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Einrichtung zum Regeln der Heizleistung eines elektrisch beheizten
Durchgangofens, insbesondere Blockrollofens . Die Erfindung betrifft eine Einrichtung
zum Regeln der Heizleistung eines elektrisch beheizten Durchgangsofens, insbesondere
Blockrollofens, in unmittelbarer Abhängigkeit von der beispielsweise am Austrittsende
des Ofens vorhandenen Oberflächentemperatur des Gutes. Es ist bekannt, Rollöfen
zum Vorwärmen von Leichtmetallblöcken mit Umluftbetrieb dadurch zu regeln, daß man
einen den Regler steuernden Wärmefühler (Thermoelement) in dem umgewälzten Luftstrom
anordnet. Bei dieser Art der Regelung läßt sich jedoch eine annähernd vorausbestimmbare
Austrittstemperatur der Blöcke nur dann erreichen, wenn vorher betriebsmäßig die
Übertemperatur der Umluft in Abhängigkeit vom jeweiligen Ofendurchsatz festgestellt
und mit der gewünschten Gutaustrittstemperatur verglichen ist. Der Erfindung liegt
die Aufgabe zugrunde, die Heizleistung eines elektrisch beheizten Durchgangsofens,
insbesondere Blockrollofens, aus dem, das austretende Gut zur Weiterverarbeitung
unmittelbar in eine Presse o. dgl. gelangt, auf praktisch gleichbleibende Temperatur
aller in die Presse eintretenden Stücke zu regeln. Gemäß der Erfindung geschieht
dies dadurch, daß der verschiebbare Wärmefühler zumMessen der Oberflächentemperatur
an das jeweils gerade vor dem Austritt aus dem Ofen stehende oder bereits aus dem
Ofen ausgetretene Gut oder, insbesondere bei Fließbetrieb, an das gerade vor dem
Eintritt in die Presse stehende Gut anlegbar igt und daß bei der Einstellung des
Temperaturreglers das durch die Erfahrung ermittelte durchschnittliche Temperaturgefälle
vom Ofenaustritt bis zum Eintritt in die Presse berücksichtigt
ist.
Dabei ist es zweckmäßig, dem Temperaturregler außer einem am Austrittsende des Ofens
angeordneten verschiebbaren Wärmefühler einen zweiten verschiebbaren Wärmefühler
zuzuordnen, durch den die Oberflächentemperatur des Gutes unmittelbar vor dem Eintritt
desselben in die Presse gemessen werden kann. Dadurch läßt sich nicht nur die Sicherheit
der Überwachung der richtigen Heizleistung an sich erhöhen, sondern es ist auch
die Möglichkeit gegeben, die Heizleistungsregelung von mehreren für den gesamten
metallurgischen Umwandlungsprozeß wichtigen Punkten aus zu beeinflussen, wodurch
der Umwandlungsprozeß des Gutes eine weitere Verfeinerung zuläßt.
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Ferner kann man mit Vorteil in den Fällen, in welchen ein zur Messung
der Oberflächentemperatur dienender Wärmefühler in einem durch die Ofenwandung hindurchgeführten,
während des Guttransports zurückziehbaren Halter eingesetzt ist, folgende Einrichtung
verwenden: Der Wärmefühler besteht aus zwei innerhalb des Halters in einem hitzebeständigen
Körper längs verschieblich gelagerten, in auswechselbare Spitzen auslaufenden Schenkeln,
die in einem außerhalb der Ofenwandung liegenden Anschlußkopf unabhängig voneinander,
vorzugsweise unter Zwischenschaltung je einer Schraubenfeder, nachgiebig im Halter
angeordnet sind.
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Gemäß der weiteren Erfindung kann der Halter des Wärmefühlers mittels
einer durch eine vorzugsweise hydraulische Antriebsvorrichtung axial beweglichen
Stange in seiner Längsrichtung verschoben werden, die durch einen außen auf der
Ofenwandung aufsitzenden, die Antriebsvorrichtung tragenden Bügel geführt ist und
den für die Temperaturmessung an der Gutoberfläche erforderlichen Anpressungsdruck
des Wärmefühlers überträgt. Eine derartige Einrichtung eignet sich besonders zur
Messung der Gutaustrittstemperatur und zur temperaturabhängigen Heizleistungsregelung
bei elektrisch beheizten Rollöfen.
