DE2136564A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Temperaturmessung - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur TemperaturmessungInfo
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Description
Patentanwalt
8752 Kfelnosifceiin bei hsäeSteAn - ^ „ ~ ~ ~ « ,
Hlrachpfad 3 - Tel. 0(5027/325 2136564
19. Juli 1971 Bl/H.
David Ross Hornbaker, 1520 Cole Way, La Habra, CaI./USA
Dieter Lotar Rail, II8I8 E. North Circle Drive, Whittier, CaI./USA
"Verfahren und Vorrichtung zur Temperaturmessung"
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und auf eine Vorrichtung zur Messung der Temperatur eines externen
Mediums oder eines in der Nähe befindlichen Gegenstandes, insbesondere eines bewegten, extern angeordneten langgestreckten
Körpers.
Die Temperatur von ortsfesten Gegenständen wird gegenwärtig
im allgemeinen mit Hilfe einer Vielfalt verschiedener Ver- · fahren und Vorrichtungen gemessen, beispielsweise durch die
direkte Anbringung eines thermoelektrischen Elementes, eines Widerstandsthermometers oder einer ähnlichen Vorrichtung an
das Meßobjekt. Obgleich dies für die meisten Anwendungen ausreicht, ist es im allgemeinen nicht möglich, sowohl ein
schnelles Ansprechen auf Temperaturänderungen als auch eine ausreichende Unempfindlichkeit gegenüber unsachgemäßer Handhabung
in dem praktischen Betrieb zu erreichen. Dies bedeutet
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genauer gesagt, daß die Vorrichtung, wenn sie mit genügender Unempfindlichkeit für den praktischen Einsatz zur Prozeßüberwachung
bei Herstellungsvorgängen ausgebildet ist, zwangsläufig eine relativ große Masse besitzt, wodurch eine
verhältnismäßig lange Zeit benötigt wird, um die Temperatur in Reaktion auf eine Abweichung von dem "Sollwert" der
k Temperatur des gemessenen Körpers zu verändern. Wenn andererseits
die Masse der Meßvorrichtung zwecks Erhöhung der Empfindlichkeit verringert wird, fehlt dem Gerät die üblicherweise
im Betrieb erforderliche Stabilität. Eine herkömmliche Vorrichtung, bei der diese Schwierigkeiten beseitigt sind,
ist jedoch sehr teuer und kompliziert in der Handhabung.
Die vorerwähnten Probleme treten noch verschärft in Erscheinung, wenn es notwendig wird, die Temperatur eines
Gegenstandes oder externen Körpers festzustellen, ohne daß
es möglich ist, den Körp-er zu berühren. Dies gilt beispielsweise bei der Temperaturmessung während der Herstellung eines
bewegten Bandmaterials. Die gleiche Situation ist auch z.B. bei der Wärmebehandlung von Kunststoffen, Bändern, dünnen
Platten, Drähten, Fäden und dergl. gegeben, außerdem in der Papierherstellung beim Beschichten und Fertigstellen,
ferner beim Kleben und Härten sowie beim Trocknen von Farbe usw. Die Oberflächen der Körper oder Materialien, deren Temperatur
interessiert, sind im allgemeinen entweder flach, wie bei bewegtem Plattenmaterial oder rund, wie bei rotierenden Walzen
Von Herstellungsvorrichtungen3 09885/1366 _ ,
Die meisten bisherigen sogenannten "berührungslosen" Verfahren zur Messung der Temperatur eines Gegenstandes beruhen
auf der Beziehung zwischen der absoluten Temperatur des Gegenstandes und der ausgestrahlten Energiemenge. Solche
Vorrichtungen rufen ein Signal hervor, das der Temperatur des Gegenstandes und dessen Oberflächen-Emissionsvermögen proportional
ist, und sind üblicherweise nur über eine verhältnismäßig schmale Spektralbandbreite strahlungsempfindlich.
Folglich beehflußt jede Änderung in dem spektralen Emissionsvermögen die Genauigkeit der Vorrichtung, so z.B. Änderungen
in der Farbe des Papierblattes bei dem Vielfarbdruck. Außerdem ist eine derartige gegen Strahlung empfindliche Vorrichtung
nicht zur Bestimmung der Temperatur eines transparenten Gegenstandes geeignet, der mit Hilfe von gegenüber der Vorrichtung
angeordneten Wärmestrahlungsgeräten erhitzt wird.
