Strangs

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bestimmen der Temperatur eines aus einer Extrusionsvorrichtung geförderten rohrförmigen Strangs.

In Extrusionsvorrichtungen werden zum Beispiel Kunststoffrohre extrudiert. Diese durchlaufen nach Austritt aus der Extrusionsvorrichtung in der Regel eine Kalibriereinrichtung mit einer zum Beispiel metallischen Kalibrierhülse, gegen deren Innenfläche das Kunststoffrohr gepresst wird, beispielsweise angesaugt wird, um so die Außengeometrie vorzugeben. In der Regel nachfolgend zu der Kalibriereinrichtung durchlaufen die Kunststoffrohre weiterhin eine oder mehrere Kühlstrecken, in denen zur Abkühlung des Rohrs Kühlflüssigkeit, wie Kühlwasser, auf die Außenseite des Rohrs gesprüht wird.

Grundsätzliche Zielsetzung eines Extrusionsprozesses zur Herstellung eines rohrförmigen Strangs ist das Erreichen eines minimalen Saggings, also einer minimalen Wanddickenabweichung des fertig hergestellten Strangs über seinen Umfang, eines minimalen Energieeintrags sowie einer maximalen Fördergeschwin digkeit des extrudierten Strangs. Für die Optimierung dieser Parameter ist eine genaue Kenntnis des Produktionsprozesses entscheidend. Beispielsweise aus WO 2016/139155 Al ist eine Vermessung verschiedener Geometrieparameter, zum Beispiel der Wanddicke, eines rohrförmigen Strangs bekannt. Dabei wird Terahertzstrahlung im Bereich von 10 GHz bis 3 THz auf den zu vermessenden Strang ausgesendet und an den Grenzflächen des Strangs reflektierte Terahertzstrahlung wieder empfangen. Beispielsweise anhand von Laufzeitmessungen können Abstände zu den Grenzflächen und daraus Geometrieparameter, wie Durchmesser und Wanddicken zuverlässig bestimmt werden. Neben den auf diese Weise zu vermessenden Geometrieparametern ist auch die Temperatur des rohrförmigen Strangs ein wichtiger Prozessparameter. Zur berührungslosen Messung der Oberflächentemperatur sind pyroelektrische Sensoren (PIR Sensoren) bekannt. Beispielsweise in WO 2019/166420 Al wird vorgeschlagen, mittels einer im unmittelbaren Anschluss an die Extrusionsvorrichtung in das Innere des rohrförmigen Strangs geführten Messeinrichtung die Temperatur am Innenumfang des rohrförmigen Strangs zu messen. Das Einbringen eines Sensors in das Innere des rohrförmigen Strangs ist allerdings nicht unaufwendig. Darüber hinaus ist dies im Wesentlichen nur im unmittelbaren Anschluss an die Extrusionsvorrichtung möglich.

Ausgehend von dem erläuterten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, mit denen genauere Informationen insbesondere über die Temperatur des rohrförmigen Strangs zur Optimierung des Produktionsprozesses erlangt werden können. Insbesondere liegt der Erfindung auch die Aufgabe zugrunde, die Messgenauigkeit zu verbessern bei der Berechnung des Durchmessers und/oder der Wanddicke des rohrförmigen Strangs am Messort, sowie dessen Länge, dessen Wanddicken und dessen Durchmesser nach der Abkühlung des rohrförmigen Stranges.

Die Erfindung löst die Aufgabe durch die unabhängigen Ansprüche 1 und 17. Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren.

Für eine Vorrichtung der eingangs genannten Art löst die Erfindung die Aufgabe dadurch, dass ein erster Temperatursensor vorgesehen ist zum Messen einer ersten Temperatur der Außenseite des rohrförmigen Strangs an einer ersten Position des rohrförmigen Strangs, und dass eine Auswerteeinrichtung vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, die erste Temperatur mit einer zweiten Temperatur der Außenseite des rohrförmigen Strangs an einer in Förderrichtung des rohrförmigen Strangs zu der ersten Position beabstandeten zweiten Position des rohrförmigen Strangs zu vergleichen, und aus dem Vergleich der ersten und zweiten Temperatur die Temperatur innerhalb des rohrförmigen Strangs und/oder auf der Innenseite des rohrförmigen Strangs an einer Position des rohrförmigen Strangs zu bestimmen.

