DE2738470A1

DE2738470A1 - Verfahren und einrichtung zum eichen eines temperaturfuehlers

Info

Publication number: DE2738470A1
Application number: DE19772738470
Authority: DE
Inventors: George Frederick Cooke; Geoffrey Fairbairn; Jan Korecki; Reginald Winkworth
Original assignee: Techne Cambridge Ltd
Current assignee: Techne Cambridge Ltd
Priority date: 1976-10-08
Filing date: 1977-08-26
Publication date: 1978-04-13
Also published as: US4050289A

Description

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	SÄ
	22. Juni 1977 W/Ja

TECHNE (CAMBRIDGE) LIMITED, Duxford, Cambridge, CB2 4PZ, England Verfahren und Einrichtung zum Eichen eines Temperaturfühlers

Die Erfindung bezieht sich auf die Vergleichseichung von Temperaturfühlern, wie Thermoelemente, Widerstandsthermometer, Thermistoren, Quecksilber-Glas-Thermometer und dgl., durch Eintauchen solcher Fühler zusammen mit einem BezugstemperaturfUhler in ein temperaturgesteuertes fluidisiertes Bad (Wirbelbad).

Ein fluidisiertes Bad weist ein Gefäß auf, das partikelförmiges Material, z.B..pulverisiertes Aluniniumoxyd enthält, welchen ein gasförmiges Medium in solcher Weise zugeführt werden kann, daß die einzelnen Materialpartikel in einer Weise ungerührt werden, die ähnlich der Bewegung der Moleküle in einen fließfähigen Mediun ist. In diesem Zustand, der nachstehend als der "fluidisierte Zustand" bezeichnet wird, weist der gesamte Materialkärper bestimmte Eigenschaften auf, die analog den charakteristischen Eigenschaften von strBnenden Medien sind, z.B. rasche Wärmeverteilung innerhalb des Körpers durch ein Verfahren ähnlich der Diffusion.

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Konten: Bayerische Verelnabank (BLZ 75020073) 5839300 Gerichtsstand Regensburg Postscheck MUnchen 883 88 - 801

So werden fluidisierte Bäder, die nit einer thermostatisch gesteuerten Wärmequelle, z.B. einem oder mehreren elektrischen Heizstäben ausgerüste sind, häufig verwendet, um eine Umgebung gesteuerter und leicht veränderlicher Temperatur fUr die Vergleichseichung von Temperaturfühlern zu erzielen. Sie werden gegenüber den flüssigen Bädern bevorzugt, die fUr den gleichen Zweck verwendet werden, und zwar wegen des größeren Temperaturbereiches, der bei einem fluidisierten Bad erzielt werden kann, und wege der Tatsache, daß die Temperaturfühler nicht korrodieren oder nicht durc das Material in einem fluidisierten Bad benetzt werden können. Das fluidisierte Bad hat jedoch einen wesentlichen Nachteil, nämlich, daß dann, wenn das partikelförmige Material den fluidisierten Zustand einnimmt, es selbst mit außerordentlich komplizierten-thermostatischen Steuerungen nie möglich ist, die Temperatur in einem ausgewählten Bereich innerhalb des fluidisierten Materiales auf einem Wert mit einer Kurzzeitstabilität besser als etwa +0,2 C zu halten. Dies ist durch den unvermeidbaren, jedoch kleinen Temperaturunterschied bedingt, der erforderlich ist, um j die thermische Steuereinrichtung zu betreiben, und ferner dadurch, daßgleichgültig, wie sorgfältig das partikelförmige Material hergestellt wird und wie gründlich es fluidisiert wird stets geringe Ungleichförmigkeiten im Material vorhanden sind. Somit ist es unvermeidlich, daß die Temperatur im gesamten fluidisierten Material niemals vollständig gleichförmig ist, und wenn dies der Fall ist, geben aufgrund des vorerwähnten Diffussionseffektes diese geringen Ungleichförmigkeiten in der Temperatur Anlaß zu Temperaturschwankungen an allen Stellen innerhalb des Materiales.

Es ist sehr erwünscht, insbesondere, wenn eine große Anzahl von Temperaturfühlern zusammen geeicht werden sollen, daß die Temperatur im Bereich des Bades, in welchem die Fühler angeordnet sind, so konstant wie möglic Über die Zeitdauer gehalten wird, die erforderlich ist, um die Stabilisierung eines jeden Fühlers anzuzeigen, und aufgezeichnet wird· Wenn ein

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Schwankung von + 0,2 C fUr die Zwecke vieler Eichungen in Kauf genommen wird, besteht trotzdem ein Bedarf an Möglichkeiten, eine wesentlich höhe re Temperaturstabilität innerhalb eines fluidisierten Bades Über eine ausreichende Zeitperiode zu erzielen, und die Lösung dieses Problems ist Gegenstand vorliegender Erfindung·

Bisher ist vorgeschlagen worden, die Temperaturschwankungen zu dämpfen, die durch die Temperaturfühler angezeigt werden, indem sie in einen Körper hoher thermischer Kapazität eingebettet werden, der dann in das fluidisierte Bad eingesetzt wird. Ein Körper, der zu diesem Zweck verwendet worden ist, ist ein Behältnis, das das gleiche partikelförmige Material enthält, wie es im Bad verwendet wird, das jedoch nicht fluidisiert ist. Dieser Vorgang erhöht jedoch den Zeitaufwand, den die Temperatur, die vor den Fühlern festgestellt wird, benötigt, um einen bestimmten ausgewählter Wert zu erreichen und bei diesem Wert zu stabilisieren, und verhindert weitgehend das Ziel der Verwendung eines fluidisierten Bades an erster Stelle.