Die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung ist insbesondere für die Eichung des Ausgangssignales des Wärmeflußfühlers
eingerichtet, um die absolute Temperatur des externen Körpers zu ermitteln. Außerdem ist sie besonders zum Messen oder
Regeln der Temperatur von sich bewegenden multifilen Garnen oder monofilen Materialien, wie Draht, vorgesehen. Bisher wurden
keine erfolgversprechenden Verfahren und Vorrichtungen für
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solche Messungen gefunden, obgleich verschiedene Geräte untersucht
wurden. Diese bekannten Vorrichtungen verfügen über Einrichtungen, wie Infrarot-Thermometer, thermoelektrische
Elemente und Widerstandsthermometer. Alle diese Geräte versagen aus verschiedenen Gründen. Infrarot-Gerate können nicht mit
Erfolg auf kleinere Bereiche als solche mit etwa 0,25 cm * (0,1 inch} Durchmesser fokussiert werden und sind daher zum
Messen von Garn und monofilen Materialien, die manchmal kleiner als etwa 0,025 cm (0,01 inch.) im Durchmesser sind, ungeeignet.
Die Infrarot-Geräte können außerdem durch Umgebungsfaktoren beeinflußt werden, beispielsweise durch die bei den industriellen
Verfahren vorhandenen Dämpfe, durch Änderungen im Emissionsvermögen der Oberfläche des Erzeugnisses und dgl. Das Meßobjekt
berührende thermoelektrische Elemente und Widerstandsthermometer erzeugen Reibungshitze zwischen dem bewegten Körper oder
Material und der überwachungsvorrichtung, was zu Verfälschungen der Temperaturanzeige führt.
Mit vorliegender Erfindung wird eine Vorrichtung zur Temperaturmessung
geschaffen, die einen Bezugskörper mit hoher Wärmeleitfähigkeit mit einem Wärmeflußfühler besitzt, um den
Wärmefluß zwischen dem Bezugskörper und dem in der Nähe dieses Bezugskörpers angeordneten externen Körper zu bestimmen.
Ein Temperaturfühler ruft ein Signal hervor, das der Temperatur des Bezugskörpers proportional ist. Außerdem verfügt die
erfindungsgemäße Vorrichtung über Einrichtungen zur Festlegung
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des Abstandes zwischen dem Bezugskörper und dem externen Körper, so daß das Ausgangssignal des Wärmeflußfühlers
geeicht werden kann, um die absolute Temperatur des externen Körpers zu liefern. Desweiteren besitzt die Vorrichtung
nach einer Ausführungsart der Erfindung einen
besonders ausgebildeten Bezugskörper mit einer Vertiefung oder Nut zur Aufnahme eines bewegten Fadens in einem vorbestimmten
Abstand von der Grundfläche dieser Nut. Ein typischer Wert für diesen Abstand liegt zwischen etwa 0,04 cm (0,015 inch)
bis 0,05 cm (0,02 inch). Der Wärmeflußfühler befindet sich
in der Grundfläche, wodurch die vorerwähnte Eichung des Ausgangssignales des Wärmeflußfühlers erleichtert wird.
Wenn sich der externe Körper über die Wärmefluß-empfindliche Oberfläche des Bezugskörpers bewegt, wird Wärme durch
Konvektion zwischen dem externen und dem Bezugskörper ausgetauscht, solange diese Körper nicht die gleiche Temperatur
aufweisen. Dies bewirkt, daß Wärmeenergie in oder aus der Oberfläche des Meßkopfes des Bezugskörpers fließt. Die Größe
des Wärmeflusses ist proportional zu der Temperaturdifferenz zwischen den Körpern, außerdem zu dem Abstand zwischen diesen
und zu der Wärmeleitfähigkeit des Wärmeflußweges, der durch den Luftspalt zwischen den Körpern gebildet wird. Durch Konstanthaltung
des Abstandes ist es möglich, das Maß des Wärmeflusses
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zu eichen, der durch den Wärmeflußfühler in dem Bezugskörper
als Punktion der Temperaturdifferenz zwischen dem Bezugsund dem externen Körper für eine vorgegebene Temperatur des
Bezugskörpers gemessen wird. Durch Addition dieser gemessenen, geeichten Temperaturdifferenz zwischen den Körpern zu der
Temperatur des Bezugskörpers, die durch den in dem Bezugs-" körper angeordneten Temperaturfühler ermittelt wird, erhält man
die absolute Temperatur eines bewegten externen Körpers.
