DE1105636B

DE1105636B - Temperature sensor with resistance wire

Info

Publication number: DE1105636B
Application number: DEL29670A
Authority: DE
Inventors: Ernst Scheurer
Original assignee: Landis and Gyr AG
Current assignee: Landis and Gyr AG
Priority date: 1958-01-31
Filing date: 1958-02-12
Publication date: 1961-04-27

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung betrifft einen Temperaturfühler mit Widerstandsdraht zur elektrischen Bestimmung von Temperaturen, bei welchem zwei voneinander unabhängige, je auf einem von zwei parallel liegenden Isolierkörpern aufgebrachte Widerstandsdrahtwicklungen innerhalb eines gemeinsamen Fühlerrohres angeordnet sind.The invention relates to a temperature sensor with resistance wire for the electrical determination of Temperatures at which two mutually independent, each on one of two parallel Insulating bodies applied resistance wire windings arranged within a common sensor tube are.

Solche Temperaturfühler mit zwei in einem gemeinsamen Fühlerrohr untergebrachten, mit Widerstandsdraht bewickelten Isolierkörpern werden vorzugsweise zur Verdoppelung der verfügbaren Steuerspannung benutzt, indem die beiden Wi der stands drähte in verschiedene Zweige einer Brückenschaltung geschaltet werden. Es ist bekannt, die beiden Widerstandskörper parallel nebeneinander innerhalb des Fühlerrohres anzuordnen, damit durch die Verdoppelung der Widerstandsdrahtwicklungen die Tauchlänge des Fühlerrohres nicht vergrößert wird.Such temperature sensors with two insulating bodies, which are accommodated in a common sensor tube and wound with resistance wire, are preferred used to double the available control voltage by splitting the two Wi the stand wires into different ones Branches of a bridge circuit are switched. It is known the two resistance bodies to be arranged parallel next to each other within the sensor tube, thus by doubling the resistance wire windings the immersion length of the sensor tube is not increased.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Temperaturfühler der genannten Art zu schaffen, der in seinem Aufbau besonders robust ist und bei dem die beiden Widerstandsdrähte in einem sich auch bei höheren Temperaturen nicht verschlechternden, innigen Wärmekontakt mit der Wandung des umgebenden Fühlerrohres stehen.The invention is based on the object of providing a temperature sensor of the type mentioned, which is particularly robust in its construction and in which the two resistance wires in one also with higher temperatures do not deteriorate, intimate thermal contact with the wall of the surrounding Sensor tube.

Die bekannten Wärmefühlerausbildungen weisen in dieser Hinsicht noch erhebliche Mangel auf und sind zum Teil für die Unterbringung von zwei voneinander unabhängigen Widerstandsdrähten in einem gemeinsamen Fühlerrohr nur schlecht geeignet. So ist eine Ausbildung bekannt, bei der eine Nickel- oder Platindrahtwicklung in Glas eingeschmolzen oder in keramisches Material eingebettet ist, so daß ein zylindrischer Widerstandskörper entsteht, der sich mit verhältnismäßig großem Spiel in einem Fühlerrohr befindet, das in ein Schutzrohr eingeschoben wird. Diese Bauart hat den Nachteil, daß sie mechanisch sehr empfindlich ist und daß zum Ausgleich des ziemlich großen Durchmesserstreubereiches der Widerstandskörper nur mit großem Spiel in das Fühlerrohr eingesetzt werden kann, so daß er eine schlechte thermische Ankopplung an das gemessene Medium aufweist und seine Eigenerwärmung in ungünstigem Sinne beeinflußt wird.The known heat sensor designs still have significant shortcomings in this regard and are partly for accommodating two independent resistance wires in one joint Sensor tube poorly suited. So a training is known in which a nickel or platinum wire winding is melted in glass or embedded in ceramic material, so that a cylindrical Resistance body is created, which is located in a sensor tube with a relatively large amount of play, which is inserted into a protective tube. This type of construction has the disadvantage that it is very mechanically is sensitive and that to compensate for the rather large diameter range of the resistance body can only be used with a large play in the sensor tube, so that it has a bad thermal Has coupling to the measured medium and influences its self-heating in an unfavorable sense will.