Vorliegende Erfindung basiert darauf, daß dann, wenn das partikelförmige Material nicht auf einer konstanten Temperatur im fluidisierten Zustand gehalten wird, wenn die Anzeigen der Fühler aufgezeichnet werden, die Zufuhr fluidisierenden Gases/aas und der Wärmeaustausch mit dem Material etwa gleichzeitig beendet werden, bevor die Anzeigen aufgezeichnet werderj, daß dann die Temperatur des Materiales auf einem wesentlich konstanteren Wert gehalten wird, wenn die Anzeigen anschließend aufgezeichnet werden, als dies möglich ist, wenn die Fluidisierung aufrecht erhalten wird. Versuche haben gezeigt, daß bei Verwendung eines Bades von ca. 35cm Tiefe und 20 cm Durchmesser und bei Temperaturen bis zu 600 C es bei diesem Verfahren einfach ist, eine Temperatur in der Mitte des Bades zu erhaltet das nicht um mehr als 0,05 C Über eine Periode von etwa 30 see. schwank wie dies durch Fühler mit einer Zeitkonstante aufgezeichnet wird, die

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kleiner als 0,5 sec. ist, wenn diese direkt in das Aluminiumoxyd eingetaucht sind. Wenn die Fühler in «inen Halter eingebettet sind, der einen kleinen, aerodynamischen profilierten Metallblock geringer thermischer Kapazität und hoher thermischer Leitfähigkeit, z.B. Aluminiumbronze, besitzt, kann der Oämpfungseffekt dieses Blocks diese Zeitperiode auf etwa 8 Minuten erhöhen. Die thermische Kapazität eines solchen Blockes ist jedoch nicht so groß, daß die Zeitdauer verlängert wird, die die von den Fühlern aufgenommene Temperatur benötigt, damit ein bestimmter Wert erreicht wird, der in der Nähe des Wertes liegt, der bei den Körpern hoher thermischer Kapazität, wie sie weiter oben erwähnt sind, erhalten wird. Mit der nachstehend beschriebenen Einrichtung und in Verbindung mit den Zeichnungen kann leicht eine Temperatur in der Badmitte erzielt werden, die nicht um mehr als 0,01 C während einer Zeitperiode schwankt, die erforderlich ist, um die Anzeigen der Temperaturfühler aufzuzeichnen,

Die Vorteile, die mit einem derartigen Verfahren erzielt werden, werden nachstehend erläutert. Im Augenblick der Beendigung der Gaseinspeisung in das partikelförmige Material im Bad erfährt der Gesamtkörper des Materials eine Phasenänderung von "fließend" in "fest". Mit anderen Worten heißt dies, daß er eine Änderung von einem Zustand, in welchem die Wärme rasch Über den Materialkärper durch "Diffusion" verteilt wird, in einen Zustand erfährt, in welchem der Materialkörper plötzlich als massiver Isolator, der die Temperaturfühler umgibt, und aufgrund der vorausgehenden Fluidisierung weitgehend bei gleichförmiger Temperatur wirkt. Wie vorstehend erwähnt, hat die Temperatur in dem Material Jedoch nicht einen vollständig gleichförmigen Wert in dieser Stufe, da aber das Material nunmehr "fest" ist, erfolgt keine "Diffusion", so daß dann, wenn die Temperatur des die Temperaturfühler umgebenden Materiales ausreichend Zeit zum Stabilisieren durch innere Leitung erhalten hat, kein Grund fUr das Auftreten einer wesentlichen Änderung in der Temperatur vorhanden ist, die von den Fühlern festgestellt wird, bis sich das un-

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■ittelbar umgebende Material abzukühlen beginnt.

Allgemein bezieht sich somit vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Eichen eines Temperaturfühlers, das darin besteht, daß der Temperaturfühler zusammen mit eine· BezugstemperaturfUhler in einen Körper aus partikelförmigem Material eingetaucht wird, daß ein gasförmiges Medium in den Körper aus partikelförmigem Material so eingespeist wird, daß das Material in einem fluidisierten Zustand gehalten wird, während ein Wärme· ¹ austausch mit dem Körper aus partikelförmigem Material durchgeführt wird, daß etwa gleichzeitig die Einspeisung eines gasförmigen Mediums in den und der Wärmeaustausch mit dem Körper aus partikelförmigem Material beendet wird, nachdem ein ausgewählter Temperaturwert des Materiales erreicht worden ist, und daß die Anzeigen der Temperaturfühler aufgezeichnet werden, wöhrend die Einspeisung von gasförmigem Medium in den und der Wärmeaustausch aus dem Körper des partikelförmigen Materials beendet bleibt· Ferner wird eine Einrichtung vorgeschlagen, mit der dieses Eichverfahren durchgeführt werden kann.

Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der UnteransprUche.

Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand eines AusfÖhrungsbeispieles erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine graphische Darstellung, bei der die Temperatur ober der Zeit for ein in herkömmlicher Weise betriebenes fluidisiertes Bad (Wirbelbad), das von der Tempetur T aufdie Temperatur T. gebracht werden soll, aufgetragen ist.