Bei dieser Anordnung ist es nicht notwendig, daß die Oberfläche des Bezugskörpers, an der die Messungen ausgeführt
werden, den bewegten externen Körper bei der Temperaturbestimmung berühren. Somit wird die Erzeugung von Reibungswärme
und dadurch bedingte falsche Temperaturangaben vermieden. Außerdem kann die Oberfläche des Bezugskörpers reflektierend
ausgeführt werden, so daß der Wärmeübergang vorherrschend durch Wärmeleitung und Konvektion über den Raum zwischen den
Körpern erfolgt. Dadurch werden Änderungen in dem Emissionsvermögen des externen Körpers eliminiert. Desweiteren können
durch Anordnung der Meßfläche des Bezugskörpers, über die sich der Gegenstand oder das Material bewegt, auf dem Boden
der in dem Bezugskörper befindlichen Nut, wie zuvor beschrieben, die Umgebungseinflüsse auf ein derartiges Minimum gebracht
werden, daß sie für die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung unbedeutend werden.
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Zusammengefaßt ist festzuhalten, daß das Signal der geeichten
Temperaturdifferenz und die Temperatur des Bezugskörpers getrennt abgelesen und sodann addiert werden können, um die
absolute Temperatur des externen Körpers zu ermitteln. Oder es kann durch elektronische Mittel, beispielsweise durch
überlagern mit Hilfe eines Nebenwiderstandes (shunt) oder mit Hilfe eines Verstärkers veränderlicher Verstärkung,
ein Temperaturdifferenzsignal abgeleitet werden, das durch
den Wärmeflußfühler erzeugt wird, so daß es in Volt oder in anderen Signaleinheiten pro Grad Temperaturdifferenz die
gleiche Empfindlichkeit wie der Temperaturfühler in dem Bezugskörper aufweist. Anschließend werden diese Signale
verknüpft bzw. umgewandelt, so daß sie elektrisch und algebraisch addierbar sind, wobei eine Spannung erzielt
wird, die der Temperatur des externen Körpers proportional ist. Diese Signalspannung kann dann einem üblichen Temperaturmeßgerät,
-schreiber oder -zähler zugeführt werden, um die Temperatur des Bezugskörpers zu ermitteln. Das Signal kann
auch in einen üblichen Regler eingegeben werden, um ein automatisches Einstellen oder Regeln der Temperatur des
externen Körpers während des Prozesses zu ermöglichen.
Ein anderes Regelverfahren besteht darin, daß die Temperatur
des Bezugskörpers auf den gewünschten Temperaturwert des externen Körpers geregelt wird. In diesem Fall ist das
Wärmeflußsignal des Fühlers direkt ein Fehlersignal, das nur
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dann zu Null wird, wenn sich Bezugskörper und externer Körper auf derselben Temperatur befinden, und das direkt
einem Regler zugeführt werden kann, und zwar allein oder in Verbindung mit einem Signal von einem in dem Bezugskörper
angeordneten Temperaturfühler.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung sowie aus
den beigefügten Abbildungen einer Ausführungsart der Erfindung hervor.
Es zeigt:
Fig. 1 in schematischer Darstellung eine erfindungsgemäße
Vorrichtung zur Temperaturmessung, die für die Temperaturüberwachung eines bewegten Fadens oder
eines aus einer Textilmaschine herauskommenden Garnes, Gespinstes o.a. vorgesehen ist, wobei nur ein Teil
dieser Maschine gezeigt ist,
Fig. 2 in schematischer Teildarstellung die Vorrichtung nach Fig. 1 mit einer vergrößerten Querschnittsdarstellung
des Fühlerkopfes,und
Fig. 3 eine Endansicht des Fühlerkopfes nach Fig. 2.
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In den Figuren 1 und 2 ist eine Temperaturüberwachungsvorrichtung 10 dargestellt, die einen wärmeleitfähigen Bezugskörper
oder Fühler- bzw. Meßkopf 12 besitzt. Außerdem sind Einrichtungen zum Ändern der Temperatur des Kopfes 12, nämlich ein elektrisches Widerstandsheizelement oder -hülse 14 und Kühlwindungen
16, vorhanden, sowie ein Wärmeflußfühler 18 und ein Temperaturfühler
20.
