DE1648275C - Temperaturstrahlungsmeßgerat - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Temperaturstrahlungsmeßgerät für Oberflächenhärteanlagen, mit einem Meßgerätekopf und einer darin untergebrachten Empfängeroptik für die von der Meßstelle ausgehende Temperaturstrahlung sowie einem das Strah-Ieneinfallbündel der Empfängeroptik umgebenden, von einem Kühlmittel durchströmten Schutzrohr.

Derartige Temperaturstrahlungsmeßgeräte für den Einsatz bei öfen gehen beispielsweise aus der Literaturstelle Lindorf, H., »Technische Temperaturmessungen«, 1956, S. 152 bis 154, hervor. In Abb. 106 dieser Literaturstelle ist ein zum Messen von Badtemperaturen, z. B. von Glasschmelzen dienendes Temperaturstrahlungsmeßgerät mit einem in- 5» neren Strahlungsschutzrohr und einem dieses mit Abstand umgebenden Außenmantel dargestellt. Während der Außenmantel an der der Meßstelle zugewandten Seite verschlossen ist, ist das eigentliche Schutzrohr an dieser Seite offen. Durch das Schutzrohr kann Luft hindurchgeführt werden, während in dem zwischen dem Schutzrohr und dem Außenmantel befindlichen Ringraum Wasser einströmen kann. Das Einführen der Preßluft hat den Zweck, die Pyrometerlinse staubfrei zu halten und vor ätzenden Dämpfen zu schützen, d. h. die dort getroffene Maßnahme dient dem Schutz der Linse der Empfängeroptik.

Bekannte, trägheitslos und berührungsfrei arbeitende Temperaturstrahlungsmeßgeräte für Oberflächenhärteanlagen zum Messen der Härtetemperatur beim Induktions- und Brennhärten ermöglichen eine sofortige Anzeige der Meßflächentemperatur der zu härtenden Werkstückoberfläche mittels eines entsprechenden, der Empfängeroptik nachgeschtlteten Anzeigeinstruments, auf dem die zu messende Temperatur auch bei schnellen Temperaturänderungen direkt abgelesen werden kann, was für die einwandfreie Beherrschung der Oberflächenhärtung und die Steuerung des Werkstückvorschubs von großer praktischer Bedeutung ist. Wählt man die Meßstelle auf dem zu härtenden Stück zwischen dessen jeweiliger Erwärmungs- und Abschreckstelle, um dadurch die Ein regelung der richtigen Vorschubgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Härtetemperatur und der durch die nachfolgende Abschreckbrause hervorgerufenen Werkstückkühlung gut beherrschen zu können, insbesondere auch bereits zu Beginn des Härtevorganges, bei dem andernfalls entsprechende Start- bzw. Anlaufschwierigkeiten bezüglich des Werkstückvorschubes auftreten, so können sich durch das Abschrecken mit Wasser oder auch anderen Abschreckmitteln entsprechende Dämpfe bilden, so daß es bei bekannten Temperaiurstrahlungsmeßgeräten durch diese Abschreckdampfbildung zu einer Beeinträchtigung der in das Meßgerät einfallenden Temperaturstrahlung und damit auch zu einer Verfälschung des Meßergebnisses kommt. In gleicher Richtung wirkt sich beim Flamm- bzw. Brennhärten auch die dabei durch Sekundärverbrennung entstehende Beiflamme störend auf die Temperaturmeßstrahlung aus. In dieser Beiflamme befinden sich unverbrannte Kohlenstoffteilchen des Brenngases, die mit rasch wechselnder Intensität hell aufleuchten und daher insoweit ebenfalls die Temperaturmeßstrahlung bzw. das Meßergebnis beeinträchtigen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Temperaturstrahlungsmeßgerät zu schaffen, das einen weder durch Abschreckdampfbildung noch durch Brennhärtebeiflämmen oder sonstige Störeinflüsse beeinträchtigten Temperaturstrahlungsempfaiig ermöglicht, mithin eine unverfälschte Temperaturanzeige ermöglicht.

Das wird ausgehend von einem Temperaturstrahlungsmeßgerät der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Schutzrohr sich zu seinem bis nahe an die Meßstelle heranreichenden Ende verjüngt und an seiner der Meßstelle zugewandten Stirnwand Austrittsdüsen zum gezielten Austritt des Kühlmittels auf die zwischen der Erwärmungs- und Abschreckstelle des zu härtenden Werkstücks gelegene Meßstelle aufweist.

