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Die Erfindung betrifft einen Temperatursensor gemäß dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1. Derartige Temperatursensoren werden häufig verwendet, um die Temperatur von beheizten Bauteilen präzise zu ermitteln. Typischerweise wird dabei ein Thermoelement, das an einem Halter angeordnet ist, in eine Ausnehmung des Bauteils eingeführt und mit einem an dem Halter angeordneten Befestigungselement an dem Bauteil befestigt. Der Halter liegt somit mit einem Teil seiner Oberfläche an dem Bauteil an; dieser Teil wird in dieser Beschreibung als „Anlagefläche” bezeichnet.
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Da bei dieser Anordnung das Thermoelement, genauer gesagt dessen Messstelle, keine Temperaturmessungen an der Oberfläche des Bauteils durchführt, sondern in der Ausnehmung des Bauteils quasi in das Bauteil eintaucht, nennt man derartige Temperatursensoren auch „Eintauch-Temperatursensor”. Sie sind beispielsweise aus der
CH 689 875 A5 und der
DE 20 2011 004 481 bekannt.
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Die Praxis hat gezeigt, dass die mit einem derartigen Temperatursensor erhaltenen Messergebnisse sehr empfindlich davon abhängen, wo im Inneren der Ausnehmung des Bauteils sich die Messstelle des Thermoelements. Wünschenswert ist dabei insbesondere die reproduzierbare Positionierung der Messstelle des Thermoelements an einer Position, in der sie nach Möglichkeit in innigem thermischem Kontakt mit mindestens einer Wandfläche der Ausnehmung, insbesondere mit deren Boden steht, so dass ein möglichst guter Wärmeübertrag von den Wandflächen der Ausnehmung zur Messstelle möglich ist.
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Auf dem Markt sind Temperatursensoren erhältlich, bei denen versucht wird, die Lage der Messstelle des Thermoelements präziser zu definieren, dass an der Anlagefläche des Halters oder diese zumindest teilweise durchsetzend ein Metallmantel so angeordnet ist dass ein Innenraum des Metallmantels durch die Öffnung mit der der Anlagefläche gegenüberliegenden Seite des Halters verbunden ist. Die Form dieses Metallmantels ist dabei möglichst passgenau an die Form der Ausnehmung des Bauteils angepasst. In den Innenraum des Metallmantels ist der Abschnitt des Thermoelements, der die Messstelle aufweist, eingeführt.
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Diese Ausgestaltung des Temperatursensors ermöglicht insbesondere, die Messstelle vor der Installation des Temperatursensors auf dem Bauteil an einer gewünschten Stelle im Innenraum des Metallmantels anzuordnen und gegebenenfalls zu fixieren. Dies gilt in besonderem Maße dann, wenn der Metallmantel an der der Anlagefläche des Halters gegenüberliegenden Seite eine Öffnung aufweist, wie es z. B. bei einer Hülse der Fall ist.
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Die Positionierung der Messstelle an einer gegebenen Position im Inneren des Metallmantels kann jedoch für sich genommen nicht sicherstellen, dass tatsächlich ein guter thermischer Kontakt zum Boden besteht. Zudem zeigt sich, dass zwar mit dem Metallmantel eine hinreichend gute Wärmeleitung von den Wandflächen der Ausnehmung im zu beheizenden Bauteil auf die seinen Innenraum begrenzenden Mantelflächen des Metallmantels erreicht wird, dass aber kein hinreichend guter Wärmeübertrag von diesen Mantelflächen zur Messstelle des Thermoelements erfolgt. Bei der praktischen Verwendung solcher Temperatursensoren hat es sich daher gezeigt, dass sie zwar zu einer Verbesserung der Zuverlässigkeit der mit ihnen ermittelten Temperaturdaten führen, aber noch immer Verbesserungsbedarf besteht.
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Zudem ist das Ansprechverhalten, also die Zeit, bis eine Temperaturveränderung sich eingestellt hat, verbesserungsbedürftig.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht daher in der Bereitstellung eines verbesserten Temperatursensors, der diese Probleme reduziert. Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Temperatursensor mit den Merkmalen des Schutzanspruchs 1 und eine Anordnung mit einem Temperatursensor und einem zu beheizenden Bauteil mit den Merkmalen des Schutzanspruchs 17. Vorteilhafte Ausgestaltungen eines solchen Temperatursensors sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Der erfindungsgemäße Temperatursensor umfasst ein Thermoelement, das eine Messstelle aufweist und einen Halter, der eine Anlagefläche und eine Öffnung aufweist.
