DE3900943C1 - Device for determining the thermal transfer between a quenching agent of a quenching device and a metallic workpiece - Google Patents
Device for determining the thermal transfer between a quenching agent of a quenching device and a metallic workpieceInfo
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- G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
- G01N25/18—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating thermal conductivity
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bestimmen des Wärmeüberganges zwischen einem flüssigen Medium und einem in dem Medium befindlichen Gegenstand, insbesondere zwischen einem Härtemedium einer Abschreckvorrichtung und einem metalli schen Werkstück, mit einem in das flüssige Medium eingetauchten Sensor, dessen Oberfläche von dem Medium umströmt wird und der ein temperaturempfindliches Element enthält.The invention relates to a device for determining the Heat transfer between a liquid medium and an in medium located object, especially between a hardness medium of a quenching device and a metalli workpiece, with a submerged in the liquid medium Sensor, the surface of which is flowed by the medium and which contains a temperature sensitive element.
Es ist bekannt, in Wärmebehandlungsanlagen für metallische Werkstücke Abschreckvorrichtungen vorzusehen, um die metalli schen Werkstücke, die aus einem Wärmebehandlungsofen kommen, einer plötzlichen Abkühlung zu unterziehen. Als flüssige Härtemedien werden dabei in der Regel Öl, Wasser oder ein Salz verwendet.It is known in heat treatment plants for metallic Workpieces quenchers to provide the metalli workpieces that come from a heat treatment furnace to undergo a sudden cooling. As a liquid Hardening media are usually oil, water or a Salt used.
Der Wärmeübergang, d. h. das Ausmaß, in dem den warmen Werk stücken durch das flüssige Härtemedium Wärme entzogen wird, hängt dabei nicht nur von den spezifischen Wärmeableitungseigen schaften des Härtemediums selbst ab. Um nämlich den Wärmeüber gang zu verbessern, wird bei üblichen Abschreckvorrichtungen das Härtemedium bewegt, so daß es die Werkstücke umströmt. Der Wärmeübergang hängt somit ferner auch von der Strömungsge schwindigkeit des Härtemediums um das zu härtende Werkstück herum ab.The heat transfer, i.e. H. the extent to which the warm work pieces are extracted by the liquid hardening medium, depends not only on the specific heat dissipation properties remove the hardening medium itself. It's about the heat transfer to improve gear, is with conventional quenching devices the hardening medium moves so that it flows around the workpieces. The heat transfer therefore also depends on the flow ge speed of the hardening medium around the workpiece to be hardened around.
Bei bekannten Abschreckvorrichtungen wird das Härtemedium im Härtebad umgewälzt und zwar entweder durch Umpumpen oder dadurch, daß eine rotierende Umwälzschraube in das Härtebad eingetaucht wird.In known quenching the hardening medium is in the Circulated hardening bath either by pumping or in that a rotating screw in the hardening bath is immersed.
Trotz dieser Maßnahmen ist es erforderlich, die Umwälzung des Härtemediums zu überwachen, weil bei ungenügender Umwälzung das Härtemedium auf eine unzulässig hohe Temperatur erhitzt werden könnte. Dies ist nicht nur aus Gründen der Qualitäts sicherung unerwünscht, eine Überhitzung des Härtemediums bringt vielmehr auch die Gefahr eines Brandes mit sich.Despite these measures, it is necessary to revolutionize the Monitor hardness medium because of insufficient circulation the hardening medium is heated to an impermissibly high temperature could be. This is not just for quality reasons Unwanted securing, overheating of the hardening medium rather the risk of fire.