Durch die Verjüngung des Schutzrohres zur Meßstelle hin wird die Temperaturmeßstelle genau lokalisiert. Diese durch das Schutzrohr lokalisierte Meßstelle wird dann über das Schutzrohr durch das Kühlmittel, z. B. Preßluft, abgeschirmt, und zwar infolge der Anordnung der Austrittsdüsen an der Stirnwand des Schutzrohres in der Weise, daß die von der Temperaturmeßstelle ausgehende Strahlung weder von den Dämpfen des Abschreckmittels noch von den Beiflammen des Härtebrenners störend beeinflußt wird. Dabei kühlt das Kühlmittel gleichzeitig auch die Schutzrohrspitze, was hier wegen deren Anordnung in unmittelbarer Nähe des Härtebrenners oder -induktors wesentlich ist.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung geht das Schutzrohr an seinem rückwärtigen Ende in ein Schutzgehäuse über, in das der Meßgerätekopf mit seiner Empfängeroptik einzuschieben und darin zu befestigen ist. Auf diese Weise wird der mit den mn.

findlichen Meßgeräten ausgerüstete Me3gerätekopf wirksam gegen Beschädigungen geschützt und dabei zugleich sichergestellt, daß das Schutzrohr mit dem Meßgerätekopf immer in einer ausgerichteten Stellung zueinander stehen, wodurch das Anvisieren der Meßstelle auf dem zu härtenden Werkstück vereinfacht wird.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im fol-• genden näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 den mit dem erfindungsgemäßen Strahlungsschutzrohr versehenen Meßgerätekopf des Temperaturstrahlungsmeßgerätes beim Vorschubhärten sines induktiv zu erhitzenden Werkstückes,

F i g. 2 die zu F i g. 1 gehörige Draufsicht auf das Meßgerät, wobei jedoch das zu härtende Werkstück durch einen Härtebrenner erhitzt wird, und

F i g. 3 eine Stirnansicht auf das Meßgerät in Richtung des Pfeiles A.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Induktionshärtung wird das in Pfeilrichtung B laufend vorzuschiebende Werkstück 9 an der Oberfläche unter den beiden Spulenringen 11 der nicht näher dargestellten Induktionshärteanlage erhitzt, um dann anschließend durch die Brause 12 abgeschreckt zu werden. Zwischen den Spulenringen 11 befindet sich die Meßstelle 10, auf die die in dem Meßgerätekopf 6 des Temperalurstrahlungsmeßgerätes der Härteanlage untergebrachte Empfängeroptik 7 gerichtet ist. Die von der Meßstelle 10 ausgehende Temperatur- bzw. Wärmestrahlung fällt mit ihrem Strahlenbündel 18 auf die Linse 7' der Empfängeroptik 7 ein, in der sie in bekannter Weise auf einem nicht dargestellten Strahlungsempfänger fokussiert wird und nach entsprechender Umwandlung in elektrische Meßgrößen auf einem nachgeschalteten Anzeigegerät die an der Meßstelle 10 herrschende Oberflächentemperatur des Werkstückes 9 liefert.

Um die Temperaturmeßstrahlung von der in der Nähe der Meßstelle 10 auftretenden, durch das Ab-Schreckmittel hervorgerufenen Dampfbildung unbeeinflußt zu halten, ist um das Strahleneinfallbündel 18 der Empfüngeroptik 7 ein Schutzrohr 1 angeordnet, das sich zu seinem bis nahe an die Meßstelle 10 heranreichenden Ende verjüngt und hier doppelwandig ausgebildet sowie von einem Kühlmittel durchströmt ist. Das Schutzrohr 1 besteht im wesentlichen aus einem sich über seine gesamte Länge erstreckenden, gleichmäßig verjüngten Schutzmantel sowie einem dessen vorderen Teil mit Abstand umgreifen- so den Außenmantel 2, der mit dem Schutzmantel eine Kühlmittelringkammer 2' einschließt. In deren rückwärtiges Ende mündet eine Kühlmittelzuleitung 3 ein, während sich in der vorderen, der Meßstelle zugewandten Stirnwand der Kühlmittelringkammer 2' Austrittsdüsen 4 für das Kühlmittel befinden. Als Kühlmittel wird vorteilhaft Luft von geringem Überdruck, beispielsweise von 0,2 atü verwendet. Der Kühlluftbedarf ist gleichfalls gering. Wie die Praxis gezeigt hat, kommt man hier mit Luftmengen von 7 bis 12cbm/h ohne weiteres aus. Durch die aus den Düsen 4 austretende Kühlluft wird die Meßstelle 10 sowie die von letzterer ausgehende Temperaturstrahlung von den durch das Abschreckmittel 12 ausgehenden Dämpfen hinreichend trei gehalten, so daß ein einwandfreies Meßergebnis zu erhalten im.