Fig· 2 eine ähnliche graphische Darstellung for ein fluidisiertes Bad, das gemäß der Erfindung betrieben wird.

Fig· 3 teilweise schematisch die innere Ausgestaltung eines Gerätes, das ein fluidisiertes Bad zur Verwdn nach der Erfindung aufnimmt.

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Fig. 4 eine Ansicht der Rückseite des Gerätes nach Fig. 3, Fig. 5 schematisch die LeitungsfUhrung für das Innere des Gerätes nach

den Fig. 3 und 4, und

Fig. 6 schematisch die Auslegung der Einrichtung zur Durchführung automatisierter Eichungen gemäß der Erfindung.

Figur 1 zeigt eine typische Kurve, in der die Temperatur über der Zeit für die Mitte eines herkömmlichen, thermostatisch gesteuerten fluidisierten Bades aufgetragen ist, das zu Anfang eine Umgebungstemperatur von T besitzt und das auf die Temperatur T. gebracht werden soll, und in welchem die Fluidisierung Über die gesamte dargestellte Zeitperiode crufrechterhalten wird. Wie in Fig. 1 gezeigt, stabilisiert sich die Tempera ■ j tür nicht, sondern schwankt konstant Über und unter der mittleren empe j ratur T₁ um einen Betrag, der kaum kleiner als 0,2 C ist.

Figur 2 zeigt die gleiche Beziehung für die Temperatur, die von einem Fühler aufgenommen wird, der in der Mitte eines fluidisierten Bades angeordnet ist, das gemäß der Erfindung betrieben wird. Nimmt das Material des Bades den fluidisierten Zustand op, deigt die Temperatur von T unte thermostatischer Steuerung wie vorher an, sobald die Tpratur jedoch die Stabilitätsgrenze erreicht hat, die bei Fluidisierung möglich ist, werden sowohl die Zufuhr fluidisierenden Gases als auch die Wärmezufuhr zum Bad beendet; dieser Punkt ist in Fig. 2 zum Zeitpunkt t. gegeben. Wie Fig· 2 zeigt, hären nunmehr die Temperaturschwenkungen, die für da« in herkömmlicher Weise gesteuerte Bad öblich sind, auf. Zum Zeitpunkt t_ hat der gesamte WBrmeDbergang in der Mitte des Bades aufgebort, und die Temperatur bleibt bis zv» Zeitpunkt tg weitgebendst stabil; zu« Zeitpunk ig beginnt sich das den Fühler umgebende Materiel abzukühlen· Ib allgemeinen tritt ein sehr geringer mparanstieg - in der GroBenordnmwg von O,1°C - in der Periode von t₂ bis tg WfV wenn dos fIrisierende Gas Luft let, und zwar zu Beginn bei Umgebungstemperatur^ wenn dor gorin»

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ge KDhleffekt dieser Luft entfällt, nachde· die Fluidisierung bei ±₂ aufgehört hat. FUr den weiter unten beschriebenen Aufbau kann die Period von t« bis t^ beispielsweise in der Größenordnung von 3 Minuten, und die Periode von t. bis t. in der Größenordnung von 8 Hinuten liegen.

Nachstehend werden die Fig. 3 bis 6 erläutert, die Einzelheiten einer

voilautOMatischen Einrichtung zur Durchfuhrung von Vergleichseichungen

von Thermoelementen in einem fluidisieren Bad bei einer steigenden Reih von unterschiedlichen Temperaturwerten zeigen.

Nach den Figuren 3 und 4 ist das Bad in einem Schrank 1 angeordnet und weist ein zylindrisches Gefäß 2 aus korrosionsbeständigem Stahl mit offener Oberseite bei einer Tiefe von 35 cm und einem Durchmesser von 20 cm auf. Das Gefäß 2 enthält einen Körper aus pulverisiertem Aluminium· oxyd in solcher Menge, daß es das Gefäß in fluidisiertem Zustand weitgehend ausfüllt. Das Gefäß ist von Schichten aus thermischem IsolationsmoBrial 3 umgeben, und ist am Boden durch eine poröse Platte 4 von einer AuffOllkommer 5 getrennt, der fluidisierende Luft Über eine Leitung 6 zugeführt werden kann· Um den inneren Umfang des Gefäßes sind elektrisch Tauchheizkörper 7 und eine Widerstandstemperatursonde 8 aus Platin angeordnet. Die Sonde M direkt im Aluminiumoxyd in der Nähe einer Heizvorrichtung angeordnet, d.h. in dem Bereich, in welchem die größten TemperaturSchwankungen auftreten, und das von der Sonde erzeugte Signal wird einam Steuergerät (auf das weiter unten eingegangen wird) zugeführt das seinerseits dieHeizvorrichtungen 7 und die Speisequelle für die fluidisieren· Luft steuert.

Innerhalb de· Schrank·· 1 oder auf dem Schrank 1 sind ein Luftdruckregle: 9, ein· Gruppe von Nadel- und Solenoidventilen 10, Durchflufimesser 11 vnd 12 und ein Druckschalter 13 angeordnet, die in Verbindung «it Fig. 5 erläutert werden. Farner ist ein Staubabsauggerät vorgesehen, das einen

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Luftmotor 14 aufweist, welcher einen Luftstrom Über die Oberseite des GefUßes 2 bewegt, damit alle feinen Partikel aus Aluminiumoxyd, die aus dem Bod mit der fluidisierenden Luft ausgetreten sind, eingefangen werde Derartige Partikel werden anschließend in einem auswechselbaren Beutel 15 (aus Gewebe) aufgenommen.

