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. 1The temperature sensor consists of a measuring resistor (1) designed as a carrier plate with a temperature-dependent resistance path, a connection socket (4), conductor brackets and protective tube (6). In this case, the Traegerplaettchen the flat measuring resistor (1) by a special arrangement of a support wire (2) and the Anschlussdraehte (3), which are fixed in a designed as an installation fitting glass, ceramic or Kunststoffdurchfuehrung (5), secured against shocks and shocks , The small dimensions and errors of the temperature error are advantageous. Fig. 1

Description

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

Anmelder:applicant:

VEB Thermometerwerk GerabergVEB thermometer Geraberg

DDR - 6306 Geraberg Elgersburger Str. GDR - 6306 Geraberg Elgersburger Str.

IPX: G 01 K 7/18 Titel der Erfindung: TemperaturfühlerIPX: G 01 K 7/18 Title of the Invention: Temperature sensor

Field of use:

Die Erfindung ist anwendbar bei der Fertigung von Temperaturmeßfühlern mittels Temperaturmeßwiderständen, die aus einem dünnen bzw. flachen, eine Metall-Widerstandsschicht tragenden Substrat bestehen.The invention is applicable to the manufacture of temperature sensors by means of Temperaturmeßwiderständen, consisting of a thin, a metal-resistance layer-bearing substrate.

Characteristic of the known technical solutions:

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-Thin plate-shaped Temperaturmeßwiderstände, which consist of a ceramic carrier plate as a substrate and a thin metal coating as a temperature-dependent resistance layer are known from DE-OS 2507 and DE-OS 25 27 739. The correspondingly structured resistance layer generally has two contact surfaces, to which, according to a known bonding method, such as soldering, welding, bonding or sintering with conductive paste, two contact surfaces are used.

1*11084-02038941 * 11084-0203894

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.End wires are connected. The tensile, compressive and gravitational forces occurring during production and when installed in temperature jumps and mechanical impacts require additional measures to ensure a stable connection between the connecting wire and contact surface.

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.According to DE-OS 261 5473 an embodiment of such a platelet-shaped measuring resistor is known in which the joints are over-melted together with the resistive layer by means of a glaze and the bonding surfaces are pretreated with gold.

Die Stützwirkung dieser Glasurschicht ist jedoch ungenügend, insbesondere beim Auftreten von Scherkräften reißt der Draht ab.However, the supporting effect of this glaze layer is insufficient, especially when shear forces occur, the wire breaks off.

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.In a further known embodiment of a platelet-shaped measuring resistor, the wires are guided through holes in the carrier body, bent in an eye-shaped manner and fixed in the holes with a ceramic frit. Although this arrangement provides high protection against tensile and shear forces, but has the disadvantage that the production is cumbersome and expensive.

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.Furthermore, DE-GM 76 29 727 is known, in the renewal, the lead wires are guided by a short insulator and fastened together with this by means of a glaze frit layer on the resistive layer and the ceramic plate. The disadvantage is that with larger forces the entire insulator can break off.

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.From DE-GM 75 41 295 a temperature sensor is known, which has a cylindrical shaped body with a running in the interior in the direction of the longitudinal axis profile bore arbitrary cross-section as a carrier. On the flat inner wall, a ceramic carrier plate is firmly connected, which carries on the wall facing away from the surface a firmly adhering structured platinum layer, wherein the electrically conductive lead wires are fixed by electrically non-conductive sealing compounds at one or both ends of the shaped body and guided to the outside ,

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 durchThe above-mentioned solutions are conventionally assembled into measuring inserts, i. H. the correspondingly secured measuring resistors are at their leads with by

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.Ceramic Kapillaren pulled inner conductor wires welded and inserted into Meßsatzsatzrohre, which are filled with filler and provided on the open side of the Meßeinsatzrohres with a connection socket. In addition to the classic measuring inserts and Meßeinsatzausführungen with special storage of the measuring sensor and execution of its connection line are known. After the DB-OS 23 38 169 of the sensor is resiliently mounted on the protective tube bottom and the mass-related. Measuring signal is tapped via an isolated pin. According to DE-OS 32 04 001 a cheap variant of a connection fitting or supply line design in the form of a lamp socket detection is known.

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.Furthermore, from DE-OS 30 49 056 a holder is known, which is based essentially on the fact that the protruding inner conductor wires are bent trough-shaped in the lower part of the Meßeinsatzes and serve these wells for receiving the flat measuring resistor. Another 15Sicherung carried out by a putty cone to the inner wire ceramics.

Object of the invention

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.The aim of the invention is to find in the most commonly used for process engineering temperature range and the percentage most commonly occurring installation lengths deviating from the classical design principle of the measuring insert, mechanically safe and compact sensor assembly, which also technologically easy to master, little material intensive and Therefore, inexpensive to manufacture, and has a high reliability.

Explanation of the essence of the invention

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 zuverlässigkeitsminderndeThe object of the invention is to provide on the basis of a flat, a metal-resistive layer-bearing substrate, a structural design of a temperature sensor, the reduction in its individual components and using prefabricated ₄ modules simultaneously in its outer. Dimensions and its mass is minimized and has a higher Anspre chge schwind ing ability to temperature changes and a lower static-thermal measurement error and schv / ingungs- and shockproof and shear, tensile and pressure-proof stored with its leads and reliability-reducing in the measuring circuit

Verbindungsstellen minimiert sind.Connection points are minimized.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Bevorzugte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.This object is achieved by the characterizing features of claim 1. Preferred embodiments of the invention are characterized in the subclaims.