Wie bereits zuvor angedeutet wurde, ist die Vorrichtung 10 zur überwachung der Temperatur eines umgebenden Gegenstandes,
Mediums oder externen Körpers ausgebildet, wobei es sich um
eine Flüssigkeit, um einen Festkörper oder um eine körnige Substanz handeln kann. Im vorliegenden Fall ist in der Nähe
eines Drahtes oder Gespinstfadens 21 der Fühlerkopf 12 angeordnet, ohne daß er diesen Faden 21 berührt.
Somit ist der Fühlerkopf 12 ein wärmeleitfähiger Bezugskörper und besteht beispielsweise aus Aluminium, Kupfer oder dergl.
Der Fühlerkopf 12 bildet eine thermische Senke, in die und aus der Wärme fließen kann.
Der Fühler- oder Meßkopf 12 verfügt über einen zylindrischen
Griff 22, der einstückig mit einem Endteil oder Basis 24 ausgebildet ist, die einen größeren Durchmesser besitzt und
eine Nut oder Vertiefung 23 aufweist» deren Boden über eine
aktive, d.h. wirksame Fläche 26 verfügt. Diese wirksame Fläche
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befindet sich in einem vorbestimmten Abstand von dem Faden 21,
dessen Temperatur gemessen werden soll. Der Faden wird über diese Fläche 26 hinweg bewegt, wie hier nachstehend noch eingehender
beschrieben ist.
Der Abstand zwischen dem Faden 21 und dem Boden bzw. der
wirksamen Fläche 26 - vgl. Fig. 3 - wird durch Führen des Fadens 21 über ein Paar üblicher Keramik-Textilgarnführungen
eingehalten, die auf den gegenüberliegenden Seiten der Basis in geeigneter Weise befestigt sind. Diese Führungen 27 bilden
die alleinigen Berührungsstellen mit dem Faden 21 und erzeugen eine vernachlässigbare Reibungswärme. Die Anordnung des
Wärmeflußfühlers 18 in der wirksamen Fläche 26 ergibt für
diesen eine geschützte Lage bezüglich der Umgebung. Außerdem ist der Fühler 18 dort ausreichend weit entfernt von der
geringen, durch die Reibung zwischen dem Faden 21 und den Führungen 24 entstehenden Wärme.
Der Raum oder Abstand zwischen dem Faden 21 und dem Fühler 18 bei der beschriebenen Anordnung beträgt etwa 0,038 cm
(0,015 inch) bis 0,05 cm (0,02 inch), obgleich dies selbstverständlich mit dem speziellen Anwendungsfall variiert.
- 11 -
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- li -
Zum Heizen kann jede geeignete Heizvorrichtung 14, 14·
verwendet werden, mit der die Temperatur des Kopfes 12 erhöht werden kann. In der dargestellten zylindrischen Form
kann die Heizvorrichtung 14 leicht innerhalb einer vertikal
gerichteten Bohrung angeordnet werden, die in der Basis 24 des Kopfes 12 derart vorgesehen ist, daß ein Wärmeübergang
bzw. -austausch mit den Seitenwänden der Bohrung stattfinden kann. Verschiedene andere Einrichtungen zur Erwärmung des
Kopfes 12 könnten ebenfalls verwendet werden, beispielsweise Leitungen für Heizflüssigkeiten, die in dem Kopf
anzuordnen wären. Die Energiequelle für die Heizung ist in Fig. 2 mit l4! bezeichnet.
Die spezielle Form des verwendeten Wärmeflußfühlers ist
für die vorliegende Erfindung nicht kritisch, solange nur gewährleistet ist, daß er den Konvektionswärraefluß infolge
einer Temperaturdifferenz zwischen dem Faden 21 und der . Masse des Kopfes 12 messen kann. Der dargestellte Fühler 18
ist eine thermoelektrische Vorrichtung oder eine Thermosäule, die zur Erzeugung einer dem Wärmefluß proportionalen Spannung
vorgesehen ist.
Die wirksame Fläche 26 ist mit einem dünnen, wärmereflektierenden überzug 38 versehen, der beispielsweise aus Gold oder
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Aluminium besteht und bewirkt, daß jede Strahlungskomponente des Wärmeflusses von dem Faden 21 oder anderswoher reflektiert
wird, ohne daß eine Beeinträchtigung der größeren und bedeutsameren Konvektions-Wärmeflußkomponenten erfolgt.
