DE1807641B2 - Fuehler fuer die waermemeldung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Fühler für die WärmemeWung, bestehend aus einem drahtförmigen Fühler lind einem drahtförmigen tragenden Teil.

Eines der Probleme bei Fcucrmcldesystcmcn und in anderen Wärmcmcklcsystcmen und in einigen anderen abtastenden Geräten bestand darin, eine angemessene Halterung und einen Schutz für einen Fühler von drahtförmigcm Typ zu schaffen. Die Fühler selbst sind vorzugsweise ziemlich klein im Durchmesser und mür.sen geschützt werden. Sie müssen ebenso in Abständen an eine feste Struktur befestigt werden, und wenn sie direkt an die Wände eines Flugzcufmnschmcnrumpfcs angebracht wurden, so trug die Vibration dazu bei. sie zu zerstören. Es mußte oft eine besondere elektrische Isolation vorgesehen werden. Diese Fühler mußten oft in Lagen 6s gebracht werden, in denen sie, wenn sie ungeschützt waren, zufällig verletzt werden oder auf andere Wein· verstört werden konnten.

In einem der besser gehaltenen Systeme wurde aus diesem Grunde beim Gebrauch der temperaturerfassende Fühler von einem im allgemeinen rohrförmigen perforierten Schirm umgeben. Fühlerhaherungen wurden voneinander in Abständen innerhalb des rohrförmigen Schirmes vorgesehen, und Schlitze und Spalte in dem Schirm ermöglichten dm Eintritt von Hitze oder Flammen, die abgetastet werden sollten. Obwohl diese Vorrichtung viele Vorzüge aufweist, so besteht doch bei diesem System die Schwierigkeit, daß eine Zeitverzögerung beim Ansprechen des Fühlers bei einem plötzlichen Temperaturanstieg auftrat. Eine Ansprechanforderung ist z. B. eine Ansprechzeit von 5 Sekunden oder weniger, wenn das vollständige Element (einschließlich des Schirms, wenn dieser vorhanden ist) eine Länge von etwa 15 cm aufweist, die einer Temperatur von etwa HO(TC ausgesetzt ist. Eine andere derartige Anforderung ist eine Ansprechzeit von 10 Sekunden cder weniger bei 550" C für die gleiche Länge von 15 cm. Viele bekannte Vorrichtungen konnten nicht innerhalb der doppelten oder dreifachen vorgeschriebenen Zeit ansprechen und andere kamen, wenn sie nicht mit einem Echirm versehen waren, durch diese Abschirmungen und Haltesysteme nahe an die geforderte Grenze heran. Außerdem sind sie ohne Schutz und Halterung einer Zerstörung ausgesetzt und können daher oft nicht ohne eine derartige Abschirmung verwendet werden.

Überdies waren bekannte Halterungen und Abschirmsysteme oft sehr kompliziert oder zu teuer, um im großen Maße zur Verwendung des gesamten Systems beizutragen. Ein anderes und in vieler Sicht besseres System besteht aus einer Spiralwind'ing de^ Fühlers um und auf einem tragenden Teil. Das tragende Teil war beträchtlich gt.iDer im Durchmesser als der Fühler und bot einen angemessenen Halt und allgemein rute Ergebnisse. Eine unerwünschte Eigenschaft dieser speziellen Kombination war die. daß ein ziemlich langer Fühler erforderlich war, da der Fühler verdrillt werden mußte, und zwar in ziemlich engen Windungen, um in allen Richtungen einer Wärmebeeinflussung ausgesetzt zu sein. Dies bedeutete, daß bei einer gegebenen Strecke der Fühler normalerweise drei- oder viermal so lang wie die Strecke sein mußte. Als Ergebnis stellten sich die Nachteile eines ausgedehnten und übermäßigen Materialaufwandes ein. und es zeigte sich nebenbei eine Vcr'.angsamung der Ansprechzeit des Fühlers bei kurz und plötzlich auftretenden hohen Temperaturen, die nur an einem sehr kleinen Abschnitt der Strecke auftraten.