Es ist daher bei Abschreckvorrichtungen bekannt, den Wärmeüber gang über die Umwälzung des Härtemediums zu überwachen. Hierzu ist es bekannt, eine indirekte Überwachung dadurch vorzunehmen, daß eine Turbine in einen Umwälzkreislauf des Härtemediums eingeschaltet wird, so daß der Massenstrom des Härtemediums über die Turbine erfaßt werden kann. Es ist darüber hinaus aber auch bekannt, eine Thermosonde im Härtebad anzuordnen, die nach dem Prinzip eines Hitzdrahtanemometers arbeitet. Dies bedeutet, daß ein in der Thermosonde befindlicher tempe raturempfindlicher Widerstand durch eine externe Stromquelle aufgeheizt wird. Je nachdem, mit welcher Geschwindigkeit das Härtemedium die Thermosonde umströmt, wird mehr oder weniger Wärme vom temperaturempfindlichen Widerstand abgeführt, so daß dessen Innenwiderstand sich in Abhängigkeit von der Strömung des Härtemediums ändert.It is therefore known in quenching devices to transfer heat monitor the circulation of the hardening medium. For this it is known to carry out indirect monitoring by that a turbine in a circulation circuit of the hardening medium is turned on so that the mass flow of the hardening medium can be detected via the turbine. It is beyond that but also known to place a thermal probe in the hardening bath, which works on the principle of a hot wire anemometer. This means that a tempe in the thermal probe Resistance sensitive to temperature from an external power source is heated. Depending on the speed at which Hardness medium flows around the thermal probe, more or less Dissipated heat from the temperature sensitive resistor, so that its internal resistance changes depending on the flow of the hardening medium changes.
Die Zuverlässigkeit einer solchen Messung ist allerdings begrenzt. Härtebäder der hier interessierenden Art weisen nämlich keine zeitlich konstante Temperatur auf. Durch die aufeinanderfolgenden Abschreckvorgänge entsteht nämlich vielmehr eine ständig wechselnde Temperatur des Härtebades, so daß die bekannte Thermosonde schon deswegen ein zeitvariantes Signal liefert, weil sich die Temperatur des Härtemediums ändert. Es ist daher bei der bekannten Vorrichtung nur schwer möglich, zu differenzieren, ob eine Änderung des Meßwertes der Thermo sonde auf eine Änderung der Strömung oder eine Änderung der Temperatur des Härtemediums zurückzuführen ist.However, the reliability of such a measurement is limited. Show hardening baths of the type of interest here namely, no constant temperature over time. Through the successive quenching processes actually occurs a constantly changing temperature of the hardening bath, so that the known thermal probe is therefore a time-variant signal delivers because the temperature of the hardening medium changes. It is therefore difficult with the known device, to differentiate whether a change in the measured value of the Thermo probe for a change in flow or a change in Temperature of the hardening medium is due.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzu bilden, daß sie gegenüber Änderungen der Temperatur des Härte mediums unempfindlich ist.The invention is based on the object, a Further device of the type mentioned in the foregoing form them against changes in temperature of hardness mediums insensitive.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung zum einen dadurch gelöst, daß in dem Sensor Mittel zum Erzeugen eines vorbestimmten, konstanten Temperaturunterschiedes zwischen der Oberfläche und einem Bereich im Abstand von der Oberfläche vorgesehen sind, und daß ein erster Temperaturfühler zwischen der Ober fläche und dem Bereich angeordnet ist.According to the invention, this object is achieved on the one hand by that means in the sensor for generating a predetermined, constant temperature difference between the surface and an area spaced from the surface are, and that a first temperature sensor between the upper area and the area is arranged.
Nach der Erfindung wird die Aufgabe ferner dadurch gelöst, daß in dem Sensor Mittel zum Erzeugen eines vorbestimmten, konstanten Temperaturunterschiedes zwischen der Oberfläche und einem Bereich im Abstand von der Oberfläche vorgesehen sind, und daß eine Meßanordnung zum Bestimmen der Energieauf nahme der Mittel vorgesehen ist.According to the invention, the object is further achieved by that means in the sensor for generating a predetermined, constant temperature difference between the surface and an area spaced from the surface and that a measuring arrangement for determining the energy provision of funds is provided.
