EP1647791A1

EP1647791A1 - Vorrichtung zur berührungslosen Messung der Temperatur in einem Schmelzofen

Info

Publication number: EP1647791A1
Application number: EP05022073A
Authority: EP
Inventors: Markus Mersmann; Heinz Lambrecht
Original assignee: Bego Bremer Goldschlagerei Wilh Herbst GmbH and Co KG
Current assignee: Bego Bremer Goldschlagerei Wilh Herbst GmbH and Co KG
Priority date: 2004-10-12
Filing date: 2005-10-11
Publication date: 2006-04-19
Anticipated expiration: 2025-10-11
Also published as: ES2297587T3; DE502005002715D1; US20060075784A1; ATE385305T1; US7461523B2; DE102004049789A1; EP1647791B1; CA2523223A1; CA2523223C

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur berührungslosen Messung der Temperatur eines sich in einem Schmelztiegel 2 befindenden Schmelzguts in einem Schmelzofen, insbesondere der Feingießtechnik, mittels eines Pyrometers 5, das eine Optik 8 und wenigstens einen mit der Optik 8 optisch in Verbindung stehenden Sensor 6 aufweist, wobei die Optik 8 durch ein Schauglas 18 auf wenigstens einen Teilbereich des Schmelztiegels 2 ausrichtbar ist. Zur Reduzierung von Verschmutzungen durch Rauchgasablagerungen am Schauglas ist ein Rohr vorgesehen, das im Bereich seines oberen Endes an das Schauglas 18 anschließt, sich in einen Schmelzraum 11 des Schmelzofens erstreckt und in Richtung des Schmelztiegels 2 ausrichtbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur berührungslosen Messung der Temperatur eines sich in einem Schmelztiegel befindenden Schmelzguts in einem Schmelzofen, insbesondere der Feingießtechnik, mittels eines Pyrometers, das eine Optik und wenigstens einen mit der Optik optisch in Verbindung stehenden Sensor aufweist, wobei die Optik durch ein Schauglas auf wenigstens einen Teilbereich des Schmelztiegels ausrichtbar ist.
Derartige berührungslose Temperaturmesssysteme zur präzisen Bestimmung der Temperatur einer Schmelze in einem Schmelzofen der Feingießtechnik, insbesondere der Dentaltechnik sind bspw. aus EP 1 440 750 A1 bekannt.
Fig. 1 zeigt eine derartige bekannte Vorrichtung 1 zur Durchführung eines Schmelz- und Gießvorgangs der Feingießtechnik, wie sie insbesondere in der Dentaltechnik von Dentallaboren verwendet wird. Die Vorrichtung weist einen Schmelztiegel 2 zur Aufnahme von (nicht dargestelltem) Schmelzgut sowie eine Heizeinrichtung 3 zum Erhitzen des sich im Schmelztiegel 2 befindenden Schmelzguts auf. Unterhalb des Schmelztiegels 2 und der Heizeinrichtung 3 befindet sich eine Gießform 4, in welche flüssiges Schmelzgut aus dem Schmelztiegel 2 hineingegossen werden kann, um bspw. Zahnbrücken, Zahnkronen oder andere Produkte der Feingießtechnik herzustellen.
Um das Schmelzgut aus dem Schmelztiegel 2 in die Gießform 4 zu geben, wird eine Hälfte des zweigeteilten Schmelztiegels 2 angehoben, so dass im unteren Bereich des Schmelztiegels eine Öffnung entsteht, aus der sich das Schmelzgut in die Gießform 4 ergießen kann.
