DE2515295A1 - Vorrichtung zum messen der temperatur eines koernigen oder pastenfoermigen mischguts - Google Patents

Description

• Vorrichtung zum Messen der Temperatur eines körnigen oder pastenförmigen Mischguts Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen der Temperatur eines körnigen oder pastenförmigen Mischguts während des Mischvorgangs in einem mit Mischwellen versehenen Zwangsmischer oder Kneter.
• Zum Mischen von körnigen oder zähen plastischen Massen sind Zwangsmischer oder Kneter mit einem trogförmigen Raum zur Aufnahme des Mischguts und stau£elartigen auf einer oder mehreren Mischwellen angeordneten Mischwerkzeugen bekannt, wobei die Wellen außerhalb des Mischertrogs gelagert sind. Zum Aufheizen des Mischguts sind an den Wänden des Mischertroges Vorrichtungen, wie-Dampfrohre, Kammern für Heizflüssigkeiten oder elektrische Heizelemente angeordnet, die wegen des schlechten Wärmeübergangs zwischen Trogwänden und Mischgut mit einer beträchtlichen Übertemperatur betrieben werden, so daß die Temperatur der Trogwände als Meßgröße für die Bestimmung der Mischguttemperatur ungeeignet ist. Zum Messen der Mischguttemperatur ist es bekannt, als Temperaturfühler ummantelte Thermoelemente durch Bohrungen der Trogwände in den Mischraum einzuführen. Im Bereich der Trogwände angeordnete Temperaturfühler überziehen sich insbesondere beim Mischen pastenförmiger Massen verhältnismäßig schnell und einer den Wärmeaustausch mit dem Mischgut beeinträchtigenden Kruste. Die Messung wird neben der Krustenbildung zudem durch den von den Heizflächen ausgehenden Wärmestrom verfälscht, so daß die mit einem wandnahen Temperaturfühler ermittelte Temperatur von der etwa nach Stillsetzung des Mischers mit einem in das Mischgut eingetauchten Thermoelement gemessenen wahren Mischguttemperatur beträchtlich abweicht, wobei der Betrag der Temperaturdifferenzen zeitlich und örtlich nicht konstant ist. Für weniger temperaturempfindliche Mischgüter sind derartige Temperaturdifferenzen im allgemeinen ohne nachteilige Wirkungen, für temperaturempfindliche Mischgüter, die beispielsweise Komponenten mit einem hohen Dampfdruck oder einer niedrigen Zersetzungstemperatur enthalten, bewirkt das Überschreiten einer kritischen Mischguttemperatur jedoch eine Verschlechterung der Gutqualität, durch die eine weitere Verarbeitung oder die Verwendung des Mischguts erschwert oder sogar verunmöglicht werden kann. Im Wandbereich des Mischtrogs angeordnete Temperaturfühler sind aus den genannten Gründen ebenfalls nicht geeignet, etwa für ein vorgegebenes Aufheizprogramm die Leistung der Heizvorrichtungen regelnde Steuersignale zu liefern.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Temperaturfühler zu vermeiden und die Differenz zwischen tatsächlicher Mischguttemperatur und den mit einem in das Mischgut eintauchenden Temperaturfühler kontinuierlich gemessenen Temperaturen derartig zu verringern, daß Schädigungen der Mischgutqualität ausgeschlossen und eine dem Mischgut angemessene Temperaturregelung der Heizvorrichtungen möglich werden.
• Zur Lösung der Aufgabe wird eine Vorrichtung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, die erfindungsgemäß wenigstens ein in die turbulente Zone des Mischraums ragendes ummanteltes, in eine Ausnehmung einer Mischwelle eingreifendes Thermoelement enthält, in der auf dem Wellenstumpf außerhalb des Mischertrogs zur Abnahme des Meßsignals Schleifringe angeordnet sind und die Thermoelement und Schleifring verbindenden Meßkabel in wenigstens einer sich zwischen Ausnehmung und Wellenstumpf erstreckenden axialen Bohrung der Mischwelle geführt sind.
• Nach einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist auf dem Wellenstumpf ein das Meßsignal verstärkender Meßumformer angeordnet. Der das Thermoelement umschließende Mantel ist vorzugsweise messerförmig ausgebildet und nach einer weiteren bevorzugten Ausbildung ist der spaltenförmige Raum zwischen Thermoelement und Mantel mit einem eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisenden Stoff gefüllt.
