DE102009050431A1

DE102009050431A1 - Verfahren zur Kalibrierung von Temperaturfühlern

Info

Publication number: DE102009050431A1
Application number: DE200910050431
Authority: DE
Inventors: Peter Westerfeld
Original assignee: ABB AG Germany
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 2009-10-22
Filing date: 2009-10-22
Publication date: 2011-09-15
Anticipated expiration: 2029-10-23
Also published as: DE102009050431B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vergleichskalibrierung von Temperaturfühler, insbesondere von Thermoelementen und Widerstandsthermometern mit Messeinsatz (1) und Schutzrohr (2) aus thermoelektrisch unterschiedlichem Material. An dem Messpunkten (3, 4) im Anschlusskopf (6) wird die Thermospannung gemessen, die sich zwischen Messeinsatzrohr (1) und Schutzrohr (2) ausbildet. Hieraus wird bei bekannter Kopftemperatur über spezielle Grundwertreihen die Temperatur an der Berührungsstelle (3) ermittelt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kalibrierung von berührenden Temperaturfühlern im eingebauten betrieblichen Zustand.
Aus dem Fachbuch Karl Ehinger und andere: Praxis der industriellen Temperaturmessung, ABB Automation Products GmbH, Alzenau 2006, Seite 224, 225 ist die Vergleichskalibrierung bei Temperaturfühlern bekannt, wobei Temperaturfühler beispielsweise in Öfen mit konstanter Temperatur eingebracht werden und eine Vergleichstemperaturmessung mit einer getrennten Temperaturmesseinrichtung erfolgt. Ferner ist durch offensichtliche Vorbenutzung allgemein bekannt, bei in Betriebsanlagen eingebauten Temperaturfühlern zu Vergleichsmessungen den Messeinsatz gegen einen kalibrierten Messeinsatz auszutauschen.
Die Vergleichskalibrierung mit konstanten Wärmequellen und Vergleichstemperaturmesseinrichtungen erfordern einen hohen Aufwand an Prüf- und Kalibriergeräten, die für verschiedene Kalibriertemperaturbereiche auch mehrfach vorhanden sein müssen. Dadurch, dass größere Wärmeträgermassen für verschiedenen Fixpunkte eingeschwungen zu erwärmen sind, sind bei Vergleichskalibrierungen lange Prüfzeiten die Regel.
Die Vergleichskalibrierung vor Ort bedingt eine Vielzahl von kalibrierten Messeinsätzen mit verschiedenen Messeinsatzlängen und Messeinsatzrohrdurchmessern, wodurch bei der Vielfalt an konstruktiven Ausführungen von Temperaturfühlern der Prüfaufwand erheblich steigt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Verfahren für eine unabhängige Zweit- oder Vergleichstemperaturmessung an einem Temperaturfühler anzugeben.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Mitteln des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den rückbezogenen Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung geht aus von einem Thermometer mit einem an der Spitze eines metallischen Messeinsatzes angeordneten Temperaturfühler, der mindestens bodenberührend in ein metallisches Schutzrohr eintaucht, bei dem sich die Metalle des Messeinsatzes und des Schutzrohres unterscheiden. Das Schutzrohr ragt mit einem Ende in einen Behälter durch eine Öffnung in einer Behälterwand. An dem anderen Ende des Schutzrohres ist ein Anschlußkopf zur Aufnahme eines Klemmenträgers angeordnet.
Erfindungsgemäß wird zur Kalibrierung des Temperaturfühlers die Thermospannung zwischen dem Messeinsatz und dem Schutzrohr gemessen. Aus deren bekannter Materialpaarung wird die tatsächliche Temperatur an der Berührungsstelle bei bekannter Kopftemperatur ermittelt und mit der gemessenen Temperatur des Temperaturfühlers verglichen. Bei Abweichungen wird die Messwertausgabe des Thermometers auf die tatsächliche Temperatur eingestellt.
Vorteilhafterweise ist die erfindungsgemäße Kalibrierung mit einfachen Mitteln, geringem Zeitaufwand und ohne Demontage des Thermometers möglich. Dabei sind das Bereithalten und Mitführen von kalibrierten Messeinsätzen diverser Bauformen obsolet.
Darüber hinaus wird eine hohe Genauigkeit der Vergleichsmessung erreicht, da alle Messstellen an der Berührungsstelle am Messeinsatzende identisch sind.
Schließlich verkürzen sich die Prüfzeiten, da weniger Masse eingeschwungen erwärmt werden muss.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die dazu erforderlichen Zeichnungen zeigen:
