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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Überprüfung eines Thermometers sowie auf eine Anordnung.
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Thermometer in der Prozesstechnik (Chemie, Öl, Kraftwerke) bestehen überwiegend aus einem metallischen Schutzrohr, welches direkt in das Prozessmedium eingebracht wird, und einem Thermometer-Messeinsatz, der in das Schutzrohr eingebracht wird. Die volle Funktion setzt aber voraus, dass der Messeinsatz am Boden des Schutzrohrs anliegt. Nur dann kann wird die Wärme schnell aus dem Prozess metallisch an den temperatursensitiven Messaufnehmer (Widerstandsthermometer oder Thermoelement) geleitetet werden. Konstruktiv wird daher der Messeinsatz von Federn nach „unten“ gedrückt, um einen Metall-zu-Metall-Kontakt sicherzustellen. Der zur Verfügung stehende Federweg beträgt ca. 8-10 mm. Der Aufbau und die Anforderungen an diese Thermometer ist bspw. durch VDI/VDE 3511 Blatt 5 Technische Temperaturmessungen und DIN 43772 Metall-Schutzrohre und Halsrohre für Thermoelemente und Widerstandsthermometer bestimmt.
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Beim Einbau bzw. beim Zusammenbau eines Thermometers, wie es bspw. in der Prozessautomatisierung verwendet wird, können verschiedene Fehler auftreten.
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Durch eine unpassende Auslegung von Messeinsatz- zu Schutzrohrlänge, unpassende Dichtungen oder fehlerhafte Installation, kann es dazu kommen, dass der Federweg nicht ausreicht, um den Messeinsatz gegen den Boden zu pressen. Durch den fehlenden metallischen Kontakt entsteht eine erhebliche Verlängerung der Ansprechzeit und besonders bei kurzen Schutzrohren kann es auch zu dauerhaften Messfehlern kommen.
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Im montierten Zustand ist es aber optisch kaum zu erkennen, ob der Messeinsatz anliegt oder nicht. Besonders bei großen Längen ist es schwierig zu vermessen, ob beide Komponenten zusammenpassen, denn die Verfahren mit Bandmaß oder Gliedermaßstab sind in der Regel zu ungenau.
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Es wurde also ein Verfahren gesucht, mit dem einfach, schnell und unabhängig von der Länge der Komponenten überprüft werden kann, ob der Fühler am Boden anliegt oder nicht.
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Würde der Anwender wissen, dass ein Fehler vorliegt, könnte er die geometrische Installation überprüfen und z.B. ein Gewinde fester anziehen, eine Dichtung austauschen oder die Bestellung überprüfen.
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Ein schnelles Überprüfungssystem kann auch in der Fertigung eingesetzt werden, um die Passgenauigkeit von Schutzrohr und Messeinsatz zu überprüfen (Qualitätssicherung).
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In der Patentanmeldung
AT 397 719 B ist ein Prüfstand für Wärmefühler von Thermometern offenbart.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Überprüfung eines Thermometers zu ermöglichen.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren und eine Anordnung gelöst.
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Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Überprüfung eines Thermometers, welches Thermometer ein Gehäusebasisteil aufweist, wobei ein Messeinsatz zur Bestimmung der Temperatur in einer Einbaurichtung in das Gehäusebasisteil eingesetzt und mit dem Gehäusebasisteil verbunden wird, wobei ein Prüfmittel zur Überprüfung des Zusammenbaus des Thermometers derart zwischen dem Messeinsatz und dem Gehäusebasisteil angeordnet und mechanisch fixiert wird, dass die mechanische Fixierung des Prüfmittels gelöst wird, wenn der Messeinsatz eine entgegensetzt zur Einbaurichtung gerichtete Kraft erfährt.
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In einer Ausführungsform des Verfahrens ragt der Messeinsatz im eingebauten Zustand durch eine Öffnung in dem Gehäusebasisteil.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens weist der Messeinsatz einen stabförmigen Abschnitt auf, der durch die Öffnung ragt.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens weist der Messeinsatz einen Sockel auf, der im eingebauten Zustand mit dem Gehäusebasisteil zusammenwirkt.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens dient das Gehäusebasisteil als Anschlag für den Sockel.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist wenigstens eine Öffnung in dem Sockel vorgesehen, um den Messeinsatz mit dem Gehäusebasisteil zu verbinden.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist wenigstens ein Federelement vorgesehen, das eine Kraft auf den Messeinsatz in Einbaurichtung ausübt (Vorspannung).
