CH647867A5

CH647867A5 - Temperature sensor

Info

Publication number: CH647867A5
Application number: CH7273/80A
Authority: CH
Inventors: Claudio Meisser; Helmut Callies; Rudolf Blau
Original assignee: Landis & Gyr Ag
Priority date: 1980-09-29
Filing date: 1980-09-29
Publication date: 1985-02-15
Also published as: DE8127650U1

Description

**WARNUNG** Anfang DESC Feld konnte Ende CLMS uberlappen **.

PATENTANSPRÜCHE
1. Temperaturfühler mit einem Messeinsatz, der ein temperaturempfindliches Messelement trägt, das in einem aus einem Gewindenippel und einem einseitig verschlossenen Rohrstück bestehenden Schutzrohr angeordnet ist, wobei das Schutzrohr in das Muttergewinde einer Offnung in einem Behälter dichtend einschraubbar ist, so dass das Rohrstück mit dem Messelement zur Messung der Temperatur in das im Behälter vorhandene Medium eindringt, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Gewindenippel (1) und dem Rohrstück (3) ein die beiden Teile zusammenhaltendes und gegeneinander dichtendes, thermisch isolierendes Zwischenstück (4) vorhanden ist und dass der Messeinsatz (24) aus einem Isolierteil (15) besteht, an dessen äusserem Ende sich das Messelement (16) in einer Hülse (17) befindet,

wobei die Hülse (17) wärmeleitend in einer Bohrung (19) am verschlossenen Ende des Rohrstückes (3) angeordnet ist.

2. Temperaturfühler nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenstück (4) in einer zentrischen Bohrung (5) des Gewindenippels (1) steckt und einen Absatz (6) aufweist, der die Lage des Zwischenstückes (4) in Längsrichtung gegen das Innere des Behälters begrenzt, dass das Zwischenstück (4) von einer das Rohrstück (3) bildenden Hülse (8) durchdrungen ist und die Hülse (8) an dem im Gewindenippel (1) liegenden Ende einen Kragen (9) zur Längsbegrenzung eines zwischen der Hülse (8) und der Bohrung (5) des Gewindenippels (1) dichtenden O-Ring (11) aufweist, während die dem O-Ring (11) abgewandte Seite des Kragens (9) von einem zweiten ringförmigen Isolierteil (12) abgestützt ist, das seinerseits durch einen Sprengring (13) in seiner axialen Lage gehalten ist.

3. Temperaturfühler nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (17) ein Gewindebolzen ist, der in ein Muttergewinde in der Bohrung (19) passt.

4. Temperaturfühler nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Hülse (17) und der Bohrung (19) ein Wärmeleitblech (20) vorhanden ist.

5. Temperaturfühler nach einem der Patentansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Bohrung des zweiten Isolierteils (12) leicht konisch ist und mit ihrer auf der inneren Seite des Schutzrohres liegenden engsten Stelle eine auf dem Umfang des Isolierteiles (15) gleitende Dichtungslippe (21) bildet.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Temperaturfühler nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. ¯
Für den Einbau von Temperatur-Reglern in Kesselanlagen ist es bekannt, in das Muttergewinde einer Bohrung an einer Heizkesselwand ein Schutzrohr einzuschrauben, das aus einem einseitig verschlossenen Rohrstück mit einem Gewindenippel besteht, und das im eingebauten Zustand mit dem Rohrstück in das Innere des Kessels vorsteht und zur Aufnahme eines Messeinsatzes, zum Beispiel eines Temperatur-Reglers, dient. Der Messeinsatz kann so in das Schutzrohr eingesteckt und damit der Temperatur des Kesselwassers ausgesetzt werden, ohne dass der Messeinsatz mit dem Medium direkt in Berührung kommt, dessen Temperatur zu regulieren ist. Das Schutzrohr bildet dann zusammen mit dem Messeinsatz den Temperaturfühler des Temperatur-Reglers (Handliste 16613-D. 1.63, Kesselregler RAK3 von Landis & Gyr).