Während eines derartigen Gießprozesses ist für viele Produkte, insbesondere von Produkten der Feingießtechnik die jeweils aktuelle Temperatur des Schmelzguts von besonderem Interesse. Diese Temperatur wird berührungslos mittels eines Pyrometers 5 gemessen. Das Pyrometer 5 weist einen im Infrarotbereich arbeitenden Sensor 6 auf, der über einen Lichtwellenleiter 7 mit einer Optik 8 verbunden ist. Der Sensor 6 ist über optoelektronische Bauelemente mit einer Elektronik 9 des Pyrometers 5 gekoppelt, die optische Signale bzw. Lichtsignale in elektrische Signale umwandelt, aus denen dann die vom Sensor 6 erfasste Strahlenleistung in einen Temperaturwert umgerechnet werden kann. Die Optik 8 ist innerhalb einer aufklappbaren Klappblende 10 untergebracht, die einen Einblick in das Innere 11 der Schmelzvorrichtung 1 (Schmelzraum) ermöglicht. Um die Pyrometeroptik 8 insbesondere vor übermäßiger Hitze zu schützen, ist ein Schmelzraumfenster 12 vorgesehen, dass den Schmelzraum 11 von der Pyrometeroptik 8 abtrennt.
Es hat sich herausgestellt, dass es beim Aufschmelzen einiger Legierungen zu Messungenauigkeiten kommt, da das Schmelzraumfenster 12 durch Rauchgase verschmutzt wird. Leichtflüchtige Metallbestandteile mit einem niedrigen Siedepunkt, wie z.B. Zink, sowie Dämpfe von Schmelzpulver sind für Ablagerungen am Schmelzraumfenster 12 verantwortlich. Diese Ablagerungen lassen sich zwar regelmäßig leicht entfernen, einige Anwender neigen jedoch dazu, die vorgesehenen Reinigungsintervalle zu missachten. Dies hat dann fehlerhafte Messergebnisse und letztlich einen nachteiligen Effekt auf die Qualität der hergestellten Produkte zur Folge.
Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, derartige Verunreinigungen zu reduzieren.
Die Erfindung löst dieses Problem bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch, dass die Vorrichtung ein Rohr aufweist, das im Bereich seines oberen Endes an das Schauglas anschließt, sich in einen Schmelzraum des Schmelzofens erstreckt und in Richtung des Schmelztiegels ausrichtbar ist.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass Rauchpartikel durch die heiße Schmelze durch Konvektion an die Oberseite des Schmelzraums getragen werden, wo sie sich niederschlagen. Damit sich die Rauchpartikel jedoch nicht am Sichtfenster der Pyrometeroptik niederschlagen, ist es vorteilhaft, diese Konvektion im Bereich dieses Sichtfensters zu unterbinden, zumindest aber wesentlich zu minimieren.
Die Erfindung hat ferner erkannt, dass mittels eines langen Rohres mit einem möglichst kleinen Innenquerschnitt eine Luftströmung innerhalb des Rohres fast vollständig vermieden werden kann. Durch das Verhindern einer derartigen Luftströmung, wird auch die Zuführung von Rauchpartikeln in den Bereich des Schauglases der Pyrometeroptik unterbunden, so dass das Schauglas vor der Pyrometeroptik weitestgehend von Rauchpartikeln unbeeinträchtigt bleibt.
Ein weiterer Vorteil des Rohres besteht darin, dass sich wesentlich weniger Rauch im Sichtfeld des Sensors befindet, da sich das Rohr gar nicht erst oder nur sehr wenig mit Rauch füllt. Da derartiger Rauch bzw. die entsprechenden Rauchgase die Sicht des Pyrometersensors auf das Schmelzgut beeinträchtigen können, ist eine Reduzierung des Rauchs im Bereich der optischen Strecke vom Schmelzgut zur Pyrometeroptik von besonderem Vorteil.
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen kann die Temperaturmessung mit einem optisch arbeitenden Pyrometer signifikant verbessert werden.