Für ein Verfahren der eingangs genannten Art löst die Erfindung die Aufgabe dadurch, dass eine erste Temperatur der Außenseite des rohrförmigen Strangs an einer ersten Position des rohrförmigen Strangs gemessen wird, dass die erste Temperatur mit einer zweiten Temperatur der Außenseite des rohrförmigen Strangs an einer in Förderrichtung des rohrförmigen Strangs zu der ersten Position beabstandeten zweiten Position des rohrförmigen Strangs verglichen wird, und dass aus dem Vergleich der ersten und zweiten Temperatur die Temperatur innerhalb des rohrförmigen Strangs und/oder auf der Innenseite des rohrförmigen Strangs an einer Position des rohrförmigen Strangs bestimmt wird.

Die erfmdungsgemäße Vorrichtung kann die Extrusionsvorrichtung und/oder eine Fördereinrichtung zum Fördern des rohrförmigen Strangs umfassen. Die erfindungs gemäße Vorrichtung kann auch den rohrförmigen Strang umfassen. Der rohrförmige Strang kann zum Beispiel ein Kunststoffrohr sein. Es kann sich aber zum Beispiel auch um ein Glasfaserrohr oder einen anderen Strang handeln. Die erfindungs gemäße Vorrichtung kann eine oder mehrere Kühlstrecken umfassen, die von dem rohrförmigen Strang nach der Extrusion durchlaufen werden, und in denen zum Beispiel eine Kühlflüssigkeit zur Kühlung auf die Außenseite des Strangs aufgesprüht wird. Weiterhin kann die erfmdungsgemäße Vorrichtung eine Kalibrier einrichtung umfassen, umfassend zum Beispiel eine Kalibrierhülse, zum Beispiel aus Metall, gegen deren Innenseite der rohrförmige Strang nach Verlassen der Extmsionsvorrichtung gepresst wird, zum Beispiel angesaugt wird. Etwaige Kühlstrecken können sich insbesondere stromab der Kalibriereinrichtung befinden.

Erfindungsgemäß wird mittels eines ersten Temperatursensors eine erste Temperatur der Außenseite des rohrförmigen Strangs an einer ersten Position des rohrförmigen Strangs gemessen. Die gemessene erste Temperatur wird mit einer zweiten Temperatur der Außenseite des rohrförmigen Strangs an einer zweiten Position des rohrförmigen Strangs verglichen, wobei die zweite Position in Förderrichtung des rohrförmigen Strangs zu der ersten Position beabstandet ist. Die erste und zweite Position sind Positionen entlang der Förderrichtung des Strangs. Die Positionen sind in Längsrichtung des Strangs zueinander beabstandet. Die zweite Position kann beispielsweise in Förderrichtung des Strangs stromauf der ersten Position angeordnet sein. Sie kann aber auch in Förderrichtung stromab der ersten Position angeordnet sein. Die Temperaturen an der ersten und zweiten Position können insbesondere zur gleichen Zeit gemessen bzw. bestimmt werden. Dies ist aber nicht zwingend. Es wäre vielmehr auch möglich, die erste und zweite Temperatur zu unterschiedlichen Zeitpunkten zu messen bzw. zu bestimmen, zum Beispiel so, dass unter Berücksichtigung der Fördergeschwindigkeit des Strangs derselbe Strangbereich gemessen wird.

