DE102014222340A1

DE102014222340A1 - Herstellungsverfahren für ein Thermoelement und Thermoelement

Info

Publication number: DE102014222340A1
Application number: DE102014222340.7A
Authority: DE
Inventors: Radim Sotkovsky
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2014-10-31
Filing date: 2014-10-31
Publication date: 2016-05-04
Anticipated expiration: 2034-11-01
Also published as: WO2016066496A1; DE102014222340B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für ein Thermoelement (1). Das Herstellungsverfahren umfasst einen Schritt des Bereitstellens eines Grundmoduls für das Thermoelement (1). Das Grundmodul umfassend eine Hülse (2) mit einer Messspitze (3). Zwei Kabel (4) sind innerhalb der Hülse (2) geführt. Die Kabel (4) sind des Weiteren durch eine Öffnung (5) der Hülse (2) aus der Hülse (2) geführt. Ein weiterer Schritt des Herstellungsverfahrens ist das Bereitstellen einer Dichtung (6), zum Abdichten der Öffnung (5) der Hülse (2), die zwei Kabeldurchführungen (7) aufweist. Im Folgenden wird die Dichtung (6) in die Öffnung (5) der Hülse (2) eingebracht, wobei jeweils ein Kabel (4) durch jeweils eine der Kabeldurchführungen (7) geführt wird. Im Anschluss hieran wird die eingebrachte Dichtung (6) an der Hülse (2) festgelegt. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Thermoelement (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für ein Thermoelement und ein Thermoelement.
Thermoelemente wandeln durch Thermoelektrizität Wärme in elektrische Energie und werden auch Temperaturmessgeber oder Wärmefühler genannt. Hierdurch lässt sich eine Temperatur elektrisch messen. Derartige Thermoelemente verlangen eine elektrische Kontaktierung, die gegen Umwelteinflüsse wie Feuchtigkeit zu schützen ist. Gleichzeitig soll eine Beständigkeit gegen hohe Temperaturschwankungen aber auch mechanische Beanspruchung gewährleistet sein.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Herstellungsverfahren für ein Thermoelement und ein Thermoelement aufzuzeigen, die oben genannte Probleme überwinden.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Herstellungsverfahren für ein Thermoelement gelöst. Das Herstellungsverfahren umfasst die Schritte:

– Bereitstellen eines Grundmoduls für ein Thermoelement, das Grundmodul umfassend eine Hülse mit einer Messspitze und zwei innerhalb der Hülse geführte Kabel, die durch eine Öffnung der Hülse aus der Hülse geführt sind;
– Bereitstellen einer Dichtung, zum Abdichten der Öffnung der Hülse, die zwei Kabeldurchführungen aufweist;
– Einbringen der Dichtung in die Öffnung der Hülse, wobei jeweils ein Kabel durch jeweils eine der Kabeldurchführungen geführt wird;
– Festlegen der eingebrachten Dichtung an der Hülse.