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist wenigstens ein Verbindungsmittel zum Verbinden von Messeinsatz und Gehäusebasisteil vorgesehen, wobei das Verbindungmittel einen ersten Anschlag für das Federelement aufweist.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens weist der Messeinsatz einen zweiten Anschlag für das Federelement auf.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens weist das Prüfmittel eine Ausnehmung auf, die als Aufnahme des stabförmigen Abschnitts des Messeinsatzes dient.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird die mechanische Fixierung des Prüfmittels gelöst, wenn die auf den Messeinsatz entgegengesetzt zur Einbaurichtung wirkende Kraft die vom Federelement in Einbaurichtung wirkende Kraft übersteigt.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens dient der Messeinsatz dazu, in ein Schutzrohr eingebracht zu werden, welches Schutzrohr mit dem Gehäusebasisteil verbindbar ist, wobei die auf den Messeinsatz entgegensetzt zur Einbaurichtung wirkende Kraft durch das Verbinden des Gehäusebasisteils mit dem Schutzrohr aufgebracht wird (indem das Gehäusebasisteil bspw. über ein Gewinde einen Vorschub erfährt).
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens dient der Messeinsatz dazu, in ein Schutzrohr eingebracht zu werden, welches Schutzrohr mit dem Gehäusebasisteil verbindbar ist, wobei die auf den Messeinsatz entgegensetzt zur Einbaurichtung wirkende Kraft durch das Verbinden des Gehäusebasisteils mit dem Schutzrohr aufgebracht wird, wobei das Schutzrohr einen Boden aufweist, der als Anschlag für den Messeinsatz dient, wobei die auf den Messeinsatz entgegensetzt zur Einbaurichtung wirkende Kraft durch das Verbinden des Gehäusebasisteils mit dem Schutzrohr und die dadurch über den Boden des Schutzrohres und den Messeinsatz auf das Federelement übertragene Kraft zum Lösen der mechanischen Fixierung des Prüfmittels dient.
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Hinsichtlich der Anordnung wird die Aufgabe durch eine Anordnung für die Überprüfung eines Thermometers, umfassend ein Gehäusebasisteil und einen Messeinsatz gelöst, wobei der Messeinsatz zur Bestimmung der Temperatur in einer Einbaurichtung in das Gehäusebasisteil eingesetzt und mit dem Gehäusebasisteil verbunden ist, wobei ein Prüfmittel zur Überprüfung des Zusammenbaus des Thermometers derart zwischen dem Messeinsatz und dem Gehäusebasisteil angeordnet und mechanisch fixiert ist, dass die mechanische Fixierung des Prüfmittels lösbar ist, indem eine entgegensetzt zur Einbaurichtung gerichtete Kraft auf den Messeinsatz aufgebracht wird.
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Bei dem Prüfmittel kann es sich bspw. um eine Passgenauigkeitsprüflehre handeln, die aus einem Papp- oder Kunststoffstreifen besteht, der in seinen Maßen bspw. an einen gängigen Messeinsatz mit bspw. 42 mm Durchmesser angepasst ist.
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Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
- 1: eine schematische Darstellung eines Thermometers,
- 2: eine schematische Darstellung eines Prüfmittels,
- 3: eine schematische Darstellung eines Messeinsatzes,
- 4: eine schematische Darstellung eines Gehäusebasisteils mit eingebrachtem Messeinsatz und Prüfmittel, bei fixiertem Prüfmittel, und
- 5: eine schematische Darstellung eines Gehäusebasisteils mit eingebrachtem Messeinsatz und Prüfmittel, bei lösbarem Prüfmittel.
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1 zeigt eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Thermometers TH wie es typischerweise in der Prozessautomatisierungstechnik eingesetzt wird. Das Thermometer TH weist einen Anschlusskopf AK auf, der ein Gehäusebasisteil B und einen Gehäusedeckel D aufweist. Gehäusedeckel D und Gehäusebasisteil B können wie in 1 gezeigt, über ein Scharnier miteinander verbunden sein. Der Gehäusedeckel D kann aber auch über korrespondierende Gewinde mit dem Gehäusebasisteil B verschraubt werden.
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Optional kann wie in 1 gezeigt auch ein sog. Halsrohr H vorgesehen sein, über das der Anschlusskopf AK von einem Schutzrohr R beabstandet ist.
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Das Schutzrohr R dient dabei zur Aufnahme eines Messeinsatzes ME. Der Messeinsatz ME wird also in das Schutzrohr R eingebracht. Der Messeinsatz ME weist dabei bevorzugt an seinem entfernten Ende einen Messaufnehmer zur Bestimmung der Temperatur auf. Entsprechende Messaufnehmer und Messeinsätze ME sind aus dem Stand der Technik bekannt.