Bei den relativ langsamen Temperaturänderungen solcher Kesselanlagen genügt die auf diese Weise erzielte Messgenauigkeit vollauf, umsomehr als die dort verwendeten flüssigkeitsgefüllten Messelemente für sich allein schon eine relativ grosse Zeitkonstante aufweisen.

Grössere Temperatur-Änderungsgeschwindigkeiten und höhere Messgenauigkeiten erfordern Fühler mit einer kleineren Zeitkonstante und eine bessere thermische Ankopplung an das zu messende Medium. Als Messelemente werden dann beispielsweise Thermoelemente, Halbleiterpillen oder in Glas eingeschmolzene Metalldrähte verwendet.

Die bekannte Temperaturfühler-Anordnung genügt dann nicht mehr, weil die durch das Schutzrohr an die kältere Kesselwand sowie durch den Messeinsatz selbst abfliessende Wärmemenge das Messresultat in unzulässiger Weise verfälscht, was sich insbesondere dann ungünstig auswirkt, wenn aus räumlichen Gründen nur eine kleine Eintauchtiefe des Schutzrohres in das zu messende Medium möglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einem Messelement, das in einem Schutzrohr eingebaut ist, auch bei kleiner Eintauchtiefe eine bestmögliche thermische Ankopplung an das zu überwachende Medium und damit eine hohe Messgenauigkeit durch möglichst geringe Wärmeableitung am Messelement zu erreichen.

Die Erfindung ist im Patentanspruch 1 gekennzeichnet.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Temperaturfühler, bestehend aus einem Schutzrohr und einem darin eingesetzten Messeinsatz, und
Fig. 2 als Detail einen Schnitt längs der Linie A-A der Fig. 1.

In der Fig. 1 bedeutet 1 einen Gewindenippel mit einem Gewindebolzen 2, der in ein nicht dargestelltes Muttergewinde einer Behälterwand dichtend einschraubbar ist. Ein einseitig geschlossenes Rohrstück 3 dringt dann in das Innere des Behälters ein. Zwischen dem Gewindenippel 1 und dem Rohrstück 3 befindet sich ein thermisch gut isolierendes Zwischenstück 4, das den Gewindenippel 1 und das Rohrstück 3 dichtend zusammenhält und diese zu einem Schutzrohr vereint. Das Zwischenstück 4 sitzt zu diesem Zweck in einer zentrischen Bohrung 5 des Gewindenippels 1, der einen mit dem Zwischenstück 4 gemeinsamen Absatz 6 aufweist. Der Absatz 6 begrenzt die Lage des Zwischenstücks 4 in Längsrichtung gegen das Innere des Behälters. Das Zwischenstück 4 wird in seiner zentrischen Bohrung 7 vom offenen Ende des Rohrstückes 3, das als Hülse 8 ausgebildet ist, durchdrungen.

Die Hülse 8 besitzt an ihrem im Innern des Gewindenippels 1 liegenden Ende einen Kragen 9. Zwischen dem Kragen 9 und der einen Stirnseite 10 des Zwischenstücks 4 ist ein das Rohrstück 3 und den Gewindenippel 1 gegeneinander dichtender O-Ring 11 vorhanden. Die in Längsrichtung nötige Quetschung des O-Ringes 11 wird dadurch erreicht, dass die dem O-Ring abgewandte Seite des Kragens 9 von einem zweiten, ringförmigen Isolierteil 12 abgestützt ist, das seinerseits durch einen Sprengring 13 in seiner axialen Lage gehalten ist. Zur Aufnahme des Sprengringes 13 ist in der Bohrung Seine Nute 14 vorhanden.

Ein in das beschriebene Schutzrohr eingebauter Messeinsatz 24 besteht aus einem thermisch schlecht leitenden Isolierteil 15, an dessen einem Ende sich ein die Temperatur erfassendes Messelement 16 befindet, das passend in das Innere der Hülse 17 eingefügt bzw. eingeklebt ist.

An die zum Messelement 16 führenden Drähte 18 kann innerhalb des Isolierteiles 15 ein Zuleitungskabel angeschlossen und zum Beispiel durch Vergiessen mit einer Giessmasse befestigt sein.