Nach der Erfindung wird die Aufgabe schließlich dadurch gelöst, daß in dem Sensor Mittel zum Erzeugen eines vorbestimmten, konstanten Temperaturunterschiedes zwischen dem Medium und einem Bereich im Abstand von der Oberfläche vorgesehen sind, und daß ein erster Temperaturfühler an der Oberfläche angeordnet ist.According to the invention, the object is finally achieved by that means in the sensor for generating a predetermined, constant temperature difference between the medium and an area at a distance from the surface is provided, and that a first temperature sensor is arranged on the surface is.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird in beiden Fällen vollkommen gelöst, weil die Erzeugung eines vorbestimmten in der Temperaturdifferenz konstanten Temperaturgefälles zwischen der Oberfläche und dem Bereich bzw. zwischen der Oberfläche und dem umgebenden Medium bewirkt, daß eine Änderung der Umgebungstemperatur sich nicht mehr auf das Meßergebnis auswirkt. Die Änderung des örtlichen Temperaturgradienten innerhalb des Sensors, u. a. also auch am Orte des ersten Temperaturfühlers bzw. die Änderung der Energieaufnahme der Mittel hängt somit ausschließlich davon ab, in welchem Ausmaße dem Sensor durch das umströmende Härtemedium Wärme entzogen wird. Das Ausgangssignal des Sensors ist damit unmittelbar ein Maß für den Wärmeübergang zwischen dem Härtemedium und einem metallischen Werkstück.The object underlying the invention is in both Cases completely resolved because of the generation of a predetermined one in the temperature difference constant temperature gradient between the surface and the area or between the Surface and the surrounding medium causes a change the ambient temperature no longer affects the measurement result affects. The change in the local temperature gradient inside the sensor, u. a. so also at the location of the first Temperature sensor or the change in the energy consumption of the Thus, funds depend exclusively on the extent to which heat is removed from the sensor by the flowing hardening medium becomes. The output signal of the sensor is therefore immediate a measure of the heat transfer between the hardening medium and a metallic workpiece.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfassen die Mittel ein in dem Bereich angeordnetes Temperierelement, einen zweiten Temperaturfühler an der Ober fläche, einen dritten Temperaturfühler am Temperierelement sowie einen Temperierregler, an den der zweite und der dritte Tempe raturfühler sowie das Temperierelement angeschlossen sind. Diese Maßnahmen haben den Vorteil, daß eine sehr robuste und betriebssichere Vorrichtung geschaffen werden kann, wie sie vor allem für die rauhen Einsatzbedingungen in einer Härterei geeignet sind.In a preferred embodiment of the invention The device comprises a device arranged in the area Temperature control element, a second temperature sensor on the upper surface, a third temperature sensor on the temperature control element and a temperature control to which the second and third tempe temperature sensor and the temperature control element are connected. These measures have the advantage that they are very robust and Reliable device can be created as it especially for the harsh operating conditions in a hardening shop are suitable.
Die vorstehenden Überlegungen gelten in gleichem Maße, wenn die Mittel ein in dem Bereich angeordnetes Temperierelement, einen zweiten Temperaturfühler in dem Medium, einen dritten Temperaturfühler am Temperierelement sowie einen Temperierregler umfassen, an den der zweite und der dritte Temperaturfühler sowie der Temperierregler angeschlossen sind.The above considerations apply to the same extent if the means a temperature control element arranged in the area, a second temperature sensor in the medium, a third Temperature sensor on the temperature control element and a temperature control to which the second and third temperature sensors and the temperature controller are connected.
Bei bevorzugten Weiterbildungen dieses Ausführungsbeispiels kann das Temperierelement als Heizelement und/oder als Kühl element ausgebildet sein.In preferred developments of this embodiment can the temperature control element as a heating element and / or as a cooling element be formed.
Bei bevorzugten Weiterbildungen dieser Variante kann das Kühlelement dabei über einen Anschluß an eine Kühlluftleitung angeschlossen sein, aber auch die Verwendung eines Peltier- Elementes ist möglich.In preferred developments of this variant, this can Cooling element via a connection to a cooling air line be connected, but also the use of a Peltier Element is possible.
