DD284521A5 - Oberflaechentemperaturfuehler - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen mobilen Oberflaechentemperaturfuehler. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Oberflaechentemperaturfuehler mit einer Sensoranordnung zu entwickeln, der unterschiedliche Tasterlaengen fuer schwer zugaengliche Meszorte besitzt und eine konstante Andruckkraft sowie eine hohe Meszsicherheit gewaehrleistet. Der erfindungsgemaesze Oberflaechentemperaturfuehler besitzt im Griffelement 3 ein Gelenk 2, das ein Kippen des Teleskoprohrsystems 1 in bestimmten Winkelbereichen ermoeglicht und damit eine konstante Andruckkraft realisiert. Der vordere Teil des Teleskoprohrsystems 1 besteht aus einer Mantelleitung 5, die abgewinkelt und mit dem Oberflaechentemperatursensor 4 versehen ist. Fig. 1 zeigt den Oberflaechentemperaturfuehler im Schnitt. Fig. 1{Temperaturmessung; Oberflaechentemperaturmessung; Antastfuehler; Teleskoprohrsystem; konstante Andruckkraft}

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Oberflächentemperaturfühler mit einer Sensoranordnung zur Messung von Oberflächentemperaturen an Geraten, Maschinen ⁴d Bauteilen. Die Erfindung ist insbesondere anwendbar bei Oberflächentemperaturmessungen mit universe et Charakter und bei variablen Meßorten.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik Die Temperaturen von Festkörperobeiflächen werden häufig mit Hilfe von direkt aufsetzenden Tasten und zugehörigen analog

oder digital anzeigenden Auswertegeräten ermittelt. Ein Nachteil der Tastermessung ist das im Meßprinzip begründete Auftreten thermischer Meßfehler, die u. a. mit beeinflußt werden von der aufgewendeten Andruckkraft des Tasters.

Es gehört zum Stand der Technik, den Einfluß der Andruckkraft desTasters durch d<M Einsatz von Federelementen zu verringern. So ist es bekannt, die Thermoschenkel eines Thermoelementes in Form von Spiralfedern paarweise zu wendeln und die Schweißperle als Kontaktfleche zwischen die Thermodrahtfedern in Höhe der Federenden zu positionleren, oder ein Mantelthermoelement spiralförmig als Feder auszubilden und am Federende eine Kontaktplatte anzulöten (z. B. DE PS 878443,

DE PS 958601).

Nach der DD-PS 233422 ist es bekannt, den Tasterstempel vorn mit einer Kontaktfläche zu versehen und am hinteren Stempelende ein Federelement anzubringen. Die Kraft-Weg-Kennlinien dieser Federanordnungen sind im allgemeinen temperaturabhängig und eine Variation der Andruckkrafi ist auf einfache Weise nicht realisierbar. Die Reproduzierbarkeit des Wertes der Andruckkraft erzielt man dadurch,

daß am Fühlerschutzrohr ein den Federweg begrenzendes Element angebracht oder das Fühlerschutzrohr selbst als Anschlag ausgebildet ist.

In der DE-GM 1891637 ist der anschlagbildende Teil des Fühlerschutzrohresz.B. als Dreibein ausgestaltet. Bei derartigen

konstruktiven Gestaltungen, insbesondere bei starken Andruckkräften durch den Messenden Ist nicht zu vermelden, daß die

Oberfläche des Meßobjektes über diese Anschläge stark belastet und u. U. beschädigt wird. Es ist nach der US-PS 4321827 bekannt, einen gewinkelten Fühlerstab im vordersten Teil mit einem «Ich zur Oberfläche

selbstausrichtenden Tasterstempel zu versehen, wodurch ein guter Wärmekontakt zur Meßoberfläche eintritt. Nachteilig ist jedoch auch hier, daß die Andruckkraft über den Handdruck des Messenden direkt realisiert wird.

Allen diesen bekannten Tastern ist nachteilig, daß sie keine Messungen an schwer zugänglichen Stellen, in Spalten und zwischen Planenkörpern, gestatten. Hierzu ist es bekannt, Infrarotkameras einzusetzen, die eine automatische Abtastung des Meßobjektes, die entsprechende Meßwertverarbeitung und die farbige Registrierung des Temperaturfeldes enthalten. Nachteilig bei diesem Verfahren ist die unzureichende Kenntnis des Strahlungskoeffizienten der anvisierten Oberfläche, die zu

erheblichen Meßfehlern führten.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Oberflächentemperaturfühlers, der einfach und kostengünstig herstellbar sowie universell einsetzbar ist.

Darlegung de· Wesen* der Erfindung Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Oberflächentemperaturfühler mit einer Sensoranordnung zu entwickeln, der

unterschiedliche Tastarmlängen für unterschiedlich entfernte und schwer zugängliche Meßorte besitzt sowie eine konstante

Oberflächenandruckkraft bei gleichzeitig hoher Moßsicherheit gewährleistet. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 sowie die vorteilhafte Ausgestaltung nach den Merkmalen der weiteren Unteransprüche gelöst. Hierbei befindet sich im Griffelement ein Drehgelenk, an das ein Teleskoprohrsystem angebracht ist. Die vordere Stufe des Teleskoprohrsystems besteht aus einer abgewinkelten Mantelleitung mit dem Oberflächentemperatursensor. Die an die Mantelleitung angeschlossene Anschlußleitung gleitet frei in den Teleskoprohren beim Auseinander- oder Zusammenschieben. Vorteilhaft ist, daß die Andruckkraft bei waagerechter Gebrauchslage des Oberfidchentemperaturfühlers im wesentlichen durch

das Eigengewicht des Fühlerschutzrohres bestimmt wird. Dadurch sind einerseits Beschädigungen der Oberflächen des

Meßobjektes und andererseits unterschiedliche statisch thermische Fehler durch veränderliche Andruckkräfte ausgeschlossen.

einfachste Weise beliebig verändert bzw. erhöht werden.

