DD228062A1

DD228062A1 - Temperaturfuehler

Info

Publication number: DD228062A1
Application number: DD26827784A
Authority: DD
Inventors: Klaus Irrgang; Guenther Otto; Bernhard Brinkel; Antonio Volker Del
Original assignee: Geraberg Thermometer
Priority date: 1984-10-11
Filing date: 1984-10-11
Publication date: 1985-10-02

Abstract

Der Temperaturfuehler besteht aus einem als Traegerplaettchen mit temperaturabhaengiger Widerstandsbahn ausgebildetem Messwiderstand (1), Anschlusssockel (4), Leitungsdraehten und Schutzrohr (6). Dabei ist das Traegerplaettchen des flachen Messwiderstandes (1) durch eine spezielle Anordnung eines Stuetzdrahtes (2) und der Anschlussdraehte (3), die in einer als Einbauarmatur ausgebildeten Glas-, Keramik- oder Kunststoffdurchfuehrung (5) fixiert sind, gegen Stoesse und Erschuetterungen gesichert. Vorteilhaft sind die geringen Abmessungen und Fehler des Temperaturfuehlers. Fig. 1

Description

Erfinder: Dr. Klaus Irrgang Volker del'Antonio Bernhard Brinkel Günter Otto

Anmelder:

VEB Thermometerwerk Geraberg

DDR - 6306 Geraberg Elgersburger Str.

IPX: G 01 K 7/18 Titel der Erfindung: Temperaturfühler

Anwendungsgebiet:

Die Erfindung ist anwendbar bei der Fertigung von Temperaturmeßfühlern mittels Temperaturmeßwiderständen, die aus einem dünnen bzw. flachen, eine Metall-Widerstandsschicht tragenden Substrat bestehen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen:

Dünne plättchenförmige Temperaturmeßwiderstände, die aus einem keramischen Trägerplättchen als Substrat und einem dünnen Metallüberzug als temperaturabhängige Widerstandsschicht bestehen, sind nach der DE-OS 2507 und DE-OS 25 27 739 bekannt. Die entsprechend strukturierte Widerstandsschicht besitzt allgemein zwei Kontaktflächen, an die nach einem bekannten Verbidungsverfahren, wie Löten, Schweißen, Bonden oder Ansintern mit leitfähiger Paste zwei An-

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schlußdrähte angeschlossen sind. Die während der Fertigung sowie die im eingebauten Zustand bei Temperatursprüngen und bei mechanischen Stoßen auftretenden Zug-, Druck- und Schwerkräfte erfordern noch zusätzliche Maßnahmen zur Sicherung einer stabilen Verbindung zwischen Anschlußdraht und Kontaktfläche.

Nach der DE-OS 261 5473 ist eine Ausführungsform eines solchen plättchenförmigen Meßwiderstandes bekannt, bei der die Verbindungsstellen zusammen mit der Widerstandsschicht mittels einer Glasur überschmolzen und die Bondflächen mit Gold vorbehandelt sind.

Die Stützwirkung dieser Glasurschicht ist jedoch ungenügend, insbesondere beim Auftreten von Scherkräften reißt der Draht ab.

Bei einer weiteren bekannten Ausführungsform eines plättchenförmigen Meßwiderstandes sind die Drähte.durch Bohrungen in den Trägerkörper hindurchgeführt, ösenförmig gebogen und in den Bohrungen mit einer Keramikfritte fixiert. Diese Anordnung bietet zwar einen hohen Schutz gegen Zug- und Scherkräfte, hat aber den Nachteil, daß die Herstellung umständlich und teuer ist.

Weiterhin ist die DE-GM 76 29 727 bekannt, in der neuerungsgemäß die Zuleitungsdrähte durch einen kurzen Isolierkörper geführt und zusammen mit diesem mittels einer Glasurfritterschicht an der Widerstandsschicht und dem Keramikplättchen befestigt sind. Nachteilig ist, daß bei größeren Kräften der gesamte Isolierkörper abbrechen kann.

Aus der DE-GM 75 41 295 ist ein Temperaturfühler bekannt, der als Träger einen zylindrischen Formkörper mit einer im Inneren in Richtung der Längsachse verlaufenden Profilbohrung beliebigen Querschnittes besitzt. An der ebenen Innenwandung ist ein keramisches Trägerplättchen fest verbunden, welches auf der der Wandung abgekehrten Fläche eine festhaftende strukturierte Platinschicht trägt, wobei die mit der Widerstandsbahn elektrisch verbundenen Zuleitungsdrähte durch elektrisch nicht leitende Verschlußmassen an einem oder beiden Enden des Formkörpers fixiert und nach außen geführt sind.