Bringt man bei dieser Ausbildung in dem Fühlerrohr statt nur eines Widerstandskörpers deren zwei unter und legt man diese, um die Tauchlänge des ganzen Fühlers nicht zu vergrößern, in dem Fühlerrohr parallel nebeneinander, so verschlechtert sich die thermische Ankopplung der Widerstandsdrähte an das Fühlerrohr und damit an das zu messende Medium noch ganz beträchtlich. Dasselbe gilt für die bekannten Wärmefühler, bei denen der Widerstandsdraht in Form einer Kehrwendel auf einen stab-If you bring two resistors instead of just one in the sensor tube in this training and put it in the sensor tube so as not to increase the immersion length of the entire sensor parallel next to each other, the thermal coupling of the resistance wires to it deteriorates the sensor tube and thus the medium to be measured is still quite considerable. The same applies to the well-known heat sensors, in which the resistance wire in the form of a helix on a rod

Anmelder:
Landis & Gyr A. G., Zug (Schweiz)Applicant:
Landis & Gyr AG, Zug (Switzerland)

Vertreter: Dr.-Ing. A. Schulze, Patentanwalt,
Berlin-Wilmersdorf, Jenaer Str. 14Representative: Dr.-Ing. A. Schulze, patent attorney,
Berlin-Wilmersdorf, Jenaer Str. 14

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 31. Januar 1958Claimed priority:
Switzerland from January 31, 1958

Ernst Scheurer, Zug (Schweiz),
ist als Erfinder genannt wordenErnst Scheurer, Zug (Switzerland),
has been named as the inventor

oder rohrförmigen keramischen Körper aufgebracht ist.or tubular ceramic body is applied.

Es ist weiterhin ein Temperaturfühler bekannt, bei welchem der Widerstandsdraht auf einen plattenförmigen Isolierkörper aufgewickelt ist, der sich zwischen zwei Isolierplatten befindet und über diese durch streifenförmige, mit umgebogenen Längsrändern versehene Federn an die Wandung des Fühlerrohres thermisch angekoppelt ist. Bei dieser Ausbildung wird zwar der Nachteil der mechanischen Empfindlichkeit beseitigt und die thermische Ankopplung verbessert, die Ausführung ist jedoch nicht für höhere Temperaturen geeignet, bei denen die Spannkraft der Federn verlorengeht. Außerdem würde auch bei dieser Bauart die thermische Ankopplung an das Fühlerrohr sich bedeutend verschlechtern, wenn man in einem gemeinsamen Fühlerrohr zwei voneinander unabhängige, je auf einen besonderen Isolierkörper gewickelte Widerstandsdrähte nebeneinander anbringen würde. Es würden dann nämlich die beiden mit Widerstandsdraht bewickelten Isolierstoffstreifen mit je einer Seitenfläche unmittelbar aneinandergrenzen, und somit ginge die über die Federstreifen mit dem Fühlerrohr in Wärmekontakt stehende Fläche der Widerstandskörper auf die Hälfte der Gesamtoberfläche herunter. Bei dem Temperaturfühler nach der Erfindung werden die geschilderten Nachteile dadurch überwunden, daß jede der beiden mit einer Isolationsschicht umgebenen Widerstandsdrahtwicklungen für sich mit einem auf dem gesamten Umfang satt angepreßten, aus zwei U-förmigen Blechstreifen bestehenden Blechmantel umschlossen ist und daß hierbei die Längsränder des einen Blechstreifens die entsprechenden Ränder des anderen Blechstreifens umfassen und beideIt is also known a temperature sensor in which the resistance wire on a plate-shaped Insulating body is wound, which is located between two insulating plates and through them strip-shaped springs provided with bent longitudinal edges on the wall of the sensor tube thermally is coupled. With this training, the disadvantage of mechanical sensitivity is admittedly eliminated and the thermal coupling improved, but the design is not for higher temperatures suitable where the elasticity of the springs is lost. In addition, this design would also the thermal coupling to the sensor tube deteriorate significantly if one is in a joint Sensor tube two independent resistance wires, each wound on a special insulating body would mount side by side. It would be the two with resistance wire wound strips of insulating material, each with a side surface, directly adjoin one another, and thus it would work the surface of the resistance body in thermal contact with the sensor tube via the spring strips down to half of the total surface. In the temperature sensor according to the invention the disadvantages outlined are overcome in that each of the two is surrounded by an insulating layer Resistance wire windings for themselves with a tightly pressed on the entire circumference, consisting of two U-shaped sheet metal strips is enclosed and that this is the longitudinal edges of one sheet metal strip encompass the corresponding edges of the other sheet metal strip and both

109 578/224109 578/224

Blechränder mit der inneren Wandung des Fühlerrohres in direkter metallischer Verbindung stehen.Sheet metal edges are in direct metallic contact with the inner wall of the sensor tube.

