-
Anwendungsgebiet und Stand der Technik
-
Die Erfindung betrifft eine Temperaturfühleinrichtung, insbesondere für einen Backofen. Die Temperaturfühleinrichtung weist ein Umhüllungsrohr, einen ersten Temperatursensor und einen zweiten Temperatursensor auf. Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Temperaturregler, insbesondere für einen Backofen. Der Temperaturregler weist eine Temperaturfühleinrichtung sowie eine elektronische Steuerungseinrichtung auf, welche die Temperatur mittels der beiden Temperatursensoren in einer vorbestimmten Art und Weise fühlt bzw. erfasst.
-
Gattungsgemäße Temperaturfühleinrichtungen bzw. Temperaturregler werden typischerweise verwendet, um in beheizbaren Geräten die Temperatur zu fühlen oder dafür zu sorgen, dass die Temperatur nicht zu hoch wird. Beispielhafte beheizbare Geräte, in welchen solche Temperaturfühleinrichtungen verwendet werden, sind Backöfen oder Kochfelder.
-
Eine beispielhafte Temperaturfühleinrichtung ist in dem Dokument
EP 775 897 B1 gezeigt. Dabei wird als erster Temperatursensor ein Thermoelement verwendet, wohingegen als zweiter Temperatursensor ein temperaturabhängiger Widerstand verwendet wird. Somit werden zwei unterschiedliche Bauelemente zum Fühlen bzw. Erfassen der Temperatur kombiniert. Damit wird erreicht, dass ein etwaiger Fehler in einem der beiden Temperatursensoren erkannt werden kann, nämlich insbesondere dadurch, dass die beiden Temperatursensoren erkennbar unterschiedliche Werte liefern. Allerdings ist die Kombination zweier unterschiedlicher Bauelemente zum Fühlen der Temperatur aufwändig, insbesondere hinsichtlich der notwendigen Messelektronik.
-
Gemäß einer bevorzugten Betriebsart werden beide Temperatursensoren als aktive Temperatursensoren betrieben und dabei periodisch mit unterschiedlichen Messspannungen beaufschlagt, wobei beispielsweise jeweils zwischen zwei unterschiedlichen Messspannungen abgewechselt werden kann. Aus dem jeweiligen Spannungsprofil resultiert ein Eigenerwärmungsprofil der Temperatursensoren, welches von der jeweiligen Messelektronik zurückgelesen und mit einem Soll-Profil in einem Messwertspeicher verglichen wird. Stimmen die beiden Profile nicht überein, so wird eine Sicherheitsabschaltung ausgelöst, da ein solches Verhalten beispielsweise durch Bauteilfehler ausgelöst werden kann. Ein solches Verfahren ist beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung
DE 10 2012 208 125 A1 mit Anmeldetag vom 15. Mai 2012 derselben Anmelderin offenbart.
-
Aufgabe und Lösung
-
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Temperaturfühleinrichtung und einen Temperaturregler zu schaffen, mit denen die vorgenannten Probleme gelöst werden können und es insbesondere möglich ist, eine Temperatur sicher und störungsfrei zu erfassen und eine Temperaturfühleinrichtung einfach und praxistauglich aufzubauen.
-
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Temperaturfühleinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einen Temperaturregler mit den Merkmalen des Anspruchs 11. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im Folgenden näher erläutert. Dabei werden manche der Merkmale nur für die Temperaturfühleinrichtung oder nur für den Temperaturregler beschrieben. Sie sollen jedoch unabhängig davon sowohl für die Temperaturfühleinrichtung als auch für den Temperaturregler selbstständig gelten können. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
-
Die Temperaturfühleinrichtung, insbesondere für einen Ofen bzw. Backofen, weist ein Umhüllungsrohr, einen ersten Temperatursensor und einen zweiten Temperatursensor auf.
-
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der erste und der zweite Temperatursensor innerhalb des Umhüllungsrohrs an jeweiligen Positionen in vordefinierter Relation bzw. Position zueinander angeordnet sind und voneinander thermisch entkoppelt sind, wobei sie vorteilhaft beabstandet sind. Bevorzugt ist der Abstand der beiden Temperatursensoren zueinander genau vorgegeben, ebenso ihre Ausrichtung zueinander.