Es ist des weiteren ein Tempcraturübcrwachcr bekanntgeworden, der aus zwoi an eine Stromquelle ansrhließbaren und in engem Abstand voneinander geführte Leitern besteht, wobei die Leiter bei unbeabsichtigten Temperaturerhöhungen infolge von durch Abschmelzen entstehender Tropfenbildung sich metallisch und damit elektrisch leitend miteinander verbinden. Dieser bekannte Tempcraturüberwachcr kann nur einen bestimmten Temperaturpunkt melden, der dem Schmelzpunkt des verwendeten Metallüberzugs entspricht, also keinen Tempcraturverlaiif überwachen. Bei diesem Tcmpcraturüberwacher werden z. B. die zwei Leiter miteinander verdrillt, um einen engen Abstand der Leiter voneinander zu gewährleisten, so daß ein metallisches Verbinden der Leiter bei einer entstehenden Tropfenbildung mög-

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lieh wird. Hierbei sind in keiner Weise Maßnahmen für eine mechanische Stabilität getroffen, es handelt sieh um zwei gleichartig beschaffene Leiter, die gemeinsam Strom führen und die gleiche Aufgabe erfüllen, so daß ein echtes tragendes Teil hierbei fehlt. Dieser bekannte Temperaturüberwacher ist daher nicht für Anwendungsfälle geeignet, bei denen mechanische Vibrationen oder Erschütterungen auftreten und eine frühzeitige Temperaturmeldung gefordert wird (deutsches Gebrauchsmuster 1 833 928).

Zum Schutz gegen Einbruch oder Feuergefahr ist weiter ein elektrisches Sicherheitskabel bekanntgeworden, bei welchem der Meldestromkreis durch die leitende Verbindung von im Ruhezustand gegeneinander isolierten Leitungen geschlossen wird. Bei diesem bekannten Sicherheitskabel ist also immer ein Meldestromkreis erforderlich, der mindestens zwei dicht nebeneinander angeordnete elektrische Leitungen umfaßt, die im Falle eines Kurzschlusses einen Stromkreis schließen. Das eigentliche temperaturerfassende Element ist also hierbei nicht die elektrische Leitung an sich, sondern die isolierende Schicht um die elektrische Leitung, von deren Beschaffenheit und Temperaturempfindlichkeit das Ansnrechverhalten des Sicherhcitskabels abhängig ist. Naturgedrungen hängt hierbei auch die Sicherheit der Meldung weitgehend von der Beschaffenheit der \erwendeten Isolation ab, die z.B. bei einem bes'.immten Temperaturpunkt schmelzen muß, jcJoch nicht verbrennen oder verkohlen darf, damit in jedem rail cine elektrische Leitungsverbindung zwischen den i-jiden Leitern erfolgen kann. Dieses bekannte Sicherl.'tskabcl kann darüber hinaus nur einen einzigen [ cmpcraturpunkt erfassen, wobei dieser Temperaturpp.nkt dem Schmelzpunkt der isolierenden Schicht e,,spricht, die die Meldeleitungen umgibt und e'ekiri-ch voneinander trennt. Dieses Sicherheitskabel ist derart aufgebaut, daß die einzelnen Leitunpsstränge in schraubenförmigen Nuten einer metallenen Sicherheiisseele eingefügt sind, oder es werden nach einem anderen Ausführungsbeispiel die zweiadrigen Leitunu'istränge um einen mittleren Hilfsdraht schraubenförmig angeordnet, wobei jedoch der als Seele dienende Hilfsdraht keine Wendelung aufweist. Für einen Temperaturfühler ist jedoch eine derartige Konstruktionsweise ungeeignet, da die einzelnen zweiadrigen Leitungsstränge nahezu allseitig eingebettet sind ind daher ein ,nöglichst allseitiger Temperaturzutritt zu diesen Leitungen weitgehend verhindert ist. Auch tritt eine Tcmperaturmcldung erst nach geniiüend langer Einwirkung \on Hitze auf die elekiri'chc Isolation ein. so daß dieses bekannte Sicherhcitskabcl ein vergleichsweise schlechtes Ansprcchverhaltcn und einen großen Uniiclierhcitsfaktor mit «.ich bringt (deutsche Patentschrift 224 274).

