CH681916A5

CH681916A5 -

Info

Publication number: CH681916A5
Application number: CH78791A
Authority: CH
Inventors: Paul Greppmaier
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 1990-06-18
Filing date: 1991-03-18
Publication date: 1993-06-15
Also published as: DE4019392A1

Description

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CH 681 916 A5 CH 681 916 A5

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Beschreibung description

Die Erfindung betrifft einen Messfühler für die elektrische Temperaturmessung von in Rohren strömenden Flüssigkeiten oder Gasen mit einem Temperaturmesssensor, der in der Spitze einer flüssig-keits- und/oder gasdicht gekapselten Fühlerhülse elektrisch isoliert gehaltert ist, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. The invention relates to a sensor for the electrical temperature measurement of liquids or gases flowing in pipes with a temperature measurement sensor, which is held in the tip of a liquid-tight and / or gas-tight encapsulated sensor sleeve, according to the preamble of claim 1.

Messfühler dieser Art sind Bestandteile von Wärmezählern, die beispielsweise zur Ermittlung des Wärmeverbrauches bei der Heisswasserent-nahme eingesetzt werden. Solche Messfühler bestehen aus einer auswechselbar in das Rohr, in dem die Flüssigkeit oder das Gas strömt, einführbaren Hülse, die den Temperaturmesssensor in Form eines temperaturabhängigen Messwiderstandes aus keramischem Material sowie dessen Zuleitung flüs-sigkeits- und/oder gasdicht umschliesst. Damit die Messung nicht verfälscht wird, muss der Temperaturmesssensor in möglichst engem thermischen Kontakt zu dem zu messenden Medium, d.h. in der Spitze der Hülse und über eine Wärmeleitpaste mit deren Wandung verbunden, angeordnet sein. Ausserdem kommt es für die Genauigkeit der Messung darauf an, dass der Temperaturmesssensor seine Position exakt beibehält und sich nicht, etwa durch unbeabsichtigtes oder beabsichtigtes Ausüben einer axialen Zugkraft auf die elektrische Verbindungsleitung, aus seiner geeichten Sollposition in axialer Richtung verschiebt oder verschieben lässt. Aber auch eine Dezentrierung des Temperaturmesssensors im Sinne einer Verlagerung zur Innenfläche der gekapselten und geerdeten Fühlerhülsen könnte zu Problemen führen. So ist bei zu starker Annäherung des Temperaturmesssensors an die Hülse ein elektrischer Durchschlag und damit ein Ausfall der Messanordnung möglich. Measuring sensors of this type are components of heat meters, which are used, for example, to determine the heat consumption during hot water extraction. Such sensors consist of a sleeve which can be exchangeably inserted into the tube in which the liquid or gas flows and which encloses the temperature measuring sensor in the form of a temperature-dependent measuring resistor made of ceramic material and its feed line in a liquid-tight and / or gas-tight manner. So that the measurement is not falsified, the temperature measurement sensor must be in as close thermal contact as possible to the medium to be measured, i.e. be arranged in the tip of the sleeve and connected to its wall via a thermal paste. In addition, it is important for the accuracy of the measurement that the temperature measuring sensor maintains its position exactly and cannot be moved or shifted from its calibrated set position in the axial direction, for example due to unintentional or intentional application of an axial tensile force on the electrical connecting line. However, decentering the temperature measurement sensor in the sense of a shift towards the inner surface of the encapsulated and grounded sensor sleeves could also lead to problems. If the temperature measurement sensor comes too close to the sleeve, an electrical breakdown is possible and the measurement arrangement may fail.

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, den Temperaturmesssensor gegen unbeabsichtigtes oder beabsichtigtes Versetzen aus seiner Sollposition in der Fühlerhülse zu sichern. The invention is therefore based on the object of securing the temperature measurement sensor against unintentional or intentional displacement from its desired position in the sensor sleeve.

Dies wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung erreicht. Damit ist sichergestellt, dass der Temperaturmesssensor auch bei rauhem Betrieb in seiner Sollposition fixiert bleibt. Positionsabhängige Messfehler sind damit ausgeschlossen. Ausserdem ist erreicht, dass der Mantel des Verbindungskabels nicht mit der heissen Fühlerhülse in Berührung kommen kann mit der Folge, dass für den Isoliermantel der Verbindungsleitungen ein preiswertes Material mit niedriger Temperaturbeständigkeit gewählt oder auf eine elektrische Isolation völlig verzichtet werden kann. This is achieved by the invention specified in claim 1. This ensures that the temperature measurement sensor remains fixed in its target position even in rough operation. Position-dependent measurement errors are therefore excluded. In addition, it is achieved that the sheath of the connecting cable cannot come into contact with the hot sensor sleeve, with the result that an inexpensive material with low temperature resistance can be selected for the insulating sheath of the connecting lines, or electrical insulation can be dispensed with entirely.