An seinem rückwärtigen Ende geht das Schutzrohr 1 in ein im wesentlichen quaderförmig gestaltetes Schutzgehäuse 5 über, in das der Meßgerätekopf 6 mit seiner Empfängeroptik 7 einzuschieben und beispielsweise mittels der Feststellschraubn 5' zu befestigen ist. Dadurch wird der Meßgerätekopf nicht nur gegen äußere Beschädigungen geschützt, sondern zugleich eine feste Ausrichtung zwischen dem Meßgerätekopf 6 und dem Schutzrohr 1 erzielt, das dadurch zugleich auch die Meßstelle 10 leichter anzuvisieren erlaubt. Um die Empfängeroptik 7 richtig einstellen bzw. fokussieren zu können, ist im Schutzrohr 1 noch je ein zu beiden Seiten gelegener Schlitz 19 vorgesehen. Durch diese Schlitze ragen beispielsweise als Stellschrauben 8 ausgebildete Einstellorgane für die Verstellung der Linse T der Optik 7 hindurch.

Beim Brennhärten gemäß F i g. 2 wird das Werkstück 9 durch Härtebrenner 14 erhitzt und ebenso wie im Falle der Induktionshärtung nach F i g. 1 bein, laufenden Vorschub von einer Brause 15 abgeschreckt. Die Meßstelle 13 befindet sich hier zwischen dem Brenner 14 und der Brause 15. Bei jedem Härtebrenner entsteht durch Sekundärverbrennung eine in der Zeichnung gestrichelt dargestellte Beiflamme 16. In ihr befinden sich unverbrannte KoIilenstoffteilchen des Brenngases, die ebenso wie die vom Abschreckmittel herrührenden Dämpfe die von der Meßstelle 13 ausgehende Temperaturstrahlung beeinträchtigen und das Meßergebnis verfälschen würden, wenn sie nicht durch die aus der Stirnseite des Schutzrohres austretende Kühlluft fortgeblasen würden. Außerdem bewirkt der Sauerstoff der Kühlluft, insbesondere wenn es sich dabei um reinen Sauerstoff als Kühlmittel handelt, eine intensive Verbrennung der Kohlenstoffteilchen, wodurch die Beiflamme an der Meßstelle 13 völlig beseitigt bzw. unterdrückt wird.

Wie insbesondere aus F i g. 3 hervorgeht, sind der Schutzmantel und der ihn im vorderen Teil umgebende Außenmantel 2 vorzugsweise pyramidenförmig und das am rückwärtigen Ende des Schutzmantels befindliche Schutzgehäuse 5 quaderförmig gestaltet.

Mit Hilfe des neuen Schutzrohres 1 werden also bei Temperaturstrahlungsmeßgeräten der in Rede stehenden Art vor allem die folgenden wesentlichen Vorteile erzielt: Der Meßgerätekopf kann durch das ihn gleichsam zur Meßstelle hin verlängernde und das Strahleneinfallbündel 18 umgebende Schutzrohr präzise auf die Meßstelle 10 bzw. 13 ausgerichtet werden. Fehlmessungen der Härtetemperatur durch störende Beeinflussungen, wie insbesondere durch Wasser-, Emulsions- oder öldämpfe sowie weiterhin durch die Beiflamme vom Anwänn- und/oder Härtebrenner, werden mit Sicherheit durch die stirnseitig aus dem Schutzrohr austretende Kühlluft verhindert, die zugleich im Falle von Härtebrennern die vorerwähnte Sekundärverbrennung begünstigt. Schließlich wird durch das Schutzrohr auch der Meßgerätekopf des Temperaturstrahlungsmeßgerätes zusätzlich geschützt, insbesondere auch dessen Empfängeroptik.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Temperaturstrahlungsmeßgerät für Oberflächenhärteanlagen, mit einem Meßgerätekopf und einer darin untergebrachten Empfängeroptik für die von der Meßstelle ausgehende Temperaturstrahlung sowie einem das Strahleneinfallbiindel der Empfängeroptik umgebenden, von einem Kühlmittel durchströmten Schutzrohr, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzrohr (1) sich zu seinem bis nahe an die MeßsteUe (10 bzw. 13) heranreichenden Ende verjüngt und an seinei der Meßstelle (10 bzw. 13) zugewandten Stirnwand Austrittsdüsen (4) zum gezielten Austritt des Kühlmittels auf die zwischen der Erwärmungs- und Abschreckstelle des zu härtenden Werkstücks (9) gelegene Meßstelle (10 bzw. 13) aufweist.

2. Temperaturstrahlungsmeßgerät nach An- *o Spruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzrohr (1) an seinem rückwärtigen Ende in ein Schutzgehäuse (5) übergeht, in das der Meßgerätekopf (6) mit seiner Empfängeroptik (7) einzuschieben und darin zu befestigen ist. as

3. Temperaturstrahlungsmeßgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im rückwärtigen Teil des Schutzrohres (1) Schlitze (19) vorgesehen sind, durch die Einstellorgane (8) für die Fokussierung der Empfängeroptik (7) hin- 3<> durchragen.