Figur 5 zeigt die LuftIeitungsfuhrung innerhalb des Schrankes 1. Luft

wird dem Schrank bei 16 aus einer geregelten Speisequelle mit einem

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Druck von z.B. 3,5 kg/cm zugeführt. Die Einlaßleitung gabelt sich und getrennte Leitungen fuhren zu der AuffUllkammer 5 und zum Luftmotor 14. In der ersten Leitung wird der Druck auf z.B. 2,1 kg/cm durch den Regle. 9 reduziert, und die Luft wird in die Gruppe von Solenoid- und Nadelventilen 1OA bis 1OK gerichtet. Diese Ventile sind in fUnf parallelen Faden angeordnet, wobei ein Solenoidventil und ein Nadelventil in Jedem Pfad in Reihe angeordnet sind. Die Nadelventile 1OF bis 10K sind so eingestellt, daß sie entsprechende HassenflUsse mit abnehmenden Geschwindigkeiten ergeben, wobei die Durchflußgeschwindigkeit des die AuffUllkammer 5 zu einem bestimmten Zeitpunkt erreichenden Flusses davon abhUngt, welcher der fünf parallelen Pfade offen ist, d.h., Welches der Solenoidventil· 10A bis 10E geöffnet ist. Der Zweck dieser Anordnung besteht darin, «in· Einstellung des Luftdurchflusses zum Bad in Abhängigkeit von der Temperatur des Bades zu ermöglichen, wie noch im einzelnen erläutert wird. Stίο »abwärt in bezug auf die Ventile ist der Durchfluftmesser 11 angeordnet, der die Geschwindigkeit des an das Bad abgegebenen Flusses anzeigt, und an diesen Durchflußmesser schließt sich der Druckschalter 13 an, der zwischen Drosselstellen 17A und 17B (z.B. von 1 mm und 1,3 mm Durchmesser) angeordnet ist, welcher die elektrisch· Energie zu den Heizvorrichtungen 7 abschaltet, wenn die Luftversorgung nicht meh einwandfrei ist.

In der zweiten Leitung (Luftmotor) ist das Nadelventil 1OL, das so

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eingestellt ist, daß es die gewünschte Durchflußgeschwindigkeit zum Luftmotor ermöglicht, der Durchflußmesser 12 zur Anzeige dieser Geschwindigkeit und das Solenoidventil 1OM, das als Ein-Aus-Ventil dieser Leitun wirkt, angeordnet. Der Zugang zu den Nadelventilen 10F bis 10L ist mit 18F bis 18L angegeben (Fig. 4).

In Figur 6 ist in vereinfachter Form die gesamte automatisch arbeitende Einrichtung dargestellt, die das fluidisierte Bad im Schrank 1, ein Steuergerät 19 und einen automatischen Datenschreiber 20 aufweist. Das Steuergerät enthält eine logische Schaltung 21 zur Steuerung der Heizvorrichtungen 7 und der Quelle fUr fluidisierende Luft, sowie zwei Zeitschalteinrichtungen 22 und 23.

Die Thermoelemente 24A, die geeicht werden sollen (es können z.B. sechs vorgesehen sein))sind zusammen mit einem Bezugsthermoelement 24B in der Mitte des Pfades angeordnet und mit einem Eingang in den Datenschreiber 20 verbunden. Die Thermoelemente sind alle in einen kleinen, aerodynamisch profilierten Metallblock geringer thermischer Kapazität und hoher thermischer Leitfähigkeit, z.B. Aluminiumbronze, der dann im Bad aufgehängt ist, eingesetzt.

Eine ^NStationsönderungs^N-Sperrschaltung ist in die automatische Lufteinheit eingebaut. Der Grund hierfUxjbesteht darin, daß dann, wenn eine Luft Stationsänderung während der Zeitdauer t stattfindet, die Ubergangste*peratursturung in Bad den Stabilisiervorgang nachteilig beeinflußt und eine instabile Datensammelfolge ergibt. Die Sperrschaltung (nicht gezeigt) verhindert jede Luftstationsänderung während t..

Im Betrieb beginnt die automatische Folge damit, daß das Steuergerät 19 das Solenoidventil 10A Offnet, damit fluidisierende Luft in die AuffUllkammer 5 eingespeist wird, daß das Solenoidventil 16M geöffnet wird,

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damit Luft in den Luftmotor 16 eingespeist wird und daß die Heizvorrichtungen 7 angeschaltet werden. Das durch die Sonde 8 erzeugte Signal wird der logischen Schaltung 21 zugeführt, die ihrerseits thermostatisch die
Energiezufuhr zu den Heizvorrichtungen 7 steuert, damit die Temperatur
des Bades auf den vorgewählten Wert gebracht wird, bei welches) die erste Eichung erfolgt. Wenn die Temperatur, bei der die erste Eichung durchgeführt wird, T. ist (Fig. 2) erzeugt die logische Schaltung 21 ein Signal zur Inbetriebnahme der ersten Zeitsteuereinrichtung 22, wenn die Sonde 8 j zuerst eine Temperatur von T. - Δ T abfühlt (wobei Δ T in der Größenordnung von 2 oder 3 C). Dieser Punkt tritt in Fig. 2 zum Zeitpunkt t. auf. Die Zeitsteuereinrichtung 22 wird so eingestellt, daß sie genügend lange läuft, damit die Temperatur im Bad den Stabilitätsgrenzwert erreicht, de: bei Fluidisierung möglich ist, d.h. bis zum Zeitpunkt t₂; die Zeitperiod< zwischen t. und t. kann z.B. in der Größenordnung von 8 Minuten liegen.