Diese Maßnahmen haben den Vorteil, daß eine besonders zuver lässige Messung bei Härtebädern mit sehr stark und schnell wechselnder Härtemediumtemperatur möglich ist, weil bei diesen Anwendungsfällen eine Ausführungsform der Erfindung mit gleich zeitiger Möglichkeit des Heizens und Kühlens des Temperierele mentes vorteilhaft ist.These measures have the advantage of being particularly reliable casual measurement in hardness baths with very strong and fast changing hardness medium temperature is possible because with these Use cases an embodiment of the invention with the same early possibility of heating and cooling the tempering element mentes is advantageous.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.Further advantages result from the description and the attached drawing.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nach stehend noch zu erläuterten Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the above and the following standing still to explained features not only in each specified combination, but also in other combinations or can be used alone without the scope of the to leave the present invention.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigtAn embodiment of the invention is in the drawing shown and is described in more detail in the following description explained. It shows
Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; Figure 1 is a vertical section through an embodiment of a device according to the invention.
Fig. 2 eine Schnittdarstellung entlang der Linie II-II von Fig. 1; Fig. 2 is a sectional view taken along the line II-II of Fig. 1;
Fig. 3 ein erstes Diagramm zur Erläuterung der erfin dungsgemäßen Vorrichtung; Figure 3 is a first diagram for explaining the device OF INVENTION to the invention.
Fig. 4 ein zweites Diagramm zur Erläuterung der erfin dungsgemäßen Vorrichtung; Fig. 4 is a second diagram for explaining OF INVENTION to the invention device;
Fig. 5 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, teilweise aufgebrochen. Fig. 5 is a side view of another embodiment of a device according to the invention, partially broken away.
In Fig. 1 bezeichnet 10 insgesamt einen langgestreckten rohr förmigen Sensor, der zum Bestimmen des Wärmeüberganges zwischen einem Härtemedium einer Abschreckvorrichtung und einem metalli schen Werkstück verwendet werden soll.In Fig. 1, 10 designates a total of an elongated tubular sensor which is to be used for determining the heat transfer between a hardening medium of a quenching device and a metallic workpiece.
Der Sensor 10 umfaßt ein äußeres zylindrisches Rohr 11 sowie ein inneres zylindrisches Rohr 12, das konzentrisch zum äußeren Rohr 11 oder, wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, auch exzen trisch zu diesem angeordnet sein kann. Da der Durchmesser des inneren Rohres 12 wesentlich kleiner als der des äußeren Rohres 11 ist, entsteht zwichen den Rohren 11, 12 ein Zwischen raum 13. Die Rohre 11, 12 bestehen aus einem gut wärmeleitenden Material, insbesondere einem Metall.The sensor 10 comprises an outer cylindrical tube 11 and an inner cylindrical tube 12 which can be arranged concentrically to the outer tube 11 or, as shown in FIGS . 1 and 2, also eccentrically to this. Since the diameter of the inner tube 12 is substantially smaller than that of the outer tube 11, zwichen arises the pipes 11, 12 a gap. 13 The tubes 11 , 12 consist of a good heat-conducting material, in particular a metal.
Ein erster Temperaturfühler 14 ist im Zwischenraum 13 am äußeren Rohr 11 angebracht. Der erste Temperaturfühler 14 befindet sich in gut wärmeleitendem Kontakt zum äußeren Rohr 11.A first temperature sensor 14 is mounted in the space 13 on the outer tube 11 . The first temperature sensor 14 is in good heat-conducting contact with the outer tube 11 .
Ein zweiter Temperaturfühler 15 befindet sich in einer Position mitten im Zwischenraum 13, er kann sich aber auch beispielsweise derart zwischen dem inneren Rohr 13 und dem äußeren Rohr 11 befinden, daß er beide Rohre berührt. A second temperature sensor 15 is in a position in the middle of the intermediate space 13 , but it can also be located, for example, between the inner tube 13 and the outer tube 11 in such a way that it touches both tubes.