Besonders bevorzugt ist das obere Rohrende mittels des Schauglases gasdicht abgeschlossen, während das untere Rohrende offen ist. Ein gasdichter Abschluss des oberen Rohrendes verhindert jegliche Konvektionsströmung innerhalb des Rohres, selbst bei unten offenem Rohrende. Ein unten offenes Rohrende ist vorteilhaft, da sich an einem etwaigen Abschluss mittels eines weiteren Glaskörpers am unteren Rohrende ebenfalls eine Niederschlagsfläche für Rauchpartikel bilden würde.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Querschnittsfläche des Rohres im wesentlichen in etwa so groß wie die Querschnittsfläche des Messflecks des Pyrometers. Hierdurch erreicht man einen möglichst geringen Rohrquerschnitt. Dies ist vorteilhaft, da dadurch besonders wenig Rauch in den Raum innerhalb des Rohres eintreten kann.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Länge des Rohre derart bemessen, dass das untere Rohrende unterhalb eines Teilbereichs des Schmelzraums liegt, der sich mit Rauch füllt, wenn eine vorbestimmte Menge an Schmelzgut im Schmelzofen aufgeschmolzen wird. Da heiße Gase nach oben steigen, wird zunächst der obere Teil des Schmelzraums mit Rauch gefüllt, sofern Rauchpartikel durch Konvektion in diesen oberen Raum gelangen können. Im Bereich des Rohrs findet aber eine derartige Konvektion nicht oder nur in sehr geringem Maße statt, so dass in das Innere des Rohres insbesondere dann keine oder nur sehr wenige Rauchpartikel gelangen können, wenn sich die Rauchpartikel in andere Bereiche des Schmelzraums bewegen können. Je länger das Rohr ist, das heißt je tiefer das untere Rohrende liegt, desto größer ist der Raum, der mit Rauchpartikeln der heißen Schmelze gefüllt werden kann.
Bei einer besonderen Ausführungsform ist die Rohrlänge derart bemessen, dass das untere Rohrende im Bereich der Oberkante des Schmelztiegels oder der Schmelze endet. Durch diese Maßnahme erreicht man eine besonders lange Rohrlänge mit besonders geringen Verschmutzungseigenschaften für das Schauglas der Pyrometeroptik.
Weitere besondere Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus den anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläuterten Ausführungsbeispiele. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: eine Vorrichtung zur berührungslosen Messung der Temperatur eines sich in einem Schmelztiegel befindenden Schmelzguts in einem Schmelzofen gemäß dem Stand der Technik;
Fig. 2: eine Vorrichtung zur berührungslosen Messung der Temperatur eines sich in einem Schmelztiegel befindenden Schmelzguts in einem Schmelzofen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer vereinfachten Darstellung;
Fig.3: eine Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 4: eine Schnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 5: eine perspektivische Explosionsansicht des in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiels;
Fig. 6: eine Überwurfmutter zur Verwendung in einem der in den Fig. 3 bis 5 gezeigten Ausführungsbeispiele;
Fig. 7: ein Schauglas zur Verwendung in einem der in den Fig. 3 bis 5 gezeigten Ausführungsbeispiele;
Fig. 8: ein Rohrstück zur Verwendung in einem der in den Fig. 3 bis 5 gezeigten Ausführungsbeispiele,

Fig. 9: eine Schauglasplatte zur Verwendung in einem der in den Fig. 3 bis 5 gezeigten Ausführungsbeispielen und
Fig. 10: eine Schnittansicht einer Schauglasplatte samt Befestigungsanordnung zur Verwendung in dem in Figur 2 gezeigten Ausführungsbeispiel.

Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung 1 zur berührungslosen Messung der Temperatur eines Schmelzguts innerhalb eines Schmelzofens, die weitgehend der eingangs unter Bezugnahme auf Fig. 1 gezeigten Vorrichtung 1 entspricht. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird auf die dort erläuterten Merkmale Bezug genommen, soweit nachfolgend nichts gegenteiliges ausgeführt wird. Insoweit wurden in Fig. 2 auch die gleichen Bezugsziffern verwendet wie in Fig. 1. Insbesondere wird auf die Erläuterungen zu den mit den Bezugsziffern 1 bis 11 genannten Elementen von Fig. 1 verwiesen.
Folgendes sei jedoch noch ergänzt: Die rechte Hälfte des Schmelztiegels 2 ist zum Zwecke des Öffnens des Schmelztiegels mit einer Betätigungseinrichtung 13 mechanisch gekoppelt, die in der Lage ist, die rechte (oder in einer alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform die linke, vordere oder hintere) Hälfte des Schmelztiegels 2 anzuheben und abzusenken. Die Betätigungseinrichtung 13 steht mit einer Steuerungseinrichtung 14 derart in Verbindung, dass die Steuerungseinrichtung 14 automatisch das Öffnen des Schmelztiegels und damit den Gießvorgang einleiten kann.