Die Hülse 17 mit dem Messelement 16 muss nach dem Einschieben des Messeinsatzes 24 in das beschriebene Schutzrohr mit einer am Ende des Rohrstückes 3 angeordneten Bohrung 19 möglichst gut wärmeleitend verbunden sein. Zu diesem Zweck kann die Hülse 17 mit ihrer Stirnseite zwangsläufig am das Rohrstück 3 abschliessenden Boden der Bohrung

19 anliegen. Um dies zu erreichen und auch am Umfang einen guten Wärmeübergang zu sichern, ist es vorteilhaft, wenn die Hülse 17 als Gewindebolzen ausgebildet ist und die Bohrung 19 ein dazu passendes Muttergewinde aufweist. Beim Einsetzen des Messeinsatzes 24 in das Schutzrohr muss dann eine Drehbewegung erfolgen.

Beim Vorhandensein eines kurzen Zuleitungskabels kann dies jedoch nachteilig sein. Zur Gewährleistung einer metallischen Wärmebrücke zwischen der Hülse 17 und der Bohrung 19 ist es zweckmässig, die Bohrung 19 im Durchmesser etwas grösser als die Hülse 17 zu machen und in die Bohrung 19 ein Wärmeleitblech 20 einzulegen. Das Wärmeleitblech 20 ist aus einem Metallstreifen guter Wärmeleitfähigkeit geformt und seine Breite entspricht etwa der Tiefe der Bohrung 19. Der erst flache Metallstreifen ist über dessen Länge gleichmässig verteilt an drei Stellen senkrecht zu seinen Breitseiten rechtwinklig abgebogen und bildet so in Richtung auf eine Breitseite betrachtet, ein in einer Ecke offenes Quadrat, das sich in die Bohrung 19 einlegen lässt.

Beim darauf folgenden Einschieben derHülse 17 in die Bohrung 19 verformt sich das Wärmeleitblech 20 elastisch zwischen der Hülse 17 und der Bohrung 19 (Fig. 2) und gewährleistet dadurch einen guten Wärmeübergang zum Messelement 16.

Als Massnahme zur Erhöhung des Wärmeüberganges zum Messelement 16 ist es insbesondere bei senkrecht angeordnetem Temperaturfühler auch zweckmässig, den Raum zwischen der Hülse 17 und der Bohrung 19 mit einem Ö1 zu füllen. Damit dieses weder entweichen noch sich verflüchtigen kann, dient eine am Isolierteil 12 angeordnete Dichtungslippe 21. Die Bohrung des Isolierteils 12 ist zu diesem Zweck gegen das Innere des Schutzrohres leicht konisch verengt und weist kreisringförmig um die konische Partie eine Ausnehmung 22 auf, so dass die entstehende Dichtungslippe 21 federnd auf dem Umfang des Isolierteils 15 gleiten kann. Dadurch ergibt sich ein genügend dichter Abschluss gegen aussen.

Zur Vergrösserung der Wärmeübergangsfläche dienen am Umfang des Rohrstückes 3 und im Bereich der Messstelle angeordnete Einstiche 23.

Als Isoliermaterial für die schlecht wärmeleitenden Teile 12, 4, 15 eignet sich der Kunststoff PVDF.

Die beschriebene Fühleranordnung erlaubt den Einbau des Fühlers auch an einem geraden Stück eines 3/4"-Rohres.

Zu diesem Zweck wird senkrecht zum Rohr eine Gewindemuffe zur Aufnahme des Gewindebolzens 2 angeschweisst.

Das Messelement 16 liegt dann direkt im Zentrum des Rohrquerschnittes und wird vom allenfalls strömenden Medium allseitig umspült, was eine hohe Messgenauigkeit und eine kleine Zeitkonstante bewirkt. Der einfache Ausbau des Temperaturfühlers ist trotzdem jederzeit gewährleistet.

Dadurch, dass keine direkte metallische Verbindung, weder vom Messelement 16 noch vom Rohrstück 3 zum Gewindenippel 1 vorhanden ist, resultiert eine geringe Wärmeableitung am Messelement und damit ein geringer Messfehler.