-
Bei der erfindungsgemäßen Temperaturfühleinrichtung liegen definierte Verhältnisse der Wärmeübertragung innerhalb des Umhüllungsrohrs vor. Insbesondere sind der erste und der zweite Temperatursensor in definierter Weise thermisch voneinander entkoppelt. Insbesondere wird es damit ermöglicht, dass durch die Verwendung zweier Temperatursensoren im aktiven Betrieb, d.h. mit jeweiliger Spannungsbeaufschlagung, beispielsweise mit jeweiliger Beaufschlagung periodisch abwechselnder Spannungen, Bauteilfehler erkannt werden und dementsprechend eine Sicherheitsabschaltung ausgelöst werden kann.
-
Das Umhüllungsrohr enthält die Temperatursensoren und isoliert sie ggf. elektrisch. Gemäß einer Ausführung kann es aus Metall ausgebildet sein, vorzugsweise Stahl bzw. Edelstahl, so dass es mechanisch sehr robust ist. Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführung kann es aus thermisch gut leitendem und elektrisch isolierendem Material ausgebildet sein, vorteilhaft thermisch gut leitfähigem und isolierendem Kunststoff oder Keramik, die auch einigermaßen gute Wärmeleitungseigenschaften hat. Vorteilhaft ist um das Umhüllungsrohr herum noch ein Fühlerrohr vorgesehen, das beispielsweise aus Metall wie Stahl bzw. Edelstahl besteht. Es bildet die Abschirmung der Temperaturfühleinrichtung zur Umgebung und schützt das Umhüllungsrohr noch einmal mechanisch. Metall hat noch bessere Wärmeleitungseigenschaften als Keramik, so dass je nach gewünschten Eigenschaften, beispielsweise einer gewünschten Ansprechzeit auf Temperaturänderungen, ein geeignetes Material ausgewählt werden kann.
-
Der erste und der zweite Temperatursensor sind bevorzugt als Widerstandssensoren ausgebildet. Dies bedeutet, dass ein solcher Temperatursensor mit einem bestimmten Spannungswert beaufschlagt wird, und ein jeweils durch den Temperatursensor fließender Strom gemessen wird. Der Widerstand des Temperatursensors, und damit auch der bei einer bestimmten Spannung fließende Strom, hängen dabei von der jeweiligen Temperatur ab, welche der Temperatursensor aufweist. Mit einer gewissen Verzögerung handelt es sich dabei idealerweise um die zu messende Umgebungstemperatur. Die Temperatur des Temperatursensors kann jedoch auch durch andere Faktoren beeinflusst werden wie beispielsweise von dem jeweils anderen Temperatursensor bei Stromdurchfluss abgegebene Wärme.
-
Besonders bevorzugt weisen der erste und der zweite Temperatursensor unterschiedliche Widerstandswerte auf. Außerdem stammen sie bevorzugt aus unterschiedlichen Herstellungschargen, um nicht das Risiko einzugehen, dass eventuell beide Temperatursensoren aus der gleichen Charge stammen und mit einem gleichen Fehler, welcher in der gesamten Charge aufgetreten ist, behaftet sind. Beispielsweise kann der erste Temperatursensor ein PT500-Sensor sein und der zweite Temperatursensor ein PT1000-Sensor.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführung ist ein Innenraum des Umhüllungsrohrs mit elektrisch isolierendem und/oder thermisch dämmendem Material gefüllt. Hierfür kann vorteilhaft körniges oder pulverförmiges isolierendes Material oder eine keramische Paste verwendet werden. Das isolierende Material umschließt den ersten Temperatursensor und den zweiten Temperatursensor dabei jeweils vollständig. Besonders bevorzugt umschließt es den ersten Temperatursensor und den zweiten Temperatursensor separat voneinander, befindet sich also dazwischen. Mit keramischem Material kann eine Isolierung und thermische Entkopplung bzw. vor allem eine definierte thermische Entkopplung erreicht werden.