Alternativ kann der Gießvorgang jedoch auch durch ein Kippen eines einteilig ausgebildeten Schmelztiegels herbeigeführt werden. Hierzu ist ebenfalls eine Betätigungseinrichtung vorgesehen, die jedoch eine Kippbewegung des Schmelztiegels herbeiführen kann. Auch eine derartige Betätigungseinrichtung ist mit der Steuereinrichtung 14 verbunden.
Die Steuerungseinrichtung 14 steuert ferner einen (nicht dargestellten) Generator, der die Heizeinrichtung 3 mit elektrischer Energie speist.
Die mittels des Pyrometers 5 ermittelte Temperatur wird der Steuerungseinrichtung 14 zugeleitet, die den Schmelz- und Gießvorgang in Abhängigkeit der ermittelten Temperatur steuert bzw. regelt. Die Steuereinrichtung 14 weist eine Eingabeeinheit 15 zur Eingabe von Schmelzgutidentifikationsparametern und anderen Eingangsgrößen und Prozessgrößen auf. Ferner weist die Steuerungseinrichtung 14 eine Anzeige 16 auf, um dem Benutzer eingegebene Daten oder Prozessdaten anzuzeigen.
Die Schmelzkammer 11 ist als Druckkammer ausgebildet. Vor und während eines Gießvorgangs wird diese Druckkammer 11 evakuiert, so dass ein Vakuum innerhalb der Druckkammer 11 entsteht. Ein derartiges Vakuum während eines Gießvorgangs ist vorteilhaft, da die Oxydbildung aufgrund des reduzierten Sauerstoffgehalts reduziert wird. Nachdem das Schmelzgut in die Gießform 4 gegeben worden ist, wird jedoch innerhalb der Kammer 11 ein Überdruck erzeugt, um das Schmelzgut in alle Bereiche der Gießform 4 hineinzupressen. Die Kammer 11 ist hierzu mit einer Unter-/Überdruckpumpe (nicht dargestellt) verbunden, die zusammen mit der Steuerungseinrichtung 14 den Unter- oder Überdruck in der Kammer 11 einstellen kann.
In der oben erläuterten Vorrichtung 1 wurde der Sensor 6 unter Zwischenschaltung eines Lichtwellenleiters 7 mit einer Optik im Bereich der Schmelzkammer 11 gekoppelt. Diese Anordnung ist auch im Zusammenhang mit Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung verwendbar. Alternativ kann erfindungsgemäß der Sensor 6 aber auch direkt ohne Zwischenschaltung eines Lichtwellenleiters 7 in unmittelbarer Nähe der Schmelzkammer 11 angeordnet werden, insbesondere wenn keine Beweglichkeit zwischen der Optik und dem Sensor erforderlich ist.
Anders als bei der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung befindet sich innerhalb der Schmelzkammer 11 ein von oben auf den Boden des Schmelztiegels 2 gerichtetes Rohrstück 17, das sich an ein Schauglas 18 anschließt und mittels einer Mutter (z.B. Sechskantmutter) 19 an einer Schauglasplatte 20 befestigt ist. Die Schauglasplatte 20 ist bspw. mit einer oberen, vorzugsweise aufklappbaren Gehäusewandung GW des Schmelzraums direkt oder indirekt verbunden, bspw. über einen an der Gehäusewandung GW befestigten Einschraubstutzen 42, an dem die Schauglasplatte 20 mittels einer Nutmutter 21 festgeschraubt ist. Einzelheiten der Anbringung der Schauglasplatte werden unten erläutert. Alternativ sind andere Verschlussmöglichkeiten der Schauglasplatte 20 an der oberen Gehäusewandung GW des Schmelzraums 11 vorgesehen.
Oberhalb des Schauglases 18 schließt sich die ebenfalls aufklappbare Klappblende 10 an, die ihrerseits ein oder mehrere getönte Schaugläser aufweist, durch welche sich die Optik 8 erstreckt. Diese Klappblende 10 ist an einer der oberen Gehäusewandung GW der Kammer 11 zugeordneten, im wesentlichen horizontal ausgerichteten Blechblende BB befestigt.