In einer Weiterbildung der Erfindung nach Patentanspruch 3 ist nicht nur der Temperaturmesssensor selbst, sondern auch das Anschlusskabel mit aussen nicht zugänglichen Mitteln zugentlastet, so dass eine Beschädigung des Temperaturmesswiderstandes oder des Tragkörpers auch bei stärkerer Kraftausübung auf das Anschlusskabel vermieden ist. Überschreitet die Zugkraft die Belastungsgrenze des Kabelmantels, so reisst das Kabel ab, was von der Messanordnung als Messkreisunterbrechung registriert und signalisiert wird. In a development of the invention according to claim 3, not only the temperature measurement sensor itself, but also the connecting cable is relieved of strain by means that are not accessible from the outside, so that damage to the temperature measuring resistor or the supporting body is avoided even when the connecting cable is subjected to greater force. If the tensile force exceeds the load limit of the cable jacket, the cable tears, which is registered and signaled by the measuring arrangement as an interruption in the measuring circuit.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind anhand eines Ausführungsbeispieles im folgenden näher erläutert. Darin zeigen: Further details of the invention are explained in more detail below using an exemplary embodiment. In it show:

Fig. 1 eine schnittbildliche Längsdarstellung in Draufsicht, und Fig. 1 is a sectional longitudinal view in plan view, and

Fig. 2 eine schnittbildliche Längsdarstellung in Seitenansicht des Messfühlers. Fig. 2 is a sectional longitudinal view in side view of the sensor.

Der in Fig. 1 längsschnittbildlich dargestellte Messfühler besteht aus einer spitzenseitig verschlossenen Fühlerhülse 1, deren anderes Ende zum Einführen eines Temperatur-Messfühlers in Form eines temperaturabhängigen elektrischen Messwiderstandes 2 offen ist. Der Messfühler hat eine solche Länge, dass dieser in ein nicht dargestelltes Flüssigkeits- oder Gasrohr, etwa bis zu dessen Querschnittsmitte einführbar und in dieser Position am Rohr zu befestigen ist. Dazu besitzt die Fühlerhülse eine auf deren Aussenmantel aufgeschobene Schraubbuchse 3 mit Aussengewinde. Diese ist in eine Gewindebohrung des nicht dargestellten Wasser- oder Gasrohres flüssigkeits-und/oder gasdicht einschraubbar. Die Fühlerhülse 1 besitzt einen ringförmigen Anschlag 4, an dessen dem geschlossenen Ende der Hülse abgewandter Stirnfläche die Anschlagkante der Schraubbuchse 3 anliegt, so dass die Fühlerhülse mit einer definierten Länge in das Rohr hineinragt. Der durch das offene Ende der Hülse eingeführte und möglichst nahe der Spitze der Führungshülse angeordnete Messwiderstand 2 ist über elektrische Verbindungsleitungen 5, die mit den Adern eines Anschlusskabels 6 verbunden sind, an einen nicht dargestellten elektrischen Messkreis angeschlossen. Um eine möglichst gute Wärmeleitung zu erzielen, ist der Raum zwischen dem Messwiderstand 2 und der Innenfläche der Fühlerhülse 1 mit Wärmeleitpaste 7 ausgefüllt. The sensor shown in longitudinal section in FIG. 1 consists of a sensor sleeve 1 which is closed on the tip side, the other end of which is open for inserting a temperature sensor in the form of a temperature-dependent electrical measuring resistor 2. The length of the measuring sensor is such that it can be inserted into a liquid or gas pipe (not shown), approximately up to the cross-sectional center thereof, and fastened to the pipe in this position. For this purpose, the sensor sleeve has a screw bush 3 with an external thread pushed onto its outer jacket. This can be screwed into a threaded bore of the water or gas pipe, not shown, in a liquid-tight and / or gas-tight manner. The sensor sleeve 1 has an annular stop 4, on the end face of which faces away from the closed end of the sleeve, the stop edge of the screw bush 3 bears, so that the sensor sleeve projects into the tube with a defined length. The measuring resistor 2 inserted through the open end of the sleeve and arranged as close as possible to the tip of the guide sleeve is connected to an electrical measuring circuit, not shown, via electrical connecting lines 5, which are connected to the wires of a connecting cable 6. In order to achieve the best possible heat conduction, the space between the measuring resistor 2 and the inner surface of the sensor sleeve 1 is filled with heat conducting paste 7.