Wenn die in der Umgebung des Kopfes 12 herrschende.Temperatur
immer geringer ist als die Sollwert-Temperatur, ist keine Kühlvorrichtung für den Kopf 12 erforderlich. Wird jedoch die
Vorrichtung 10 in einer Umgebung mit höherer Temperatur im Vergleich zu der Sollwerttemperatur des Fadens 21 betrieben,
muß der Fühlerkopf 12 gekühlt werden, wozu die Kühlwindungen mit irgendeiner bekannten Kühleinrichtung 16' verbunden werden
müssen.
Der Temperaturfühler 20 ist innerhalb der Wandungen einer vertikal gerichteten Bohrung des Kopfes 12 und in Wärmekontakt
mit diesen Wandungen angeordnet. Als Fühler 20 dient vorzugsweise ein herkömmliches thermoelektrisches Element, dessen
Kontaktstelle relativ dicht an der wirksamen Fläche 26 angeordnet ist. Der Fühler 20 ruft eine seiner Temperatur proportionale
Spannung hervor und könnte, wenn gewünscht, auch die Form eines Widerstandsthermometers oder einer anderen
für den beschriebenen Zweck geeigneten Vorrichtung annehmen.
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Wie am besten aus Fig. 1 zu ersehen ist, wird der Gespinstfaden
21 über eine Heizrolle 40 und über Heizschuhe 42 geführt .und überquert die wirksame Fläche 26 unter Einwirkung der
Aufnehmerwalzen oder Rollen 44 und 46. Derartige Walzen oder Rollen 40, 44 und 46 sowie die Heizschuhe 42 sind in Textilmaschinen
üblich und werden daher hier nicht näher beschrieben, zumal sie nicht erfindungswesentlich sondern nur herkömmliche
Hilfsmittel sind, um den Gespinstfaden 21 straff über die Fadenführungen
27 zu leiten.
Gemäß Fig. 2 wird das Ausgangssignal von dem Wärmeflußfühler
18 durch die Leitungen 56 zu einer Signal-Anpassungsschaltung 58,
beispielsweise zu einem elektrischen Nebenschluß oder einem Verstärker mit veränderlicher Verstärkung, geführt. Diese
Schaltung 58 ist, wie der Fachmann sofort versteht, derart ausgelegt, daß die Größe des Ausgangssignales des Wärmeflußfühlers
auf die übliche Empfindlichkeit in Volt pro Grad eingestellt ist. Dieses Signal, das der Temperaturdifferenz proportional ist,
kann mit einem Meßgerät oder einem anderen Auswerter, mit einer Registriereinrichtung oder dergl. erfaßt werden. Das Signal
kann auch einem geeigneten (nicht gezeigten) Regler zugeführt werden, der die Temperatur des Gespinstfadens 21 durch
Steuerung der Erwärmung der Heizschuhe 42 oder auf ähnliche Weise steuert bzw. überwacht. Außerdem kann die Schaltung 58
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derart aufgebaut und betrieben werden, daß die Größe des Ausgangssignals des Wärmeflußfühlers 18 auf die gleiche
Empfindlichkeit in Volt oder in anderen Signaleinheiten pro Grad Temperaturdifferenz eingestellt ist wie der Temperaturfühler
20. Diese abgeglichenen Signale ergeben ein Ausgangssignal, das der Temperaturdifferenz zwischen dem Gespinstfaden
und dem Fühlerkopf 12 an der wirksamen Fläche 26 proportional ist. Dieses Signal wird dann mit dem Ausgangssignal des
Temperaturfühlers 20 an den Verbindungsstellen 60 - Signal 601 zusammengeführt,
so daß die beiden Signale elektrisch und algebraisch zu dem Signal 60" addiert werden. Die sich ergebende
Signalspannung ist zu der Temperatur des Fadens 21 direkt proportional. Dieses Signal kann dann einem geeigneten
gedchten (nicht gezeigten) Auswerter zugeführt werden, der
die absolute Temperatur des Fadens 21 ermittelt oder darstellt. Ferner kann dieses Signal, wie bereits beschrieben wurde,
einem Regler zugeleitet werden, der beispielsweise die Temperatur der Heizschuhe 42 beeinflußt. Somit umfaßt die Erfindung
sowohl die Anzeige als auch die Regelung der Temperatur des Gespinstfadens 21.