-
Vorteilhaft ist das elektrisch isolierende Material innerhalb eines Keramikrohrs oder Keramikgehäuses als Umhüllung für die Temperatursensoren angeordnet, welches dann wiederum in dem vorgenannten Fühlerrohr angeordnet ist, vorzugsweise aus Stahl bzw. Edelstahl. Dies ermöglicht einerseits einen optimalen Aufbau innerhalb des Keramikrohrs mit isolierender keramischer Füllung, andererseits eine gute und dauerhafte elektrische Isolierung gegenüber einem leitfähigen metallischen Fühlerrohr.
-
Gemäß einer Ausführung sind der erste Temperatursensor und der zweite Temperatursensor entlang einer Längsrichtung des Umhüllungsrohrs in Reihe zueinander bzw. hintereinander angeordnet. Sofern die Temperatursensoren flächig ausgeführt sind, sind die jeweiligen größten Oberflächen bevorzugt parallel zur Längsrichtung ausgerichtet. Damit wird ein Wärmeaustausch zwischen den Temperatursensoren zumindest mittels Wärmestrahlung vermieden. Als vorteilhaft hat sich in der Praxis ein Abstand der beiden Temperatursensoren von mindestens 0,5 mm erwiesen. Er kann jedoch auch höher gewählt werden, beispielsweise bis 5 mm bzw. 10 mm oder sogar bis 20 mm.
-
Bevorzugt sind bei einer solchen Ausführung mit in Reihe zueinander angeordneten Temperatursensoren der erste Temperatursensor und der zweite Temperatursensor jeweils im Wesentlichen mittig bzw. zentral im Umhüllungsrohr angeordnet bzw. auf der Mittellängsachse. Die Bezeichnung „mittig“ bezieht sich dabei auf den Querschnitt des Umhüllungsrohrs quer zur Längsrichtung. Sofern die Temperatursensoren eventuell eine flächige bzw. flache Ausdehnung haben, kann der Begriff „mittig“ beispielsweise bedeuten, dass der jeweilige Schwerpunkt der Temperatursensoren in etwa mittig im Umhüllungsrohr angeordnet ist. Jedenfalls steht eine wie auch immer geartete Ausdehnung bzw. Form einer mittigen Anordnung nicht entgegen.
-
Insbesondere dann, wenn es sich um flächige Temperatursensoren handelt, sind diese bevorzugt parallel zueinander ausgerichtet. Damit nehmen sie die Umgebungstemperatur mit einer gleichen Orientierung auf, was Verfälschungen vermeidet. Es ist möglich, dass der erste und der zweite Temperatursensor in einer Ausführung etwas zueinander versetzt sind, und zwar bevorzugt in einer Richtung quer zur Längsrichtung. Damit kann Platz für beispielsweise Anschlussdrähte geschaffen werden, welche an einem Ende des Temperatursensors zur Umhüllungsrohröffnung hin angeschlossen sind und an einem sich näher an der Umhüllungsrohröffnung befindlichen Temperatursensor vorbeigeführt werden müssen.
-
Gemäß einer Ausführung sind der erste Temperatursensor und der zweite Temperatursensor in einer Richtung quer zu einer Längsrichtung des Umhüllungsrohrs benachbart zueinander angeordnet. Bevorzugt überlappt dabei ferner ein Querschnitt des ersten Temperatursensors einen Querschnitt des zweiten Temperatursensors in der Projektion. Die Überlappung ist dabei besonders bevorzugt zumindest flächenmäßig überwiegend, sie kann jedoch auch eine vollständige Überlappung sein. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der erste Temperatursensor und der zweite Temperatursensor identische Maße haben. Auch ist gerade in diesem Fall eine parallele Anordnung von Vorteil, um die Messung der Umgebungstemperatur nicht durch unterschiedliche Winkel der Temperatursensoren zu verfälschen.
-
Gerade bei der beschriebenen Anordnung der Temperatursensoren in benachbarter Relation in einer Richtung quer zu einer Längsrichtung des Umhüllungsrohrs ist es von Vorteil, wenn das Umhüllungsrohr zumindest insoweit mit elektrisch isolierendem Material gefüllt ist, dass der erste und der zweite Temperatursensor separat jeweils vollständig davon umschlossen sind.