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe bestellt darin, einen Fühler für die Wärmemelclung zu schaffen, der bei gutem Ansprcchverhalten eine besonders gute mechanische Stabilität aufweist, so daß auch bei anhaltenden und häufigen mechanischen Vibrationen oJer Erschütterungen eine sichere Wärmcmcldung gewährleistet wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß erfindmiEsgcrnäß die drahtförmigcn Teile ungleicher Steigung so miteinander verdrillt sind, daß die Amplitude der Wendelung des Fühlers kleiner als die Amplitude der Wendelung des tragenden Teiles ist. Durch diese Auslegung und Anordnung des tragendsn Teiles und des Fühlers erreicht man, daß man nicht nur Fühlermaterial einspart, sondern auch die Wärmemeldeeigenschaft entlang dem gesamten Fühler gleich beschaffen ist und man gleichzeitig eine sehr gute mechanische Stabilität dieser Anordnung erhält. Im einzelnen kann die Erfindung dadurch eine vorteilhafte Weiterbildung erfahren, daß das tragende Teil eine größere Steifigkeit aufweist als der Fühler. Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß das tragende Teil mit einem wärmeisolierenden Material überzogen ist. Durch diese Maßnahme wird ?.. B. verhindert, daß in den Fühler übergeführte Wärme nicht in das Material des tragenden Teils durch direkte Berührung oder Wärmestrahlung übertragen werden kann, so daß sich dadurch ein lineares Ansprechverhalten erzielen läßt. Bei einer anderen Ausführungsform besteht z. B. das tragende Teil aus einem Rohr, und bei dieser Anordnung läßt sich in vorteilhafter Weise der " '" raum des Rohres für einen Rdck'^'^'rOsHrah wenden, der von einem Ende des ist und gegen das Rohr isoliert ist.

Weiter kann das tragende Teil um eine Achse gewunden sein, die in ihrem Durchmesser ner als der Durchmesser des Fühlers ist.

Um darüber hinaus noch die Wirkungsweise einer Vorrichtung nach der Erfindung besonders zuverlässig zu gestalten, kann die Erfindung dadurch noch eine besonders zweckmäßige Ausführungsform erhalten, daß der Fühler selbst mit Draht umwunden ist, dessen Durchmesser wesentlich kleiner als der Durchmesser des Fühlers ist, und daß der Draht dazu dient, den Fühler und das tragende Teil voneinander zu trennen und daß die Wendelung des Drahtes dabei sehr viel enger als die Wendelung des Fühlers und des tragenden Teiles ist. Durch diese letztere Maßnahme wird insbesondere erreicht, daß die Berührung des Fühlers mit dem tragenden Teil punktförmig erfolgt, so daß ein Wärmeaustausch zwischen Fühler und tragendem Teil weitgehend verhindert wird.

Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind aus der Zeichnung ersichtlich, in der die Erfindung an Hand einer bevorzugten Ausführungsform erläutert ist. In dieser zeigt

F i g. 1 eine vergrößerte Schnittdarstellung der Wärmemeldevorrichtung nach der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine Ansicht ähnlich der der Fig. 1 einer abgewandelten Ausführungsform nach der Erfindung, Fi r. 3 eine andere Ansicht ähnlich der der Fig. 1 einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindunc.

F i g. 4 eine Ansicht ähnlich der der Fig. 1 einer noch weiteren Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 5 eine vergrößerte Schnittdarstcllung längs der Linie (S-iS in F i g. 4.