1 eine teilweise geschnittene Prinzipdarstellung eines Thermometers
2 ein Prinzipschaltbild einer Vergleichsmessstelle
In der 1 ist ein Thermometer für den industriellen Einsatz teilweise geschnitten in seinen erfindungswesentlichen Einzelheiten dargestellt. Durch eine Öffnung in einer fragmentarisch dargestellten Behälterwand 8 eines Behälters ragt ein Schutzrohr 2 in das Innere des Behälters hinein, in dem sich das Medium befindet, dessen Temperatur zu bestimmen ist. In das Schutzrohr 2 ist ein Messeinsatz 1 eingetaucht, an dessen Spitze ein Temperaturfühler angeordnet ist. Die Spitze des Messeinsatzes 1 berührt dabei den Boden des Schutzrohres 2 an der Berührungsstelle 3. Das bezogen auf den Behälter äußere Ende des Schutzrohres 2 trägt einen Anschlußkopf 6 zur Aufnahme eines Anschlußsockels.
In bevorzugter Ausgestaltung des Thermometers ist der Temperaturfühler als Thermopaar ausgebildet. Alternativ kann ein Pt100-Messwiderstand vorgesehen sein.
Während des bestimmungsgemäßen Gebrauchs ist der Anschlußkopf 6 hermetisch dicht verschlossen. Durch eine Verschraubung 7 sind nicht dargestellte Anschlußleitungen in das Innere des Anschlußkopfes 6 geführt und mit dem Anschlußsockel verbunden.
Unter der Voraussetzung, dass Messeinsatz 1 und Schutzrohr 2 aus thermoelektrisch unterschiedlichen Materialien bestehen, wird an deren Berührungsstelle 3, an der sich auch im Messeinsatz 1 der Temperaturfühler befindet, ein unabhängiges Thermopaar bestehend aus Berührungsstelle 3, dem Messeinsatz 1 und dem Schutzrohr 2 gebildet.
Am kalten Ende des Schutzrohres 2 im Anschlusskopf 6 wird die Thermospannung zwischen dem Messeinsatz 1 und dem Schutzrohr 2 gemessen. Dazu wird ein Mikrovoltmeter 5 an einen Messpunkt 4 am Messeinsatz 1 und an einen Messpunkt 9 am Schutzrohr 2 angeschlossen. Aus der gemessenen Thermospannung wird die tatsächliche Temperatur an der Berührungsstelle 3 aus den Grundwertreihen der jeweiligen Materialpaarung der Werkstoffe des Messeinsatzes 1 und Schutzrohres 2 ermittelt.
Dazu ist in der 2 ein Prinzipschaltbild einer Vergleichsmessstelle dargestellt. Der Messeinsatz 1 und das Schutzrohr 2 bilden an der Berührungsstelle 3 ein Thermoelement, dessen Thermospannung zu Kalibrierzwecken mit einem Mikrovoltmeter 5 zwischen dem Messpunkt 4 am Messeinsatz 1 und dem Messpunkt 9 am Schutzrohr 2 gemessen wird.
Darüber hinaus wird die Temperatur an der Berührungsstelle 3 mit dem Temperaturfühler gemessen und mit der tatsächlichen Temperatur verglichen. Bei Abweichungen wird die Messwertausgabe des Thermometers auf die tatsächliche Temperatur einegestellt.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Anschlusskopf 6 mit Steckverbinderprüfbuchsen ausgestatten, an denen die Thermospannung steckbar abgegriffen wird.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, sowohl den Messeinsatz 1 als auch das Schutzrohr 2 gegen einen einheitlichen Bezugswerkstoff zu vermessen und die tatsächliche Temperatur an der Berührungsstelle 3 durch Differenzbildung der beiden Thermospannungen zwischen dem Bezugswerkstoff und dem Messeinsatz 1 beziehungsweise dem Schutzrohr 2 und den zugehörigen Grundwertreihen zu ermitteln. Als Bezugswerkstoff ist Platin bevorzugt.
Bezugszeichenliste

1: Messeinsatz
2: Schutzrohr
3: Berührungsstelle
4: Messpunkt am Messeinsatz
5: Mikrovoltmeter
6: Anschlusskopf
7: Verschraubung
8: Behälterwand
9: Messpunkt am Schutzrohr

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

Karl Ehinger und andere: Praxis der industriellen Temperaturmessung, ABB Automation Products GmbH, Alzenau 2006, Seite 224, 225 [0002]

Claims

Verfahren zur Kalibrierung von Temperaturfühlern, dadurch gekennzeichnet, dass mit einen unabhängigen thermoelektrischen Effekt des Temperaturfühlers eine Zweittemperatur ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Thermospannung zwischen Messeinsatzrohr (1) und Schutzrohr (2) im Anschlusskopf (6) an den kalten Messpunkten (4, 9) gemessen wird und daraus über spezielle Grundwertreihen die Temperatur an der Berührungsstelle (3) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Thermospannung im Anschlusskopf (6) an Steckverbinderprüfbuchsen abgegriffen wird.