Im inneren Rohr 12 befindet sich schließlich ein dritter Temperaturfühler 16 inmitten eines Heizelementes 17, das das innere Rohr 12 ganz oder teilweise ausfüllt. Das Heizelement 17 ist mit einer Zuleitung 18 versehen, die ebenso wie die Temperaturfühler 14, 15, 16 zu einem gemeinsamen Anschlußkasten 19 am oberen Ende des Sensors 10 geführt sind.Finally, in the inner tube 12 there is a third temperature sensor 16 in the middle of a heating element 17 , which completely or partially fills the inner tube 12 . The heating element 17 is provided with a supply line 18 which, like the temperature sensors 14 , 15 , 16, is led to a common connection box 19 at the upper end of the sensor 10 .
Der Zwischenraum 13 und ein etwa zwischen dem Heizelement 17 und dem inneren Rohr 12 vorhandener weiterer Zwischenraum sind vorzugsweise jeweils mit einem wärmeleitenden Material 20, 21 ausgefüllt.The intermediate space 13 and a further intermediate space approximately between the heating element 17 and the inner tube 12 are preferably each filled with a heat-conducting material 20 , 21 .
Der Sensor 10 wird zum Bestimmen des genannten Wärmeüberganges in ein Härtebad eingetaucht, so daß eine Oberfläche 22 des äußeren Rohres 11 vom Härtemedium 23 angeströmt wird, wie dies in Fig. 1 angedeutet ist.The sensor 10 is immersed in a hardening bath to determine the aforementioned heat transfer, so that a surface 22 of the outer tube 11 is flowed against by the hardening medium 23 , as indicated in FIG. 1.
Der erste Temperaturfühler 14 und der dritte Temperaturfühler 16 sowie die Zuleitung 18 des Heizelementes 17 sind an einen in den Fig. nicht dargestellten Heizregler angeschlossen. Der Heizregler ist so ausgelegt, daß er aufgrund der Signale der Temperaturfühler 14, 16 das Heizelement 17 derart einstellt, daß zwischen den Orten der Temperaturfühler 14, 16 eine kon stante Temperaturdifferenz eingestellt wird, unabhängig davon, wie hoch der absolute Wert der Temperatur ist, die der erste Temperaturfühler 14 an der Oberfläche 22 des Sensors 10 mißt.The first temperature sensor 14 and the third temperature sensor 16 as well as the supply line 18 of the heating element 17 are connected to a heating controller, not shown in the figures. The heating controller is designed so that it sets the heating element 17 on the basis of the signals from the temperature sensors 14, 16 in such a way that a constant temperature difference is set between the locations of the temperature sensors 14, 16 , regardless of how high the absolute value of the temperature is, which the first temperature sensor 14 measures on the surface 22 of the sensor 10 .
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun das Signal des zweiten Temperaturfühler 15 ausgewertet, wie nachstehend erläutert werden wird. In one embodiment of the invention, the signal of the second temperature sensor 15 is now evaluated, as will be explained below.
Fig. 3 zeigt in einem Diagramm die Abhängigkeit einer Temperatur T über einen Abstand x. Der in Fig. 3 zu erkennende Verlauf 30 charakterisiert damit den Temperaturverlauf entlang der Quer schnittsfläche der Fig. 2, d. h. in Richtung der Linie II-II von Fig. 1. Mit x₁ ist dabei die Position der linken Oberfläche 22 des äußeren Rohres 11 und mit x₂ die Position der rechten Oberfläche des äußeren Rohres 11 bezeichnet. Es ist angenommen, daß in Übereinstimmung mit den Fig. 1 und 2 das innere Rohr 12 das äußere Rohr 11 etwa über den halben Durchmesser hin ausfüllt, so daß mit x m der Übergang zwischen dem inneren Rohr 12 und dem äußeren Rohr 11 bezeichnet ist bzw. D den Durchmesser des äußeren Rohres 11 kennzeichnet.3 shows in a diagram the dependence of a temperature T over a distance x . The course 30 shown in FIG. 3 thus characterizes the temperature course along the cross-sectional area of FIG. 2, ie in the direction of line II-II of FIG. 1. With x ₁, the position of the left surface 22 of the outer tube 11 and with x ₂ denotes the position of the right surface of the outer tube 11 . It is assumed that, in accordance with FIGS. 1 and 2, the inner tube 12 fills the outer tube 11 approximately over half the diameter, so that x m denotes the transition between the inner tube 12 and the outer tube 11 , respectively D indicates the diameter of the outer tube 11 .