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Unter dem Begriff „Thermoelement” wird im Sinne dieses Schutzrechts nicht nur die Messstelle, an der Thermoschenkel aus unterschiedlichem Material in Kontakt stehen, verstanden, sondern die gesamte Baugruppe einschließlich sich etwaig an die Thermoschenkel anschließenden Thermoleitungen oder Ausgleichsleitungen.
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Ferner sind beim erfindungsgemäßen Temperatursensor durch die Öffnung elektrische Verbindungen des Thermoelements ausgehend von der Messstelle geführt, wobei unter „elektrische Verbindungen” im Sinne der Erfindung insbesondere auch einerseits die in der Regel aus unterschiedlichen Metallen oder Legierungen bestehenden Thermoschenkel des Thermoelements, die an der Messstelle miteinander verbunden sind, zu verstehen sind wie andererseits etwaig vorgesehene Thermoleitungen oder Ausgleichsleitungen.
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Ferner ist an der Anlagefläche des Halters oder diese zumindest teilweise durchsetzend ein erster Metallmantel so angeordnet, dass ein Innenraum des ersten Metallmantels durch die Öffnung mit der der Anlagefläche gegenüberliegenden Seite des Halters oder einer anderen Seite des Halters verbunden ist, so dass eine Möglichkeit gegeben ist, ein Thermoelement von einer anderen Seite des Halters auf die Seite der Anlagefläche zu führen.
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Erfindungswesentlich ist, dass die Messstelle in einem Innenraum eines zweiten Metallmantels angeordnet ist, wobei der zweite Metallmantel sich zumindest mit einem Abschnitt im Innenraum des ersten Metallmantels befindet und zumindest mit einem Teilbereich dieses Abschnitts mit dem ersten Metallmantel so verbindbar oder so verbunden ist, dass der zweiten Metallmantel hinsichtlich seiner Position relativ zum ersten Metallmantel fixiert ist.
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Mit dieser Anordnung ist es möglich, den Temperatursensor und insbesondere die Position der Messstelle relativ zum Boden der Ausnehmung des zu beheizenden Bauteils anzupassen und eine verbesserte Wärmeübertragung zur Messstelle zu erreichen. Dies führt zu einer Verbesserung der Zuverlässigkeit der erhaltenen Temperaturdaten.
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Zudem erlaubt diese Ausgestaltung eine Fertigung in Baugruppen. Beispielsweise können unterschiedliche Thermoelemente mit identischen oder unterschiedlichen Haltern kombiniert werden, und es können mit gleich aufgebauten Thermoelementen unterschiedliche Eintauchtiefen und Durchmesservariationen einfach realisiert werden. Somit können variantenreiche Kundenwünsche mit wenigen Bauteilen realisiert werden.
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Je nach Anwendungsbedingungen kann es zweckmäßig sein, dass das Thermoelement isoliert und/oder potentialfrei und/oder geerdet ist.
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Ferner ist es vorteilhaft, wenn der zweite Metallmantel mit dem darin angeordneten Abschnitt des Thermoelements eine so hohe Festigkeit aufweist, dass er nicht manuell biegbar ist. Dadurch wird die reproduzierbare und zuverlässige Positionierung des Messfühlers ebenso verbessert wie die Prozesssicherheit. Die größere Festigkeit bringt eine größere Robustheit bei der Handhabung im Fertigungsprozess, beim Versand und bei der Montage mit sich.
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Als zweckmäßig hat sich ferner erwiesen, dass der messstellenferne Rand des zweite Metallmantels, innerhalb des Innenraums des ersten Metallmantels angeordnet ist. Dadurch kann sichergestellt werden, dass bei einer Anpassung der Position des zweiten Metallmantels innerhalb des ersten Metallmantels die Gesamtbauhöhe unverändert bleibt.
