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Bei der Produktion von Drähten und Metallstangen beeinflusst die Temperatur maßgeblich die Qualität und die physikalischen Eigenschaften des Endproduktes. Ziel ist es, die Temperatur bei der wärmetechnischen Behandlung kontrolliert und konstant zu halten. Zur Messung eignen sich Pyrometer, die die jeweiligen Werte berührungslos und kontinuierlich in der laufenden Produktion erfassen. Die Schwierigkeit der Messung liegt darin, dass der Draht quer zur Laufrichtung schwingen kann. Bei Verwendung eines Standard-Pyrometers mit rundem Messfleck besteht die Gefahr, dass sich der Draht durch das Schwingen immer wieder aus dem Messfleck bewegt. Zur Lösung des Problems wurden bislang Pyrometer mit ingegriertem oder vorgebautem Schwenkspiegel eingesetzt. Letzterer lenkt den Messfleck periodisch ab. In Verbindung mit dem Maximalwert-Speicher des Pyrometers wird die Temperatur ermittelt. Ein Nachteil bei diesem Messverfahren ist die Verwendung motorisch bewegter Komponenten. Um den erforderlichen kleinen Messfleck des Pyrometers zu realisieren, liegt der Messabstand bei nur wenigen Zentimetern. Damit verbunden sind hohe Umgebungstemperaturen sowie Staub und Dampf am Messort. Dies erhöht den Wartungsaufwand und reduziert die Lebensdauer des Schwenkspiegels.

Die Keller HCW GmbH, Ibbenbüren, hat auf Basis seiner Pyrometer-Serie CellaTemp PA ein Quotienten-Pyrometer mit rechteckförmigem Messfeld entwickelt. Der Vorteil des Quotientenverfahrens liegt darin, dass das zu messende Objekt kleiner als das Messfeld des Pyrometers sein darf. Unabhängig davon, an welcher Stelle sich der Draht in dem rechteckigen Messfeld bewegt, wird immer die korrekte Temperatur gemessen. Auch haben wechselnde Drahtdurchmesser keine Auswirkung auf das Messergebnis. Sollten sich Staub oder Öl auf der Optik des Pyrometers ablagern, signalisiert die integrierte Verschmutzungsüberwachung, dass die Linse gereinigt werden muss. Das rechteckige Messfeld ist allein optisch und wird damit ohne bewegte Teile realisiert. Mit Hilfe des Durchblick-Visiers, der rechteckförmigen Messfeldmarkierung und der fokussierbaren Präzisionsoptik lässt sich das Pyrometer sehr auf den Draht ausrichten. Je nach Durchmesser und Schwankungsbreite des Drahtes stehen vier Optiken zur Auswahl. Hilfreich sowohl bei der Inbetriebnahme als auch im laufenden Betrieb ist die große LED-Anzeige auf der Rückseite des Pyrometers. Selbst aus einer Entfernung von 10 m kann vor Ort jederzeit die Temperatur überprüft werden.


Messung schwingender Objekte

Die Schwierigkeit bei der Messung liegt darin, dass der Draht in der Produktionsanlage an den relevanten Messstellen nicht fix ist, sondern schwingen kann. Auch die Position der Stangen auf dem Rollengang kann variieren. 

Würde zur Messung ein Spektral-Pyrometer mit rundem Messfleck eingesetzt, besteht die Gefahr, dass der Draht sich durch das Schwingen immer wieder aus dem Messfleck hinaus bewegt. Auch können Änderungen des Drahtdurchmessers den Messwert beeinflussen. 

Eine korrekte Messung mit einem handelsüblichen portablen Gerät aus sicherer Entfernung ist daher praktisch unmöglich. Ein Bediener ist kaum in der Lage, das Gerät insbesondere bei dünnen Drähten auszurichten und so ruhig in der Hand zu halten, dass sich der Draht während der Messung immer im Messfeld befindet. 

Durch das rechteckige Messfeld des CellaWire wird ein manuelles Ausrichten und Anvisieren für den Bediener erst möglich. Es sorgt für eine sichere Messung an schwingenden Drähten als auch bei sich ändernden Drahtdurchmessern. 

Eine weitere Anwendung ist die Messung von sehr kleinen Objekten ab 0,1 mm wie beispielsweise Glühdrähte oder Glühwendeln. Zur optischen Vergrößerung wird dazu einfach vor das Objektiv eine Linse geschraubt. 

Zur Messung des Glastropfens bei der Flaschenproduktion ist aufgrund der Teiltransparenz des Glases ein Quotienten-Pyrometer erforderlich, da bei einem Spektralpyrometer die Glasart und der Tropfendurchmesser den Messwert beeinflussen würden. Aufgrund der hohen Temperaturen und der extremen Umgebungsbedingungen ist eine Messung oft nur aus einem größerem Messabstand in sicherer Entfernung möglich. Auch hier ist das rechteckige Messfeld eine große Erleichterung, um es per Hand auf den Tropfen ausrichten zu können.


Принцип измерения

Bei dem CellaWire handelt es sich um ein optisches Messverfahren zur berührungslosen Temperaturmessung. Die von einem Messobjekt abgestrahlte Infrarotstrahlung wird erfasst und daraus die Temperatur ermittelt. Die Optik des Pyrometers sorgt dafür, dass die Strahlung innerhalb eines definierten Messfeldes gemessen wird. Je nach Größe des Messobjektes und Wahl der Optik sind Messabstände von mehreren Metern möglich. 

Die Signalerfassung im Pyrometer basiert auf dem Quotientenmessverfahren. Dabei wird die Infrarotstrahlung gleichzeitig bei zwei Wellenlängen gemessen. Aus dem Verhältnis der beiden Strahlungsintensitäten wird die Temperatur ermittelt. 

Dieses Messprinzip ermöglicht die Messung von Objekten, die kleiner als das Messfeld sind.
Durch die Quotientenbildung reagiert das CellaWire zudem wesentlich unempfindlicher auf Störeinflüsse durch Staub, Dampf oder Rauch im Sichtfeld im Vergleich zu einem Einkanalpyrometer. 

Eine spezielle Signalaufbereitung in Verbindung mit einer hochauflösenden AD-Wandlung ermöglicht die Realisierung der großen Messspannen. Die Temperaturauflösung ist dennoch über den gesamten Messbereich konstant hoch.

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CellaWire

CellaWire PA
Temperaturmessung an schwingenden Drähten