Betrachtet man nun den Verlauf 30 in Fig. 3, so erkennt man, daß links von x₁, d. h. außerhalb des Sensors 10, die Temperatur T den Betrag T H, d. h. die Temperatur des Härtemediums 23 hat.If one now considers the course 30 in FIG. 3, it can be seen that to the left of x ₁, ie outside the sensor 10 , the temperature T has the amount T H , ie the temperature of the hardening medium 23 .
Wenn der Heizregler so betrieben wird, daß das Heizelement 17 ständig eine Übertemperatur Δ T im Bereich des Heizelementes 17 erzeugt, so steigt die Temperatur entlang der Linie II-II von der Position x₁ nach x₂ m entlang des Verlaufes 30 an. Zwischen x m und x₂ nimmt die Temperatur T dann im wesentlichen den Temperaturwert des Heizelementes T H + Δ T ein, bis dann die Temperatur im Bereiche von x₂, d. h. im Übergang vom inneren Rohr 12 zu dem dort anliegenden äußeren Rohr 11 und wieder zur Umgebung erneut auf den Wert T, absinkt.If the heating controller is operated so that the heating element 17 constantly generates an excess temperature Δ T in the area of the heating element 17 , the temperature increases along the line II-II from the position x ₁ to x ₂ m along the course 30 . Between x m and x ₂ the temperature T then essentially takes the temperature value of the heating element T H + Δ T until then the temperature in the range of x ₂, ie in the transition from the inner tube 12 to the outer tube 11 there and again to the environment again to the value T , drops.
Es wurde bereits erwähnt, daß sich der zweite Temperaturfühler 15 sowohl im Abstand vom ersten Temperaturfühler 14 wie auch im Abstand vom Heizelement 17 befindet. Die Position des zweiten Temperaturfühlers 15 sei in Fig. 3 mit der Koordinate X s charakterisiert. It has already been mentioned that the second temperature sensor 15 is located both at a distance from the first temperature sensor 14 and at a distance from the heating element 17 . The position of the second temperature sensor 15 is characterized in FIG. 3 with the coordinate X s .
Wird nun der Sensor 10 durch das Medium 23 mit unterschiedlicher Intensität angeströmt, so ändert sich der Verlauf 30 in Fig. 3, weil sich entsprechend der Temperaturgradient zwischen den Koordinaten x₁ und x m ändert.If the sensor 10 is now flowed through by the medium 23 with different intensity, the course 30 in FIG. 3 changes because the temperature gradient between the coordinates x ₁ and x m changes accordingly.
Bezeichnet man den Wärmeübergang mit , so kann man, wie in Fig. 3 eingezeichnet, den Verlauf 30 nach dem Wärmeübergang parametrieren, so daß für unterschiedliche Werte des Überganges Verläufe 30 a. . . 30 f entstehen. Es ist einsichtig, daß bei relativ geringem Wärmeübergang sich die Temperatur des Heizelementes 17 bis nahe an das äußere Rohr 11 fortsetzt, so daß Verläufe 30 a bis 30 c entstehen, während andererseits bei sehr hohem Wärmeübergang Q der Zwischenraum 13 bis nahe an das Heizelement 17 heran auf die Temperatur T H des umgebenden Härtemediums abgekühlt wird, wie mit Verläufen 30 d bis 30 f in Fig. 3 eingezeichnet.One designates the heat transfer with , so you can, as in Fig. 3 drawn the course30th after heat transfer parameterize so that for different values of the transition Gradients30th a. . .30th f arise. It is clear that at relatively low heat transfer the temperature of the Heating element17th to close to the outer tube11 continues so that gradients30th a to30th c arise while on the other hand at very high heat transferQ The gap13 to close to the heating element17th up to the temperatureT H of the surrounding Hardening medium is cooled, as with gradients30th d to30th f in Fig. 3 drawn.