Durch die Öffnung der Hülse wäre das Grundmodul des Thermoelements beispielsweise für ein Eindringen einer Feuchtigkeit anfällig, was zu einer Beschädigung des Thermoelements führen kann. Das Vorsehen einer Dichtung, die zwei Kabeldurchführungen aufweist, erlaubt es, eine separat gefertigte Dichtung über die Kabel und in die Öffnung der Hülse einzuschieben. Durch ein Festlegen der eingebrachten Dichtung an der Hülse wird die Öffnung der Hülse abgedichtet, sodass die Hülse, beziehungsweise das Thermoelement geschützt ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Hülse des Grundmoduls einen Metallwerkstoff auf.
Dadurch, dass die Hülse einen Metallwerkstoff aufweist, kann die Dichtung einfach hergestellt werden. Darüber hinaus bietet ein Metallwerkstoff ein hohes Maß an Robustheit gegenüber mechanischen Beanspruchungen. Insbesondere ist die Hülse aus einem Metallwerkstoff gefertigt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Dichtung einen Kunststoffwerkstoff auf.
Dadurch, dass die Dichtung einen Kunststoffwerkstoff aufweist, kann zum einen eine einfache Produktion der Dichtung aber auch eine einfache Isolation und Dichtung der einzelnen Kabel und der Öffnung der Hülse des Thermoelements zueinander und gegen Einflüsse von außen gewährleistet werden. Insbesondere ist die Dichtung aus einem Kunststoffwerkstoff, beispielsweise PTFE gefertigt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Schritt des Festlegens der Dichtung ein Umformen der Hülse.
Dadurch, dass die Hülse umgeformt wird, kann die Dichtung mechanisch, insbesondere durch eine mechanische Verformung an der Hülse festgelegt werden. Dies ist gerade bei widrigen Umweltbedingungen, wie beispielsweise in einem Motorraum eines Kraftfahrzeugs oder einer Maschine vorteilhaft
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Schritt des Festlegens der Dichtung an der Hülse ein Crimpen oder Rollen der Hülse.
Crimpen und Rollen lassen sich einfach in einen Fertigungsprozess integrieren und automatisiert durchführen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Schritt des Festlegens der Dichtung ein Umformen der Dichtung.
Dadurch, dass die Dichtung beim Festlegen umgeformt wird, ist sichergestellt, dass die Hülse und die Dichtung so miteinander verbunden sind, dass ein Lösen der Dichtung blockiert wird.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Thermoelement gelöst. Das Thermoelement umfasst ein Grundmodul. Das Grundmodul umfasst eine Hülse mit einer Messspitze und zwei, innerhalb der Hülse geführte Kabel, die durch eine Öffnung der Hülse aus der Hülse geführt sind. Das Thermoelement umfasst des Weiteren eine Dichtung mit zwei Kabeldurchführungen. Die Dichtung ist in die Öffnung der Hülse eingebracht. Hierbei ist jeweils ein Kabel durch jeweils eine der Kabeldurchführungen geführt. Des Weiteren ist die Dichtung an der Hülse festgelegt und dichtet die Öffnung der Hülse ab.
Ein derart abgedichtetes und geschütztes Thermoelement kann bei unterschiedlichen Umweltbedingungen wie beispielsweise starken Temperaturschwankungen von –40 bis +260 °C eingesetzt werden. Ein Einsatz kann beispielsweise in einem Kraftfahrzeug, insbesondere in einem Motorraum erfolgen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Hülse aus einem Metallwerkstoff gefertigt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Dichtung aus einem Kunststoffwerkstoff gefertigt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Dichtung mittels einer Umformung der Hülse an der Hülse festgelegt.
Die Vorteile dieser Ausgestaltungen entsprechen im Wesentlichen Vorteilen der entsprechenden Ausgestaltungen des ersten Aspekts.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Umformung der Hülse eine Eindrückung an ihrer äußeren Oberfläche. Des Weiteren umfasst die Umformung der Hülse eine nach innen gerichtete Ausbuchtung an ihrer inneren Oberfläche.
Durch eine derartige Umformung kann die Dichtung fixiert werden. Die Eindrückung sowie die Ausbuchtung sind insbesondere in einem axialen Bereich der Hülse angeordnet, in dem sich die Dichtung befindet.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und Figuren näher erläutert. In den Figuren zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Thermoelements,
2 eine Schnittdarstellung eines Teils eines Thermoelements gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung,
3A Draufsicht auf eine Dichtung gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung,
3B Schnittdarstellung der Dichtung gemäß 3A entlang einer Schnittlinie III, III‘,
4 eine Dichtung gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung,
5 eine schematische Darstellung eines Teils eines Thermoelements gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung,
6 eine schematische Schnittdarstellung eines Thermoelements gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung,
