb. 2 und Abb. 4 eine Stirnansicht nach Abb. 2; Abb. 5 zeigt eine Ansicht auf einen Teil der Abb. 2; die

Abb. 6 bis 9 zeigen Abwandlungen des Erfindungsgedankens .

Nach Abb. 1 sind an den Enden eines Heizstabes ι eines Dauerwellapparates durch Schrumpfen oder Schweißen zwei Flansche 2, 3 befestigt. Der eine Flansch 3 besitzt ein Gewinde 4, in dem ein Stab 5, dessen Länge bei Temperaturänderungen innerhalb des für den besonderen Zweck auftretenden Bereichs praktisch konstant bleibt, mit entsprechendem Gewinde eingeschraubt ist. Der Stabs trägt an seinem anderen Ende eine kegelförmige Spitze 6. Der Flansch 2 hat ebenfalls eine kegelförmige Spitze 7, die gegenüber der Spitze 6 versetzt angeordnet ist. Zwischen den Spitzen 6, 7 ist eine Kontaktzunge 8 angeordnet, die unter dem Einfluß einer Feder 9 steht. Die Kontaktzunge 8 hat einen Kontakt 10, der einen Kontakt 11 berühren kann. Die Kontaktzunge liegt an den Spitzen 6, 7 an; sie hat an diesen Stellen kleine Einbuchtungen, in welche die Spitzen 6, 7 hineinragen. Dem Kontakt 10 wird der Strom zweckmäßig über die Feder 9 zugeführt.

Der Stab 5 ist mit einem Stellrad 12 versehen, durch das der Stab gedreht werden kann. Hierdurch schraubt er sich mehr oder weniger in das Gewinde 4 hinein. Dadurch wird die Stellung der Kontaktzunge 8 geändert.

Das Stellrad 12 ist mit einer Skala verbunden, die in Temperaturgraden oder Temperaturabschnitten geeicht ist. Das Kontaktsystem wird über ein Relais oder auch direkt zum Ein- und Ausschalten der Heizstäbe und damit zur selbsttätigen Temperaturregelung verwendet.

In den Abbildungen sind die Vergleichsstäbe bzw. die Stellen, die mit den Vergleichsstäben in Berührung stehen, mit kegelförmigen Spitzen versehen. Die in den Abbildungen dargestellten kegelförmigen Spitzen der Vergleichsstäbe und der mit diesen zusammenarbeitenden Gegenstellen werden in vielen Fällen durch Kegel ersetzt, deren Spitzen abgerundet sind, bzw. überhaupt nur mit Enden versehen, die kleine kugelförmige Ausbildungen besitzen. Entsprechend werden die Stellen, in die die kugelförmigen Enden eingreifen, ebenfalls mit kalottenförmigen Ausbuchtungen oder Ausnehmungen versehen.

Die Abb. 2 bis 5 stellen eine weitere Ausbildung des Erfmdungsgedankens dar. Der Vergleichsstab 13, dessen Länge bei Temperaturänderungen als konstant angenommen wird, wird im Gegensatz zu der Ausführung nach Abb. 1 mit zwei Heizstäben 14 und 15 verglichen. Der Vergleichsstab 13 ist ebenfalls mit einem Stellrad 16 versehen, welches im Gegensatz zu Abb. 1 außerhalb der Lagerung des Stabes 13 angeordnet und mit einer Gradeinteilung, zweckmäßig in Temperaturgraden, versehen ist.

Entsprechend dem Flansch 3 der Abb. 1 ist in Abb. 2 eine Traverse 17 vorgesehen, mit der die Heizstäbe 14 und 15 bei 18, 19 fest verbunden sind. In der Mitte der Traverse 17 befindet sich eine Bohrung mit Gewinde 20, in welcher der Vergleichsstab 13 verschiebbar angeordnet ist. Die anderen Enden der Heizstäbe 14 und 15 sind fest mit Hülsen oder Kappen 21 und 22 versehen, die Bohrungen 23, 24 haben. In diese Bohrungen wird ein Stab 25 eingeführt, der sich in denselben leicht bewegen kann. Dieser Stab berührt innerhalb der Kappen 21, 22 Stifte 26, 27, die entweder kegelförmige Spitzen oder kleine kugelförmige Enden haben.

Außerdem wird der Stab 25 von der Spitze des Vergleichsstabes 13 berührt, und zwar wie Abb. 5 erkennen läßt, außerhalb der Achse des Stabes 25. Zweckmäßig erhält der Stab 25 hier sowie an den Berührungsflächen für die Spitzen 26 und 27 entsprechend bearbeitete Flächen. Auch die Spitzen 26, 27 werden zweckmäßig so angeordnet, daß sie den Stab 25 außerhalb seiner Achsen-Ebene berühren. . In Abb. 5 wäre der Angriffspunkt diagonal zu demjenigen des Stabes 13 zu denken. Es kann nun ein Drehmoment . entstehen, wenn die Stäbe 14 und 15 sich beim Abkühlen zusammenziehen und die Länge des Stabes 13 konstant bleibt. Ein auf dem Stab 25 unter Feder kraft stehender Kontaktarm 28 mit Gegenkontakt 29 kann zum Schalten von Stromkreisen benutzt werden; es kann also der Heizstromkreis der Heizstäbe hiermit direkt oder indirekt über Relais geschaltet werden. Auch kann die jeweilige Temperatur angezeigt werden. Die Nase 30 ist eine Kennmarke für das Stellrad 16. Das Meßprinzip entspricht also demjenigen nach Abb. i, ist aber wesentlich genauer als dieses.