Um den Messwiderstand 2 auch bei rauhem Betrieb exakt in seiner axialen und radialen Sollposition zum Innenmantel der Fühlerhülse 1 zu fixieren ist dieser in einem Messwiderstands-Tragkörper 8 gehaltert. Dieser Tragkörper liegt mit seiner Aussen-fläche eng an der Innenfläche der mit einer elektrischen Isolierschicht versehenen Fühlerhülse 1 an und ist gegen Axialverschiebung mit Hilfe von Rastnasen 9 in einer entsprechenden Innennut der Fühlerhülse gehaltert. Ausserdem ist der Messwider-stands-Tragkörper mit einer Anschlagnase 10 ausgerüstet, deren Kante an einer Lasche 11 des Messwiderstandes 2 derart anliegt, dass dieser gegen eine Axialverschiebung gesichert ist. Dadurch ist verhindert, dass sich der Messwiderstand 2 etwa durch eine auf das Anschlusskabel 6 versehentlich oder absichtlich ausgeübte Zugkraft axial verschiebt. Eine solche Verschiebung um nur wenige Millimeter würde das Messergebnis erheblich verfälschen. In order to fix the measuring resistor 2 exactly in its axial and radial desired position to the inner jacket of the sensor sleeve 1 even in rough operation, the latter is held in a measuring resistor support body 8. This support body lies with its outer surface closely against the inner surface of the sensor sleeve 1 provided with an electrical insulating layer and is held against axial displacement with the aid of locking lugs 9 in a corresponding inner groove of the sensor sleeve. In addition, the measuring resistor support body is equipped with a stop lug 10, the edge of which rests on a tab 11 of the measuring resistor 2 in such a way that it is secured against axial displacement. This prevents the measuring resistor 2 from being displaced axially, for example by a tensile force exerted on the connecting cable 6 accidentally or intentionally. Such a shift of just a few millimeters would significantly distort the measurement result.

Der Messwiderstands-Tragkörper 8 besteht aus einem wärmebeständigen Kunststoff, der vor dem Einführen in die Fühlerhülse als Löthilfe zum Verbinden des Anschlusskabels 6 mit dem Messwiderstand 2 dienen kann. Ausserdem ist vermieden, dass der Mantel der Verbindungsleitungen 5 zwi- The measuring resistor support body 8 consists of a heat-resistant plastic, which can serve as a soldering aid for connecting the connecting cable 6 to the measuring resistor 2 before being inserted into the sensor sleeve. It is also avoided that the jacket of the connecting lines 5 between

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sehen den elektrischen Anschlüssen des Messwiderstandes 2 und den Adern des Anschlusskabels 6 an der bis über 100° warmen Innenwand der Fühlerhülse 1 anliegt, so dass für den Isoliermantel der Verbindungsleitungen 5 ein relativ preiswertes Material mit niedriger Temperaturbeständigkeit verwendet oder auf eine elektrische Isolation völlig verzichtet werden kann. see the electrical connections of the measuring resistor 2 and the wires of the connecting cable 6 on the inner wall of the sensor sleeve 1, which is up to over 100 ° warm, so that a relatively inexpensive material with low temperature resistance is used for the insulating jacket of the connecting lines 5, or electrical insulation is completely dispensed with can.