Zum Zeitpunkt t_ wird ein Signal von der Zeitsteuereinrichtung 22 in die logische Schaltung 21 zurückgeführt, die daraufhin die Ventile 1OA und
10M schließt und gleichzeitig die Energiezufuhr zu den Heizvorrichtungen 7 beendet. Gleichzeitig wird ein Signal von der Zeitsteuereinrichtung 22 zur Inbetriebnahme der Zeitsteuereinrichtung 23 zugeführt. Die Zeitsteuereinrichtung 23 ist so eingestellt, daß sie ausreichend lange läuft, damit ein Wärmeübergang in das nun "feste" Material in der Mitte des
Bades beendet wird, d.h. bis zum Zeitpunkt t_. Wie weiter oben bereit·
erwähnt, kann die Zeitdauer von t₂ bis t~ beispielsweise in der Größenordnung von 3 Minuten liegen. Zum Zeitpunkt t. wird ein Signal aus der
Zeitsteuereinrichtung 23 der Datenregistriereinrichtung 20 zugeführt,
damit die Registrierfolge eingeleitet wird. Zu diesem Zeitpunkt ist die
Temperatur in der Mitte des Bades weitgehend stabil und kann bis zum
Zeitpunkt t. stabil bleiben. Moderne Datenregistriereinrichtungen erfordern Jedoch nur etwa 40 Sekunden, um die Anzeigen eines Jeden Thermeelemente· £4A und 24T abzutasten und aufzuzeichnen, so daß eine ausgezeich-

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nete TemperaturStabilität Ober diese Zeitdauer gewährleistet ist; wie bereits erwähnt, kann eine Temperatur, die nicht um mehr als 0,01 C schwankt, während dieser Zeitdauer auf einfache Weise erhalten werden.

Die Registrierfolge wird zum Zeitpunkt t. beendet, und es wird an dieser Stelle ein Signal aus der Datenregistriereinrichtung 20 zum Steuergerät 19 zurückgeführt, das die Heizvorrichtungen und die Luftzufuhr wieder anschaltet und bewirkt, daß die Temperatur des Bades auf den vorgewählten Wert gebracht wird, bei welchem die zweite Eichung vorgenommen werden sol (deren Beginn gestrichelt in Fig. 2 gezeigt ist). Das Steuergerät kann dabei einen Drehstufenschalter aufweisen, der schrittweise um eine Position fUr jede Betätigung durch die Datenregistriereinrichtung 20 weiterschaltet, und deshalb eine Reihe von einzelnen Stromkreisen unterschiedlicher Impedanzwerte der Reihe nach in die logische Schaltung 21 einschaltet. Auf diese Weise ist das Steuergerät so programmiert, daß die ι

j Eichfolge wiederholt wird, die weiter oben in bezug auf die Temperatur T₁ j '

'als eine aufsteigende Reihe von diskreten Temperaturwerten aufgezählt ist Diese Werte können beispielsweise in Intervallen von 25 C von 50 C bis 600 C liegen. Es können Vorkehrungen getroffen werden, um die Werte der Stromkreiskomponenten innerhalb des Steuergerätes zu verändern, damit diese Temperaturwerte innerhalb bestimmter Grenzen geändert werden. Ferne kännen Mittel vorgesehen sein, um den Stufenschalter so zu programmieren, daß Eichungen nur bei ausgewählten Werten der gesamtmöglichen Anzahl von Temperaturwerten vorgenommen werden, wobei nicht gewählte Werte durch den Schalter umgeleitet werden.

parallelen Wie weiter oben erwähnt, besteht die Aufgabe der fUnf/Pfade nach Fig. 5 zur Einspeisung von Luft in di· Auffüllkammer 5 darin, daß gewährleistet wird, daß di· Geschwindigkeit d«s in da« Bad geleiteten Durchflusses abhängig von der Temperatur d«s Bad·· eingestellt werden kann. Der Grad der Fluidisierung, der in Bad erhalten wird, hängt weitgehend von dem Verhält

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nis des Volumens der durch das Bad strömenden Luft zum Volumen von partikelförmigem Material innerhalb des Bades ab. Wenn das Bad höhere Temperaturen annimmt, erhitzt sich die durch das Bad strömende Luft rasch und expandiert, und je höher die Temperatur im Bad ist, desto größer ist diese Expansion· Somit muß zur Erzielung einer optimalen Fluidisierung Über den gesamten Temperaturbereich, in welchem das Bad betrieben werden soll die Luft mit einer höheren Massendurchflußgeschwindigkeit eingespeist
werden, wenn das Bad niedrigere Temperaturen hat, und mit einer niedrigeren Massendurchflußgeschwindigkeit, wenn das Bad eine höhere Temperatur hat, so daß die unterschiedlichen Expansionswerte im Bad bei unterschied liehen Temperaturen kompensiert werden.