Abb. 4 stellt eine Ansicht der Anordnung nach Abb. 2 von der Stirnseite her gesehen dar. Die gestrichelt gezeichneten Kreise stellen weitere Heizstäbe eines Dauerwellapparates schematisch dar.

Die Abb. 6 bis 9, die den Anordnungen nach den Abb. 2 bis 5 entsprechen, stellen eine weitere Ausgestaltung des Erfindungsgedankens dar. Stellt es sich nämlich heraus, daß der Ausdehnungskoeffizient der Heizstäbe sich infolge Alterungs- und anderer Erscheinungen ändert, dann stimmt die einmal durchgeführte Justierung nicht mehr. Um diesen Mangel zu beheben, werden in an sich be- <5o kannter Weise in die Heizstäbe 33,.34, die für die Messung benutzt werden, Nuten 35, 36 eingearbeitet, in die Stäbe 37, 38 so dicht eingelagert werden, daß sie zwar stets die gleiche Temperatur annehmen, die der Heizstab hat, daß sie aber von den Ausdehnungen der Heizstäbe selbst, die den verschiedenen Temperaturen entsprechen, unabhängig sind. Die Hülsen 39, 40, die den Hülsen 21, 22 der Abb. 2 entsprechen, werden daher nicht mit den Heizstäben, sondern mit den eingelegten Stäben 37,38 fest verbunden. Zur Sicherung des Sitzes der Stäbe 37, 38 in den Hülsen können Schellen 41, angeordnet werden. Wie Abb. 7 zeigt, sind die Stäbe bei 43 und 44 fest gelagert bzw. verankert. Die Anordnungen der Traverse gemäß den Abb. 2 bis 8, bei denen die Traverse 25 auf Verdrehung in bezug auf ihre Längsachse beansprucht wird, hat außerdem den besonderen Vorteil, daß bei beschränkten Raumverhältnissen ein wesentlich größeres Übersetzungsverhältnis als bei der Anordnung nach Abb. 1 erzielt werden kann. Der Kontaktarm 28 kann daher auch gleichzeitig als Zeiger ausgebildet werden, der über einer Skala spielt. Das Stellrad 16 (Abb. 2) kann auch mit einer kleinen Seilscheibe verbunden sein, so daß das Stellrad 16 durch einen Seilzug von einer beliebigen Stelle des Gerätes aus bedient werden kann. Dies hat den Vorteil, daß der Bedienungsteil neben Kontrollorgane angeordnet werden kann und auch dem Einfluß der Wärme der Heizstäbe entzogen werden kann.

Claims (7)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Einrichtung zur Temperaturmessung und -regelung an Dauerwellapparaten mit elektrisch erwärmten Heizstäben, dadurch gekennzeichnet, daß die durch.Temperaturschwankungen hervorgerufenen Längenänderungen der Heizstäbe, insbesondere zweier Heizstäbe, mit der Länge eines Vergleichsstabes, die innerhalb der benötigten Temperaturen als konstant angenommen wird, verglichen und die Längenunterschiede zur Betätigung einer Schalteinrichtung für die Heizstromkreise ausgenutzt werden.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Vergleichsstabes einstellbar ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizstablängen no einerseits und die Vergleichsstablänge andererseits durch eine unter Federzug stehende, mit einer Kontakteinrichtung versehene Traverse (8, 25) verglichen werden.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der Traverse (8, 25) durch drei Punkte bestimmt ist, nämlich durch den oder die Auflagepunkte der Traverse am oder an den Heizstäben, durch den Auflagepunkt an dem Vergleichsstab und durch den Angriffspunkt der Federkraft.

5 · Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dreipunktlagerung der Traverse (25) so angeordnet ist, daß die Traverse auf Verdrehung (in bezug auf ihre Längsachse) beansprucht wird (Fig. 2 und 6).

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagepunkte der Traverse an den Heizstäben unterhalb der Längsachse der Traverse, der Auflagepunkt des Vergleichsstabes oberhalb der Längsachse der Traverse oder umgekehrt gelagert sind.

7. Einrichtung nach Anspruch 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in Längsausnehmungen der Heizstäbe Ausdehnungsstäbe oder -seile aus Werkstoff mit konstanten Ausdehnungskoeffizienten angeordnet sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 737 656, 807 698, 348, 417 738, 613 524;

schweizerische Patentschrift Nr. 237 805; britische Patentschrift Nr. 638 722.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen

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