183638. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés mozgó tárgyak felületi hőmérsékletének érintésmentes mérésére, előnyösen szálas termékek, különösen huzal gyártásközi hőmérsékletmérésére
1 183 638 2 A találmány tárgya eljárás és készülék mozgó tárgyak felületi hőmérsékletének érintésmentes mérésére, előnyösen szálas ti rmék, különösen huzal gyártásközi hőmérsékletmérésére. A találmány szerinti eljárásban a mérendő tárgyhoz mérőfejet illesztünk, míg a készülék hőmérséklettől függő jelet szolgáltató egységgel van ellátva. A találmány szerinti eljárás és készülék mozgó tárgyak felületi hőmérsékletének nagy pontosságú mérésére alkalmas, s különösen huzalgyártásban alkalmazható előnyösen, ahol a huzaltovábbítás széles sebességtartományában (65 m/s sebességig) a mozgó huzal felületi hőmérsékletének pontos mérését biztosítja. A nagy mennyiségben előállított szálas termékek, közöttük huzalok gyártása általában folyamatos kibocsátású technológiákkal történik. A termékek minőségét jelentős mértékben befolyásolja a gyártás folyamán kialakuló hőmérséklet, amelyet éppen ezért egy meghatározott értéktartományban kell tartani. Ugyanez a feladat jelentkezhet például forgókemencés berendezéseknél is, tehát nagy méretekben, amikor szintén szükség van a felületi hőmérséklet pontos ismeretére. A feladatot nehezíti, hogy a vizsgálandó tárgyak átmérője és/vagy vastagsága, haladásának, mozgásának (forgásának) sebessége széles értékhatárok között változhat. A kijelölt értéktartományban a hőmérsékletet csak akkor lehet tartani, ha a hőmérsékletet mérő készülék képes megfelelő rugalmassággal követni a változó paramétereket és változó feltételek között is biztosítja a mérés pontosságát. A mozgó tárgyak felületi hőmérsékletének mérésére alkalmazott eszközök két alaptípusát a mérendő tárggyal érintkező, illetve az azzal nem érintkező hőmérsékletmérő eszközök alkotják. A mérendő tárggyal érintkező hőmérsékletmérő eszközök álló tárgyak esetében viszonylag jó pontosságot biztosítanak. Ha azonban mozgó tárgyak felületével érintkező és ennek megfelelően mozgó hőátvevő elemet alkalmaznak bennük, pontosságuk alacsony, a mérési hiba sok esetben a 25%-ot is elérheti. A mozgó felület koptató hatása, különösen a huzalgyártásban, rendkívül jelentős lehet. Mozgó huzalok, szálak felületi hőmérsékletének mérésére dolgozták ki az NCT-4500 típusú (WIRETEMP márkanevű) készüléket. Ennek lényege, hogy a mérendő tárgyat a készülék megfelelő elemére ráfeszítik, majd a mérés megkezdése előtt a tárgy átmérőjétől, anyagminőségétől, sebességétől és várható hőmérséklettartományától függően a készüléket kalibrálják. Ez a készülék használatát nehézkessé teszi. Az érintésmentes hőmérsékletmérés eljárásai ismert alapelvek szerint sugárzásmérésre épülnek. Ezek alapvető problémája az, hogy gyártás közben rendkívül egyenetlen felületű és ezért változó emissziós tényezőjű anyagot kell vizsgálni, és ez a változás nem látható előre. Ennek megfelelően a mérési eredményt jelentős hiba terhelheti. A mérési eredményt a mérés közegének tisztasága is erőteljesen befolyásolja. Találmányunk célja a fenti hátrányos jellemzők kiküszöbölésével olyan érintésmentesen megvalósítható eljárás, illetve megfelelő készülék kidolgozása, amellyel a különböző sebességgel mozgó tárgyak, elsősorban különböző anyagú, méretű, felületi minőségű és hőmérsékletű szálas termékek, huzalok felületi hőmérsékletének pontos mérése lehetővé válik. Találmányunk alapja az a