Für eine Vielzahl von Meßaufgaben in laufenden Fertigungsprozessen und bei der Überwachung thermisch belasteter Maschinen erweist sich weiterhin das ausziehbar und im vorderen Teil abgewinkelt gestaltete Fühlerschutzrohr als Vorteil. So können mit dem erfindungsgemäßen Oberflächentemperaturfühler unterschiedliche Oberflächenmeßaufgaben mit hoher Genauigkeit gelöst werden.

Autführungsbeitpiel Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Die Figur 1 zeigt den schematischen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Ausführungsform des Oberflächentemperaturfühlers. Im Gnffelement 3 ist ein Gelenk 2 angeordnet. Dieses besteht aus einem auf das letzte Rohr des Teleskoprohrsystems 1

aufgelöteten Ring 8, der in einer konisch erweiterten und justierbaren Nut des Griffelementes 3 kippbar gelagert ist. Das

Griffelement 3 ist in Übereinstimmung mit der erweiterten Nut sensorseitig trichterförmig ausgearbeitet. Dadurch ist das

gesamte Teleskoprohrsystem 1 um einen bestimmten Winkelbereich im Griffelement 3 frei kipp- bzw. drehbar. Aufgrund arbeitsphysiologischer Gegebenheiten wird bei waagerechtem Gebrauch des Oberflächentemperaturfühlers sofort der freie

Kippspielraum des Gelenkes 2 erkannt und eine Benutzung des Oberflächentemperaturfühlers in der Kippanschlagstellung ist

nahezu ausgeschlossen. Die relative Lage des Griffelementes 3 in der Hand des Bedienenden kann im Rahmen des kippbaren

Winkelbereichet des Teleskoprohrsystems 1 wegen der Cosinus-Abhängigkeit der Schwerkraft vom Kippwinkel bei

waagerechter Gebrauchslage vernachlässigt werden.

Bei einer weiteren Ausführungsvariante ist das Gelenk 2 als eine eng gewickelte Spiralfeder ausgebildet. Das Teleskoprohrsystem 1 wird durch Auseinanderziehen verlängert. Der vordere Teil des Teleskoprohrsystems 1 besteht aus

einer Mantelleitung 5 mit eingelagerten Thermoelementen, also einem Mantelthermoelement. Die Mantelleitung 5 ist vorn um einen Winkel von vorzugsweise 90° abgewinkelt und an ihrer Spitze abgemantelt. Die Thermodrähte der Mantelleitung 5 sind mit einem Auflötschaltstuck verschweißt.

Die freien Thermodrahtstücke sind in einer silikatischen Aufschmelzmasse 9 eingebettet, die die Thermodrähte ausreichend

isoliert und die Spitze insgesamt stabilisiert.

Bei einer weiteren Ausführungsvariante ist im vorderen Teil der Mantelleitung 5 ein Oberflächentemperatursensor 4,

vorzugsweise ein Platindünnschichtsensor, eingebaut.

Am anderen Ende der Mantelleitung 5 sind die Thermodrähte mit der zugehörigen Anschlußleitung 7 elektrisch und zugentlastet

verbunden. Die Anschlußleitung 7 besteht hierbei aus thermoelektrischem Ausgleichsmaterial. Die Anschlußleitung 7 ist gleitbar gelagert und bewegt sich frei in den Rohren des Teleskoprohrsystems 1, so daß sie beim Ein- und Aueeinanderschieben des Teleskoprohrsystems 1 nicht hinderlich wirkt. Zur thermischen Isolation gegenüber der Mantelleitung 5 ist im vorderen

Ende des zweiten Teiles des Teleskoprohrsysteme 1, das mit der Mantelleitung 5 gekoppelt ist, ein Isolierstück β eingepaßt.

Claims (5)

1. Oberflächentemperaturfühler, bestehend aus Sensorelement, Griffelement, Fühlerschutzrohr und Anschlußleitung, dadurch gekennzeichnet, daß das Fühlerschutzrohr aus einem Teleskoprohrsystem (1) aufgebaut ist und der eine Teil des Teleskoprohrsystems (1) mit einem im Griffelerrnnt (3) angeordneten Gelenk (2) verbunden ist und der entgegengesetzte vordere Teil des Teleskoprofirsystems (1) aus einer abgewinkelten Mantelleitung (5) mit eingebautem Oberflächentemperatursensor (4) besteht und daß an dieabgewinkelte Mantelleitung (5) _.ne in den weiteren Elementen des Teleskoprohrsystems (1) gleitbar lagernde Anschlußleitung (7) angeschlossen ist.

2. Oberflächenternperaturf ühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelleitung (5) mit dem Oberflächentemperatursensor (4) vorzugsweise als Mantelthermoelement ausgebildet und im vorderen Teil abgemantelt, mit einem Auflötschaltstück verschweißt und mit einer silikatischen Aufschmelzmasse (9) umschmolzen ist.

3. Oberflächentemperaturfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im vorderen Teil der Mantelleitung (5) ein Oberflächentemperatursensor (4), vorzugsweise ein Platin-Dünnschichtmeßwiderstand, eingebaut ist.

4. Oberflächentemperaturfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Griffelement (3) an der zum Oberflächentemperatursensor (4) zeigenden Seite längs- bzw. trichterförmig aufgeweitet und das Teleskoprohrsystem (1) zum Griffelement (3) in einem Winkelbereich von vorzugsweise 20° schwenkbar angeordnet ist.

5. Oberflächentemperaturfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenk (2) im Griffelement (3) als enggewickelte Spiralfeder ausgebildet ist.