7 eine schematische Schnittdarstellung eines Thermoelements gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Thermoelements 1. Das Thermoelement 1 weist hierbei eine Hülse 2 auf. Die Hülse 2 endet in einer Messspitze 3. Im Ausführungsbeispiel ist die Messspitze 3 durch eine Abplattung, beziehungsweise eine Abflachung der Hülse 2 gebildet. Die Ausgestaltung der Messspitze 3 ist hier jedoch unwesentlich, so dass auch beliebige andere Ausgestaltungen denkbar sind. Das Thermoelement weist zwei Kabel 4 auf, die längs durch das Thermoelement 1 laufen und in der Messspitze 3 miteinander verbunden sind. Typischerweise bestehen die Kabel 4 hierbei aus unterschiedlichen Materialien. Die Kabel 4 sind durch eine Öffnung 5 aus einem der Messspitze 3 gegenüberliegenden Ende der Hülse 2 aus dem Thermoelement 1 herausgeführt. Dieses Ende wird üblicherweise als kaltes Ende bezeichnet.
2 zeigt eine Schnittdarstellung eines kalten Endes eines Thermoelements 1 gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung. Das Thermoelement 1 ist hier von der Hülle 2 im Bereich der Öffnung 5 umgeben. Die Kabel 4 sind längs durch die Hülle 2 geführt und von einem Isoliermaterial umgeben, das vor der Öffnung 5 so endet, dass sich an das Isoliermaterial ein freier Bereich 8 anschließt, der zur Öffnung 5 offen ist.
3 zeigt zwei konstruktive Schnittzeichnungen einer Dichtung 6 gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung. Die Dichtung 6 weist hierbei zwei Kabeldurchführungen 7 auf. Die Dichtung 6 weist einen runden Querschnitt auf und erstreckt sich längs ihrer Mittelachse in axialer Richtung. Im Ausführungsbeispiel entspricht die axiale Erstreckung der Dichtung 6 dem sich an das Isoliermaterial in der Hülse 2 anschließenden freien Bereichs 8. Die Dichtung 6 kann jedoch auch kürzer oder länger als der freie Bereich 8 sein, solange eine axiale Erstreckung der Dichtung 6 ausreichend groß dimensioniert ist, um ein Festlegen der Dichtung 6 zu gewährleisten. Ist die Dichtung 6 länger als der freie Bereich 8, so steht die Dichtung 6 über das kalte Ende der Hülse 2 und die Öffnung 5 hinaus, ohne einen Dichtungseffekt zu verlieren.
4 zeigt die Dichtung 6. Hierbei ist ersichtlich, dass die Dichtung 6 eine im Wesentlichen zylindrische Form aufweist. In die Dichtung 6 sind die beiden Kabelführungen 7 eingebracht. Im Ausführungsbeispiel weist die Dichtung 6 Teflon, beziehungsweise PTFE auf, insbesondere besteht die Dichtung aus Teflon, bzw. PTFE. Dies hat den Vorteil, dass die Dichtung 6 temperatur- und stoßunempfindlich ist. Darüber hinaus lässt sich Teflon einfach verarbeiten. Beispielsweise kann die Dichtung 6 durch Fräsen hergestellt werden. In einer anderen Ausgestaltung kann die Dichtung 6 extrudiert. Selbstverständlich sind weitere Herstellungsverfahren und unterschiedliche Materialien möglich, die an jeweilige Temperatur- und Umgebungsgegebenheiten angepasst sind.
5 zeigt eine schematische Darstellung eines Thermoelements 1 im Bereich des kalten Endes des Thermoelements 1 mit der Öffnung 5. In 5 ist die Dichtung 6 über die Kabel 4 geschoben, sodass die Kabel 4 durch die Kabeldurchführungen 7 ragen. Die Dichtung 6 ist hierbei so in die Öffnung 5 eingebracht, dass die Dichtung 6 ein Inneres der Hülse 2 nach außen abdichtet.
Die Hülse 2 ist in einem axialen Bereich der Hülse 2, innerhalb dessen die Dichtung 6 angeordnet ist, eingedrückt. Die Eindrückung wurde im Ausführungsbeispiel durch Crimpen der Hülse 2 vorgenommen. Selbstverständlich sind auch andere Möglichkeiten, die Hülse 2 einzudrücken, denkbar, wie beispielsweise ein Rollen der Hülse 2. Die Hülse 2 weist im Ausführungsbeispiel Blech auf, insbesondere besteht die Hülse 2 aus Blech. Dies ermöglicht eine Umformung der Hülse 2, sodass die Dichtung 6 fixiert werden kann. Im Allgemein kann die Hülse 2 aus einem beliebigen Metallwerkstoff oder aber auch einem anderen Material bestehen, das entsprechende Umweltbedingungen aushält und eine permanente Umformung der Hülse 2 erlaubt.
Durch die Umformung der Hülse 2 im Bereich der Dichtung 6 wird auf der äußeren Oberfläche der Hülse 2 eine Eindrückung vorgenommen, was auf einer inneren Oberfläche der Hülse 2 eine nach innen gerichtete Ausbuchtung der Hülse 2 zur Folge hat. Die nach innen gerichtete Ausbuchtung der Hülse 2 führt wiederum zu einer Quetschung bzw. einer Stauchung der Dichtung 6. Auf diese Weise ist die Dichtung 6 in der Hülse 2 festgelegt.
6 zeigt eine Schnittdarstellung des kalten Endes des Thermoelements 1 in einem Zustand des Herstellungsverfahrens, in dem die Dichtung 6 über die Kabel 4 und in die Öffnung 5 eingebracht wurde, bevor die Hülse 2 zum Festlegen der Dichtung 6 umgeformt wurde.
7 zeigt eine Schnittdarstellung des kalten Endes des Thermoelements 1 nach einer Umformung der Hülse 2, wobei die eingebrachte Dichtung 6 durch das Umformen der Hülse 2 im axialen Bereich der Dichtung 6 festgelegt wird. Die Dichtung 6 ist hierbei so deformiert, dass die äußere Oberfläche der Dichtung 6 im Wesentlichen an die innere Oberfläche der Hülse 2 im Kontaktbereich angepasst ist.
Bezugszeichenliste