-
Gemäß einer alternativen Ausführung ist in einem Innenraum des Umhüllungsrohrs eine Trennwand zur thermischen Entkopplung angeordnet, welche den Innenraum in eine erste Kammer und in eine zweite Kammer teilt. Die Trennwand ist dabei vorzugsweise aus dem gleichen Material wie ein umhüllendes Rohr ausgebildet, vorteilhaft aus Keramik. Sie ist entweder einstückig damit hergestellt oder nachträglich eingebracht. Jeweils einer der Temperatursensoren ist dabei in jeweils einer der Kammern angeordnet. Auch bei dieser Ausführung ist es von Vorteil, wenn ein Querschnitt des ersten Temperatursensors einen Querschnitt des zweiten Temperatursensors in der Projektion überwiegend oder auch vollständig überlappt.
-
Die eben beschriebene Ausführung ist ähnlich zu der weiter vorher beschriebenen Ausführung, bei welcher der erste Temperatursensor und der zweite Temperatursensor in eine Richtung quer zu einer Längsrichtung des Umhüllungsrohrs benachbart zueinander angeordnet sind. Jedoch befindet sich bei der zuletzt beschriebenen Ausführung zwischen den beiden Temperatursensoren eine Trennwand. Damit kann auf zusätzliches isolierendes Material verzichtet werden, da die Trennwand bereits für eine gewisse thermische Entkopplung sorgt. Es kann jedoch auch bevorzugt zumindest eine der beiden Kammern, bevorzugt beide Kammern, mit einem isolierenden Material zur weiteren thermischen Entkopplung und/oder zur Lagesicherung der Temperatursensoren zumindest soweit gefüllt sein, dass es den jeweils in der Kammer angeordneten Temperatursensor vollständig umschließt. Damit kann eine noch bessere Entkopplung erreicht werden.
-
Gemäß einer Ausführung, welche als eigenständige Ausführung angesehen werden kann, jedoch auch mit den vorherigen Ausführungen kombiniert werden kann, ist der erste Temperatursensor auf einem ersten Sensorträger angeordnet, und der zweite Temperatursensor auf einem zweiten Sensorträger. Eine solche Ausführung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn nicht beide Temperatursensoren in isolierendes Material eingebettet und von diesem in Position gehalten werden. So können die Temperatursensoren als Bahnen bzw. Widerstandsbahnen aus entsprechendem Material ausgebildet sein, beispielsweise mit Platin, vorzugsweise als PT500 und/oder als PT1000. Die Sensorträger können auch aus keramischem Material bestehen.
-
Gemäß einer anderen Ausführung sind der erste Temperatursensor und der zweite Temperatursensor auf einem gemeinsamen Sensorträger angeordnet, wobei bevorzugt ein Abstand zwischen dem ersten Temperatursensor und dem zweiten Temperatursensor in etwa einer halben Breite des Umhüllungsrohrs entspricht. Alternativ sind die beiden Temperatursensoren maximal weit auseinander bzw. grenzen an die Wände eines umhüllenden Rohrs bzw. des Umhüllungsrohrs an. Eine thermische Entkopplung zwischen den beiden Temperatursensoren kann damit bereits durch ihren Abstand erreicht werden. Sie können auch hintereinander bzw. einander zumindest weitgehend umgebend ausgebildet sein. Dann sollte der Abstand ebenfalls groß genug für eine thermische Entkopplung sein.
-
Der Temperaturregler, insbesondere für einen Backofen, weist eine Temperaturfühleinrichtung gemäß einer der vorbeschriebenen Ausführungen und eine elektronische Steuerungseinrichtung auf. Der erste und der zweite Temperatursensor der Temperaturfühleinrichtung sind mit der elektronischen Steuerungseinrichtung elektrisch verbunden. Die elektronische Steuerungseinrichtung weist ferner Speichermittel auf, in welchen ein Programmcode gespeichert ist, bei dessen Ausführung die elektronische Steuerungseinrichtung den ersten und den zweiten Temperatursensor jeweils alternierend mit jeweils zwei unterschiedlichen Messspannungen beaufschlagt und dabei die jeweilige Temperatur misst.