Betrachtet man nun die Koordinate x s des zweiten Temperatur fühlers 15, so erkennt man ohne weiteres, daß die vom zweiten Temperaturfühler 15 gemessene Übertemperatur T über der Tempe ratur T H des umgebenden Härtemediums 23 ein direktes Maß für den Parameter , d. h. für den Wärmeübergang ist.Now consider the coordinatex s of the second temperature feelers15, you can easily see that the second Temperature sensor15 measured overtemperatureT over the tempe maturityT H of the surrounding hardening medium23 a direct measure of the parameter , d. H. for heat transfer.
Dies ist in Fig. 4 äußerst schematisch dargestellt.This is shown extremely schematically in FIG. 4.
Eine Änderung des Absolutbetrages der Temperatur T H des um strömenden Härtemediums 23 ist hingegen auf die Messung ohne Einfluß, weil durch die beschriebene Regelung stets ein kon stanter Temperaturunterschied Δ T eingestellt wird. A change in the absolute value of the temperature T H of the hardening medium 23 flowing around, however, has no influence on the measurement, because a constant temperature difference Δ T is always set by the described control.
Es versteht sich, daß das zuvor geschilderte Ausführungsbeispiel mit einem Heizelement 17 dabei nur als Beispiel zu verstehen ist, weil selbstverständlich statt eines Heizelementes 17 auch eine entsprechende Kühleinrichtung vorgesehen werden kann, in welchem Falle die Verläufe 30 der Fig. 3 klappsymme trisch zu der Parallelen zur Abszisse im Abstande T H darzustel len wären.It is understood that the above-described embodiment with a heating element 17 is to be understood only as an example, because of course a corresponding cooling device can also be provided instead of a heating element 17 , in which case the curves 30 of FIG. 3 fold symmetrically to the parallel would be shown on the abscissa at a distance T H.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung kann auf den zweiten Temperaturfühler 15 verzichtet werden. In diesem Falle ist es lediglich erforderlich, die Energieaufnahme des Heizelementes 17 bzw. eines entsprechenden Kühlelementes zu erfassen. Auch diese Größe ist ein direktes Maß für den Wärmeübergang , weil umso mehr Leistung aufgewendet werden muß, um die konstante Temperaturdifferenz Δ T auf rechtzuerhalten, je größer der Wärmeübergang zwischen dem Härtemedium 23 und dem Körper des Sensors 10 ist.In another embodiment of the invention Arrangement can be made on the second temperature sensor15 waived will. In this case, it is only necessary that Energy consumption of the heating element17th or a corresponding one Detect cooling element. This size is also a direct one Measure of heat transfer , because the more power is expended must be the constant temperature differenceΔ T on the greater the heat transfer between the Hardening medium23 and the body of the sensor10th is.
Bei dem in Fig. 5 dargestellten weiteren Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung bezeichnet 40 insgesamt einen Sensor, der einen Anschlußkasten 41 sowie einen Befesti gungsflansch 42 aufweist. Vom Befestigungsflansch 42 gehen nach unten ein erstes Rohr 43, ein zweites Rohr 44 sowie ein drittes Rohr 45 ab. Die Rohre 43 bis 45 sind über ihre nahezu gesamte Länge in das Medium, beispielsweise ein Härtemedium einer Abschreckvorrichtung, eingetaucht.In the further embodiment of a device according to the invention shown in FIG. 5, 40 designates a sensor, which has a connection box 41 and a fastening supply flange 42 . A first pipe 43 , a second pipe 44 and a third pipe 45 go down from the mounting flange 42 . The tubes 43 to 45 are immersed over their almost entire length in the medium, for example a hardening medium of a quenching device.