1: Thermoelement
2: Hülse
3: Messspitze
4: Kabel
5: Öffnung
6: Dichtung
7: Kabeldurchführung
8: freier Bereich

Claims

Herstellungsverfahren für ein Thermoelement (1), umfassend die Schritte: – Bereitstellen eines Grundmoduls für ein Thermoelement (1), das Grundmodul umfassend eine Hülse (2) mit einer Messspitze (3) und zwei innerhalb der Hülse (2) geführte Kabel (4), die durch eine Öffnung (5) der Hülse (2) aus der Hülse (2) geführt sind; – Bereitstellen einer Dichtung (6), zum Abdichten der Öffnung (5) der Hülse (2), die zwei Kabeldurchführungen (7) aufweist; – Einbringen der Dichtung (6) in die Öffnung (5) der Hülse (2), wobei jeweils ein Kabel (4) durch jeweils eine der Kabeldurchführungen (7) geführt wird; – Festlegen der eingebrachten Dichtung (6) an der Hülse (2).
Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, wobei die Hülse (2) des Grundmoduls einen Metallwerkstoff aufweist.
Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Dichtung (6) einen Kunststoffwerkstoff aufweist.
Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Schritt des Festlegens der Dichtung (6) ein Um formen der Hülse (2) umfasst.
Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Schritt des Festlegens der Dichtung an der Hülse (2) ein Crimpen oder Rollen der Hülse (2) umfasst.
Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Schritt des Festlegens der Dichtung (6) ein Um formen der Dichtung (6) umfasst.
Thermoelement (1), umfassend: – ein Grundmodul, umfassend eine Hülse (2) mit einer Messspitze (3), und zwei, innerhalb der Hülse (2) geführte Kabel (4), die durch eine Öffnung (5) der Hülse (2) aus der Hülse (2) geführt sind; – eine Dichtung (6) mit zwei Kabeldurchführungen (7), die in die Öffnung (5) der Hülse (2) eingebracht ist, wobei jeweils ein Kabel (4) durch jeweils eine der Kabeldurchführungen (7) geführt ist; wobei die Dichtung (6) an der Hülse (2) festgelegt ist und die Öffnung (5) der Hülse (2) abdichtet.
Thermoelement (1) nach Anspruch 7, wobei die Hülse (2) aus einem Metallwerkstoff gefertigt ist.
Thermoelement (1) nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Dichtung (6) aus einem Kunststoffwerkstoff gefertigt ist.
Thermoelement (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Dichtung (6) mittels einer Umformung der Hülse (2) an der Hülse (2) festgelegt ist.
Thermoelement (1) nach Anspruch 10, wobei die Umformung der Hülse (2) eine Eindrückung an ihrer äußeren Oberfläche umfasst und eine nach innen gerichtete Ausbuchtung an ihrer inneren Oberfläche umfasst.