Die oben genannten Lösungen sind in herkömmlicher Art und Weise zu Meßeinsätzen konfektioniert, d. h. die in entsprechender Form gesicherten Meßwiderstände sind an ihren Anschlußdrähten mit den durch

Keramikkapillaren gezogenen Innenleitungsdrähten verschweißt und in Meßeinsatzrohre eingeschoben, die mit Füllstoff gefüllt und an der offenen Seite des Meßeinsatzrohres mit einem Anschlußsockel versehen sind. Neben den klassischen Meßeinsätzen sind auch Meßeinsatzausführungen mit spezieller Lagerung des Meßsensors und Ausführung seiner Anschlußleitung bekannt. Nach der DB-OS 23 38 169 ist der Sensor federnd auf dem Schutzrohrboden gelagert und das massebezogene. Meßsignal wird über einen isoliert gelagerten Stift abgegriffen. Nach der DE-OS 32 04 001 ist eine Billigvariante einer Anschlußarmatur bzw. Zuleitungsgestaltung in Form einer LampensockeIfassung bekannt.

Weiterhin ist aus der DE-OS 30 49 056 eine Halterung bekannt, die im wesentlichen darauf beruht, daß die überstehenden Innenleitungsdrähte im unteren Teil des Meßeinsatzes muldenförmig gebogen sind und diese Mulden zur Aufnahme des flachen Meßwiderstandes dienen. Eine weitere 15Sicherung erfolgt durch einen Kittkegel zur Innenleitungskeramik hin.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, in dem für die Verfahrenstechnik am meisten genutzten Temperaturbereich und den dort prozentual am häufigsten vorkommenden Einbaulängen eine vom klassischen Konstruktionsprinzip des Meßeinsatzes abweichende, mechanisch sichere und kompakte Sensorkonfektionierung zu finden, die außerdem technologisch einfach zu beherrschen, wenig materialintensiv und daher preiswert herzustellen ist, sowie eine hohe Zuverlässigkeit aufweist.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung ist es, auf der Basis eines flachen, eine Metall-Widerstandsschicht tragenden Substrates, eine konstruktive Ausführung eines Temperaturfühlers zu schaffen, der bei Reduzierung seiner Einzelbauteile und unter Verwendung von vorgefertigten₄Baugruppen gleichzeitig in seinen äußeren. Abmessungen und seiner Masse minimiert ist und eine höhere Anspre chge schwind i gkeit gegenüber Temperaturänderungen sowie einen geringeren statisch-thermischen Meßfehler besitzt und mit seinen Anschlußdrähten schv/ingungs- und stoßfest bzw. scher-, zug- und druckkraftsicher gelagert ist und in dessen Meßkreis zuverlässigkeitsmindernde

Verbindungsstellen minimiert sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Bevorzugte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, "daß die Anschlußdrahtausführung im Vergleich zum konventionellen Meßeinsatz ohne weiteren im Keramikröhrchen geführten Innenleiter auskommt. Zwei gefährdete Verbindungsstellen in der heißen Zone entfallen weiterhin, so daß die Funktions— und Meßsicherheit steigt. Kostengünstig wirkt sich aus, daß edler Anschlußdraht des Temperaturmeßwiderstandes eingespart und eine nur leicht modifizierte Herstellungstechnologie aus der Mikroelektronik verwendet werden kann. Vorteilhaft ist auch, daß die Anschlußdrahtdurchführung gleichzeitig die Funktion der Einbauarmatur ausübt, so daß ein kompakter robuster Temperaturmeßfühler entsteht, der in schwingungs be lasteten Rohrleitungen oder in Wärmekraftmaschinen bzw. -motoren einsetzbar ist. Von Vorteil ist weiterhin, daß durch die verminderte Masse und verringerten axialen Wärmewiderstand geringere dynamisch— und statisch—thermische Meßfehler auftreten.

Ausführungsbeispiele

Die Erfindung soll anhand von zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 einen Temperaturfühler mit Verkapselung und Sockel mit Einschraubgewinde im Längsschnitt

Fig. 2 den Temperaturfühler nach Fig. 1 im Schnitt A/B Fig. 3 den Temperaturfühler nach Fig. 1 in Draufsicht

Fig. 4 einen Temperaturfühler mit Verkapselung und einfachem Sockel im Längsschnitt