Claims

PATENTANSPRÜCHE 1. Temperaturfühler mit einem Messeinsatz, der ein temperaturempfindliches Messelement trägt, das in einem aus einem Gewindenippel und einem einseitig verschlossenen Rohrstück bestehenden Schutzrohr angeordnet ist, wobei das Schutzrohr in das Muttergewinde einer Offnung in einem Behälter dichtend einschraubbar ist, so dass das Rohrstück mit dem Messelement zur Messung der Temperatur in das im Behälter vorhandene Medium eindringt, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Gewindenippel (1) und dem Rohrstück (3) ein die beiden Teile zusammenhaltendes und gegeneinander dichtendes, thermisch isolierendes Zwischenstück (4) vorhanden ist und dass der Messeinsatz (24) aus einem Isolierteil (15) besteht, an dessen äusserem Ende sich das Messelement (16) in einer Hülse (17) befindet,

wobei die Hülse (17) wärmeleitend in einer Bohrung (19) am verschlossenen Ende des Rohrstückes (3) angeordnet ist.
2. Temperaturfühler nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenstück (4) in einer zentrischen Bohrung (5) des Gewindenippels (1) steckt und einen Absatz (6) aufweist, der die Lage des Zwischenstückes (4) in Längsrichtung gegen das Innere des Behälters begrenzt, dass das Zwischenstück (4) von einer das Rohrstück (3) bildenden Hülse (8) durchdrungen ist und die Hülse (8) an dem im Gewindenippel (1) liegenden Ende einen Kragen (9) zur Längsbegrenzung eines zwischen der Hülse (8) und der Bohrung (5) des Gewindenippels (1) dichtenden O-Ring (11) aufweist, während die dem O-Ring (11) abgewandte Seite des Kragens (9) von einem zweiten ringförmigen Isolierteil (12) abgestützt ist, das seinerseits durch einen Sprengring (13) in seiner axialen Lage gehalten ist.
3. Temperaturfühler nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (17) ein Gewindebolzen ist, der in ein Muttergewinde in der Bohrung (19) passt.
4. Temperaturfühler nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Hülse (17) und der Bohrung (19) ein Wärmeleitblech (20) vorhanden ist.
5. Temperaturfühler nach einem der Patentansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Bohrung des zweiten Isolierteils (12) leicht konisch ist und mit ihrer auf der inneren Seite des Schutzrohres liegenden engsten Stelle eine auf dem Umfang des Isolierteiles (15) gleitende Dichtungslippe (21) bildet.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Temperaturfühler nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. ¯ Für den Einbau von Temperatur-Reglern in Kesselanlagen ist es bekannt, in das Muttergewinde einer Bohrung an einer Heizkesselwand ein Schutzrohr einzuschrauben, das aus einem einseitig verschlossenen Rohrstück mit einem Gewindenippel besteht, und das im eingebauten Zustand mit dem Rohrstück in das Innere des Kessels vorsteht und zur Aufnahme eines Messeinsatzes, zum Beispiel eines Temperatur-Reglers, dient. Der Messeinsatz kann so in das Schutzrohr eingesteckt und damit der Temperatur des Kesselwassers ausgesetzt werden, ohne dass der Messeinsatz mit dem Medium direkt in Berührung kommt, dessen Temperatur zu regulieren ist. Das Schutzrohr bildet dann zusammen mit dem Messeinsatz den Temperaturfühler des Temperatur-Reglers (Handliste 16613-D. 1.63, Kesselregler RAK3 von Landis & Gyr).

Bei den relativ langsamen Temperaturänderungen solcher Kesselanlagen genügt die auf diese Weise erzielte Messgenauigkeit vollauf, umsomehr als die dort verwendeten flüssigkeitsgefüllten Messelemente für sich allein schon eine relativ grosse Zeitkonstante aufweisen.

Grössere Temperatur-Änderungsgeschwindigkeiten und höhere Messgenauigkeiten erfordern Fühler mit einer kleineren Zeitkonstante und eine bessere thermische Ankopplung an das zu messende Medium. Als Messelemente werden dann beispielsweise Thermoelemente, Halbleiterpillen oder in Glas eingeschmolzene Metalldrähte verwendet.

