CN102088260A - 自主的温度发送器 - Google Patents

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M·韦茨科
M·乌尔里希
P·克里普纳
P·嫩宁格
Y·马雷特
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Abstract

本发明涉及一种在工艺设备中使用的自主的温度发送器。为了其电子部件(11)的供电，热电转换器(32)设置成通过至少一个导热元件(33)在内部的热耦合元件(31)与外部的热耦合元件(34)之间处于热作用连接，内部的热耦合元件(31)热耦合于过程介质(21)，而外部的热耦合元件(34)被环境空气环绕。

Description

自主的温度发送器
技术领域
本发明涉及一种在工艺设备中使用的自主的温度发送器。
背景技术
这种自主的温度发送器的特点在于，能够无线地发送数据和信息并且在没有通向馈电点的有线连接的情况下提供必需的能量以给现场用仪表(
Figure BDA0000035656330000011
)供电。对于无线的通信有本身公知的无线电网络技术，而自主的供电在工业要求下存在问题。这也出现于在工业中在大范围中使用的温度发送器中。现有技术是使用电池，以便实现自主的供电。但是这要求有规律的监控。更换用完的电池是耗费的并且经常也是费钱的并因此不被使用者接受。
另外由DE 10 2007 051 672 A1和DE 10 2008 038 980 A1已知测量和发送装置的供电装置，它们利用要被测量温度的介质含有的能量。在此，对于电子装置需要的电能通过热电发生器从介质与环境之间的温度差产生。在此除了传统的热电发生器之外也可以采用例如薄膜形式的薄层热电发生器，或者采用微型热电发生器。
但是已知方案的使用在工业范围内很快就遇到限制。提供的结构空间是有限的，在有爆炸危险的环境中或者面对腐蚀性气体也必须保证功能安全性。至今已知的结构不能为此提供可能性。另外，如由WO 2008/042073 A2已知的模块式的接线柱方案不能充分地集成在真正的测量装置或现场用仪器中。
最后由DE 10 2007 056 150 A1已知一种传感系统，包括给该传感系统供电的热电转换器，其在温度降的作用下发电；该传感系统还包括载体元件，其具有导热芯部，该导热芯部使传感器和热电转换器热耦合于构成测量参数的过程介质。检验构件的结构形式不利地不能满足在工业领域中的测量精度和响应时间的要求。
发明内容
因此本发明的目的在于，实现用于自主的温度发送器的馈电装置，该馈电装置在高的能量输出的情况下承受得住工业环境中的恶劣的环境条件。
本发明出发于一种温度发送器，其部分地伸入过程容器中，在该过程容器中容纳过程介质，该过程介质的温度要被测量，并且该温度发送器的从过程容器中伸出的部分接纳电子部件。
按本发明，为了电子部件的供电，热电转换器设置成通过至少一个导热元件在内部的热耦合元件与外部的热耦合元件之间处于热作用连接，内部的热耦合元件热耦合于过程介质的物理参数即温度，而外部的热耦合元件被环境空气环绕并且耦合于环境空气的物理参数即温度。在此，每个热耦合元件的温度分别大致为环绕的介质的温度。
通过一方面与环境空气和另一方面与过程介质强烈地热耦合，在热电转换器上达到高的温度梯度并因此达到高的能量输出。
按本发明的另一特征，外部的热耦合元件与过程介质间隔开。因此避免因导热和/或对流和/或辐射而在过程容器与外部的热耦合元件之间热交换，并提高温度梯度。
按本发明的另一特征，热电转换器和所有的导热元件安装在一个管形的壳体中。有利的是，热电转换器相对于工业环境中的恶劣的环境条件受到保护。
附图说明
下面借助于实施例详细解释本发明。为此需要的附图如下：
图1显示带有靠近容器的热电转换器的温度发送器的原理图；
图2显示带有远离容器的热电转换器的温度发送器的原理图；
图3显示带有在两侧设置的导热元件之间的热电转换器的温度发送器的原理图。
具体实施方式
在图1中在对于本发明重要的构件的范围内部分剖开地描述带有靠近容器的热电转换器的温度发送器。该温度发送器包括朝外敞开的保护管13，该保护管伸入到过程容器20中，在该过程容器中容纳过程介质21。温度发送器另外包括一个头部10，在该头部中安装电子部件11。电子部件11与传感器14连接，该传感器在保护管13的内部设置在该保护管的封闭的端部上。