Die zweite Temperatur kann gemessen oder anderweitig als bekannt angenommen bzw. bestimmt werden. Zum Beispiel kann an dem Ausgang einer Kalibriereinrich tung die Temperatur einer Kalibrierhülse, gegen die der Strang zur Definierung seiner Außengeometrie gepresst wird, als Außentemperatur des Strangs an dieser Position angenommen werden. Nach der Extrusion kühlt der Strang ab. Die Abkühlung wird in der Regel durch eine oder mehrere von dem Strang durchlaufene Kühlstrecken verstärkt bzw. gesteuert. Die Kühlstrecken wirken in der Regel auf die Außenseite des Strangs und leiten eine Zwangskühlung in das Material ein. Dadurch besitzt der Strang auf seiner Außenseite insbesondere kurz nach Durchlaufen einer Kühl strecke zunächst eine geringere Temperatur als in seinem von der Kühlung nicht direkt beeinflussten Inneren, insbesondere an seiner Innenseite. Nach dem Ende der Außenkühlung, also nach Verlassen der Kühlstrecke und dem Ende der Zwangskühlung, breitet sich die im Inneren des Strangs herrschende höhere Temperatur wieder nach außen aus. Dadurch steigt die Außentemperatur des Strangs nach der Kühlung zunächst wieder an. Aus der Höhe dieses Temperaturanstiegs kann auf die Temperatur des Strangs in seinem Inneren, insbesondere auf seiner Innenseite, geschlossen werden. Für die Bestimmung der Temperatur innerhalb des rohrförmigen Strangs und/oder auf der Innenseite des rohrförmigen Strangs bekannt für die Berechnung sind neben den Positionen der verglichenen ersten und zweiten Temperatur insbesondere die Fördergeschwindigkeit des Strangs, die Wärmeleitfähigkeit und die Wärmekapazität des Strangmaterials sowie die Wanddicke des rohrförmigen Strangs. Auf Grundlage dieser Parameter kann aus dem Temperaturvergleich auf einen Temperaturunterschied zwischen der Strangaußenseite und der Stranginnenseite und damit auf die Temperatur auf der Innenseite und auch im Inneren des Strangs geschlossen werden. Eine etwaige Energieabgabe des rohrförmigen Strangs an die Umgebung kann dabei vernachlässigt werden. Auf diese Weise kann mittels einer einfach und flexibel zu realisierenden Temperaturmessung der Außenseite des Strangs auch ohne Anordnen eines Sensors im Inneren des Strangs, und damit auch weit stromab der Extrusionsvorrichtung, die Innentemperatur des Strangs zuverlässig ermittelt werden. Hieraus wiederum können wertvolle Informationen über den Produktions prozess gewonnen werden und als Steuer- oder Regelgrößen für den Prozess verwendet werden. Die Optimierung der eingangs genannten Parameter des minimalen Saggings, des minimalen Energieeintrags und der maximalen Fördergeschwindigkeit des Rohrs ist so besser möglich. Auch können unter Kenntnis des Ausdehnungskoeffizienten die zu erwartenden Abmessungen des rohrförmigen Strangs nach dessen Abkühlung präziser bestimmt werden. Mit Kenntnis der Temperatur in den Wanddicken des rohrförmigen Strangs können auch dessen temperaturabhängige Dämpfung der Terahertzstrahlung und die Veränderung des Brechungsindexes bei der Analyse der Wanddicken und Durchmesserwerte berücksichtigt werden.

Die Position, an der die Temperatur innerhalb des rohrförmigen Strangs und/oder auf der Innenseite des rohrförmigen Strangs bestimmt wird, kann eine dritte Position sein, die in Förderrichtung des rohrförmigen Strangs zu der ersten Position und der zweiten Position beabstandet ist. Für die rechnerische Auswertung einfacher kann es jedoch sein, wenn die Position, an der die Temperatur innerhalb des rohrförmigen Strangs und/oder auf der Innenseite des rohrförmigen Strangs bestimmt wird, gleich der ersten Position oder gleich der zweiten Position ist. Diese Position kann zum Beispiel gleich derjenigen von erster und zweiter Position sein, die in Förderrichtung des Strangs näher zu der Extrusionsvorrichtung angeordnet ist.

Gemäß einer Ausgestaltung kann die zweite Temperatur ebenfalls gemessen werden. Hierzu kann ein zweiter Temperatursensor vorgesehen sein. Durch die ebenfalls erfolgende Messung der zweiten Temperatur ist eine besonders zuverlässige Bestimmung der Innentemperatur möglich.

Es ist nach einer weiteren Ausgestaltung möglich, dass der erste Temperatursensor ebenfalls zum Messen der zweiten Temperatur ausgebildet ist. Dann ist in besonders günstiger Weise nur ein Temperatursensor erforderlich. Die Verwendung nur eines Temperatursensors kann auch hinsichtlich der Messzuverlässigkeit vorteilhaft sein, da keine Verfälschungen des Messergebnisses durch unterschiedliche Charak teristiken bzw. Veränderungen der Temperatursensoren zu erwarten sind. Zumindest der erste Temperatursensor kann ein berührungsloser Temperatursensor, insbesondere ein pyroelektrischer Sensor (PIR Sensor) sein. Falls auch ein zweiter Temperatursensor vorgesehen ist, kann auch dieser ein berührungsloser Temperatur sensor, insbesondere ein pyroelektrischer Sensor, sein. Derartige Sensoren bieten eine einfache und zuverlässige berührungslose Messung auch bei sehr heißen Messobjekten. Außerdem ist mit dieser Sensortechnik in einfacher Weise eine Temperaturmessung an verschiedenen Positionen mit nur einem Temperatursensor möglich, der dann zum Beispiel unter verschiedenen Winkeln Wärmestrahlung der äußeren Oberfläche des Strangs erfasst. Besonders vorteilhaft ist es dann, wenn der Temperatursensor die Wärmestrahlung der Strangoberfläche unter identischen Winkeln, also symmetrisch aufnimmt. Dadurch werden Verfälschungen des Messer gebnisses aufgrund eines unterschiedlichen Erfassungswinkels vermieden.