Versuche haben gezeigt, daß fünf unterschiedliche ZufUhrgeschwirt) igkeite für die beschriebene Ausfuhrungsform ausreichend sind, wenn sie Über den Temperaturbereich von Umgebungstemperatur bis 600 C betrieben wird»
Wahrend der gesamten fluidieierten Betriebsphasen des Bades wird Luft
durch die Öffnung eines der Solenoidventile 1OA bis 1OE eingespeist,
die Öffnung der Ventile wird durch die logische Schaltung 21 in Abhängig· keit von dem durch die Sonde 8 erzeugten Signal gesteuert. Beispielsweis wird bei Badtemperaturen unterhalb 75°C das Ventil 1OA geöffnet, damit
die höchstmöglichen Durchflußgeschwindigkeiten erreicht werden, zwischen 75 und 150°C wird das Ventil 1OB geöffnet, zwischen 150 und 250°C wird
das Ventil 1OC geöffnet, zwischen 250 und 400°C wird das Ventil IOD geöffnet, und Über 400°C wird das Ventil 1OE geöffnet, damit die geringstmöglichen Durchflußgeschwindigkeiten erzielt werden. Am Ende der gesamte Folge von Eichungen bleiben die Heizvorrichtungen 7 abgeschaltet, der
Luftdurchfluß wird aufrechterhalten, damit die Abkühlung des Bades υntβ stutzt wird, und die Folge des öffnen* der Solenoidventile wird reversiert, wenn die Kühlung stattfindet. Anzeigevorrichtungen 25A bis 25E
sind am Schrank 1 (Fig. 4) vorgesehen; sie zeigen, welche der Ventile 10 bis 1OE zu einem beliebigen Zeitpunkt geöffnet sind.

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Vorstehend wurde die Erfindung anhand einer speziellen AusfUhrungsform erläutert. Insbesondere wurde die Erfindung in ihrer Anwendung auf ein fluidisiertes Band (Wirbelbad) beschrieben, das bei Temperaturen Über der Umgebungstemperatur betrieben wird, d.h. ein Bad, in welchem ein "positiver" Wärmeaustausch mit dem partikelförmigen Material im Bad durchgeführt wird; die Erfindung ist jedoch auch auf ein Bad anwendbar, das bei Temperaturen betrieben wird, die niedriger als die Umgebungstemperatur sind. In einem solchen Fall kann der erforderliche "negative" Wärmeaustausch mit dem partikelförmigen Material im Bad (d.h. Entnahme von Wärme) z.B. dadurch erzielt werden, daß als fluidisierendes Medium Stickstoffdampf verwendet wird, der aus flüssigem Stickstoff erhalten wird//diese Weise kann die Temperatur des Bades fast bis auf den Siedepunkt von Stickstoff bei Atmosphärendruck, d.h. in den Bereich von -190 C gebracht werden.

Die Badeinheit weist auch ein Uberhitzungs-Sicherheitsabschalt-System auf, das so eingestellt ist, daß es bei etwa 680 C auslast. Zwischen dem Abschalten der Energie aus dem Bad und der Relaisbetätigung ist eine Zeitverzögerung vorgesehen, damit kurzzeitig auftretende Störungen unwirksam werden. Dieses (nicht dargestellte) System ist so geschaltet, daß es von Hand rllcksetzbar ist, wobei der RUcksetzdruckknopf auf der Vorderseite der Badeinheit angeordnet ist. Ein "Ausschalf-Zustand wird durch eine rote Lampe auf der Vorderseite angezeigt.

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Claims

Patentansprüche

Λ .j Verfahren zum Eichen wenigstens eines Temperaturfühlers in einem fluidisierten Bad, bei dem wenigstens ein zu eichender Temperaturfühler und ein Bezugstemperaturfühler in einen Körper aus partikelförmigem Material eingebettet werden, das eine niedrige Wärmekapazität und eine hohe thermische Leitfähigkeit besitzt, und das während der Fluidisierung unter Steuerung eines Thermostaten auf einen vorbestimmten Temperaturwert aufgeheizt oder abgekühlt wird, und bei dem im Anschlufi daran Ablesungen der beiden Fühler vorgenommen werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper einer gesteuerten Durchflußgeschwindigkeit eines gasförmigen Mediums ausgesetzt wird, um ihn aus dem Ruhezustand in einen Wirbelsinterzustand überzuführen, während gleichzeitig das gasförmige Medium den Wärmeaustausch mit dem partikelförmigen Material durchführt, wobei die Durchflußgeschwindigkeit des Mediums umgekehrt zu der im Wärmeaustauscher erzeugten Temperatur ist, bis ein erster ausgewählter Temperaturwert des partikelförmigen Materiales erreicht ist, und wobei die Durchflußgeschwindigkeit des Mediums konstant gehalten wird,

daß der Wärmeaustausch zwischen dem gasförmigen Medium und dem Material erhöht wird, während die Durchflußgeschwindigkeit entsprechend der Temperatur des gasförmigen Mediums geändert wird, bis ein zweiter Temperaturwert des Materialee erhalten wird, der um einen vorbestimmten Zuwachsanteil grosser ist als der erste Temperaturwert, und der der Wert ist, bei dem die Eichung erfolgt,
daß gleichzeitig die Durchflußgeschwindigkeit des gasförmiger Mediums zum und der Wärmeaustausch mit dem partikelförmigen Material beendet wird, um das Material aus einem Wirbelsinterzustand in einen ruhenden Zustand über eine vorbestimmte Zeitperiode zu ändern, damit der Wärmeaustauschübergang zwischen dem Material und dem Einbettmedium vervollständigt wiri bis die Temperatur des die Fühler umgebenden Einbettmediums auf dem zweiten Temperaturwert stabilisiert wird, und