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Es ist an sich bekannt, am Austrittsende eines Durchgangsofens einen
Wärmefühler anzuordnen, durch den ein die Heizleistung des Ofens in Abhängigkeit
von der Temperatur des austretenden Gutes überwachender Temperaturregler in Tätigkeit
gesetzt wird. Bei den bekannten Einrichtungen handelt es sich aber durchweg nicht
wie beim Gegenstand der Erfindung um einen verschiebbar angeordneten Wärmefühler,
der an das gerade vor dem Austritt aus dem Ofen stehende oder bereits aus dem Ofen
ausgetretene Gut anlegbar ist, sondern entweder um einen in den Ofen fest eingebauten
Wärmefühler, der mit dem Gut überhaupt nicht in Berührung tritt, sondern lediglich
auf die im Ofenraum, insbesondere in der Nähe der Heizkörper, herrschende Temperatur
anspricht, oder um eine fest angeordnete Photozelle, die auf die mehr oder minderhelle
Farbe des in einem Back-Ofen mit endloser Förderkette behandelten Gutes anspricht.
Bei keiner der vorbekannten Einrichtungen ist ferner bei der Einstellung des Temperaturreglers
das durch die Erfahrung ermittelte durchschnittliche Temperaturgefälle vom Ofenaustritt
bis zum Eintritt in eine Presse berücksichtigt.
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Die indirekte Temperaturm-ssung von Glühgut, das bereits den Ofen
verlassen hat, ist beispielsweise dann nützlich, wenn beim Pressen von Leichtmetallblöcken
die Blocktemperatur kurz vor dem Beschicken des Rezipienten überwacht werden soll.
In den Fällen, wo, insbesondere bei fließender Verarbeitung, der Zeitraum zwischen
Austritt des Gutes aus dem Ofen und Beschicken der Presse praktisch immer derselbe
ist, womit auch der Temperaturabfall des Gutes vom Ofen bis zur Presse stets der
gleiche bleibt, läßt sich auf diese Weise die Ofenheizleistung in Abhängigkeit von
derjenigen Temperatur steuern, die das Gut beim Beschicken der Presse aufweist.
Man kann, wie bereits erwähnt, den Wärmefühler entweder an den jeweils letzten,
im Austrittsende des Ofens befindlichen Block oder auch, was eine weit einfachere
Ausbildung des Wärmefühlers und eine entsprechend einfachere Handhabung desselben
ermöglicht, an den soeben aus dem Ofen ausgetretenen Block anlegen, ja, man kann
sogar, ohne damit den Rahmen der Erfindung zu verlassen, mit dem Wärmefühler die
Temperatur des gerade vor dem Eintritt in die Presse stehenden Blockes messen.-
In allen diesen Fällen wird die Heizleistung des Ofens in Abhängigkeit von derjenigen
Temperatur des Gutes geregelt, auf die es praktisch vorwiegend ankommt, also z.
B. bei einem auf die Glühung folgenden Preßverfahren von der Temperatur des zu pressenden
Gutes, oder wenn es sich um eine Weiterverarbeitung anderer Art handelt, von der
für diese Weiterverarbeitung in Frage kommenden Temperatur. In dem Maße, wie man
auch beim Glühen und der anschließenden Weiterverarbeitung mehr und mehr zum Fließbetrieb
übergeht, läßt sich auf diese Weise eine Heizleistungsregelung erzielen, die nicht
nur einfacher als bisher zu bewerkstelligen ist, sondern auch, da sie vom Temperaturzustande
des Gutes an der für die Fertigung maßgebendsten Stellen ausgeht, auch gesteigerten
Ansprüchen im Zuge neuzeitlicher Verarbeitungsmethoden entspricht.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Einrichtung nach
der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Abb. z einen Querschnitt durch die Ofenwandung
und einen Längsschnitt durch den durch diese hindurchgeführten Wärmefühler in der
Meßstellung, Abb. 2 eine teilweise im Schnitt gehaltene
Ansicht
der Antriebsvorrichtung für den Halter des Wärmefühlers und ihrer Befestigung an
der Außenseite des Ofens, während Abb. 3 eine Einzelheit des Wärmefühlers in größerem
Maßstab wiedergibt.