Der Ausdruck "Signal", wie er hier gemeint ist, ist sehr weit auszulegen und bezieht sich auch auf Fühler und Heßgeräte mit
Signalen in Form mechanischer Bewegungen. Beispielsweise gibt
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es Wärmeflußfühler, die durch eine mechanische Bewegung
als Reaktion auf eine differentielle Ausdehnung von zwei Körpern gekennzeichnet sind.
Temperaturfühler nach dem Prinzip bimetallischer Thermometer haben gleichfalls ein mechanisches Ausgangssignal. Es ist
einleuchtend, daß solche mechanischen Bewegungen des Fühlers auch in gleicher Weise wie ihr elektrisches Gegenstück
mechanisch verbunden werden können. Daher umfaßt die vorliegende Erfindung die Verwendung solcher mechanischer Fühler
anstelle, zusätzlich oder in Verbindung mit den bisher erwähnten Fühlern oder Meßeinrichtungen. Der spezielle Typ
des Wärmefluß- oder Temperaturfühlers, der in den verschiedenen
hier beschriebenen Ausführungsarten eingesetzt wird, muß nur
in der Lage sein, ein Ausgangssignal zu liefern, das im Falle eines Wärmefühlers dem Wärmefluß, bei Verwendung eines
Temperaturfühlers der Temperatur des Kopfes oder der Probe direkt proportional ist. Außerdem kann die Vorrichtung 10
in Verbindung mit einer Vielfalt von Prozeß- bzw. Verfahrensreglern Verwendung finden.
Es ist insbesondere zu bemerken, daß bei Verwendung des Verfahrens und der Vorrichtung nach der Erfindung die Temperaturdifferenzen
stets sehr klein sind. Das heißt, daß die Temperatur des Fühlerkopfes an der wirksamen Fläche 26
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At,
und die Temperatur des Gespinstfadens 21 sehr dicht beieinander liegen, und zwar wegen der Wärmeausgleichwirkung der Vorrichtung
im Bereich nahe.Null. Polglich hat ein Fehler, der in der
Wärmeflußmessung auftreten könnte, eine minimale Auswirkung auf die gesamte absolute Temperaturmessung.
Die Eichung des Signals des beschriebenen Wärmeflußfühlers
kann am besten dann durchgeführt werden, wenn dieVariablen, welche das Signal beeinflussen, beispielsweise das Emissionsvermögen der wirksamen Fläche 26 und der Abstand zwischen
dem Faden 21 und dem Fühlerkopf 12 verhältnismäßig konstant gehalten werden. In dieser Hinsicht werden die Fadenführungen
zum genauen Beibehalten des Abstandes bei der beschriebenen Ausführungsart der Erfindung verwendet, jedoch können
statt dieser Führungen auch rotierende Rollen oder andere Systeme erforderlichenfalls Verwendung finden. Änderungen
im Emissionsvermögen des Fadens 21 beeinflussen nicht die Genauigkeit der Vorrichtung 10, weil der reflektierende überzug
38 auf der wirksamen Fläche 26 die Vorrichtung 10 gegenüber
Wärmestrahlung unempfindlich macht.
Die vorstehende Beschreibung ist hauptsächlich auf das Messen oder Regeln der Temperatur eines Gespinstfadens 21
ausgerichtet, was zum Gewährleisten einer gleichmäßigen
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Zieh- oder Arbeitstemperatur erforderlich wäre, jedoch ist
die Vorrichtung 10 gleichfalls für andere Verwendungszwecke geeignet, bei denen wichtige Variablen, die den Wärmefluß
beeinflussen, verhältnismäßig konstant gehalten werden können. Dann kann das Signal geeicht werden, damit es auf die
Temperaturänderungen des externen Körpers, der gemessen oder geregelt werden soll, anspricht.
Verschiedene Abwandlungen und Änderungen von Einzelheiten
im Vergleich zu der vorstehenden Beschreibung sind im Rahmen der Erfindung möglich.