Nach einer weiteren Ausgestaltung kann zumindest der erste Temperatursensor derart angeordnet sein, dass die erste Temperatur gemessen wird, nachdem der rohrförmige Strang eine stromab der Extrusionsvorrichtung angeordnete Kühlstrecke durchlaufen hat. Falls auch ein zweiter Temperatursensor vorhanden ist, kann dieser derart angeordnet sein, dass auch die zweite Temperatur gemessen wird, nachdem der rohrförmige Strang eine stromab der Extrusionsvorrichtung angeordnete Kühlstrecke durchlaufen hat. In der Kühlstrecke wird wie erläutert die Strang außenseite zur Abkühlung durch Kühlflüssigkeit, zum Beispiel Kühlwasser, besprüht. Insbesondere kann der erste Temperatursensor und gegebenenfalls ein zweiter Temperatursensor derart angeordnet sein, dass die erste Temperatur bzw. die zweite Temperatur gemessen wird, nachdem der rohrförmige Strang eine stromab der Extrusionsvorrichtung angeordnete erste Kühlstrecke durchlaufen hat und bevor der rohrförmige Strang eine zweite stromab der ersten Kühl strecke angeordnete zweite Kühlstrecke durchläuft. Es erfolgt dann also eine Messung zwischen zwei Kühlstrecken. Wie eingangs erläutert, erlaubt die erfindungsgemäße Messmethode insbesondere nach Abschluss einer (ersten) Kühlung der Strangaußenseite eine zuverlässige Bestimmung der Innentemperatur des Strangs auf Grundlage einer nach Abschluss der Kühlung erfolgenden Wiedererwärmung der Strangaußenseite.

Nach einer besonders praxisgemäßen Ausgestaltung kann die Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet sein, die Temperatur innerhalb des rohrförmigen Strangs und/oder auf der Innenseite des rohrförmigen Strangs anhand einer insbesondere iterativen Finite-Elemente-Methode aus dem Vergleich der ersten und zweiten Temperatur zu bestimmen. Solche dem Fachmann an sich bekannten Finite-Elemente-Methoden stellen numerische Rechenverfahren dar, bei denen der zu berechnende Körper, hier der rohrförmige Strang, in endlich viele Teilgebiete aufgeteilt wird. Das physikalische Verhalten dieser sogenannten finiten Elemente kann aufgrund ihrer regelmäßig einfachen Geometrie mit bekannten Ansatzfunktionen gut berechnet werden. Das physikalische Verhalten des Gesamtkörpers, hier die Ausbreitung der höheren Innentemperatur zur Außenseite des rohrförmigen Strangs, kann auf diese Weise gut nachgebildet werden. Bei kleinen Wanddicken im Vergleich zum Durchmesser des rohrförmigen Strangs kann in guter Näherung ein linearer Temperaturverlauf zwischen der Innen- und der Außenseite des rohrförmigen Strangs angenommen werden. Dies erleichtert die rechnerische Bestimmung der Innentemperatur. Als iterative Berechnungsmethode zur Berechnung der Innentemperatur kann beispielsweise im ersten Schritt eine Innentemperatur angenommen werden und mithilfe der Finite-Elemente-Methode ausgerechnet werden, ob diese Innentemperatur zu der gemessenen Außentemperatur passt. Ist dies nicht der Fall, wird die angenommene Innentemperatur verändert und die rechnerische Prüfung erneut vorgenommen. Auf diese Weise kann iterativ die tatsächliche Innentemperatur bestimmt werden. Nach einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der erste Temperatur sensor die erste Temperatur an mehreren über den Umfang des rohrförmigen Strangs verteilten Orten an der ersten Position misst, und dass die Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet ist, die an mehreren über den Umfang des rohrförmigen Strangs verteilten Orten gemessene Temperatur mit der zweiten Temperatur an mehreren über den Umfang des rohrförmigen Strangs verteilten Orten an der zweiten Position zu vergleichen, und aus dem Vergleich die Temperatur innerhalb des rohrförmigen Strangs und/oder auf der Innenseite des rohrförmigen Strangs an mehreren über den Umfang des rohrförmigen Strangs verteilten Orten an der Position des rohrförmigen Strangs zu bestimmen. Auch die zweite Temperatur kann an mehreren über den Umfang des rohrförmigen Strangs verteilten Orten an der zweiten Position gemessen werden, sei dies durch den ersten Temperatursensor oder einen gegebenenfalls vorgesehenen zweiten Temperatursensor. Durch die Messung und Bestimmung der Temperatur über den Umfang können weitere wichtige Informationen über den Produktionsprozess gewonnen werden, insbesondere eine ungleichmäßige Tem peraturverteilung über den Umfang, die einerseits einen Hinweis auf den Grad des Saggings des rohrförmigen Strangs liefert und andererseits auf mangelnde Kühlung in diskreten Bereichen des Umfangs des Rohres hindeutet.