felismerés, hogy a mérendő tárgyat a mérőeszközzel termikus egyensúlyba hozva a hőtranszport alapján lehetséges a megkívánt pontosságú mérés kényelmes végrehajtása. Felismerésünk alapján célunk elérésére eljárást és készüléket dolgoztunk ki mozgó tárgyak felületi hőmérsékletének érintésmentes mérésére, előnyösen szálas termék, különösen huzal gyártásközi hőmérsékletmérésére. Az eljárásban a mérendő tárgyhoz mérőfejet illesztünk, és a találmány szerint a mérőfejet két kcxicentrikus, a tárgyhoz illeszkedő, a tárgy és egymás felületétől elválasztott héjként alakítjuk ki, a mérőfej belső héjának két végpontján és a külső héj középponti tartományában a hőmérsékletet érzékeljük, a belső héj két végpontján és a külső héj középponti tartományában a hőmérsékletet hőelvezetéssel (hűtéssel) vagy melegítéssel a belső héj középponti tartományát jellemző értékkel azonossá tesszük, majd a belső héj középponti tartományában a hőmérsékletet megmérjük. A találmány szerinti készüléknek a mérendő tárgy hőmérsékletét követő, alakban hozzá illeszkedő, tőle elválasztottan elhelyezett érzékelő héja, az érzékelő héjtól elválasztott, vele koncentrikus kompenzáló héja van, ahol az érzékelő héj két vége és a kompenzáló héj fű tő felülettel, illetve hőelvezető elemmel van ellátva. A találmány szerinti eljárás és készülék segítségével különböző geometriájú és méretű mozgó testek felületi hőmérséklete szennyezett közegben is jó pontossággal mérhető. A találmány szerinti készüléket előnyösen úgy hozzuk létre, hogy érzékelő héja és kompenzáló héja kétkét, a készülék hossztengelye mentén egymásba illeszkedő részből áll. Ezzel a megoldással biztosítható a készülék nyitható és lezárható kialakítása. Az érzékelő héjat és szükség szerint a kompenzáló héjat előnyösen körhenger alakban hozzuk létre. Különösen nagy sebességgel mozgó huzalok, szálak méréséhez, tehát kis méretű készülékek esetében előnyös, ha az érzékelő héj két szélső hőmérőjét, illetve a megfelelő fűtőfelületeket külön-külön egy-egy közös kivezetésre csatlakoztatjuk. Az érzékelő és a kompenzáló héjhoz csatlakozó hőelvezető elemeket célszerűen olyan anyagból és olyan méretekkel készítjük el, illetve szereljük fel, hogy a készülékre a melegedés és a hűlés időállandója azonos legyen. A találmány tárgyát a továbbiakban foganatosítási példa, illetve példakénti kiviteli alak kapcsán, a csatolt rajzra hivatkozással ismertetjük részletesen. A rajzon az 1. ábra a találmány szerinti készülék vázlata, míg a 2. ábra a találmány szerinti készülék és a hozzá kapcsolódó elektronikus kapcsolás vázlata. A találmány szerinti eljárás foganatosításakor a mérendő tárgyhoz hossztengelye mellett mérési középpontot jelölünk ki. A hossztengelyre merőlegesen egy, míg azzal párhuzamosan, a mérési középponthoz viszonyítva szimmetrikusan két mérési pontot határozunk meg. Ez utóbbi két mérési pontot a mérési középponttal együtt a belső héjon, míg a fennmaradó egy mérési pontot a mérendő tárggyal és a belső héjjal nem érintkező, ez utóbbival koncentrikus héjakon alakítjuk ki és hőmérséklet változásával változó jelet biztosító egységgel, például hőmérővel látjuk el. A mérési pontokban a hőmérsékletértékeket érzékeljük és ha eltérnek a mérési középpontban mért értéktől, akkor a mérési pontokban szükség szerint alkalmazott hőelvezetéssel, vagy fűtéssel biztosítjuk az azonosságukat. Amikor a három mérési pontban a hőmérséklet azonos, a mérési középpont hő5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