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In Abb. i bezeichnet i die Ofenwandung, 2 einen auf der Rollbahn des
Ofens befindlichen Block, an welchen bei 3 ein durch die Ofenwandung hindurchgeführtes
zweischenkeliges Thermoelement angedrückt wird. Die Thermokraft wird außerhalb des
Ofens an zwei in einem Anschlußkopf 12 untergebrachten Klemmschrauben 4 abgenommen.
Das Thermoelement 5 besteht aus zwei auswechselbaren Spitzen 6 und 7, beispielsweise"
aus Nickel bzw. Nickel-Chrom. Die Spitzen 6 und 7 sind in einem isolierenden hitzebeständigen
Körper io, der von einem metallischen hitzebeständigen Rohr ii umschlossen ist,
angeordnet und durch isolierte Leitungen 8 und 9 aus gleichem Material wie die Spitzen
mit den Anschlußklemmen 4 verbunden. Zur Isolierung der Leiter 8 und 9 dienen Isolierperlen
13, die in je einem von den Spitzen 6 und 7 bis zu den Anschlußklemmen 4 reichenden
Rohr 14 angeordnet sind. Der Anschlußkopf 12 enthält für jeden Schenkel des Thermoelements
eine sich gegen den Deckel 15 "abstützende Schraubenfeder 16. Diese Federn 16 dienen
dazu, die beiden Schenkel des Thermoelements unabhängig voneinander gegen die Anpreßstelle
3 des Glühgutes 2 zu drücken und auf diese Weise eine Schieflage des Blocks, Unebenheiten
in der Blockoberfläche o. dgl. auszugleichen. Die Spitzen 6 und 7 sind je in eine
Muffel 17 bzw. 18 aus gleichem Material wie die zugehörige Spitze selbsthemmend
eingesetzt. Ferner sind sie mit Einkerbungen 2o versehen, die zum Angreifen eines
Schlüssels zwecks Auswechslung der Spitzen dienen.
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Um den beschriebenen Wärmefühler beim Guttransport vom Glühgut zurückziehen
zu können, ist die durch Abb. 2 veranschaulichte Vorrichtung vorgesehen. Die Ofenwandung
i trägt einen Bügel 21, an welchen ein hydraulischer Zylinder 22 befestigt ist.
In diesem Zylinder kann je nach der Steuerung der Druckflüssigkeit ein Kolben 23
nebst Kolbenstange 24 hin und-her bewegt werden. Die Stange 24 ist mit dem Anschlußkopf
ia des Wärmefühlers fest, aber lösbar verbunden, beispielsweise verschraubt. Am
Bügel 21 ist ein schwenkbarer, als Bajonettverschluß ausgebildeter Hebel 25 angeordnet,
der den Halter 26 des hydraulischen Zylinders 22 trägt. Nach Lösen der Schraubenverbindung
zwischen Stange 24 uxd Anschlußkopf i2 ist es daher ohne weiters möglich, durch
Schwenken des Hebels 25 die Antriebsvorrichtung so weit zur Seite zu bewegen, daß
der Wärmefühler 5 ganz aus der Ofenwandung herausgezogen und ausgewechselt werden
kann. Der Bügel 21 besitzt an seiner Stirnseite eine Öffnung 26, die weit genug
ist, bei ausgeschwenktem Hebel 25 den Wärmefühler 5 mit seinem Anschlußkopf 12 hindurchzulassen.
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Die beschriebene Einrichtung wirkt wie folgt Kurz vor dem Eintritt
der Rollbewegung des in Abb. 2 sichtbaren Blocks 2 wird die Kolbenstange 24 durch
entsprechende Lenkung der Druckflüssigkeit zurückgezogen bzw. in das Ofeninnere
wieder hineingeschoben, sobald der nächstfolgende Block an die Stelle des ersten
getreten ist. Beim Hineinschieben =wird der Wärmefühler 5 bis zum Anliegen der Spitzen
6, 7 an. den Block, dessen Temperatur gemessen werden soll, in den Ofenraum hineingeschoben.