Es kann weiter vorgesehen sein, dass zumindest der erste Temperatursensor zumindest abschnittsweise über den Umfang des rohrförmigen Strangs rotierbar ist bzw. rotiert wird. Falls auch ein zweiter Temperatursensor vorgesehen ist, kann auch dieser zumindest abschnittsweise über den Umfang des rohrförmigen Strangs rotierbar sein bzw. rotiert werden. Es wäre aber auch zum Beispiel denkbar, dass ein Temperatursensor rotierbar ausgebildet ist und der andere Temperatursensor feststehend. Die Rotierbarkeit bzw. das Rotieren des ersten und/oder zweiten Temperatursensors kann selbstverständlich über den gesamten Umfang vorliegen bzw. erfolgen. Die erste und/oder zweite Temperatur kann an diskreten Orten über den Umfang oder im Wesentlichen kontinuierlich über den Umfang gemessen werden. Gerade durch die Temperaturbestimmung über den Umfang des rohrförmigen Strangs können die eingangs genannten Faktoren minimales Sagging, also minimale unerwünschte Wanddickenabweichung zwischen einem oberen und einem unteren Wandabschnitt, minimaler Energieeintrag und maximale Fördergeschwindigkeit des Strangs noch besser optimiert werden.

Nach einer weiteren Ausgestaltung kann die Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet sein, an der Position des rohrförmigen Strangs, an der die Temperatur innerhalb des rohrförmigen Strangs und/oder auf der Innenseite des rohrförmigen Strangs bestimmt wird, die Temperatur des rohrförmigen Strangs an mehreren Orten innerhalb des rohrförmigen Strangs zu bestimmen. Es kann also ein Temperaturprofil in radialer Strangrichtung bestimmt werden, woraus weitere wichtige Informationen über den Produktionsprozess erlangt werden können. Die Bestimmung der Temperatur im Inneren des rohrförmigen Strangs kann dabei in besonders praxisgemäßer Weise wie erläutert durch eine Finite-Elemente-Methode numerisch berechnet werden, da bei dieser Methode der rohrförmige Strang ohnehin in mehrere Teilgebiete zum Beispiel in radialer Richtung aufgeteilt wird. Für diese einzelnen Teilgebiete kann dann die Temperatur bestimmt werden, und damit ein radiales Temperaturprofil des rohrförmigen Strangs.