Die bekannte Temperaturfühler-Anordnung genügt dann nicht mehr, weil die durch das Schutzrohr an die kältere Kesselwand sowie durch den Messeinsatz selbst abfliessende Wärmemenge das Messresultat in unzulässiger Weise verfälscht, was sich insbesondere dann ungünstig auswirkt, wenn aus räumlichen Gründen nur eine kleine Eintauchtiefe des Schutzrohres in das zu messende Medium möglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einem Messelement, das in einem Schutzrohr eingebaut ist, auch bei kleiner Eintauchtiefe eine bestmögliche thermische Ankopplung an das zu überwachende Medium und damit eine hohe Messgenauigkeit durch möglichst geringe Wärmeableitung am Messelement zu erreichen.

Die Erfindung ist im Patentanspruch 1 gekennzeichnet.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Temperaturfühler, bestehend aus einem Schutzrohr und einem darin eingesetzten Messeinsatz, und Fig. 2 als Detail einen Schnitt längs der Linie A-A der Fig. 1.

In der Fig. 1 bedeutet 1 einen Gewindenippel mit einem Gewindebolzen 2, der in ein nicht dargestelltes Muttergewinde einer Behälterwand dichtend einschraubbar ist. Ein einseitig geschlossenes Rohrstück 3 dringt dann in das Innere des Behälters ein. Zwischen dem Gewindenippel 1 und dem Rohrstück 3 befindet sich ein thermisch gut isolierendes Zwischenstück 4, das den Gewindenippel 1 und das Rohrstück 3 dichtend zusammenhält und diese zu einem Schutzrohr vereint. Das Zwischenstück 4 sitzt zu diesem Zweck in einer zentrischen Bohrung 5 des Gewindenippels 1, der einen mit dem Zwischenstück 4 gemeinsamen Absatz 6 aufweist. Der Absatz 6 begrenzt die Lage des Zwischenstücks 4 in Längsrichtung gegen das Innere des Behälters. Das Zwischenstück 4 wird in seiner zentrischen Bohrung 7 vom offenen Ende des Rohrstückes 3, das als Hülse 8 ausgebildet ist, durchdrungen.

Die Hülse 8 besitzt an ihrem im Innern des Gewindenippels 1 liegenden Ende einen Kragen 9. Zwischen dem Kragen 9 und der einen Stirnseite 10 des Zwischenstücks 4 ist ein das Rohrstück 3 und den Gewindenippel 1 gegeneinander dichtender O-Ring 11 vorhanden. Die in Längsrichtung nötige Quetschung des O-Ringes 11 wird dadurch erreicht, dass die dem O-Ring abgewandte Seite des Kragens 9 von einem zweiten, ringförmigen Isolierteil 12 abgestützt ist, das seinerseits durch einen Sprengring 13 in seiner axialen Lage gehalten ist. Zur Aufnahme des Sprengringes 13 ist in der Bohrung Seine Nute 14 vorhanden.

Ein in das beschriebene Schutzrohr eingebauter Messeinsatz 24 besteht aus einem thermisch schlecht leitenden Isolierteil 15, an dessen einem Ende sich ein die Temperatur erfassendes Messelement 16 befindet, das passend in das Innere der Hülse 17 eingefügt bzw. eingeklebt ist.

An die zum Messelement 16 führenden Drähte 18 kann innerhalb des Isolierteiles 15 ein Zuleitungskabel angeschlossen und zum Beispiel durch Vergiessen mit einer Giessmasse befestigt sein.

Die Hülse 17 mit dem Messelement 16 muss nach dem Einschieben des Messeinsatzes 24 in das beschriebene Schutzrohr mit einer am Ende des Rohrstückes 3 angeordneten Bohrung 19 möglichst gut wärmeleitend verbunden sein. Zu diesem Zweck kann die Hülse 17 mit ihrer Stirnseite zwangsläufig am das Rohrstück 3 abschliessenden Boden der Bohrung **WARNUNG** Ende CLMS Feld konnte Anfang DESC uberlappen**.