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.The advantages achieved with the invention are, in particular, "that the connection wire design makes do without further inner conductor guided in the ceramic tube compared to the conventional measuring insert." Two vulnerable connection points in the hot zone continue to be omitted, so that the functional and measuring reliability increases It is also advantageous that the connecting wire feedthrough at the same time performs the function of the installation fitting, so that a compact robust temperature sensor is formed, which is in vibration-loaded pipelines or in A further advantage is that reduced dynamic and static-thermal measurement errors occur due to the reduced mass and reduced axial thermal resistance ,

embodiments

Die Erfindung soll anhand von zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to two embodiments. Show it:

Fig. 1 einen Temperaturfühler mit Verkapselung und Sockel mit Einschraubgewinde im LängsschnittFig. 1 shows a temperature sensor with encapsulation and socket with screw thread in longitudinal section

Fig. 2 den Temperaturfühler nach Fig. 1 im Schnitt A/B Fig. 3 den Temperaturfühler nach Fig. 1 in DraufsichtFig. 2 shows the temperature sensor of Fig. 1 in section A / B Fig. 3 shows the temperature sensor of FIG. 1 in plan view

Fig. 4 einen Temperaturfühler mit Verkapselung und einfachem Sockel im LängsschnittFig. 4 shows a temperature sensor with encapsulation and simple socket in longitudinal section

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 AnschlußdrähteFig. 1 shows a flat measuring resistor 1, which comprises a ceramic substrate on which a platinum resistance layer is sawn r that is linearly dependent on the temperature between 0 and 100 ⁰ C. The resistance layer has two contact surfaces on which the connecting wires 3 of specific. Smelting or expansion alloys of Fe, and / or Ni, Cr, Co by welding, soldering or gluing are attached accordingly. The connecting wires

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.are guided slightly angled, so that a minimum contact force of 0.01 N is achieved by this deformation. At the opposite side of the resistive layer of the ceramic substrate substrate is a support wire 2 made of specific melting or expansion alloys of Pe and / or Ci, Cr, Co with preferably rectangular cross-section which extends at least "to the middle of the substrate substrate and with this by cement, The other ends of the connecting wires 3 and the supporting wire 2 lead to the bores of the metal base 4, in which there are glass bushings 5. These glass bushings 5 isolate the connecting wires 3 and the supporting wire 2 against each other and connect them firmly with the base 4. The ends of the connecting wires 3 in the base 4 may be straight or angled and formed as Lötöse.

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.The base 4 is discontinued and threaded several times, so that the valve can be screwed. The upper thread of the base is used to screw a cap. The elongated connecting wires 3, the support wire 2 and the flat measuring resistor 1 are enveloped by a cylindrical protective cap 6, which is attached airtight to the base 4.

Fig. 2 und 3 zeigen den Temperaturfühler nach Fig. 1 in anderer Darstellung.Figs. 2 and 3 show the temperature sensor of FIG. 1 in a different representation.

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.Fig. 4 shows a temperature sensor, which is structurally designed as the temperature sensor of FIG. Only the base 4 has no Einschraubgewinde, but a paragraph and can thus be secured by a flange or a union nut.

Claims

claim

1. Temperature sensor, consisting of a trained as a carrier plate with temperature-dependent resistance path and contact surfaces measuring resistor, a terminal base,! Wires and a protective tube
characterized,

- That the support plate of the flat measuring resistor (1) between a fixed to its underside preferably rectangular support wire (2) and attached to the contact surfaces lead wires (3) is arranged with a certain minimum contact pressure of 0.01 N,

- That the terminal base is a terminal assembly (7), which is also designed as an installation fitting in the form of a screw-in a Einpreßteiles with knurling or a deep-drawn part with or without planschansatz and centrally a glass, ceramic or plastic bushing (5) with the support wire (2 ) and the connecting wires (3) and

- That on the connection assembly (7) a the connecting wires (3) the support wire (2) and the flat measuring resistor (1) enveloping, one-sided closed protective tube (6) is fixed.

2. Temperature sensor according to claim 1,

characterized in that the connecting wires (3) consist of a Fe and / or Ni, Cr, Co alloy and welded with their preferably angled ends with the contact surfaces of the Meßwiderstan- (1), glued or soldered.

3 temperature sensor according to claim 1,

characterized in that the support wire (2) preferably consists of a Fe and / or Ni, Cr, Co alloy and at least up to half of the underside of the support plate of the measuring resistor (1) at this preferably by cement, glaze, adhesive or paint is attached.

4. Temperature sensor according .. claim. 1 _r

characterized in that the connection module (7) on the measuring resistor (1) facing away from the terminal side as a plug connection

is formed and preferably made of an AL-steel alloy or plastic.

5. Temperature sensor according to claim 1, characterized in that the cylindrical protective tube (6) along the measuring resistor (1) is tapered elliptical tapered.

For this 2 sheets drawings