-
Mit dem erfindungsgemäßen Temperaturregler kann das bereits eingangs beschriebene Verfahren zur Erhöhung der Sicherheit bei der Temperatursteuerung und zur Auslösung einer eventuellen Sicherheitsabschaltung besonders vorteilhaft umgesetzt werden, da eine erfindungsgemäße Temperaturfühleinrichtung verwendet wird. Bei dieser befinden sich die beiden Temperatursensoren in einer definierten Beziehung zueinander und sind thermisch voneinander entkoppelt. Das durch die Steuerungseinrichtung angewendete Verfahren, welches die Beaufschlagung der Temperatursensoren mit jeweils zwei unterschiedlichen, alternierenden Messspannungen vorsieht, kann mit einer solchen erfindungsgemäßen Temperaturfühleinrichtung besonders vorteilhaft ausgeführt werden, weil Störeinflüsse zwischen den beiden Temperatursensoren unterdrückt werden oder zumindest bekannt sind. Das Risiko von Fehlern bzw. von fehlerhaften Abschaltungen wird damit vermindert.
-
Die elektronische Steuerungseinrichtung kann beispielsweise ein gewöhnlicher Prozessor sein. Dieser kann beispielsweise geeignete Mittel zum Anlegen unterschiedlicher Spannungen und zum Messen von Strömen aufweisen. Damit kann eine erhöhte Integration erreicht werden.
-
Der erfindungsgemäße Temperaturregler kann vorteilhaft als Schutztemperaturbegrenzer verwendet werden. Dies bedeutet im Wesentlichen, dass der Schutztemperaturbegrenzer eine Heizvorrichtung abschaltet, wenn die Temperatur zu hoch wird. Dabei kann es sich beispielsweise um eine übliche Heizwendel eines Backofens handeln. Aufgrund der beschriebenen vorteilhaften Eigenschaften des Temperaturreglers bietet auch eine solche Anwendung als Schutztemperaturbegrenzer in der Praxis Vorteile.
-
Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in Zwischen-Überschriften und einzelne Abschnitte beschränkt die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden dem Fachmann bei Betrachtung der nachfolgend mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispiele ersichtlich. Dabei zeigen:
-
1a und 1b ein erstes Ausführungsbeispiel einer Temperaturfühleinrichtung,
-
2a und 2b ein zweites Ausführungsbeispiel einer Temperaturfühleinrichtung,
-
3a und 3b ein drittes Ausführungsbeispiel einer Temperaturfühleinrichtung,
-
4a und 4b ein viertes Ausführungsbeispiel einer Temperaturfühleinrichtung,
-
5a und 5b ein Ausführungsbeispiel eines Temperaturreglers mit einem fünften Ausführungsbeispiel einer Temperaturfühleinrichtung,
-
6a und 6b ein sechstes Ausführungsbeispiel einer Temperaturfühleinrichtung und
-
7 einen Backofen mit einer Temperaturfühleinrichtung.
-
Es sei erwähnt, dass die mit „a“ bezeichnete Figur jeweils eine Draufsicht und die mit „b“ bezeichnete Figur jeweils eine Seitenansicht zeigt, bei welcher der Blickwinkel also um 90° verdreht ist.
-
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
-
Die 1a und 1b zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Temperaturfühleinrichtung 10. Die Temperaturfühleinrichtung 10 weist zum Schutz ein Fühlerrohr 11 auf, hier aus Edelstahl, und ein Umhüllungsrohr 12 auf, hier aus Keramik. Das Umhüllungsrohr 12 ist zwar nur in das Fühlerrohr 11 eingeschoben, hält dadurch aber. Es kann auch eine leichte Verpressung erfolgen. Innerhalb des Umhüllungsrohrs 12 sind ein erster Temperatursensor 20 auf einem ersten Sensorträger 26 und ein zweiter Temperatursensor 30 entlang seiner Längsrichtung in Reihe zueinander angeordnet. Sowohl der erste Temperatursensor 20 als auch der zweite Temperatursensor 30 sind flächig ausgebildet, wobei sie und ihre Sensorträger auch gleiche Außenmaße haben. Der Abstand Dmin der beiden Sensorträger 26 und 36 beträgt vorliegend 0,1 mm bis 5 mm, vorzugsweise 0,5 mm bis 2 mm, was eine thermische Entkopplung sicherstellt. Wie in 1b zu sehen ist sind die Temperatursensoren 20 und 30 und ihre Sensorträger 26 und 36 im Wesentlichen mittig angeordnet, also in etwa in der Mitte eines Innendurchmessers des Umhüllungsrohrs 12. Jedoch sind der erste Sensorträger 26 und der zweite Sensorträger 36 leicht versetzt zueinander angeordnet, worauf später noch näher eingegangen werden wird.