电子部件11由热电转换器32供电。热电转换器32设置成通过导热元件33在内部的热耦合元件31与外部的热耦合元件34之间处于热作用连接。
内部的热耦合元件31作为块状的压入件由良好导热的材料尤其是铝或铜制成，伸入到过程容器20中，热耦合于过程介质21的物理参数即温度。
外部的热耦合元件34构成为有突起条纹的冷却体，被环境空气包围并因此耦合于环境空气的物理参数即温度。冷却体与过程容器20间隔为颈管12的长度。
热电转换器32具有朝向头部10的头部侧和朝向过程容器20的容器侧。
在本发明的第一实施形式中，热电转换器32的容器侧直接位于内部的热耦合元件31上，而头部侧经由导热元件33与外部的热耦合元件34连接。各导热元件33优选构成为本身公知的导热管或所谓的换热管。在此，热电转换器32的头部侧的温度大致等于冷却体的环境温度，而容器侧的温度大致等于过程介质21的温度。
热电转换器32和导热元件33安装在一个本身公知的颈管12中。颈管12通过保护管13和冷却体34相对于环境密封，使得在颈管的内部产生相对于工业环境中的恶劣环境条件的保护空间。
在特别有利的方式中，本发明利用高温领域的温度发送器的已有构件。在这些温度发送器中，头部10总是经由颈管12与保护管13连接，以便保护电子部件11免受过程容器20的温度。在冷却体34靠近头部地装配在颈管12的头部侧的端部上时，在此产生的与过程容器20以及过程介质21的温度差提高热电转换器32的能量输出。
在本发明的第二实施形式中，在图2中对于相同构件采用相同的附图标记，在对于本发明重要的构件的范围内部分剖开地描述带有靠近头部的热电转换器32的温度发送器。在此，热电转换器32的头部侧直接与构成为冷却体的外部的热耦合元件34连接，而热电转换器32的容器侧经由导热元件33与内部的热耦合元件31连接。导热元件33优选构成为本身公知的导热管或所谓的传热管。在此，热电转换器32的头部侧的温度大致等于冷却体的环境温度，而该容器侧的温度大致等于过程介质21的温度。
在本发明的第三实施形式中，在图3中对于相同构件采用相同的附图标记，在对于本发明重要的构件的范围内部分剖开地描述温度发送器，其带有在两侧设置的导热元件之间的热电转换器32。在此热电转换器32的容器侧和头部侧都经由导热元件33与相配的热耦合元件31、34连接。因此热电转换器32的头部侧经由导热元件33与构成为冷却体的外部的热耦合元件34连接，而热电转换器32的容器侧经由导热元件33与内部的热耦合元件31连接。导热元件33优选构成为本身公知的导热管或所谓的传热管。在此，热电转换器32的头部侧的温度大致等于冷却体的环境温度，而该容器侧的温度大致等于过程介质21的温度。
附图标记列表
10头部                       21过程介质
11电子部件                   31内部的热耦合元件
12颈管                       32热电转换器
13保护管                     33导热元件
14传感器                     34外部的热耦合元件
20过程容器

Claims (3)

1.自主的温度发送器，其部分地伸入过程容器(20)中，在该过程容器中容纳过程介质(21)，该过程介质的温度要被测量，并且该温度发送器的从过程容器(20)中伸出的部分(10)接纳电子部件(11)，其特征在于：为了电子部件(11)的供电，热电转换器(32)设置成通过至少一个导热元件(33)在内部的热耦合元件(31)与外部的热耦合元件(34)之间处于热作用连接，内部的热耦合元件(31)热耦合于过程介质(21)，而外部的热耦合元件(34)被环境空气环绕。
2.根据权利要求1所述的自主的温度发送器，其特征在于：外部的热耦合元件(34)与过程容器(20)间隔开。
3.根据权利要求1所述的自主的温度发送器，其特征在于：热电转换器(32)和所有的导热元件(33)安装在一个管形的壳体(12)中。
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