Größere Unterschiede in der Lage des nunmehr vor dem Wärmefühler befindlichen Blockes
gegenüber dem vorher dort befindlichen Block lassen sich durch die hydraulische
Antriebsvorrichtung ohne weiteres ausgleichen, während, wie bereits erwähnt, Ungleichmäßigkeiten
geringeren Ausmaßes in der Blockoberfläche selbst durch die Wirkung der Schraubenfedern
i6 ausgeglichen werden. Auf diese Weise wird es möglich, Meßungenauigkeiten', zu
vermeiden, die infolge mangelhaften Anliegens der Spitzen am Gut entstehen könnten.
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Der Einbau des Wärmefühlers in der vorstehend beschriebenen Weise
bietet folgende wichtige Vorteile dar: i. Leichte Auswechselbarkeit der Spitzen,
die die Thermokraft des Elementes erzeugen. An Stelle der Spitzen kann natürlich
auch ein Therinoelement gewöhnlicher Bauart Verwendung finden, sofern es mit einer
die Wärme leicht aufnehmenden Anpreßoberfläche von ausreichender Größe versehen
ist.
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2. Die Teile des Wärmefühlers sind in dem in der Ofenwandung verschiebbaren
Halter so eingebaut, daß kleine Unebenheiten des Werkstücks selbsttätig ausgeglichen
werden, wobei praktisch ein stets gleichbleibender Anpressungsdruck und damit gleichbleibende
Thermokraft gewährleistet ist, da die Verschiedenheiten des Druckes der beiden Federn
untereinander gegenüber dem viel größeren Anpreßdruck des hydraulischen Zylinders
nicht ins Gewicht fallen. (Der Ausgleich der Unebenheiten kann übrigens auch mit
anderen Mitteln als durch Federn erzielt werden, beispielsweise durch einen die
beiden Schenkel des Thermoelements miteinander verbindenden inittig gelagerten Ausgleichshebel.
In diesem Falle ist der Anpreßdruck beider Spitzen stets genau gleich.) 3. Größere
Blockverlagerungen in Richtung der Achse des Wärmefühlers werden durch die hydraulische
Anpreßvorrichtung ausgeglichen. An Stelle eines hydraulischen Kolbens kann übrigens
auch ein Antrieb mittels Zahnstange und Ritzel Verwendung finden oder mittels Schraube
und Mutter, oder auch ein Kurbeltrieb, sofern in das betreffende Triebwerk ein
elastisches
Glied eingeschaltet ist. Auch bei den zuletzt genannten Antriebsmitteln muß das
elastische Glied so ausgebildet sein, daß der Anpreßdruck in jeder axialen SteJlung
des W ärmefühlers den meßtechnisch erwünschten Wert weder über- noch unterschreitet.
Im Falle eines Kurbeltriebes läßt sich das beispielsweise durch eine Kupplung mit
Drehmomentbegrenzung leicht erreichen.
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q.. Um zu einem stets richtigen Meßergebnis zu kommen, muß außer den
bereits angegebenen Voraussetzungen noch die erfüllt sein, daß sich die Thermospitzen
stets in einwandfreiem Zustande befinden. Zu diesem Zweck ist es notwendig; entweder
die Spitzen für sich oder auch das gesamte Thermoelement betriebsmäßig in gewissen
Zeitabständen auszuwechseln. Es ist ein besonderen Vorteil des Erfindungsgegenstandes,
daß sich das Triebwerk für den Vorschub des Thermoelementes mit diesem so kuppeln
läßt, daß die Auswechslung in kürzester Zeit möglich ist. Das erläuterte Beispiel
zeigt hierfür eine Lösung, die sich mit geringen Abänderungen in praktisch gleichwertiger
Form ohne weiteres auf die anderen vorgeschlagenen Triebwerke übertragen läßt.
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Es ist nicht notwendig, beispielsweise bei Blockrollöfen die Blocktemperatur
stets an einer und derselben Seite zu messen. Es ist beispielsweise auch eine :Messung
an beiden Stirnseiten der Blöcke mit Differenztemperaturregelung möglich, ebenso
können die Wärmefühler auch bei Bedarf statt an die Stirnflächen an die Mantelflächen
des Gutes angepreßt werden.
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In manchen Fällen wird es zweckmäßig sein, die Guttemperatur nicht
nur am letzten Block, sondern auch am vorletzten und drittletzten zu messen, um
durch diese Messungen einen brauchbaren Mittelwert für die Regelung der Ofenheizleistung
zu erhalten.