-
Der erste Temperatursensor 20 ist mit einem ersten Anschlussdraht 22 und einem zweiten Anschlussdraht 24 versehen für die Messzwecke. Ebenso ist der zweite Temperatursensor 30 mit einem dritten Anschlussdraht 32 und einem vierten Anschlussdraht 34 versehen. Insbesondere können die beiden Temperatursensoren 20 und 30 mit einer elektronischen Steuerungseinrichtung verbunden werden, um einen Temperaturregler zu bilden.
-
Das Umhüllungsrohr 12 ist mit einem keramischen Material 14 ausgefüllt, welches den ersten Temperatursensor 20 Sensorträger den zweiten Temperatursensor 30 sowie jeweils ihre Sensorträger 26 und 36 jeweils vollständig umgibt und trennt. Es kann beispielsweise Aluminiumoxid oder Siliziumoxid in Pulverform sein, vorteilhaft als Paste. Das keramische Material 14 führt vor allem zu einer elektrischen Isolierung der beiden Temperatursensoren 26 und 36 bzw. ihrer Sensorträger 26 und 36. Des Weiteren hält es aufgrund seiner Festigkeit bzw. Kompaktierung die beiden Sensorträger 26 und 36 in ihrer jeweiligen Position.
-
Aufgrund der bereits erwähnten versetzten Anordnung der beiden Temperatursensoren 20, 30 bzw. ihrer Sensorträger ist es möglich, dass der erste und der zweite Anschlussdraht 22, 24 an dem zweiten Sensorträger 36 vorbeigeführt werden, was in der Darstellung von 1b bedeutet, dass sie unter ihm geführt werden, und zwar ohne dass sie geknickt werden müssen. Dies erleichtert die Montage und das Einbringen des keramischen Materials 14. Trotzdem erfassen die beiden Temperatursensoren 20, 30 aufgrund der in beiden Richtungen mittigen Anordnung im Wesentlichen die gleiche Temperatur insofern, dass ein quer zur Längsrichtung im Umhüllungsrohr 12 auftretender Temperaturgradient nicht zu einem Messfehler führt. Durch das keramische Material 14 und die damit erreichte thermische Entkopplung lässt auch eine eventuelle Erwärmung eines der beiden Temperatursensoren 20 und 30 bzw. ihrer Sensorträger aufgrund einer angelegten Messspannung den jeweils anderen der beiden Temperatursensoren 20 und 30 weitgehend unbeeinflusst.
-
Beim zweiten bis fünften Ausführungsbeispiel einer Temperaturfühleinrichtung, welche in den 2a bis 5b dargestellt ist, sind jeweils nur einzelne Details im Vergleich zu dem ersten Ausführungsbeispiel der 1a und 1b unterschiedlich und es ist kein Fühlerrohr dargestellt, kann aber auch dort vorteilhaft vorhanden sein. Es soll deshalb nachfolgend lediglich auf die jeweils relevanten Unterschiede eingegangen werden.