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Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass im Innenraum des zweiten Metallmantels ein gut wärmeleitender, elektrisch isolierender Stoff angeordnet ist, in den zumindest ein Teil des im Innenraum des zweiten Metallmantels verlaufenden Bereichs des Thermoelements eingebettet ist. Durch eine derartige Einbettung, die gut durch Einstreuen des gut wärmeleitenden, isolierenden Stoffs in Pulver- oder Granulatform, vorzugsweise aber durch insbesondere poröse keramische Formkörper, jeweils bevorzugt mit nachfolgender Verdichtung, oder durch Eingießen eines verflüssigten, gut wärmeleitenden, elektrisch isolierenden Stoffs mit nachfolgender Erstarrung desselben oder einen keramischen Kitt realisiert werden kann, wird ein definierter Wärmeübertrag auf die Messstelle sichergestellt und ein schnelles Ansprechverhalten erzielt.
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Anzumerken ist in diesem Zusammenhang insbesondere, dass eine Verdichtung in der Regel eine individuelle Längenänderung des zweiten Metallmantels mit sich bringt, die zu einer individuellen Veränderung der Eintauchtiefe und damit zu einer Verlagerung der Position der Messstelle führen kann, die größer ist als die vom Kunden geforderten engen Toleranzen. Ein weiterer unerwünschter Nebeneffekt ist, dass der Anpressdruck dadurch stark variiert.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Temperatursensors mit erstem und zweitem Metallmantel kann diese aber einfach eine Relativverschiebung der beiden Metallmäntel zueinander kompensiert werden kann.
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Als gut wärmeleitende Stoffe im Sinne dieser Erfindung gelten Stoffe mit einer Wärmeleitfähigkeit mindestens 1,5 W/m·K von Besonders bevorzugt ist die Verwendung von Stoffen mit Wärmeleitfähigkeiten von 4 W/m·K oder besser.
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Auch wenn es grundsätzlich ausreichend ist, nur die Messstelle des Thermoelements in den gut wärmeleitfähigen, elektrisch isolierenden Stoff einzubetten, welche bei Thermoelementen üblicherweise die Kontaktstelle von zwei Thermoschenkeln aus unterschiedlichem Material ist, hat es Vorteile, wenn die Thermoschenkel zumindest in sich unmittelbar an die Messstelle anschließenden Abschnitten des Thermoelements mit direktem Kontakt in den gut wärmeleitenden, elektrisch isolierenden Stoff eingebettet sind, da so deren elektrische Isolierung sichergestellt werden kann. Ferner führt diese Ausgestaltung zu einer besonder guten Vibrations- und Erschütterungsfestigkeit und erhöht die Widerstandsfähigkeit gegen Druck-, Zug- oder Stoßbelastung.
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Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn auch Abschnitte des Thermoelements, an denen dieses eine Isolierung aufweist, in den gut leitenden, elektrisch isolierenden Stoff eingebettet sind, da so eine exzellente Zugentlastung erreicht werden kann. Solche Abschnitte eines Thermoelements sind beispielsweise Abschnitte der Thermoschenkel, in denen diese jeweils von einer Isolierhülle umgeben sind, isolierte Abschnitte einer Thermoleitung oder Ausgleichsleitung des Thermoelements, oder eine Isolierhülle, die beide Thermoschenkel umgibt.
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Als besonders günstig hat es sich dabei erwiesen, wenn die Stelle, an der die im Inneren des zweiten Metallmantels angeordneten Abschnitte des Thermoelements, an denen dieses eine Isolierung aufweist, in Richtung auf die Messstelle hin in Abschnitte des Thermoelements übergehen, die keine Isolierung aufweisen, unterhalb der Anlagefläche des Halters liegt. Diese Anordnung führt zu einer weiteren Verbesserung der erreichten Zugfestigkeit, da auf diese Weise sichergestellt ist, dass ein hinreichend langer isolierter Abschnitt des Thermoelements in den gut leitenden, elektrisch isolierenden Stoff eingebettet ist.