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Die volle Funktion setzt dabei voraus, dass der Messeinsatz ME am Boden G des Schutzrohrs R anliegt. Nur dann wird die Wärme schnell aus dem Prozess metallisch an den temperatursensitiven Messaufnehmer, wie bspw. Widerstandsthermometer oder Thermoelement, geleitet werden. Konstruktiv wird daher der Messeinsatz ME von Federn, nicht gezeigt, nach „unten“ gedrückt, um bspw. einen Metall-zu-Metall-Kontakt sicherzustellen. Der zur Verfügung stehende Federweg beträgt ca. 8-10 mm.
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Vorschriften und entsprechende Anforderungen derartige Messeinsätze ME sind in der VDI/VDE 3511 Blatt 5 Technische Temperaturmessungen und DIN 43772 Metall-Schutzrohre und Halsrohre für Thermoelemente und Widerstandsthermometer enthalten. Industrielle Messeinsätze und u.a. auch der hier gezeigte Messeinsätze ME sind entsprechend ausgestaltet.
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Das Halsrohr H ist vorliegend mit dem Schutzrohr R und mit dem Gehäusekopf verbunden. Die Verbindung mit dem Schutzrohr R erfolgt über ein Gewinde G1. Durch das Gewinde erfährt der längliche in dem Halsrohr H und dem Schutzrohr R befindliche Messeinsatz ME einen Vorschub in Richtung des Bodens G des Schutzrohre R, vorzugsweise bis dieser dort aufliegt.
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Durch eine unpassende Auslegung von Messeinsatzlänge zu Schutzrohrlänge, unpassende Dichtungen oder fehlerhafte Installation, kann es dazu kommen, dass der Vorschubweg nicht ausreicht, um den Messeinsatz ME gegen den Boden zu pressen. Durch den fehlenden metallischen Kontakt, entsteht eine erhebliche Verlängerung der Ansprechzeit und besonders bei kurzen Schutzrohren kann es auch zu dauerhaften Messfehlern kommen.
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Im montierten Zustand ist es aber (bspw. im Gehäusebasisteil) optisch kaum zu erkennen, ob der Messeinsatz ME anliegt oder nicht. Besonders bei großen Längen ist es schwierig zu vermessen, ob beide Komponenten zusammenpassen, denn die Verfahren mit Bandmaß oder Gliedermaßstab sind in der Regel zu ungenau.
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Es wurde also ein Verfahren gesucht, mit dem einfach, schnell und unabhängig von der Länge der Komponenten überprüft werden kann, ob der Fühler des Messeinsatzes ME, bspw. die Spitze des Messeinsatzes ME am Boden G anliegt oder nicht. Würde der Anwender wissen, dass ein Fehler vorliegt könnte er die geometrische Installation überprüfen und z.B. Gewinde fester anziehen, Dichtungen austauschen oder die Bestellung überprüfen.
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Ein schnelles Überprüfungssystem kann auch in der Fertigung eingesetzt werden, um die Passgenauigkeit von Schutzrohr R und Messeinsatz ME zu überprüfen (Qualitätssicherung).
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2 zeigt eine Ausführungsform des vorgeschlagenen Prüfmittels P. Das Prüfmittel P hier kann auch als Passgenauigkeitsprüflehre bezeichnet werden und besteht bspw. aus einem Papp- oder Kunststoffstreifen, der in seinen Maßen an den gängigen Messeinsatz mit 42 mm Durchmesser angepasst ist, d.h. er kann eine Ausnehmung Z aufweisen, die einen Durchmesser aufweist, der zumindest demjenigen des Messeinsatzes entspricht. Zudem kann diese Ausnehmung Z auch eine Länge ZL aufweisen.
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Das Material aus dem das Prüfmittel P besteht, kann bspw. so weich sein, dass sich die Befestigungsnieten, die leicht aus der Unterseite des Messeinsatzes ME herausstehen, s. 3, in das Prüfmittel P, hier den Streifen, eindrücken können. So kann gewährleistet werden, dass der als Prüfmittel P dienende Streifen nicht nur durch die Reibung zwischen Messeinsatz ME und Gehäusebasisteil B sondern auch durch die elastische Verformung des Materials festgehalten wird.