-
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel, welches in den 2a und 2b dargestellt ist, sind die beiden Temperatursensoren 20, 30 bzw. ihre Sensorträger 26, 36 nicht in einer Längsrichtung nebeneinander, sondern vielmehr in einer Richtung quer zur Längsrichtung des Umhüllungsrohrs 12 benachbart zueinander angeordnet. Der Abstand Dmin der Sensorträger 26 und 36 beträgt dabei vorliegend 0,2 mm bis 5 mm, vorzugsweise 0,4 mm bis 2 mm. Dies ist insofern von Vorteil, als die beiden Temperatursensoren 20, 30 sowie die Sensorträger 26, 36 in der Projektion gesehen flächig überlappen und somit mit einem erhöhten Wärmeaustausch zu rechnen ist. Jedoch befindet sich auch beim zweiten Ausführungsbeispiel keramisches Material 14 im Umhüllungsrohr 12 und umschließt die beiden Temperatursensoren 20, 30 samt Sensorträgern 26, 36 jeweils separat. Damit werden die beiden Temperatursensoren 20, 30 samt Sensorträgern 26, 36 wirksam elektrisch isoliert und evtl. thermisch entkoppelt bzw. getrennt.
-
Bei der Ausführung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel soll das Umhüllungsrohr typischerweise im Vergleich zu den möglichen Dimensionen beim ersten Ausführungsbeispiel einen größeren Durchmesser aufweisen. Bei größeren Temperaturgradienten bietet die Anordnung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel jedoch den Vorteil, dass ein Temperaturgradient in Längsrichtung des Umhüllungsrohrs 12 keine Rolle spielt und nicht zu einem Messfehler führt, da in der Längsrichtung des Umhüllungsrohrs 12 die beiden Temperatursensoren 20, 30 an der gleichen Position angeordnet sind.
-
Bei dem dritten Ausführungsbeispiel, welches in den 3a und 3b dargestellt ist, ist in dem Umhüllungsrohr 12 eine Trennwand 16 ausgebildet, welche aus dem gleichen Material wie das Umhüllungsrohr 12 besteht und vorteilhaft einstückig damit hergestellt ist. Die Trennwand 16 teilt das Umhüllungsrohr 12 in eine erste Kammer 16a und eine zweite Kammer 16b. Der erste Temperatursensor 20 auf dem ersten Sensorträger 26 ist dabei in der ersten Kammer 16a angeordnet und der zweite Temperatursensor 30 auf dem zweiten Sensorträger 36 in der zweiten Kammer 16b. Die Trennwand 16 führt zu einer besonders vorteilhaften thermischen Entkopplung sowie elektrischen Isolierung zwischen den beiden Temperatursensoren 20, 30 bzw. ihren Sensorträgern 26, 36. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass auf eine zusätzliche Füllung mit keramischem Material unter Umständen verzichtet werden kann. Trotzdem ist in dem in 3a und 3b gezeigten Ausführungsbeispiel eine Füllung durch keramisches Material 14, wie auch in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen, gezeigt, da dies vor allem auch eine Positionierung der Temperatursensoren fixiert.
-
Bei dem vierten Ausführungsbeispiel, welches in den 4a und 4b gezeigt ist, wird auf eine Füllung durch keramisches Material verzichtet. Vielmehr sind in dem Umhüllungsrohr 12 ein erster Sensorträger 26 und ein zweiter Sensorträger 36 angeordnet. Auf dem ersten Sensorträger 26 ist der erste Temperatursensor 20 angeordnet. Auf dem zweiten Sensorträger 36 ist der zweite Temperatursensor 30 angeordnet. Durch einen bei diesem Ausführungsbeispiel erhöhten Abstand zwischen den beiden Temperatursensoren 20, 30 sowie ihrer Sensorträger wird trotz des Fehlens des keramischen Materials eine ausreichende thermische Entkopplung sichergestellt. Die Sensorträger 26 und 36 können innen an dem Umhüllungsrohr 12 festgeklebt sein.
-
Die 5a und 5b zeigen ein Ausführungsbeispiel eines Temperaturreglers 5, welcher eine Temperaturfühleinrichtung 10 gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel aufweist. Die Temperaturfühleinrichtung 10 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel ist ebenfalls ohne eine Füllung mit keramischem Material im Umhüllungsrohr 12 ausgeführt. Vielmehr ist in dem Umhüllungsrohr 12 ein gemeinsamer Sensorträger 18 angeordnet, auf welchem sowohl der erste Temperatursensor 20 als auch der zweite Temperatursensor 30 angeordnet sind. Der Abstand Dmin zwischen den beiden Temperatursensoren 20, 30 ist dabei etwa halb so groß wie ein Innendurchmesser des Umhüllungsrohrs 12. Auch damit wird eine ausreichende thermische Entkopplung sichergestellt.