Das untere Rohrende 22 ist so tief angeordnet, dass es unterhalb eines Teilbereichs 23 des Schmelzraums 11 liegt, der sich mit Rauch 24 füllt, wenn eine vorbestimmte Menge an Schmelzgut im Schmelzofen aufgeschmolzen worden ist. Auf diese Weise bleibt die optische Strecke zwischen der Pyrometeroptik 8 und dem unteren Rohrende 22 und damit im wesentlichen auch dem Schmelzgut weitgehend frei von Rauch, welcher sonst die Messung der Temperatur des Schmelzguts negativ beeinflussen könnte.
Die Schauglasplatte 20 dient zur zusätzlichen visuellen Kontrolle des Geschehens innerhalb des Schmelzofens. Dank der Automatisierung des Schmelz- und Gießvorgangs, der durch die Erfindung unterstützt wird, wird eine visuelle Kontrolle aber entbehrlich, so dass die Schauglasplatte 20 bei einem alternativen Ausführungsbeispiel durch eine einfache, nicht-durchsichtige Platte ersetzt werden kann.
Das Rohrstück 17 erstreckt sich durch die Schauglasplatte 20, die zu diesem Zweck eine Bohrung bzw. Ausnehmung mit einem dem Rohrstück 17 entsprechenden Querschnitt aufweist. Alternativ kann aber auch das Rohrstück 17 von der Unterseite der Schauglasplatte 20 beginnend nach unten erstrecken und bspw. auf dieser Unterseite aufgeklebt sein. Die optische Strecke von der Pyrometeroptik 8 zum Schmelzgut würde dann durch die Schauglasplatte 20 hindurchlaufen.
Fig. 3 zeigt den zentralen Teil, mittels dessen die Pyrometeroptik (nicht dargestellt) über das Rohrstück 17 mit der Schmelzkammer 11 optisch verbunden wird. Das Rohrstück 17 erstreckt sich durch eine Bohrung bzw. Ausnehmung durch die Schauglasplatte 20. Das Rohrstück 17 weist im Bereich seines oberen Endes einen umlaufenden vorkragenden Abschnitt 25 mit einem äußeren Durchmesser auf, der größer ist als der Durchmesser des darunter liegenden Rohrabschnitts, der durch die Schauglasplatte 20 hindurchtritt.
Dieser untere Rohrabschnitt weist ein Außengewinde 26 auf, an dem die Mutter 19 aufschraubbar ist, welche unter Zwischenschaltung von, z.B. zwei, Tellerfedern 28 das Rohrstück 17 mit seinem oberen umlaufenden vorkragenden Abschnitt 25 in einer Ausnehmung 29 des Schauglases 20 hineinzieht. Zur Abdichtung befindet sich zwischen dem umlaufenden vorkragenden Abschnitt 25 sowie der Ausnehmung 29 ein Dichtring 30.
Im Bereich des oberen Rohrendes 31 oberhalb des umlaufenden vorkragenden Abschnitts 25 befindet sich ein Abschnitt mit einem Außengewinde 32 zum Festschrauben einer Überwurfmutter 33. Im Bereich des oberen Rohrendes 31 weist das Rohrstück 17 im Inneren des Rohres einen gegenüber dem darunterliegenden inneren Rohrabschnitt vergrößerten Querschnitt auf, der zur Aufnahme des Schauglases 18 dient. Dieses Schauglas weist eine im wesentlichen gleiche Querschnittsfläche auf, so dass eine Abdichtung vom Inneren des Schmelzraums 11 zur Umgebung erzielt wird. Durch Festziehen der Überwurfmutter 33 wird das Schauglas 18 im Inneren des oberen Endabschnitts 31 gegen einen Dichtring 34 gedrückt, der sich seinerseits an einem Vorsprung 35 in Inneren des Rohrstücks 17 abstützt.