Die Erfindung ist an Hand der Zeichnung an einem schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel erläutert. In der Zeichnung stellt darThe invention is explained with reference to the drawing using a schematically illustrated embodiment. In the drawing represents

Fig. 1 einen Längsschnitt eines Temperaturfühlers nach der vorliegenden Erfindung,Fig. 1 is a longitudinal section of a temperature sensor according to the present invention,

Fig. 2 einen Querschnitt zu Fig. 1 in einem größeren Maßstab,Fig. 2 is a cross-section to Fig. 1 on a larger scale,

Fig. 3 und 4 Schnitte nach den Schnittlinien A-A bzw. B-B in Fig. 1 und3 and 4 sections according to the section lines AA and BB in FIGS. 1 and

Fig. 5 eine Ansicht in Pfeilrichtung S in Fig. 1 in einem größeren Maßstab.5 shows a view in the direction of arrow S in FIG. 1 on a larger scale.

Auf den plattenförmigen Isolierkörpern 1 ist je eine Wicklung 2 aus Widerstandsdraht aufgewickelt. Jeder der beiden Isolierkörper 1 ist seiner Länge nach mit zwei Öffnungen 3 versehen, in denen Zuleitungsdrähte 4 und ein Endstück 5 befestigt sind. Die rechten Enden der Drähte der Wicklung 2, die im vorliegenden Fall bifilar gewickelt ist, sind mit je einem der Zuleitungsdrähte 4 verbunden, wozu diese mit Ausbiegungen 6 (s. Fig. 4) versehen sind. Die beiden linken Enden der Wicklungsdrähte sind an dem Endstück 5 befestigt, das mit einer ähnlichen Ausbiegung versehen ist (s. Fig. 3 und 5). Die Isolierkörper 1 sind an ihren rechten Enden mit zwei ungleich tiefen Einschnitten 7 und 8 versehen, die zur Abstützung der Ausbiegungen 6 der Zuleitungsdrähte 4 dienen. Dadurch wird ein Verdrehen derselben vermieden. Auf jeder der beiden Wicklungen 2 ist eine dünne Isolationsschicht, z. B. eine Folie 9 aus Isoliermaterial, angebracht, wie dies aus der Fig. 2 ersichtlich ist.A winding 2 made of resistance wire is wound onto each of the plate-shaped insulating bodies 1. Everyone the length of the two insulating bodies 1 is provided with two openings 3 in which lead wires 4 and an end piece 5 are attached. The right ones Ends of the wires of the winding 2, which is wound bifilar in the present case, are each with one the lead wires 4 connected, for which purpose they are provided with bends 6 (see FIG. 4). The two left ends of the winding wires are attached to the end piece 5, which has a similar bend is provided (see Fig. 3 and 5). The insulating body 1 are at their right ends with two unequal depths Incisions 7 and 8 are provided, which serve to support the bends 6 of the lead wires 4. This prevents them from twisting. On each of the two windings 2 is a thin layer of insulation, z. B. a film 9 made of insulating material, attached, as can be seen from FIG.

Die so gebildeten, von einer Isolationsschicht umgebenen Widerstandskörper sind je für sich mit einem zweiteiligen, auf den ganzen Umfang satt angepreßten Blechmantel vollkommen umschlossen. Jeder der beiden Blechmäntel besteht aus zwei U-förmigen Blechstreifen 10 und 11. Die Längsränder des einen Blechstreifens 11 umfassen die entsprechenden Längsränder des anderen Blechstreifens 10. Beide Blechstreifen 10, 11, aus denen der einzelne Blechmantel besteht, stehen mit der inneren Wandung des Fühlerrohres 12 in direkter metallischer Verbindung, was z. B. durch Verlöten oder Verschweißen mit dem Fühlerrohr 12 sichergestellt werden kann. Nach dem Einlegen des mit der Wicklung und der Isolationsschicht versehenen Isolierkörpers in den Blechmantel 10 wird der Blechmantelteil 11 aufgelegt. Hierauf wird das Ganze zusammengepreßt und die ineinandergreifenden Ränder in die dargestellte Endform gebogen, worauf das so gebildete Fühlerelement in das Fühlerrohr eingelötet wird.The resistance bodies formed in this way, surrounded by an insulation layer, each have one for themselves completely enclosed two-part sheet metal jacket, which is pressed tightly over the entire circumference. Either of the two Sheet metal jacket consists of two U-shaped sheet metal strips 10 and 11. The longitudinal edges of one sheet metal strip 11 include the corresponding longitudinal edges of the other sheet metal strip 10. Both sheet metal strips 10, 11, which make up the individual sheet metal jacket, stand with the inner wall of the sensor tube 12 in direct metallic connection, which z. B. by soldering or welding to the sensor tube 12 can be ensured. After inserting the one provided with the winding and the insulation layer Insulating body in the sheet metal jacket 10, the sheet metal jacket part 11 is placed. Then the whole thing becomes pressed together and the interlocking edges bent into the final shape shown, whereupon the The sensor element formed in this way is soldered into the sensor tube.