-
Der Temperaturregler 5 weist ferner eine elektronische Steuerungseinrichtung 40 auf, an welcher die Anschlussdrähte 22, 24, 32, 34 angeschlossen sind. Damit ist es der elektronischen Steuerungseinrichtung 40 möglich, die jeweiligen Temperatursensoren 20 und 30 mit einer Messspannung zu beaufschlagen und einen durch den jeweiligen Temperatursensor 20 und 30 fließenden Strom zu messen.
-
Die Steuerungseinrichtung 40 weist ferner Speichermittel 42 auf, in welchem ein Programmcode gespeichert ist, bei dessen Ausführung die elektronische Steuerungseinrichtung 40 den ersten und den zweiten Temperatursensor 20, 30 jeweils alternierend mit jeweils zwei unterschiedlichen Messspannungen beaufschlagt und dabei die jeweilige Temperatur misst. Damit können etwaige Messfehler durch einen Vergleich der gemessenen Werte der beiden Temperatursensoren 20, 30 erkannt werden. Im Zweifelsfall kann eine Sicherungsabschaltung ausgelöst werden, um eine Überhitzung eines Geräts zu vermeiden, welches mit dem Temperaturregler 5 geregelt wird, beispielsweise eines Backofens.
-
Bei allen Ausführungsbeispielen handelt es sich bei dem ersten Temperatursensor 20 um einen temperaturabhängigen Widerstand vom Typ PT500, wohingegen es sich bei dem zweiten Temperatursensor 30 um einen temperaturabhängigen Widerstand vom Typ PT1000 handelt. Somit ist sichergestellt, dass die beiden Temperatursensoren 20, 30 aus unterschiedlichen Herstellungschargen stammen, wodurch vermieden wird, dass beide mit dem gleichen, einer Charge zuzuordnendem Fehler behaftet sind.
-
Die 6a und 6b zeigen ein sechstes Ausführungsbeispiel einer Temperaturfühleinrichtung 10 gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel. Die Temperaturfühleinrichtung 10 weist eine Füllung 14 aus keramischem Material in dem Umhüllungsrohr 12 auf. Dieses wiederum befindet sich in einem vorgenannten Fühlerohr 11 aus Edelstahl. In dem Umhüllungsrohr 12 ist wiederum ein gemeinsamer Sensorträger 18 angeordnet, auf welchem sowohl der erste Temperatursensor 20 als auch der zweite Temperatursensor 30 angeordnet sind. Allerdings ist hier die Anordnung eine andere als in 5, nämlich hintereinander. Der zweite Temperatursensor 30 umgibt dabei den ersten Temperatursensor 20 sozusagen. Am Anschlussfeld des Anschlussdrahts 23 sind sie sogar gemeinsam angeschlossen. Dieser ist ein gemeinsamer Anschluss. Ansonsten sind noch die Anschlussdrähte 22 und 32 vorgesehen.
-
Der Abstand Dmin zwischen den beiden Temperatursensoren 20 und 30 ist hier in der Darstellung zwar ziemlich gering. Er kann jedoch in der Praxis so groß sein wie eingangs definiert, also einige mm betragen, so dass eine ausreichende thermische Entkopplung sichergestellt wird.
-
7 zeigt einen Backofen 50, welcher vorliegend als Heißluft-Backofen ausgeführt ist. Der Backofen 50 weist einen Ventilator 52 auf um heiße Luft in den Backofen zu blasen. Hierfür befindet sich hinter dem Ventilator 52 eine Heizwendel. In dem Innenraum des Backofens 50 ist ein Fühlerrohr 11 angeordnet, welches gemäß einem der oben erläuterten Ausführungsbeispiele ausgeführt ist. Damit ist es möglich, die Temperatur im Innenraum des Backofens 50 zu überwachen und zu steuern.
-
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 Patentliteratur
-
- EP 775897 B1 [0003]
- DE 102012208125 A1 [0004]