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Claims (13)
1.JVorrichtung zur Messung der Temperatur, dadurch gekenn zeichnet^
daß diese einen wärmeleitenden Bezugskörper (12) mit einer wirksamen Fläche (26) besitzt, die relativ zu
einem externen Gegenstand bzw. Medium oder Körper (21) derart angeordnet ist, daß Wärmeübertragung bzw. gegenseitiger
Wärmeaustausch möglich ist, und daß in der wirksamen Fläche (26) des Bezugskörpers (12) ein Wärmeflußfühler (18) befestigt
ist, der auf Wärmeübertragung durch Konvektion in der Nähe dieser wirksamen Fläche anspricht und der ein der
Temperaturdifferenz zwischen dem Bezugskörper (12) und dem externen Gegenstand (21) proportionales Ausgangssignal
hervorruft, daß ferner ein Temperaturfühler (20) in dem Bezugskörper (12) derart befestigt ist, daß Temperaturaustausch
möglich ist und ein der Temperatur des Bezugskörpers (12) proportionales Ausgangssignal entsteht, und daß schließlich
Einrichtungen zur Eichung des Ausgangssignals des Wärmeflußfühlers (18) vorgesehen sind, wobei das Ausgangssignal (60")
die Temperaturdifferenz zwischen dem Bezugskörper (12) und dem externen Gegenstand (21) wiedergibt.
2. Vorrichtung nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
diese über Einrichtungen zur Änderung der Temperatur verfügt,
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■/-
die in der Lage sind, die Temperatur des Bezugskörpers (12) auf einem vorbestimmten Wert aufrecht zu erhalten.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet 3
daß diese einen Wärmestrahlung reflektierenden überzug (38)
auf der wirksamen Fläche (26) und auf dem Wärmeflußfühler (18)
aufweist, so daß der Wärmeflußfühler (18) nicht auf Wärmestrahlung
anspricht.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß diese über Einrichtungen zur Konstanthaltung
des Abstandes zwischen dem externen Gegenstand (21) und dem Bezugskörper (12) besitzt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtungen zum Aufrechterhalten des Abstandes aus einem Paar von Führungen (27) bestehen, die einen sich
bewegenden Gegenstand (21) in einem gleichbleibenden Abstand von der wirksamen Fläche (26) halten.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet» daß die wirksame Fläche (26) in einer
Vertiefung oder Nut (23) in dem Bezugskörper (12) vorgesehen ist, wobei der externe Gegenstand (12) die Form eines
langgestreckten, sich durch diese Nut bewegenden Gegenstandes
aufweist. 109885/1366
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet 3 daß der Wärmeflußfühler (18) in Form einer
Thermosäule ausgeführt ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß das Ausgangssignal des Wärmeflußfühlers
(18) mit dem Ausgangssignal des Temperaturfühlers (20)
geeicht und verbunden ist, wobei sich ein der absoluten Temperatur des externen Körpers bzw. Gegenstandes (21)
proportionales resultierendes Signal (60") ergibt.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet 5 daß der Temperaturfühler (20) ein thermoelektrisches
Element aufweist.
10.Verfahren zur Messung der Temperatur eines bewegten
Gegenstandes, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegte
Gegenstand (21) über einen Bezugskörper (12) mit bekannter Temperatur geführt wird und dabei die Konvektionswärme
sowie die Wärmeleitung bzw. der Wärmefluß zwischen dem Gegenstand (21) und dem Bezugskörper (12) gemessen werden, und
daß der gemessene Wärmefluß der Temperaturdifferenzeinheiten geeicht wird, wobei der gemessene Wärmefluß zu der Temperaturdifferenz
zwischen dem Gegenstand und dem Bezugskörper direkt proportional ist.
- 4 109885/1366
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
die Temperatur des Bezugskörpers (12) gemessen und diesem Wert algebraisch ein der Temperatur sowie ein der
Temperaturdifferenz entsprechendes Signal hinzugefügt wird, nachdem die Signale in der Empfindlichkeit entsprechenden
Einheiten geeicht 3ind, wodurch ein resultierendes Signal
entsteht, das der Temperatur des bewegten Gegenstandes (21) proportional ist.
12. Verfahren nach Anspruch 11>-- dadurch gekennzeichnety daß
der Bezugskörper gegenüber Wärmestrahlung derart reflektierend
ausgebildet wird, daß das Emissionsvermögen des bewegten Gegenstandes (2.1) die Messung des Wärmeflusses zwischen
dem Gegenstand (21) und dem Bezugskörper (12) höchstens unbedeutend beeinflußt.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet»
daß als bewegter Gegenstand (21) ein langgestrecktes, fasern- oder fadenähnliches Element verwendet wird und daß dieses
durch die Vertiefung oder Nut (23) des Bezugskörpers (12) derart hindurchgeführt wird, daß äußere Einflüsse auf
den zu messenden Wärmefluß ausgeschaltet werden.
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Applications Claiming Priority (1)
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