Gemäß Fig. 1 kann der Fühler 11 einen offenen Kanal 13 mit einem Gas aufweisen, um die durchschnittliche Temperatur längs des Fühlers 11 abzutasten, oder er kann in seinem Inneren ein Gas aussendendes Materia! 14 aufweisen, um einzelne Spitzentemperaturen abzutasten, oder er kann eine Kombination dieser beiden Möglichkeiten aufweisen, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Das tragende Teil 12 kann ein festes Teil sein, oder es kann rohrförmig ausgebildet sein. Die zwei drahtähnlichen Teile 11 und sind miteinander mit gleicher Steigung verdrillt, und sie berühren einander entsprechend der Wendelung

in einer Linie IS zwischen ihnen. Das tragende Teil rostfreier Stahl. Ein anderer Werkstoff ist Molybdän, 12 ist vorzugsweise größer und stärker, und dadurch und das tragende Teil kann aus den gleichen Werkkann die Kombination eine größere Last tragen und stoffen hergestellt sein.
Vibrationen besser widerstehen. Wie in F i g. 3 gezeigt, kann die Kombination 30

Die Wendelung ist im Vergleich zum Durchmesser 5 aus einem tragenden Teil 31, das rohrförmig ist und

von entweder dem Fühler 11 oder dem tragenden dem Fühler 11 bestehen und kann mit einer Isolation

Teil 12 groß, bzw. ist vorzugsweise ein Vielfaches 32 überzogen sein und einen isolierten Draht 33 be-

dieses Durchmessers dieser Teile. Ebenso ist der Inhalten, der die Rückleitung von einem Ende des

innere Durchmesser der Wendelung, die für das tra- Fühlers 11 zum anderen Ende herstellt. Dies ist dorc

gende Teil 12 vorgesehen wird, vorzugsweise nahezu io angebracht, wo ein RUckleitungselement erforderlich

Null, was sich auf Grund der Materialstärke des ist, und es wird auf diese Weise der Raum, der zur

Teiles 12 ergibt, und ist zumindest kleiner als der Aufnahme eines solchen Elementes dient, sehr klein

Durchmesser des Fühlers 11, so daß die Teile 11 und gehalten.

12 fest aneinander anliegen. Das verdrillte tragende Wie in den F i g. 4 und 5 veranschaulicht ist, kann Teil 12 trägt den verdrillten Fühler 11 auf seiner ge- 15 der Fühler 11 selbst mit einer sehr viel engeren Wensamten Länge. Da das tragende Teil 12 nur tangen- delung eines dünnen Drahtes 40 umwunden sein, der tiale Berührung mit dem Fühler 11 hat, weist der dazu beiträgt, die Linienverbindung zu vermeiden Fühler 11 weiterhin eine schnelle Ansprechzeit bei und nur an bestimmten Punkten eine Berührung mit minimaler Wärmeübertragung zwischen dem tragen- dem tragenden Teil 12 gestattet, wobei die gleiche den Teil 12 und dem Fühler 11 auf. Eine direkte Er- ao Festigkeit der Anordnung sichergestellt ist.
wärmung des Fühlers 11 entsprechend eines großen Die Linienberührung wird durch den sehr dünnen Teils seiner Oberfläche wird somit ungeachtet der Draht vorgesehen, und die gesamte bedeckte Fläche Richtung der Wärmebeaufschlagung erzielt. Der Füh- ist bei dieser Anordnung kleiner als die bei den andeler 11 kann relativ kurz sein, verglichen mit einer re.» Ausführungsformen. Der Fühler 11 und das tra-Vorrichtung, bei der der Fühler 11 um ein gerades as gende Teil 12 können elastische Oxydüberzüge auffestes Tragteil gewunden ist, das selbst keinen Drall weisen, wenn dies erwünscht sein sollte,
aufweist, und ein kurzer Fühler 11 hat eine kürzere Die Gewichtsersparnis pro Einheit, die mit Hilfe Ansprechzeit zur Folge. Die Formgebung der Wende- der vorliegenden Erfindung durch den sich ergebenlung des tragenden Teiles 12 mit einem Durchmesser den kürzeren Fühler geschaffen wird, tragen zur von vorzugsweise nahezu Null der Wendelachse be- 30 Schmälerung der Herstellungskosten dieses Teiles bei. wirkt, daß sich der Fühler 11 spiralförmig um das Verschiedene Steigungen der Wendelung des tratragende Teil 12 windet, und es wird dadurch ein genden Teiles wurden hergestellt und getestet, und Bruch auf Grund von Zugspannungen und Druck- es wurde festfestellt, daß bei Steigungen größer als kräften, die eintn geraden" Fühler brechen würden, etwa 1.14 cm, die Ansprechzeit kleiner als 5 Sekunweitgehendst verhindert. 35 den wird, wenn ein Halter von 15,24 cm einem Stan-

