20.08.2018

Pyrometer und Wärmebildkameras für die Glasherstellung

Prozessoptimierer

Die rauen Umgebungsbedingungen, die bei der Herstellung von Glas herrschen, stellen besondere Anforderungen an die eingesetzte Prozessmesstechnik. Um selbst hohe Temperaturen, wie sie z.B. bei der Glasschmelze auftreten, zuverlässig messen zu können, braucht es applikationsgerechte Temperaturmesstechnik.

Autor: Daniel Wagner


Die Temperatur spielt in nahezu allen Industriezweigen eine entscheidende Rolle für die Produktionsabläufe und Qualitätssicherung. Auch in der Glasindustrie werden für verschiedenste Messaufgaben Strahlungsthermometer (Pyrometer) und Wärmebildkameras eingesetzt. Die dadurch gewonnenen Temperaturwerte oder Erkenntnisse über Temperaturdifferenzen dienen u.a. zur Regelung des Prozesses und des Energieeintrages oder zur Sicherstellung der Verarbeitbarkeit und Formgebung. Außerdem können Materialgrenzen und Alarmwerte überwacht werden. Oftmals müssen die Geräte zur berührungslosen Temperaturmessung speziell an die jeweilige Anwendung und die Einsatzbedingungen angepasst werden. Wichtig hierbei ist die Abstimmung zwischen dem benötigten Temperaturmessbereich und dem physikalisch sinnvollen Spektralbereich des Pyrometers oder der Wärmebildkamera im Hinblick auf die zu messende Oberfläche und deren Emissionsgrad. Tabelle 1 gibt einen Überblick über Anwendungsbeispiele aus der Glasindustrie.

Glasschmelze

Die hohen Temperaturen während der Glasschmelze im Inneren und bei Austritt aus der Schmelzwanne müssen gemessen werden, um so den Schmelzprozess kontinuierlich optimieren zu können und für eine optimale Qualität und Weiterverarbeitbarkeit des Materials zu sorgen. Außerdem müssen die Temperaturen von Wannendecke/-wände/-boden wegen möglicher Beschädigungen überprüft werden. Durch den Einsatz berührungsloser Temperaturmesstechnik können z.B. Einbrüche und Risse in der Ausmauerung erkannt werden. Auch eine abgenutzte Bodenisolierung wird frühzeitig sichtbar. Die Feuerraumkamera Pyroinc ist eine spezielle Infrarotkamera, die zur Messung der Temperatur der Glasschmelze und zur Überprüfung der Ausmauerung der Glaswanne eingesetzt wird. Die Pyroinc 768N endoscope besitzt einen besonders schlanken wasser- oder luftgekühlten Edelstahl-Sondenkühlmantel mit nur 36mm Durchmesser. Die IR-Strahlungseintrittsöffnung hat eine patentierte Luftspülung und einen sehr kleinen Durchmesser. Der Sondenkühlmantel kann direkt durch eine Öffnung in der Brennraumwandung eingefahren werden. Die Optik wird mittels Motorfokus fokussiert. Der vordere Teil des Sondenkühlmantels widersteht Temperaturen um 1.800°C. Die verwendeten Sensoren ermöglichen durchgängige Temperaturmessbereiche zwischen 800 und 1.800°C. Zur Visualisierung und Weiterverarbeitung der Messwerte werden die Thermobilder via Ethernet in Echtzeit übertragen und mit der Software Pyrosoft dargestellt. Außerdem ist die Fernwartung der IR-Kamera möglich.

Herstellung von Behälterglas

Bei der Herstellung von Flaschen- und Behälterglas muss besonderes Augenmerk auf die Temperatur der Glasschmelze im Vorherd und Speiser gelegt werden. Dabei kommen kurzwellige Pyrometer mit Lichtwellenleiter und speziellem Zubehör zum Einsatz. Für die Messung in mehreren Zonen über den Vorherd verteilt bis zum Speiser können die Pyrometer Pyrospot DSF 30NG bzw. DSF 34NG mit Lichtwellenleiter und einstellbarem Messbereich zwischen 600 und 1.800°C eingesetzt werden. Deren Aufbau mit Monofaser-Lichtwellenleiter bis zu 30m gewährleistet einen Einsatz selbst unter rauen Bedingungen und Umgebungstemperaturen bis 250°C. Auch die Integration über Bus-Systeme (RS 485 oder Ethernet) direkt in die Anlagensteuerung ist möglich. An die spezielle Optik für den Lichtwellenleiter können Luftblasvorsätze mit verschiedenen Inconel- oder Keramikrohren montiert werden. Die Linse ist leicht zu reinigen und austauschbar.

Glastropfen und ultradünne Gläser

Die Temperatur bzw. die Temperaturverteilung im Glastropfen lassen sich mit der besonders schnellen Infrarot-Linienkamera Pyroline HS 512N oder mit Quotienten-Pyrometern im Wellenlängenbereich von 0,8 bis 1,1µm messen. Dafür ist eine hohe Messgeschwindigkeit notwendig. So arbeiten die Pyroline-Linienkameras mit Messfrequenzen bis 2.000Hz. Die Pyrometer DSR 54NCV besitzen eine spezielle Optik, welche ein rechteckiges Messfeld abbildet und damit sicherstellt, dass der Glastropfen zuverlässig erfasst wird. Eine besondere Herausforderung stellt die Herstellung ultradünner Gläser dar. Sie kommen z.B. in modernen Mobiltelefonen, Notebooks, Tablets und TVs zur Anwendung. Der Herstellungsprozess dieser Gläser ist anspruchsvoll. Auch an die Temperaturmesstechnik während des Fertigungsprozesses werden daher hohe Anforderungen gestellt. Dias Infrared hat auf Basis der Pyrometerserie Pyrospot 54 eine spezielle Gerätervariante für diese Anwendungen entwickelt. Besondere Eigenschaft ist der optimierte Spektralbereich um 7,7µm Wellenlänge.

Empfehlungen der Redaktion

Abkühlen des Glases

Für die Temperaturmessung in den Kühlzonen und Behälterformen stehen verschiedene Wärmebildkameras und Pyrometer zur Verfügung. Hier ist die Auswahl und Einhaltung des richtigen Spektralbereiches für die Messgenauigkeit und Qualitätssicherung entscheidend. Die am häufigsten eingesetzten Geräte arbeiten im Spektralbereich um 5µm, da in diesem Bereich eine besonders gute Absorption erreicht wird. Ein Beispiel ist das Zweileiterpyrometer Pyrospot DT 40G (100 bis 2.500°C). Aber auch im kurzwelligeren Spektralbereich, besonders zur Temperaturmessung an Behälterformen, kommen Wärmebildkameras wie z.B. die Pyroview 320N (1,4 bis 1,6µm; 250 bis 1.200°C) zum Einsatz. Jeder Einsatz von berührungsloser Temperaturmesstechnik muss durch die verschiedenen beeinflussenden Faktoren gründlich geplant werden. Eine entsprechende Beratung ist in den meisten Fällen sinnvoll, um mögliche Messfehler und Fehlanschaffungen im Vorfeld zu vermeiden.

Anzeige

 
190925_SPS_160x600_ID2080de
MTS Sensor Technologie  GmbH & CO. KG
LTN Servotechnik GmbH - November 2019