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daß die Anzeigen der Temperaturfühler aufgezeichnet werden, während die Zuführung von gasförmigem Medium zum und der Wärmeaustausch mit dem partikelförmigen Material beendet bleibt und der zweite Temperaturwert stabilisiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dritten, vierten, fünften und sechsten Schritte nacheinander mehrere Male wiederholt werden, wobei die ausgewählten Werte der ersten und zweiten Temperaturen des partikelförmigen Materials bei jedem Schritt größer warden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturwerte über Umgebungstemperatur liegen.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturwerte unter Umgebungstemperatur liegen.

5. Verfahren zum Eichen eines Prüftemperaturfühlers in einem fluidisierten Bad, bei dem mindestens ein Prüftemperaturfühler zusammen mit einem Bezugstemperaturfühler in einen Körper aus partikelförmigern Material eingebettet wird und gasförmiges Medium in den Körper aus partikelförmigem Material so ein geführt wird, daß er in einem Wirbelsinterzustand gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustausch unter Steuerung eines Thermostaten so durchgeführt wird, daß die Temperatur des Körpers aus partikelförmigem Material sich fortschreitend ändert, bis sie einen vorgewählten Temperaturbereich erreicht hat und im Anschluß daran thermostatisch in diesem Bereich gehalten wird, wobei der Körper aus partikelförmigem Material im Wirbelsinterzustand gehalten wird, daß das Zeitverhalten durch eine Zeitsteuervorrichtung einer ersten vorbestimmten Zeitperiode in Abhängigkeit davon eingeleitet wird, daß die Temperatur des Körpers aus partikelförmigem Material den vorgewählten Temperaturbereich erreicht, daß nach Verstreichen der ersten Zeitperiode die Zufuhr gasförmigen Mediums zum und derWärmeaustausch mit dem Körper aus

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partikelförmigem Material beendet und die Zeitsteuerung durch eine Zeitsteuervorrichtung eine »weite, vorbestimmte Zeitperi ode lang eingeleitet wird, wobei diese Schritte gleichseitig durchgeführt werden, und

daß nach Verstreichen der zweiten Zeitperiode die Anzeige eineβ jeden Temperaturfühlers aufgezeichnet wird, während die Zufuhr gasförmigen Mediumsunter Wärmeaustausch mit dem Körper aus partikelförmigem Material beendet bleibt, wobei die Tempe ratur des Körpers aus partikelförmigem Material während der Aufzeichnung der Anzeigen bei-der Temperaturfühler auf eine« einzigen Vert stabil gehalten wird.

>. Verfahren zum Eichen eines Temperaturfühlers nach Anspruch 5» wobei der Thermostat innerhalb des gewählten Bereiches auf

ι eine mittlere Temperatur eingestellt wird,

j dadurch gekennzeichnet, dafl der Wärmeaustausch mit Hilfe eine:

j in den Körper aus partikelförmigem Material eingetauchten

* Wärmequelle durchgeführt wird, und daß die Einleitung dar

Zeitsteuerung der ersten vorbestimmten Zeitperiode in Abhang!

keit davon eingeleitet wird, dass die Temperatur des Körpers

j aus partikelförmigem Material einen vorbestimmten Vert er-

! reicht, der vor Erreichen der mittleren Temperatur erreicht wird.

7· Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die zweite, vorbestimmte Zeitperiode so lang· aufrechterhalten wird, daß nach Ablauf der Zeitperiode die Temperatur das die Temperaturfühler umgebenden Hateriales einen weitgehend stabilen Vert hat.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daft die Massendurchflußgeschwindigkeit das gasförmigen Mediums, das in den Körper aus partikelförmigem Material eingeführt wird, verkleinert wird, wenn dia Temperatur das partikelf8rmigem Materiales zunimmt.

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9. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-8, gekennzeichnet durch einen Körper (2) aus partikelförmigem Material, in den der Temperaturfühler (24A) zusammen mit einem Temperaturfühler (24B) eingetaucht werden kann,

eine Vorrichtung (5, 6, 16) zum Einspeisen eines gasförmigen Mediums in den Körper (2) aus partikelförmigem Material, der art, daß das Material in einem fluidisierten Zustand gehalten wird, und eine Vorrichtung (7) zur gleichzeitigen Durchführung eines Wärmeaustausches mit Körper (2), eine Vorrichtung (8) zum Abfühlen der Temperatur des partikelformigen Materials unabhängig von dem zu eichenden Temperaturfühler (24A),

eine erste Zeitsteuereinrichtung (22), die eine erste, vorbestimmte Zeitperiode lang läuft und die eingeleitet wird, wenn ein einen ausgewählten Temperaturwert des Materiales darstellendes Signal durch die Abfühlvorrichtung (8) erzeugt

' wird,

eine Vorrichtung, die gleichzeitig die Einspeisung von gas-

; förmigem Material in und in wärmeaustausch mit dem Körper j aus partikelförmigem Material bei Beendigung der ersten vorj bestimmten Zeitperiode beendet,

eine »weite Zeitsteuereinrichtung (23), die eine zweite vorbestimmte Zeitperiode lang läuft und die bei Beendigung der ersten vorbestimmten Zeitperiode eingeleitet wird, und eine Vorrichtung (19) zur Steuerung der Einspeisung von gasförmigem Material während der ersten vorbestimmten Zeitperiode.