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Die Maße des Prüfmittels P können bei einer Dicke von bspw. ca. 0,3 bis 0,5 mm z.B. eine Breite B von ca. 42 mm und eine Länge L von ca. 140 mm betragen. Es sind natürlich andere Abmessungen und Konturen des Prüfmittels P als die in 2 gezeigten möglich.
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3 zeigt eine perspektivische Ansicht auf die Unterseite eines Messeinsatzes ME.
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Darauf sind die o.g. Befestigungsnieten N zu erkennen. Ferner sind die Aufnahmen A und die in diese Aufnahmen A passenden Schrauben S zu erkennen. Die Schrauben S dienen dabei zur Herstellung einer Verbindung zwischen dem Messeinsatz ME und dem Gehäusebasisteil B. Vorzugsweise weist der Messeinsatz ME, wie in den Ausführungsform gem. 3 und 4 gezeigt, einen als Absatz dienenden Sockel L auf. Ferner weist der Messeinsatz ME einen länglichen stabförmigen Teil auf, der dazu dient, in ein Schutzrohr R zu ragen.
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Bei den Schrauben S kann es sich bspw. um Feder-Schrauben handeln, bei der eine Schraube S in der Seele, d.h. das Innere, einer Schrauben- oder Spiralfeder angeordnet ist und der Schraubenkopf als Anschlag für die Schrauben- oder Spiralfeder dient. Es ist natürlich möglich ein anderes Federelement oder Verbindungselement zu verwenden, das eine Rückstellkraft erzeugt, wenn eine Verbindung zwischen Messeinsatz ME und Gehäusebasisteil B hergestellt wird.
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4 zeigt eine perspektivische Ansicht des mit dem Messeinsatz ME verschrauben Gehäusebasisteils B. Ferner ist zwischen dem Messeinsatz ME und dem Gehäusebasisteil B ein Prüfmittel P in Form des in 2 gezeigten Streifens eingebracht.
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Bei der Installation des Prüfmittels P wird dabei bspw. wie folgt vorgegangen: Im nicht montierten Zustand (d.h. ohne Schutzrohr R) wird das Prüfmittel (siehe ) unter dem Messeinsatz ME eingeklemmt. (d.h. der Messeinsatz ME wird gegen die Feder vom Boden des Anschlusskopfes AK hochgezogen, das Prüfmittel wird eingesteckt und dann der Messeinsatz ME wieder losgelassen). Bei geschlossenem Anschlusskopf AK überdeckt dieser Streifen gleichzeitig bspw. auch die Anschlussklemmen für die Anschlussleitungen des Messaufnehmers, so dass das Prüfmittel P nicht übersehen werden kann.
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Ferner kann das Prüfmittel P durch den Andruck durch die Federn nur mit großer Kraft herausgezogen werden.
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Anschließend erfolgt die vorgesehene Montage in das Schutzrohr R, was in der Regel bedeutet, dass der Messeinsatz ME über das Halsrohr H oder den Anschlusskopf AK in das Schutzrohr R eingeschraubt wird. Falls der Messeinsatz ME den Schutzrohrboden G berührt, wird der Messeinsatz ME gegen den Widerstand der Federn in Anschlusskopf AK nach oben gedrückt. Damit löst sich die Einklemmung des Prüfmittels P unter dem Sockel L. In diesem Fall kann das Prüfmittel ohne große Kraft herausgezogen werden, so dass danach mit dem elektrischen Anschluss des Messeinsatzes ME begonnen werden kann.
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5 zeigt einen Schnitt durch einen in ein Schutzrohr R eingebrachten Messeinsatz ME.
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Falls sich der Streifen weiterhin nur schwer entfernen lassen kann, so befindet sich der Sockel L immer noch in der Position am unteren Anschlag (liegt also quasi an dem Gehäusebasisteil an) und die Spitze des Messeinsatzes ME hat keinen Kontakt mit dem Boden G des Schutzrohrs R. Die Installation muss wie oben beschrieben überprüft werden.
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Es wird somit ein Prüfmittel P in Form einer Passgenauigkeitsprüflehre vorgeschlagen, das als wiederverwendbares Werkzeug zur Überprüfung des federnden Kontaktes zwischen der Spitze des Messeinsatz ME und dem Boden G des Schutzrohrs R dient.
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Um zu überprüfen, ob die Fixierung des Prüfmittels gelöst ist (s.o.), muss versucht werden, das Prüfmittel zwischen Messeinsatz und Gehäusebasisteil herauszuziehen. Zum bestimmungsgemäßen Betrieb des Thermometers TH muss das Prüfmittel P dann aus dem Gehäusekopf GK entfernt sein.