• Zur Aufnahme des zweckmäßig normal zur Mischwelle angeordneten Thermoelements ist die Mischwelle mit einer besonderen Ausnehmung versehen, in die das Element zusammen mit dem schützenden Mantel eingeführt und mit der Welle durch Schrauben, Keil-oder Kegelverbindungen formschlüssig verbunden ist, wobei die gegebenenfalis mit einer zusätzlichen Dichtung versehene Verbindung die Ausnehmung gegen den Zutritt von Mischgut abschirmt. Sind an den Mischwellen Mischwerkzeuge angeordnet, so kann das Thermoelement zweckmäßig anstelle eines Mischwerkzeuges in die dafür bestimmte Bohrung oder gemeinsam mit dem Mischwerkzeug, dessen Schaft mit einer sich radial von der Welle in den Mischraum erstreckenden Bohrung zur Aufnahme des Thermoelements versehen ist, eingeführt sein. Im letzten Fall dient der Schaft als Mantel für das Thermoelement. Die Länge des Thermoelements ist zweckmäßig derartig bemessen, daß die Meßstelle zur Erreichung eines günstigen Wärmeübergangs in den Bereich mit größter Mischgutturbulenz ragt. Durch die turbulente Strömung wird zudem das Haften von Mischgut an dem Mantel verhindert.
• Die Mischwelle ist mit einer oder mehreren axialen Bohrungen versehen, die sich von der oder den mit Thermoelementen bestückten Ausnehmungen zum Wellenstumpf außerhalb des Mischertrogs erstrecken und durch die das Thermoelement mit den auf dem Wellenstumpf angeordneten Schleifringen verbindende Maßkabel geführt sind. Für die Messungen ist es vorteilhaft, das Meßsignal vor der Abnahme zu verstärken und zu diesem Zweck auf dem Wellenstumpf einen Meßumformer anzuordnen, dessen Hilfsspannung ebenfalls über Schleifringe zugeführt wird.
• Der dem Schutz des Thermoelements dienende Mantel ist bevorzugt messerförmig ausgebildet, wobei sich die größte Breite in Drehrichtung erstreckt. Durch eine derartige Form wird ein kleines Widerstandsmoment bei verhältnismäßig großer wärmeaustauschender Fläche erreicht. Zur Verbesserung des Wärmeübergangs ist es darüber hinaus von Vorteil, den Raum zwischen Mantel und Thermoelement mit einem eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisenden Stoff, z.B.
• mit einem Metallpulver zu füllen.
• Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Vermeiden von die Temperaturmessung verfälschenden Verkrustungen der Meßfühler, da sich bildende Ansätze in der turbulenten Mischgutzone durch den Mischgutstrom stets vom Mantel abgeschert werden. Die ständige Umwälzung des Mischguts gewährleistet darüber hinaus einen guten Wärmeübergang, so daß Temperaturänderungen praktisch ohne zeitliche Verzögerung richtig gemessen werden und die Meßsignale zur Regelung der Heizvorrichtung verwendet werden können.
• Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung beispielhaft erläutert: In der Zeichnung ist 1 ein Mischertrog mit Heizvorrichtungen 2, einer Mischwelle 3 und dem Antrieb 4.
• Die Mischwelle 3 ist mit Mischwerkzeugen 5 und einer Ausnehmung 6 versehen, in die das Thermoelement 7 mit dem Mantel 8 eingreifen und durch die Kegelverbindung 9 mit der Mischwelle 3 verbunden sind.
• Von der Ausnehmung 6 erstreckt sich die axiale Bohrung 10 zum Wellenstumpf 11, auf dem der Meßumformer 12 und die Schleifringe 13 und 14 angeordnet sind. Durch die Bohrung 10 sind Meßkabel 15 vom Thermoelement 7 zum Meßumformer 12 gefüart. Die Schleifringe 13 dienen der Zuführung einer Hilfsspannung für den Meßumformer, das verstärkte Meßsignal wird an den Schleifringen 14 abgenommen und über zeichnerisch nicht dargestellte Programmregler oder dergleichen einer Vorrichtung zur Regelung der Heizleistung zugeführt.
• 4 Patentansprüche 1 Figur

Claims (4)

1. Patentansprüche Öl Vorrichtung zum Messen der Temperatur eines körnigen oder pastenförmigen Mischguts während des Mischvorgangs in einem mit Mischwellen versehenen Zwangsmischer oder Kneter, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß wenigstens ein in die turbulente Zone des Mischraums ragendes ummanteltes Thermoelement in eine Ausnehmung einer Mischwelle eingreift, auf dem Wellenstumpf außerhalb des Mischertrogs zur Abnahme des Meßsignals Schleifringe angeordnet sind und die Thermoelement und Schleifringe verbindenden Meßkabel in wenigstens einer sich zwischen Ausnehmung und Wellenstumpf erstreckenden axialen Bohrung der Mischwelle geführt sind.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß auf dem Wellenstumpf ein das Meßsignal verstärkender Meßumformer angeordnet ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 1 und 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der das Thermoelement umschließende Mantel messerförmig ausgebildet ist.
4. 4. Vorrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Raum zwischen Mantel und Thermoelement mit einem eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisenden Stoff gefüllt ist.