Nach einer weiteren Ausgestaltung kann eine Durchmesser- und/oder Wanddickenmesseinrichtung vorgesehen sein, die an der ersten Position und/oder der zweiten Position des rohrförmigen Strangs den Durchmesser und/oder die Wanddicke des rohrförmigen Strangs misst. Die Auswerteeinrichtung kann dann dazu ausgebildet sein, den gemessenen Durchmesser und/oder die gemessene Wanddicke bei der Bestimmung der Temperatur innerhalb des rohrförmigen Strangs und/oder auf der Innenseite des rohrförmigen Strangs zu berücksichtigen. Auch kann die Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet sein, die Temperatur innerhalb des rohrförmigen Strangs und/oder auf der Innenseite des rohrförmigen Strangs und ggf. die Temperatur der Außenseite des rohrförmigen Strangs an der ersten und/oder zweiten Position bei der Bestimmung des Durchmessers und/oder der Wanddicke zu berücksichtigen. So ist die Temperatur des Strangmaterials ein wichtiger Wert zur Bestimmung von Geometrieparametern des Strangs. Zum Beispiel ist der Brechungsindex des Strangmaterials temperaturabhängig. Gleichzeitig ist der Brechungsindex ein wichtiger Parameter bei einer Bestimmung der Wanddicke des Strangs, z.B. mittels einer Terahertzstrahlungsmesseinrichtung. Die Durchmesser und/oder Wanddickenmesseinrichtung kann gemäß einer besonders praxisgemäßen Ausgestaltung eine Terahertzstrahlungsmesseinrichtung umfassen. Wie eingangs erläutert, sind Durchmesser und Wanddicke wichtige Parameter des Produktionsprozesses. Außerdem kann eine genaue Kenntnis des Durchmessers bzw. der Wanddicke wichtig für eine genaue Bestimmung der Temperatur innerhalb oder auf der Innenseite des rohrförmigen Strangs sein, da der Durchmesser und insbesondere die Wanddicke beeinflusst, in welchem Maße sich eine höhere Innentemperatur des Strangs auf die Außenseite ausbreitet. Der Durchmesser und/oder die Wanddicke könnten als Parameter für die Berechnung zwar grund sätzlich als bekannt angenommen werden. Mit der vorgenannten Ausgestaltung wird die Genauigkeit der Temperaturbestimmung allerdings erhöht, da der tatsächliche Durchmesser bzw. die tatsächliche Wanddicke gemessen wird und so etwaige Abweichungen von einem erwarteten Durchmesser bzw. einer erwarteten Wanddicke berücksichtigt werden. Die Durchmesser- und/oder Wanddickenmessung kann zum Beispiel als Laufzeitmessung von an Grenzflächen des Strangs, insbesondere der Außen- und Innenseiten des Strangs, reflektierter Terahertzstrahlung erfolgen. Die Terahertzstrahlungsmesseinrichtung kann hierzu zum Beispiel einen Terahertztransceiver umfassen, der also einen Terahertzsender und einen Terahertzempfänger umfasst. Die Terahertzstrahlungsmesseinrichtung kann um den Strang rotiert werden, sodass der Durchmesser bzw. die Wanddicke an mehreren über den Umfang des Strangs verteilt angeordneten Orten bestimmt werden kann. In besonders einfacher Weise kann der erste und/oder zweite Temperatursensor in die Terahertzstrahlungsmesseinrichtung integriert sein. Er kann dann gegebenenfalls gemeinsam mit dieser rotieren. So kann in besonders einfacher Weise sichergestellt werden, dass der Durchmesser bzw. die Wanddicke und die Temperatur an denselben Orten über den Umfang des Strangs gemessen werden. Die Durchmesser- und/oder Wanddickenmesseinrichtung kann zum Beispiel ausgestaltet sein wie in WO 2016/139155 Al erläutert.