Die vorstehend beschriebene Konstruktion dient zugleich als Berstschutz zum Schutz der Schauglaspatte 20, da die Tellerfedern 28 in Verbindung mit dem Dichtring 30 ein Überdruckventil bilden: Sobald sich im Inneren der Schmelzkammer 11 ein bestimmter Überdruck gebildet hat, wird das Rohrstück 17 axial nach außen gedrückt, d.h. in der Darstellung in Fig. 3 wird das Rohrstück 17 nach oben angehoben. Dabei werden die Tellerfedern 28 zusammengedrückt und gleichzeitig der Dichtring 30 entspannt. Bei Erreichen eines bestimmten Grenzüberdrucks dichtet der Dichtring 30 nicht mehr bzw. nicht mehr vollständig das Rohrstück 17 gegen die Schauglasplatte 20 ab, so dass der Überdruck in der Schmelzkammer 17 nach außen entweichen kann. Sobald der Druck den Grenzwert wieder unterschritten hat, wird aufgrund der Rückstellkraft der Tellerfedern 28 der Dichtring 30 das Rohrstück 17 wieder gegen die Schauglasplatte 20 abdichten, so dass die Schmelzkammer 11 gegen die Umgebung abgedichtet ist. Die Konstruktion des Rohrstücks 17 in Verbindung mit den Tellerfedern 28 und dem Dichtring 30 ermöglicht auf diese Weise eine einfache Überdruckregelung, welche den Druck in der Schmelzkammer 11 auf einen maximal zulässigen Überdruck begrenzt. Dieser Grenzwert des Überdrucks, bei dem der Überdruck entweicht, wird durch die Wahl der Tellerfedern 28 und insbesondere durch die Anzahl der Federn 28 sowie durch die Vorspannung, die mittels der Mutter 19 erzeugt wird, eingestellt.
Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, das weitgehend dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel entspricht. Für gleiche Bauteile sind daher gleiche Bezugszeichen verwendet worden. Bzgl. dieser gleichen Bauteile wird auf die vorstehenden Erläuterungen verwiesen. Auf folgende Unterschiede ist jedoch hingewiesen: Die Tellerfedern 28 gemäß Fig. 3 sind ersetzt durch einen weiteren Dichtring 36. Durch die Anbringung dieses Dichtrings 36 im Inneren des Schmelzraums kann auf den in Fig. 3 gezeigten Dichtring 30 verzichtet werden.
Am unteren Rohrende befinden sich bei diesem Ausführungsbeispiel zwei sich axial erstreckende Schlitze. Diese dienen zur Fixierung des Rohrstücks 17 beim Anziehen der Mutter 19 bzw. der Überwurfmutter 33.
Fig. 5 zeigt eine Explosionsansicht des in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiels. Es wird insofern auf die vorstehenden Erläuterungen verwiesen.
Fig. 6 zeigt die Überwurfmutter 33 in einer teilweisen Schnittansicht. Am äußeren Rand weist diese Überwurfmutter 33 eine Rändelung 37 auf. Im Inneren weist die Überwurfmutter 33 ein Innengewinde 38 auf.
Fig. 7 zeigt das Schauglas 18 in einer detaillierten Einzelansicht. Dieses Schauglas 18 ist zylinderförmig ausgebildet. Bevorzugt ist es aus Silikatglas, insbesondere Borosilikatglas, ausgebildet.
Fig. 8 zeigt das Rohrstück 17 in einer detaillierten Einzelansicht. Die einzelnen Anschnitte des Rohrstücks 17 sind bereits im Zusammenhang mit den Fig. 2-4 erläutert worden, so dass auf diese Erläuterungen Bezug genommen wird. Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass das Rohrstück um seine Längsachse i.w. rotationssymmetrisch ausgebildet ist, was wesentliche Vorteile bei der Erstellung der Gewinde 26 und 32 mit sich bringt, aber auch die Bearbeitung der einzelnen Abschnitte des Rohrstücks 17 wesentlich erleichtert, da das Rohrstück 17 gedreht werden kann.
Fig. 9 zeigt die Schauglasplatte 20 in einer detaillierteren Einzelansicht und zwar ebenfalls in einer teilweisen Schnittansicht. Die Schauglasplatte 20 weist eine Bohrung 39 auf, an die sich nach oben hin eine Bohrung 40 mit einem größeren Durchmesser anschließt. Der Übergang zwischen den beiden Bohrungen 39 und 40 bildet den vorstehend genannten umlaufenden vorkragenden Abschnitt 25. Die Schauglasplatte 20 ist bevorzugt ebenfalls aus Silikatglas, insbesondere Borosilikatglas, ausgebildet.