Im dritten Rohr 45, das in einer Länge über das erste und das zweite Rohr 43, 44 übersteht, ist ein erster Temperatur fühler 46 angeordnet, mit dem die Temperatur des Mediums 23 gemessen werden kann. Im zweiten Rohr 44 befindet sich ein zweiter Temperaturfühler 47 und im dritten Rohr 45 befindet sich ein Temperierelement 49, das einen dritten Temperaturfühler 48 enthält.In the third tube 45 , which protrudes in length over the first and second tubes 43 , 44 , a first temperature sensor 46 is arranged, with which the temperature of the medium 23 can be measured. In the second pipe 44 there is a second temperature sensor 47 and in the third pipe 45 there is a temperature control element 49 which contains a third temperature sensor 48 .
Das zweite Rohr 44 ist über seine in das Medium 23 eingetauchte Länge an die Oberfläche des ersten Rohres 43 angelegt, vor zugsweise angelötet. Das zweite Rohr 44 bildet damit eine Oberfläche 55, die als Meßoberfläche des Sensors 40 dient.The second tube 44 is applied over its length immersed in the medium 23 to the surface of the first tube 43 , preferably soldered on. The second tube 44 thus forms a surface 55 which serves as the measuring surface of the sensor 40 .
Die Temperaturfühler 46, 47, 48 sind an eine im Gehäuse 41 aufgenommene Schaltplatte 51 angeschlossen, die Anschluß-, Schalt-, Verstärker- und Auswertelemente enthalten kann. Die Schaltplatte 51 ist über ein Kabel 52 mit dem Außenraum ver bunden.The temperature sensors 46, 47, 48 are connected to a circuit board 51 accommodated in the housing 41 , which can contain connection, switching, amplifier and evaluation elements. The circuit board 51 is connected via a cable 52 to the outside ver.
Mit 50 ist noch ein Anschluß für eine Kühlluftleitung bezeich net. Über den Anschluß 50 kann Kühlluft zum Temperierelement 49 geführt werden, um an dieser Stelle den inneren Bereich des ersten Rohres 43 zu kühlen. Alternativ dazu kann das Temperierelement 49 aber auch ein Peltier-Element aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann im Temperierelement 49 noch ein Heizelement enthalten sein.With 50 is still a connection for a cooling air line designated net. Cooling air can be led to the temperature control element 49 via the connection 50 in order to cool the inner region of the first tube 43 at this point. Alternatively, the temperature control element 49 can also have a Peltier element. Alternatively or additionally, a heating element can also be contained in the temperature control element 49 .
Die Wirkungsweise des Sensors 40 gemäß Fig. 5 ist weitgehend ähnlich derjenigen, wie sie zuvor für das Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 beschrieben wurde.The mode of operation of the sensor 40 according to FIG. 5 is largely similar to that described above for the exemplary embodiment of FIGS. 1 and 2.
Mittels des ersten und des dritten Temperaturfühlers 46, 48 und des Temperierelements 49 kann eine konstante Temperatur differenz Δ T zwischen dem vom Temperierelement 49 einge nommenen Bereich des ersten Rohres 43 und dem umgebenden Medium 23 eingestellt werden. Die Meßoberfläche 55 befindet sich dann bei ruhendem Medium 23 im wesentlichen auf der Temperatur des Temperierelementes 49, während bei bewegtem Medium 23 die Temperatur an der Oberfläche 55 mehr und mehr der Temperatur des Mediums 23 angeglichen wird. Die vom zweiten Temperatur fühler 47 erfaßte Temperatur ist damit ein Maß für den Wärme übergang zwischen dem Medium 23 und dem dritten Rohr 43.By means of the first and the third temperature sensor 46, 48 and 49 of the temperature-constant temperature can be set Δ T between the inserted from the tempering 49 recessed portion of the first tube 43 and the surrounding medium 23 difference. The measurement surface 55 is then at rest medium 23 substantially on the temperature of the Temperierelementes 49 while moving at medium 23, the temperature at the surface 55 more and more the temperature of the medium is adjusted 23rd The temperature detected by the second temperature sensor 47 is thus a measure of the heat transfer between the medium 23 and the third tube 43 .
Claims (9)
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Non-Patent Citations (1)
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