Das Fühlerrohr 12 ist an seinem linken Ende mit einem Boden 14 (s. Fig. 1) verschlossen und an seinem rechten Ende mit einem Gewindenippel 15 versehen, der zwei Anschlußröhren 16 trägt, an die die Zuleitungsdrähte 4 angeschlossen sind. Das Fühlerrohr ist durch Löten bzw. durch Ausgießen mit Kunstharz luftdicht abgeschlossen und wird in ein nicht gezeichnetes Schutzrohr, in das es mit wenig Spiel hineinpaßt und welches von dem zu überwachenden Medium umspült wird, eingeschoben.The sensor tube 12 is closed at its left end with a base 14 (see FIG. 1) and at its right end provided with a threaded nipple 15 which carries two connecting tubes 16 to which the lead wires 4 are connected. The sensor tube is soldered or filled with synthetic resin airtight and is placed in a protective tube, not shown, into which it fits with little play and which is washed around by the medium to be monitored, inserted.

Durch die beschriebene Anordnung wird neben einem robusten Aufbau eine sehr gute thermische Ankopplung der Widerstandsdrähte 2 an das zu überwachende Medium erreicht, weil das metallische Fühlerrohr 12 mit enger Passung in das Schutzrohr eingeschoben werden kann und weil die Widerstandsdrähte 2 über den Blechmantel 10, 11 und dessen Schweiß- oder Lötverbindung mit dem Fühlerrohr in enger thermischer Verbindung stehen. Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß der Temperaturfühler bei einer verhältnismäßig kleinen Eigenerwärmung größere Meßströme zuläßt und daß seine Reaktionsgeschwindigkeit erheblich verbessert wird.In addition to a robust structure, the arrangement described results in a very good thermal coupling the resistance wires 2 reached the monitored medium because the metallic Sensor tube 12 can be pushed into the protective tube with a tight fit and because the resistance wires 2 over the sheet metal jacket 10, 11 and its Welded or soldered connection with the sensor tube are in close thermal connection. This results in the advantage that the temperature sensor is larger with a relatively small self-heating Permits measuring currents and that its reaction speed is significantly improved.

Soll der beschriebene Temperaturfühler in Luftkanälen usw. verwendet werden, so ist ein Schutzrohr nicht notwendig. In diesem Fall ist es zweckmäßig, das Fühlerrohr in bekannter Weise mit Rippen zu versehen, wodurch eine weitere Verbesserung der Wärmeübertragung an den Widerstandsdraht des Temperaturfühlers erzielt wird.Should the described temperature sensor in air ducts etc. are used, a protective tube is not necessary. In this case it is advisable to to provide the sensor tube in a known manner with ribs, thereby further improving the Heat transfer to the resistance wire of the temperature sensor is achieved.

Claims

Claim:

Temperature sensor with resistance wire for the electrical determination of temperatures, at which two mutually independent, each on one of two parallel insulating bodies applied resistance wire windings arranged within a common sensor tube are, characterized in that each of the two resistance wire windings surrounded by an insulation layer (9) (2) for itself with a fully pressed on the entire circumference, consisting of two U-shaped sheet metal strips (10, 11) Sheet metal jacket is enclosed and that here the longitudinal edges of a sheet metal strip (11) the corresponding The edges of the other sheet metal strip (10) encompass and both sheet metal edges with the inner one Wall of the sensor tube (12) are in direct metallic connection.

Considered publications:
German patent application ρ 40337 IX / 42i D (published May 10, 1951);

German utility model No. 1 681 483;
British Patent No. 585,407;
H. Lindorf, "Technical Temperature Measurements", 2nd edition, 1956, p. 46.

1 sheet of drawings