Die Bohrungen 39 und 40 sind entweder mittig oder außermittig in der vorzugsweise punkt- oder rotationssymmetrisch ausgebildeten Schauglasplatte 20 angeordnet. Eine außermittige Anordnung ist vorteilhaft, da auf diese Weise die Optik 8 des Sensors zusammen mit dem Rohrstück 17 nicht an einem festen Ort positioniert sein muss, sondern auf einer vorbestimmten Bahn, insbesondere Kreisbahn, variabel anordbar ist.
Der beschriebene Aufbau ermöglicht eine leichte Montage und Demontage des Schauglases 18, so dass das Schauglas 18 leicht gereinigt bzw. ausgewechselt werden kann.
Fig. 10 zeigt eine Anordnung 41 zum Befestigen der Schauglasplatte 20 an der oberen Gehäusewandung GW der Kammer 11. Diese Anordnung weist den bereits im Zusammenhang mit Fig. 2 genannten Einschraubstutzen 42 auf, der einen äußeren Absatz 43 aufweist, der in eine entsprechende Bohrung bzw. ein - vorzugsweise kreisrundes - Loch in der Gehäusewandung GW der Vorrichtung 1 aufgenommen werden kann. Der Einschraubstutzen 42 ist im Bereich des Absatzes 43 mit der Gehäusewandung GW verschraubt oder verschweist.
Der Einschraubstutzen 42 weist ferner ein Außengewinde 44 auf, das mit der Nutmutter 21 verschraubbar ist. Die Nutmutter 21 weist einen nach Innen gerichteten Vorsprung 46 auf, der derart ausgebildet ist, dass er die Schauglasplatte 20 randseitig überdeckt. Die Nutmutter 21 ist über das Außengewinde 44 des Einschraubstutzens 42 geschraubt, so dass die Schauglasplatte 20 gegen einen inneren Absatz 47 des Einschraubstutzens 42 gepresst und somit fixiert wird. Zum Schutz der Schauglasplatte 20 befindet sich zwischen dem Vorsprung 46 und dem äußeren Rand der Schauglasplatte 20 eine Dichtung, z.B. Flachdichtung 48. Ferner befindet sich zwischen dem gegenüberliegenden Rand der Schauglasplatte 20 und dem Absatz 47 des Einschraubstutzens 42 ein weiterer Dichtring, insbesondere ein Silikon-O-Ring 49. Beide Dichtungen 48, 49 dienen dazu die Schauglasplatte 20 einerseits vor Beschädigungen zu schützen und andererseits den Innenraum 11 des Schmelzofens gegen die Umgebung abzudichten.
In Fig. 10 ist die Bohrung 39, 40 durch die Schauglasplatte lediglich aus Gründen der vereinfachten Darstellung nicht gezeigt.
Die erfindungsgemäße Konstruktion erzielt einen hoch wirksamen Rauchabweiser, welcher die empfindliche Pyrometeranordnung, insbesondere deren Optik, vor messergebnisverfälschenden Schmutzablagerungen, insbesondere von Rauchpartikeln schützt. Dank der Erfindung kann der Wartungsaufwand von Temperaturmesssystemen an Schmelz- und Gießvorrichtungen der Feingießtechnik, insbesondere der Dentaltechnik, spürbar reduziert werden und gleichzeitig auch die Qualität der Messergebnisse hochgehalten werden.
Die vorstehende Anordnung wurde in Bezug auf ein geschlossenes Schmelz- und Gießsystem beschrieben. Es ist aber auch denkbar, die erfindungsgemäße Idee, einen Temperaturmesssensor durch Anbringung eines Rohres zur Rauchabweisung weiterzubilden, auch in anderen Schmelzprozessen anzuwenden, da der wesentliche Gedanke, nämlich die Unterbindung einer durch Konvektion hervorgerufenen Strömung von Schmutzpartikeln im Bereich des Sichtfensters des Sensors, bereits durch die Anbringung eines Rohrs am Sensor erreicht wird, wenn das Rohr von oben auf die Schmelze gerichtet wird.