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Bevorzugt ist insbesondere, dass die in den elektrisch isolierenden Stoff eingebetteten Abschnitte des Thermoelements, die eine Isolierung aufweisen, so in den elektrisch isolierenden Stoff eingebettet sind, dass die Kraft, die benötigt wird, um sie aus dem elektrisch isolierenden Stoff hinauszuziehen größer ist als 40 N, bevorzugt größer als 60 N, besonders bevorzugt größer als 80 N. Diese Werte können durch entsprechende Wahl des gut wärmeleitfähigen, elektrisch isolierenden Stoffes, den Grad der Verdichtung und Anpassung der Geometrie der Anordnung des Thermoelements im zweiten Metallmantel, insbesondere im Hinblick auf die Länge des isolierten Abschnitts des Thermoelements, der in diesen Stoff eingebettet wird, erreicht werden.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn der gut wärmeleitende, elektrisch isolierende Stoff eine Mineralisolierung oder ein keramisches Isoliermaterial, insbesondere eine verdichtete Mineralisolierung oder ein verdichtetes keramisches Isoliermaterial ist. Insbesondere kann BN- oder MgO-Pulver oder -Granulat oder ein -insbesondere poröses- keramisches Formteil als gut wärmeleitender, elektrisch isolierender Stoff verwendet werden.
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Als vorteilhaft hat es sich ferner erwiesen, wenn das Thermoelement Thermoleitungen oder Ausgleichsleitungen aufweist, welche zumindest teilweise eine Isolierung aufweisen, und dass die Thermoleitungen oder Ausgleichsleitungen und zumindest ein Teil der Isolierung direkt aus dem zweiten Metallmantel herausgeführt sind. Damit wird eine besonders kompakte Bauform ermöglicht, ferner erübrigt sich die Verwendung einer separaten Anschlusshülse.
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Eine besonders einfache und in ihrer Bereitstellung kostengünstige Ausgestaltung des ersten Metallmantels ist eine rohrförmige Metallhülse. Optional kann diese auch einen Boden haben.
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Aus denselben Gründen ist es zweckmäßig, den zweiten Metallmantel als becherförmige Metallhülse mit einem Boden auszuführen. Hinzu tritt die Tatsache, dass eine becherförmige Metallhülse mit Boden auch besonders leicht die Befüllung mit dem gut wärmeleitenden, elektrisch isolierenden Stoff ermöglicht, auch wenn diese auch bei Verwendung einer Hülse ohne Boden, die in einem Gesenk befüllt und anschließend verdichtet wird, möglich ist.
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Eine Weiterbildung der vorstehend diskutierten Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass die Messstelle mit dem Boden verbunden ist oder in einem Abstand zum Boden, der kleiner oder gleich dem Radius der becherförmigen Metallhülse ist, angeordnet ist. Diese Anordnung erlaubt es, den Boden als Anschlag für die Messstelle zu verwenden, was zu einer besseren Reproduzierbarkeit der Position der Messstelle in der becherförmigen Metallhülse, zu präziseren Messverhältnissen und zu schnellerem Ansprechverhalten führt.
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Die Fixierung der beiden Metallmäntel relativ zueinander ist dann besonders einfach realisierbar, wenn in mindestens einer Richtung der äußere Durchmesser des zweiten Metallmantels gleich dem inneren Durchmesser des ersten Metallmantels in dieser Richtung ist, so dass sich die Außenfläche des zweiten Metallmantels und die Innenfläche des ersten Metallmantels berühren. An dieser Stelle können dann die beiden Metallmäntel gut aneinander fixiert, insbesondere miteinander verstemmt, verlötet oder verschweisst werden. Besonders günstig ist es allerdings, wenn der zweite Metallmantel an die Form des ersten Metallmantels so angepasst ist, dass die Außenseite der Mantelfläche des zweiten Metallmantels in dem Bereich, der im Innenraum des ersten Metallmantels angeordnet ist, an der Innenseite der Mantelfläche des ersten Metallmantels anliegt. Besonders einfach ist dies bei Mantelflächen mit im Wesentlichen konstantem, kreisförmigem Querschnitt realisierbar.
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Günstig ist insbesondere, wenn der Durchmesser des Innenraums des zweiten Metallmantels mindestens 50% des Durchmessers des Innenraums des ersten Metallmantels beträgt. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Fixierung durch Verstemmen erfolgt, weil die nötige Deformationskraft geringer ist. Ferner trägt es zu verbesserter Festigkeit bei. Beim Schweißen und Löten wird dadurch das Vorliegen eines wesentlich masseärmeren Teiles so weit wie möglich vermieden, was diese Prozesse vereinfacht.