In F i g. 2 ist eine abgewandelte Ausführungsform dard-Test-Brenner ausgesetzt ist.

nach der vorliegenden Erfindung gezeigt, in der eine Ebenso haben Vibrationstests gezeigt, daß direkte

Anordnung 20 aus einem tragenden Teil 21 besteht, Befestigungen der Konstruktion mit Metallklammern

das mit einem isolierenden Material 22 überzogen ist, oder mit vibrationsdämpfenden Einlagen bis zu

wie z. B. einem Glasüberzug, keramischem oder 40 wenigstens 20 G's zufriedenstellend sind, wobei

Porzellanüberzug oder anderem gegen Hitze wider- Vibrationsamplituden bis zu 0,0914 cm von 0 bis

standsfähigem Überzug, entweder einzeln oder in 1000 Schwingungen pro Sekunde auftraten. Molyb-

Kombination. Das Material, aus dem das tragende dänsulfid wurde auf die äußere Fläche des tragenden

Teil 21 und der Fühler 11 hergestellt werden, hängt Teiles 12 aufgebracht und manchmal auf den Fühler

von dem jeweiligen Verwendungszweck ab. Vorzugs- 45 11 ebenso als Schmiermittel, so daß die Reibung

weise werden die Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen der haltenden Klammer und u*;n Teilen und

daran angepaßt. Dies ist jedoch nicht immer erfor- zwischen dem tragenden Teil und dem Fühler effektiv

derlich. Ein typischer Werkstoff für den Fühler 11 ist vermindert wurde.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Fühler für die Wännemeldung, bestehend aus einem drahtförmigen Fühler und einem drahtförmigen tragenden Teil, dadurch gekennzeichnet, daß die drahtförmigen Teile (11, 12) ungleicher Stärke mit gleicher Steigung

so miteinander verdrillt sind, daß die Amplitude der Wendelung des Fühlers (11) kleiner als die Amplitude der Wendelung des tragenden Teiles (12, 31) ist.

2. Fühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das tragende Teil (12) im Durchmesser größer als der Durchmesser des Fühlers (II) ist.

3. Fühlei nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das tragende Teil (12) eTne größere Steifigkeit aufweist als der Fühler (11).

4. Fühler nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das tragende Teil (12) mit wärmeisolierendem Material überzogen ist.

5. Fühler nach den Ansprüchen 1 bis 4. bestehend aus einem drahtförmigen Fühler und einem rohrförmigen tragenden Teil, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige tragende Teil (31) im inneren einen Rück'.eitungsdraht (33) aufweist, de» von einem Ende des Fühlers (11) abgeleitet ist und gcgrn das ^p.ohr (31) isoliert ist.

6. Fühler nach den Ansprüchen 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß de tragende Teil (12; 31) um eine zylindrische Achse gewunden ist, die in ihrem Durchmesser kleiner als der Durchmesser des Fühlers (11) ist.

7. Fühler nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler (11) selbst mit Draht (40) umwunden ist, dessen Durchmesser wesentlich kleiner als der Durchmesser des Fühlers (11) ist, und daß der Draht (40) dazu dient, den Fühler (11) und das tragende Teil (12; 31) voneinander zu trennen, daß die Wendelung des Drahtes (40) sehr viel enger als die Wendelung des Fühlers (11) und des tragenden Teiles (12: 31) ist.