Claims

Vorrichtung zur berührungslosen Messung der Temperatur eines sich in einem Schmelztiegel (2) befindenden Schmelzguts in einem Schmelzofen, insbesondere der Feingießtechnik, mittels eines Pyrometers (5), das eine Optik (8) und wenigstens einen mit der Optik (8) optisch in Verbindung stehenden Sensor (6) aufweist, wobei die Optik (8) durch ein Schauglas (18) auf wenigstens einen Teilbereich des Schmelztiegels (2) ausrichtbar ist,
gekennzeichnet durch
ein Rohr (17), das im Bereich seines oberen Endes (31) an das Schauglas (18) anschließt, sich in einen Schmelzraum (11) des Schmelzofens erstreckt und in Richtung des Schmelztiegels (2) ausrichtbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
das obere Rohrende (31) mittels des Schauglases (18) gasdicht abgeschlossen ist und das untere Rohrende (22) offen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Rohrquerschnittsfläche im wesentlichen der Querschnittsfläche des Messflecks des Pyrometers (5) entspricht.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Rohrlänge derart bemessen ist, dass das untere Rohrende (22) unterhalb eines Teilbereichs (23) des Schmelzraums (11) liegt, der sich mit Rauch (24) füllt, wenn eine vorbestimmte Menge an Schmelzgut im Schmelzofen aufgeschmolzen worden ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Rohrlänge derart bemessen ist, dass das untere Rohrende (22) im Bereich der Oberkante des Schmelztiegels (2) oder der Schmelze endet.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
sich das Rohr (17) durch eine Platte (20), insbesondere Schauglasplatte erstreckt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Rohr (17) im Bereich seines oberen Endes (31) einen umlaufenden vorkragenden Abschnitt (25) mit einem äußeren Durchmesser aufweist, der größer ist als der Durchmesser des darunter liegenden Rohrabschnitts.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Rohr (17) oberhalb des umlaufenden vorkragenden Abschnitts (25) einen Abschnitt mifeinem Außengewinde (32) aufweist zur Aufnahme einer Überwurfmutter (33) und dass das Rohr (17) im oberen Endabschnitt (22) im Rohrinneren einen gegenüber dem darunter liegenden inneren Rohrabschnitt vergrößerten Abschnitt aufweist zur Aufnahme des Schauglases (18) mit im wesentlichen gleichem Querschnitt, wobei das Schauglas (18) mittels der Überwurfmutter (33) im Inneren des oberen Endabschnitts (22) befestigbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Platte (20), insbesondere Schauglasplatte, eine Bohrung (39, 40) zur Durchführung des Rohres (17) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Platte (20) punkt- oder rotationssymmetrisch ausgebildet und die Bohrung (39, 40) zur Durchführung des Rohres (17) durch die Platte (20) außerhalb des Zentrums dieser Platte (20) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass der umlaufende vorkragende Abschnitt (25) in eine Ausnehmung (29) des Schauglases (20) eingeführt ist, wobei sich zwischen dem vorkragenden Abschnitt (25) und der Ausnehmung (29) eine Dichtung (30) befindet, und
dass das Rohr (17) einen unteren Rohrabschnitt mit einem Gewinde (26) zur Aufnahme einer Mutter (19) aufweist, mittels der der vorkragende Abschnitt (25) gegen eine Vorspannkraft von einer oder mehreren Tellerfedern (28), die zwischen der Mutter (19) und der Schauglasplatte (20) angeordnet sind, in die Ausnehmung (19) unter gleichzeitiger Abdichtung eines Zwischenraums zwischen vorkragendem Abschnitt (25) und Ausnehmung (29) gezogen wird.
Vorrichtung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Mutter (19) und/oder der wenigstens einen Tellerfeder (28) ein maximal zulässiger Überdruck im Schmelzraum (11) einstellbar ist, oberhalb dessen der von der Dichtung (30) bei Drücken unterhalb dieses maximal zulässigen Überdrucks abgedichtete Zwischenraum geöffnet ist, um den Überdruck auf den maximal zulässigen Überdruck zu begrenzen.