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Die erfindungsgemäße Anordnung weist einem Temperatursensor gemäß einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen und ein zu beheizendes Bauteil, dessen Temperatur mit dem Temperatursensor überwachbar ist, auf, wobei die Anlagefläche des Halters an dem zu beheizenden Bauteil anliegt, wobei das zu beheizende Bauteil eine Ausnehmung mit einem Boden aufweist, in die der erste Metallmantel aufgenommen ist, und wobei der zweite Metallmantel mindestens ebenso weit in die Ausnehmung hineinragt wie der erste Metallmantel.
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Exemplarische Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen:
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1: ein Ausführungsbeispiel für einen Temperatursensors gemäß der Erfindung;
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2a: einen Querschnitt durch einen Teilbereich das Ausführungsbeispiel aus 1;
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2b: einen Querschnitt durch den entsprechenden Teilbereich eines zweiten Ausführungsbeispiels für einen Temperatursensors gemäß der Erfindung;
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2c: einen Querschnitt durch den entsprechenden Teilbereich eines dritten Ausführungsbeispiels für einen Temperatursensors gemäß der Erfindung;
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3a: ein erstes Stadium bei der Herstellung eines Temperatursensors;
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3b: ein zweites Stadium bei der Herstellung eines Temperatursensors; und
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3c: ein drittes Stadium bei der Herstellung eines Temperatursensors.
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Gleiche Bauteile der Ausführungsformen sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen, sofern nichts anderes erwähnt wird.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen Temperatursensor 100 mit einem Halter 103, der in diesem Beispiel als Halteplatte ausgeführt ist und einem Thermoelement 101. Der Halter 103 ist zweckmäßigerweise mit einem Befestigungsmittel, mit dem der Temperatursensor 100 an dem nicht dargestellten Bauteil, dessen Temperatur überwacht werden soll, befestigbar. Als Aufnahme für ein solches Befestigungsmittel, das nicht zwingend Bestandteil des Temperatursensors 100 sein muss, zeigt 1 ein im Halter 103 angeordnetes, diesen durchsetzendes Loch 151, durch das beispielsweise eine nicht dargestellte Schraube in ein entsprechendes Gewinde des nicht dargestellten Bauteils, dessen Temperatur überwacht werden soll, eingeschraubt werden kann, so dass sie den Halter 103 und damit den Temperatursensor 100 am Bauteil fixiert.
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Der Halter 103 wird ferner von einer Öffnung 104 durchsetzt, die von der bei Benutzung des Temperatursensors 100 dem zu überwachenden Bauteil zugewandten Seite des Temperatursensors 100, d. h. an der lediglich in 2a erkennbaren Anlagefläche 152 des Halters 103, zur dieser gegenüberliegenden Seite führt. An der Anlagefläche 152 des Halters 103 ist ein erster Metallmantel 106, der hier als Metallhülse ausgestaltet ist, so angeordnet, dass sein in 1 nicht erkennbarer Innenraum 107 durch die Öffnung 104 mit der der Anlagefläche 152 gegenüberliegenden Seite 153 des Halters 103 verbunden ist.
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Ferner erkennt man in 1 das Thermoelement 101 mit aus dem an einem dem Halter 103 abgewandten Ende des Thermoelements 101 angeordneten Verbindungsstecker 159 hervorragenden elektrischen Anschlussleitungen 154, 155, über die das Thermoelement 101 bzw. ein von diesem gemessener Temperaturmesswert von einer nicht dargestellten Steuerungs- und Auswerteeinheit gesteuert bzw. ausgelesen werden kann. In der Regel wird es sich bei den Anschlussleitungen 154, 155 um Ausgleichsleitungen, Thermoleitungen oder Fortführungen der Thermoschenkel 113, 114 des Thermoelements 101 handeln.