Auf das offene Ende der Fühlerhülse 1 ist eine Buchse 12 aufgeschoben, deren Innendurchmesser etwa dem der Fühlerhülse 1 entspricht. In die Bohrung der Buchse 12 ist ein zylindrischer Zugentlastungskörper 13 eingeführt, dessen Bohrungsdurchmesser dem Aussendurchmesser des Anschlusskabels 6 entspricht, so dass dieses in den Zugentlastungskörper gegen den Widerstand von in diesen eingelassenen Krallen 14 einführbar ist, die fühlerseitig mit Schneiden versehen sind, die sich bei einer Zugausübung auf das Kabel in dessen Aussenmantel einkrallen. Die Buchse 12 mit dem Zugentlastungskörper 13 ist mit Hilfe eines Schrumpfschlauches 15 auf den Aussenmantel der Fühlerhülse 1 aufgeschrumpft. Dadurch ist erreicht, dass der Messwiderstand 2 auch bei einer starken Zugausübung auf das Anschlusskabel 6 sicher in seiner Position fixiert bleibt. Übersteigt die Zugkraft einen bestimmten Wert, reisst das Kabel ab. Dabei entsteht eine Unterbrechung, die der Messkreis als Fühlerbruch registriert und meldet. A bushing 12 is pushed onto the open end of the sensor sleeve 1, the inside diameter of which corresponds approximately to that of the sensor sleeve 1. In the bore of the socket 12, a cylindrical strain relief body 13 is inserted, the bore diameter of which corresponds to the outside diameter of the connecting cable 6, so that it can be inserted into the strain relief body against the resistance of claws 14 embedded in it, which are provided with cutting edges on the sensor side, which are at clawing the cable into its outer sheath. The bushing 12 with the strain relief body 13 is shrunk onto the outer jacket of the sensor sleeve 1 with the aid of a shrink tube 15. It is thereby achieved that the measuring resistor 2 remains securely fixed in its position even when there is a strong pull on the connecting cable 6. If the tensile force exceeds a certain value, the cable breaks. This creates an interruption, which the measuring circuit registers and reports as a sensor break.

Durch die sichere zentrische Lage des Messwiderstandes 2 kann dieser auch nicht in die Nähe der Innenwand des Messfühlers gelangen, so dass stets auch eine ausreichende elektrische Durchschlagfestigkeit gewährleistet ist. Die Schraubbuchse 3 ist mit einer Bohrung 16 versehen, die zum Einfädeln einer Plombe dient, die den Messfühler gegen widerrechtliches Entfernen sichert. Due to the secure, central position of the measuring resistor 2, it cannot get close to the inner wall of the sensor, so that a sufficient electrical dielectric strength is always guaranteed. The screw bushing 3 is provided with a bore 16, which is used to thread a seal, which secures the sensor against unlawful removal.

Um eine unzulässige weil messwertverfälschen-de Wärmeabfuhr des Messwiderstandes 2 über die relativ dicken Verbindungsleitungen 5 des Anschlusskabels zu vermeiden, ist es zweckmässig, diese im Bereich der Fühlerhülse 1 möglichst massearm auszuführen und die Verbindung mit den Kabeladern in die Nähe des offenen Endes der Fühlerhülse 1 zu verlegen. In order to avoid an inadmissible heat dissipation of the measuring resistor 2 via the relatively thick connecting lines 5 of the connecting cable, it is advisable to carry this out in the area of the sensor sleeve 1 with as little mass as possible and to connect the cable wires near the open end of the sensor sleeve 1 relocate.

Claims

1.Sensor for the electrical temperature measurement of liquids or gases flowing in pipes with an electrical measuring sensor, which is held in the tip of a liquid- and / or gas-tight encapsulated sensor sleeve, which is electrically insulated and which connects the electrical connecting cables inside the sleeve to an external connection cable characterized in that the measuring sensor (2) on a support body (8) made of electrically non-conductive, temperature-resistant material that can be inserted into and held in the inside of the sensor sleeve (1) in a position centered on the sensor sleeve (1) against radial and axial displacement is securely fastened that the support body (8) has guide channels for the electrical connecting lines (5) to the connecting cable (6) and fastening means for anchoring the inserted support body (8) on the sensor sleeve (1) against its axial displacement and that at the end of the cableSensor sleeve (1) a bushing (12) is centrally attached, through the bore of which the connecting cable (6) is guided and which is equipped with strain relief means (13, 14) which absorb a tensile force exerted on the inserted connecting cable.

2. Measuring sensor according to claim 1, characterized in that as a fastening means for anchoring the support body (8) inserted into the sensor sleeve (1) it is provided with latching lugs (9) which snap into an inner annular groove of the sensor sleeve (1).

3. Measuring sensor according to claim 1 or 2, characterized in that the socket (13) as a strain relief means inwardly arranged claws (14) which are provided with cutting edges on the sensor side, which are guided to the outside when the connecting cable (6) is inserted and which cling to the outer cable when the cable is pulled in the opposite direction.

4. Measuring sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the connecting lines (5) in the region of the sensor sleeve are designed to be as low-mass as possible and the connection to the wires of the connecting cable (6) takes place near the open end of the sensor sleeve (1).

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