Nach einer weiteren Ausgestaltung kann die Auswerteeinrichtung weiterhin dazu ausgebildet sein, auf Grundlage des temperaturabhängigen Ausdehnungs koeffizienten des Materials des rohrförmigen Strangs eine erwartete Schrumpfung des rohrförmigen Strangs ausgehend von der Position des rohrförmigen Strangs, an der die Temperatur innerhalb des rohrförmigen Strangs und/oder auf der Innenseite des rohrförmigen Strangs bestimmt wird, bis zum Erreichen seiner endgültigen Form zu ermitteln. Das Strangmaterial schrumpft im Zuge seiner Abkühlung bis zum Erreichen seiner endgültigen Form, beispielsweise wenn der Strang Raumtemperatur erreicht hat. Ist der temperaturabhängige Ausdehnungskoeffizient des Strang materials bekannt, kann gemäß der vorgenannten Ausgestaltung also anhand der erfindungsgemäß ermittelten Temperatur des Strangs innerhalb des rohrförmigen Strangs und/oder auf der Innenseite des rohrförmigen Strangs und gegebenenfalls auch unter Berücksichtigung der gemessenen Temperatur auf der Außenseite die bis zum Erreichen der endgültigen Form des Strangs zu erwartende Schrumpfung bestimmt werden. Dies wiederum kann in vorteilhafter Weise genutzt werden, um bestimmte Geometrieparameter des Strangs nach Erreichen seiner endgültigen Form vorherzusagen. So kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung die Auswerteeinrichtung weiterhin dazu ausgebildet sein, unter Berücksichtigung von an der ersten Position und/oder der zweiten Position des rohrförmigen Strangs gemessenem Durchmesser und/oder gemessener Wanddicke des rohrförmigen Strangs und unter Berücksichtigung der ermittelten erwarteten Schrumpfung einen Durchmesser und/oder eine Wanddicke des rohrförmigen Strangs nach Erreichen seiner endgültigen Form zu ermitteln.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann die Auswerteeinrichtung dazu ausgebil det sein, anhand der bestimmten Temperatur den Brechungsindex des Materials des rohrförmigen Strangs zu bestimmen. Der Brechungsindex ist bekanntlich tempera turabhängig. Dies bedeutet, dass aus der Temperaturmessung auf den Brechungs index des Strangmaterials an der Position bzw. am Ort der Temperaturbestimmung geschlossen werden kann. Dies kann zum Beispiel bei einer Wanddickenmessung berücksichtigt werden, die den Brechungsindex als einen Parameter verwendet. Die Wanddickenmessung ist dadurch genauer möglich. Beispielsweise kann der Brechungsindex an mehreren über die Wanddicke des Strangs verteilten Orten bestimmt werden. Es kann also eine Brechungsindexverteilung ermittelt werden. Auch kann der Brechungsindex an mehreren über den Umfang des Strangs verteilten Orten ermittelt werden und auch hieraus eine Brechungsindexverteilung ermittelt werden. Aus diesen Brechungsindexverteilungen sind weitere wertvolle Infor mationen für den Produktionsprozess zu gewinnen, z.B. die Zusammensetzung des Materials und dessen Konstanz über den Produktionsprozess. Darüber hinaus kann die temperaturabhängige Absorption der Terahertzstrahlung bestimmt werden und umgekehrt kann durch die Messung der mittleren Rohrtemperatur eine Vorhersage für die zu erwartende Absorption abgeleitet werden. Werden Rohre aus Materialien gefertigt, bei denen ein starker temperaturabhängiger Anstieg der Absorption vorliegt, kann durch die Messung und Limitierung der Temperatur des Materials sichergestellt werden, dass verlässliche Wanddicken- und Durchmessermesswerte generiert werden können. Mit Kenntnis des temperaturabhängigen Ausdehnungs- koeffizienten des Materials kann auch abgeleitet werden, in welchem Umfang dessen Schrumpfung vom Messort bei höherer Raumtemperatur des Materials bis zu dessen endgültiger Abkühlung zu erwarten sein wird.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann die Vorrichtung weiterhin eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung umfassen, die die Extrusionsvorrichtung auf Grundlage der bestimmten Temperatur innerhalb des rohrförmigen Strangs und/oder auf der Innenseite des rohrförmigen Strangs steuert und/oder regelt. Auf diese Weise ist auf Grundlage der erfindungsgemäß gewonnenen Informationen über den Produktions prozess eine verbesserte Steuerung bzw. Regelung des Prozesses, insbesondere der Extrusionsvorrichtung möglich.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet sein. Das erfindungsgemäße Verfahren kann entsprechend mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Seitenansicht.

Die in der Figur dargestellte Vorrichtung umfasst eine Extrusionsvorrichtung 10 mit einer Fördereinrichtung. Ein aus der Extrusionsvorrichtung 10 austretender rohrför miger Strang 12, vorliegend ein Kunststoffrohr 12, wird in einer Förderrichtung 14 entlang seiner Längsachse gefördert. Dabei durchläuft der Strang 12 eine erste Kühlstrecke 16 und eine zweite Kühlstrecke 18, in denen jeweils eine Kühlflüssig- keit zur Kühlung auf die Außenseite des Strangs 12 gesprüht wird. Zwischen der Extrusionsvorrichtung 10 und der ersten Kühlstrecke 16 kann eine Kalibrierein richtung (nicht dargestellt) mit einer zum Beispiel metallischen Kalibrierhülse angeordnet sein, gegen deren Innenwand der Strang 12 zur äußeren Formgebung gedrückt wird, zum Beispiel angesaugt wird. In einem Bereich zwischen der ersten Kühl strecke 16 und der zweiten Kühl strecke 18 ist der Strang 12 von außen zugänglich. In diesem Bereich ist eine gestrichelt eingezeichnete Durchmesser und/oder Wanddickenmesseinrichtung 20 vorgesehen, umfassend einen Terahertztransceiver 22, der Terahertzstrahlung auf den rohrförmigen Strang 12 aussendet, wie in der Figur bei dem Pfeil 24 zu erkennen. Die Terahertzstrahlung durchdringt den rohrförmigen Strang 12 und wird an den Grenzflächen des Strangs 12, insbesondere seinen Außen- und Innenseiten reflektiert. Die reflektierte Terahertzstrahlung wird wiederum von dem Terahertztransceiver 22 empfangen. Über eine Datenverbindung 26 steht die Messeinrichtung 20 mit einer Auswerteeinrichtung 28 in Verbindung. Die Auswerteeinrichtung 28 bestimmt anhand der reflektierten Terahertzstrahlung mindestens die Wanddicke der dem Terahertztransceiver 22 zugewandten Wand des Strangs 12 und ggf. auch die Wanddicke, der dem Terahertztransceiver 22 gegenüberliegenden Wand des Strangs 12 aber auch dessen Durchmesser.