Fig. 1 zeigt einen flachen Meßwiderstand 1, der aus einem keramischen Substrat besteht, auf dem sich eine Platin-Widerstandsschicht be- r findet, die zwischen 0 und 100 ⁰C linear temperaturabhängig ist. Die Widerstandsschicht besitzt zwei Kontaktflächen, auf der die Anschlußdrähte 3 aus spezifischen. Einschmelz- oder Ausdehnungs— legierungen aus Fe, und/oder Ni, Cr, Co durch Schweißen, Löten oder Verkleben entsprechend befestigt sind. Die Anschlußdrähte

werden leicht angewinkelt geführt, so daß durch diese Verformung eine Mindestkontaktkraft von 0,01 N erreicht wird. An der der Widerstandsschicht entgegengesetzten Seite der keramischen Substratunterlage befindet sich ein Stützdraht 2 aus spezifischen Einschmelz- oder Ausdehnungslegierungen aus Pe und/oder Ci, Cr, Co mit vorzugsweise rechteckigem Querschnitt, der mindestens " bis zur Mitte der Substratunterlage reicht und mit dieser durch Zement, Glasur, Kleber oder Lack fest verbunden ist. Die anderen Enden der Anschlußdrähte 3 und des Stützdrahtes 2 führen zu den Bohrungen des Metallsockels 4, in denen sich Glasdurchführungen 5 befinden. Diese Glasdurchführungen 5 isolieren die Anschlußdrähte 3 und den Stützdraht 2 gegeneinander und verbinden diese fest mit dem Sockel 4. Die Enden der Anschlußdrähte 3 im Sockel 4 können können gerade oder abgewinkelt und als Lötöse ausgebildet sein.

Der Sockel 4 ist mehrmals abgesetzt und mit Gewinde versehen, so daß die Armatur einschraubbar ist. Das obere Gewinde des Sockels dient zum Aufschrauben einer Verschlußkappe. Die langgestreckten Anschlußdrähte 3, der Stützdraht 2 sowie der flache Meßwiderstand 1 werden von einer zylindrischen Schutzkappe 6 umhüllt, die luftdicht am Sockel 4 befestigt ist.

Fig. 2 und 3 zeigen den Temperaturfühler nach Fig. 1 in anderer Darstellung.

Fig. 4 zeigt einen Temperaturfühler, der konstruktiv wie der Temperaturfühler nach Fig. 1 gestaltet ist. Nur der Sockel 4 hat kein Einschraubgewinde, sondern einen Absatz und kann somit durch einen Flansch oder eine Überwurfmutter befestigt werden.

Claims

Patentanspruch

1. Temperaturfühler, bestehend aus einem als Trägerplättchen mit temperaturabhängiger Widerstandsbahn und Kontaktflächen ausgebildeten Meßwiderstand, aus einem Anschlußsockel, !Leitungsdrähten und aus einem Schutzrohr
dadurch gekennzeichnet,

— daß das Trägerplättchen des flachen Meßwiderstandes (1) zwischen einem an seiner Unterseite befestigten vorzugsweise rechteckigen Stützdraht (2) und den an den Kontaktflächen befestigten Anschlußdrähten (3) mit einem bestimmten Mindestkontaktdruck von 0,01 N angeordnet ist,

— daß der Anschlußsockel eine Anschlußbaugruppe (7) darstellt, die gleichzeitig als Einbauarmatur in Form einer Einschraubmutter eines Einpreßteiles mit Rändel oder eines Tiefziehteiles mit oder ohne Planschansatz ausgebildet ist und mittig eine Glas—, Keramik— oder Kunststoffdurchführung (5) mit dem Stützdraht (2) und den An— schlußdrähten (3) besitzt und

— daß an der Anschlußbaugruppe (7) ein die Anschlußdrähte (3) den Stützdraht (2) sowie den flachen Meßwiderstand (1) umhüllendes, einseitig geschlossenes Schutzrohr (6) befestigt ist.

2. Temperaturfühler nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußdrähte (3) aus einer Fe- und/ oder Ni-, Cr-, Co-Legierung bestehen und mit ihren vorzugsweise angewinkelt ausgebildeten Enden mit den Kontaktflächen des Meßwiderstan— des (1) verschweißt, verklebt oder verlötet sind.

3· Temperaturfühler nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß der Stützdraht (2) vorzugsweise aus einer Fe- und/oder Ni-, Cr-, Co-Legierung besteht und mindestens bis zur Hälfte der Unterseite des Trägerplättchens des Meßwiderstandes (1) an dieser vorzugsweise durch Zement, Glasur, Kleber oder Lack befestigt ist.

4. Temperaturfühler nach.. Anspruch. 1 _r

dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußbaugruppe (7) an der dem Meßwiderstand (1) abgewandten Anschlußseite als Steckverbindung aus-

gebildet ist und vorzugsweise aus einer AL-Stahl-Legierung oder Kunststoff besteht.

5. Temperaturfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Schutzrohr (6) längs des Meßwiderständes (1) sich verjüngend ellipsenförmig abgestreckt ist.

Hierzu 2 Blätter Zeichnungen