10. Einrichtung nach Anspruch 9« gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (20) zum Aufzeichnen der Anzeigen des Bezugstemperaturfühlers (24B) und des zu eichenden Temperaturfühlers (24A) nach Beendigung der zweiten vorbestimmten Zeitperiode.

11. Einrichtung nach Anspruch 9« dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (7) zum Durchführen des Wärmeaustausches eine thermostatisch gesteuerte, in den Körper aus partikelförmigei

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Material eingebettete Wärmequelle ist, daß der ausgewählte Temperaturwert des Materiales kleiner gewählt ist als der mittlere Temperaturwert, den die Wärmequelle in dem Material unter thermostatischer Steuerung aufgebaut hat, und daß die erste vorbestimmte Zeitperiode so bemessen ist, dafi sie beendet ist, wenn der mittlere Temperaturwert aufgebaut worden ist.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß dis zweite vorbestimm.te Zeitperiode so bemessen ist, daß nach Be endigung dieser Periode die Temperatur des die Temperaturfühler umgebenden Materiales einen weitgehend stabilen Vert erreicht hat.

13. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-8, gekennzeichnet durch einen Körper (2) aus partikelförmigem Material, in welchen der Temperaturfühler (24A) zusammen mit einem Bezugstemperaturfühler (24B) eingetaucht werden kann, eine Quelle (16) unter Druck stehendem Mediums, eine Leitungsanordnung, die von der Quelle (16) zum Körper (2) aus partikelförmigem Material führt, um gasförmiges Medium in den Körper aus partikelförmigem Material einzuspeisen, wodurch das Material in einem fluidisierten Zustand gehalten wird,

eine Ventileinrichtung (10), die die Einspeisung von gasförmigem Medium in den Körper (2) aus partikelförmigem Material ermöglicht und beendet,

eine elektrisch betriebene Wärmequelle (7), die in den Körper (2) aus partikelförmigem Material eingetaucht ist, eine Vorrichtung (20) zum Aufzeichnen der Anzeigen des Bezugstemperaturfühlers und des zu eichenden Temperaturfühlers eine Vorrichtung (9) zur Steuerung des Betrieb·· der Ventileinrichtung (10), der Einspeisung elektrischer Energie in di Wärmequelle (7) und der Betätigung der Aufzeichnungsvorrichtung (20),
•ine Vorrichtung (8) zum Abfühlen der Temperatur des parti-

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kelförmigem Materials unabhängig von den zu eichenden Temperaturfühlern (24A) , wobei das die abgefühlte Temperatur darstellende Signal der Steuervorrichtung (9) zugeführt wird, wobei die Steuervorrichtung (9) so ausgelegt ist, daß sie gleichzeitig die Ventileinrichtung (10) schließt, und die Einspeisung elektrischer Energie in die Wärmequelle (7) beendet, nachdem ein einen ausgewählten Wert der Temperatur des partikelförmigen Materiales darstellendes Signal von der Abfühlvorrichtung (8) aufgenommen worden ist, daß sie die Aufzeichnungsvorrichtung (20) im Anschluß daran in der Weise betätigt, daß die Anzeigen des Bezugstemperaturfühlers (24$ und der zu eichenden Temperaturfühler (24A) aufgezeichnet wer den, und daß sie nur eines der Ventile (10) gleichzeitig öff net und die Auswahl des zu öffnenden Ventiles von dem Signal abhängt, das von der Steuervorrichtung (9) aus der Abfühlvorrichtung (8) aufgenommen wird, während unterschiedliche Massendurchflußgeschwindigkeiten des Mediums in den Körper aus partikelförmigem Material mit unterschiedlichen Temperaturwerten des Materiales eingeführt werden, wobei die Leitungsanordnung eine Vielzahl von parallel zueinander angeordneten Leitungen aufweist, deren jede das gasförmige Medium in dem Körper (2) aus partikelförmigem Material mit unterschiedlicher Massendurchflußgeschwindigkeit führen kann und wobei die Ventileinrichtung (10) Ventile aufweist, von denen jeweils eines in jeder Leitung angeordnet ist.

14. Einrichtung nach Anspruch 13« dadurch gekennzeichnet, daß di Steuervorrichtung (9) so ausgelegt ist, daß sie die Ventileinrichtung (1OA-K) öffnet und die Einspeisung elektrischer Energie in die Wärmequelle (7) erneut beginnt, nachdem die Anzeigen durch die Aufzeichnungsvorrichtung (20) aufgezeichnet worden sind, daß die Ventileinrichtung (10) gleichzeitig geschlossen und die Einspeisung elektrischer Energie zur Wärmequelle beendet wird, nachdem von der Aufzeichnungsvorrichtung (20) ein Signal aufgenommen worden ist, das einen ausgewählten Temperaturwert dee partikelförmigem Materials dar-j stellt, der höher ist als der eiöt erwähnte ausgewählte Tempe-j

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raturwert, und daß im Anschluß daran die Anzeigen des Bezugstemperaturfühlers und der zu eichenden Temperaturfühler aufgezeichnet werden.

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