Die Messeinrichtung 20 umfasst außerdem einen ersten Temperatursensor 30, in dem vorliegenden Beispiel einen pyroelektrischen Temperatursensor 30. Der erste Temperatursensor 30 misst entlang der durch die Pfeile 32 und 34 gekennzeichneten Richtungen die von dem Strang 12 ausgehende Wärmestrahlung und damit eine erste Temperatur der Außenseite des Strangs 12 an einer ersten Position 36 in Längsrichtung des Strangs 12 sowie eine zweite Temperatur der Außenseite des Strangs 12 an einer zweiten Position 38 in Längsrichtung des Strangs 12. Wie in der Figur ersichtlich, misst der erste Temperatursensor 30 die erste Temperatur und die zweite Temperatur entlang der Richtungen 32 und 34 symmetrisch unter gleichen Winkeln zur Strangoberfläche. Die Messwerte der ersten und zweiten Temperatur werden über die Verbindung 26 ebenfalls der Auswerteeinrichtung 28 zur Verfügung gestellt. Die Auswerteeinrichtung 28 berechnet aus einem Vergleich der gemessenen ersten und zweiten Temperatur und unter Berücksichtigung der Fördergeschwindigkeit des Strangs 12, der Wärmekapazität und der Wärmeleit fähigkeit des Strangmaterials sowie der gemessenen Wanddicke und dem Durchmesser des Strangs 12 die Temperatur innerhalb des rohrförmigen Strangs 12 und/oder auf der Innenseite des rohrförmigen Strangs 12 beispielsweise an der zweiten Position 38 des rohrförmigen Strangs 12. Die Berechnung kann wie erläutert auf Grundlage von iterativen Finite-Elemente-Methoden erfolgen.

Es ist zum Beispiel möglich, ein radiales Temperaturprofil zu bestimmen über beispielsweise den dem Temperatursensor 30 zugewandten Wandabschnitt des rohrförmigen Strangs 12. Außerdem ist es möglich, dass der Transceiver 22 und der Temperatursensor 30 um die Längsachse des Strangs 12 rotiert werden, sodass sowohl eine Wanddickenmessung als auch eine Messung der ersten und zweiten Temperatur an mehreren über den Umfang des Strangs 12 verteilten Orten an der ersten bzw. zweiten Position erfolgen kann. Auf diese Weise kann auch ein Temperaturprofil des Strangs 12 im Inneren oder an seiner Innenseite über den Umfang des Strangs 12 berechnet werden.

Auf Grundlage der ermittelten Temperaturwerte im Inneren des Strangs 12 bzw. an seiner Innenseite können der Brechungsindex, die Absorption und die Schrumpfung des Strangmaterials, welche bekanntlich temperaturabhängig sind, genauer bestimmt werden. Mit besserer Kenntnis der genannten Eigenschaften können deutlich genauere Wanddicken- und Durchmesserwerte generiert werden, sowohl für die Heißwerte am Messort als auch vorhergesagt werden nach dessen Abkühlung, z. B. auf Raumtemperatur. Die durch die Ausweiteeinrichtung 28 ermittelten Werte für die Wanddicke und die Temperatur werden in dem gezeigten Beispiel über eine Datenverbindung 40 einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung 42 der Vorrichtung zur Verfügung gestellt. Die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 42 kann auf dieser Grundlage über eine weitere Datenverbindung 44 die Extrusionsvorrichtung 10 und beispielsweise eine von dieser umfasste Fördereinrichtung für den Strang 10 steuern und/oder regeln.

Bezugszeichenliste

10 Extrusionsvorrichtung

12 rohrförmiger Strang

14 Förderrichtung

16 erste Kühl strecke

18 zweite Kühl strecke

20 Durchmesser- und/oder Wanddickenmesseinrichtung

22 Terahertztransceiver

24 Terahertzstrahlung

26 Datenverbindung

28 Auswerteeinrichtung

30 Temperatursensor

32 Temperaturmessrichtung

34 Temperaturmessrichtung

36 erste Position

38 zweite Position

40 Datenverbindung

42 Steuer und/oder Regeleinrichtung

44 Datenverbindung