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Das Thermoelement 101 ist durch eine Bohrung 156 eines an der der Anlagefläche 152 des Halters 103 gegenüberliegenden Seite 153 angeordneten Führungselements 157, das dort beispielsweise verschweißt, verlötet oder verklebt sein kann, hindurchgeführt, wobei es in einem Abschnitt durch eine Knickschutzfeder 158, die am Führungselement 157 angeordnet ist, hindurchgeführt und somit gegen Abknicken geschützt ist.
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Das Ende des Thermoelements 101, an dem sich die in 1 nicht erkennbare Messstelle 102 befindet, ist durch die Öffnung 104 und den Innenraum 107 des ersten Metallmantels 106 hindurchgeführt und im Innenraum 108 eines als becherförmigen Metallhülse mit Boden 111 ausgeführten zweiten Metallmantels 109 angeordnet. Dabei ist der zweite Metallmantel 109 mit einem Abschnitt 110 im Innenraum 107 des ersten Metallmantels 106 angeordnet und steht mit diesem Abschnitt 110 im direkten Kontakt zur Innenseite des ersten Metallmantels 106. Die Anordnung der Messstelle 102 im zweiten Metallmantel 109 wird weiter unten anhand der 2a im Detail beschrieben.
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Ferner erkennt man anhand der schematisch dargestellten Verstemmstellen 159, dass der zweite Metallmantel 109 durch Verstemmung in seiner Position relativ zum ersten Metallmantel 106 fixiert ist.
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2a zeigt einen Querschnitt durch einen Teilbereich des Temperatursensors 100 aus 1. Wie man dieser Darstellung besonders gut entnimmt, weist das Thermoelement 101 eine Messstelle 102 auf, an der Thermoschenkel 113, 114 miteinander in Kontakt stehen. Die Thermoschenkel 113, 114 weisen einen ersten Bereich 113a, 114a auf, in denen sie blank liegen, also in direktem Kontakt mit ihrer Umgebung stehen. Sie weisen ferner einen zweiten Bereich 113b, 114b auf, in dem sie von einer Isolierung umhüllt sind. In ihrem weiteren Verlauf von der Messstelle 120 fort werden beide Thermoschenkel 113, 114 oder Thermo- bzw. Ausgleichsleitungen, mit denen die Thermoschenkel 113, 114 elektrisch leitend verbunden sind, dann von einem Isolierschlauch 160 oder auch einer anders gearteten Kabelummantelung umhüllt.
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Wie man der 2a entnimmt, sind sowohl die Messstelle 102 als auch die Bereiche 113a, 113b, 114a, 114b jeweils in einen gut wärmeleitenden, elektrisch isolierenden Stoff 120 eingebettet.
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Ferner ist 2a zu entnehmen, dass die Messstelle 102 in einem Abstand vom Boden 111 angeordnet ist, der kleiner ist als der Radius des zweiten Metallmantels 109.
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2b zeigt einen Querschnitt durch den entsprechenden Teilbereich eines zweiten Ausführungsbeispiels für einen Temperatursensors 200 gemäß der Erfindung. Dabei sind die einzelnen Bauteile des Temperatursensors 200 identisch zu den entsprechenden Bauteilen des anhand der 1 und 2a im Detail beschriebenen Temperatursensors 100, weshalb sie mit identischen Bezugszeichen gekennzeichnet sind. Der einzige Unterschied zwischen den Temperatursensoren 100 und 200 besteht in der relativen Position des zweiten Metallmantels 109 und des ersten Metallmantels 106 zueinander. Der Temperatursensor 200 gemäß 2b ist an eine tiefere Bohrung angepasst als der Temperatursensor 100 gemäß 1 und 2a. Daher ragt der zweite Metallmantel 109 weiter aus dem ersten Metallmantel 106 heraus.
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2c zeigt einen Querschnitt durch den entsprechenden Teilbereich eines dritten Ausführungsbeispiels für einen Temperatursensors 300 gemäß der Erfindung. Dabei sind die einzelnen Bauteile des Temperatursensors 300 identisch zu den entsprechenden Bauteilen des anhand der 1 und 2a im Detail beschriebenen Temperatursensors 100, weshalb sie mit identischen Bezugszeichen gekennzeichnet sind. Der einzige Unterschied zwischen den Temperatursensoren 100 und 300 besteht in der relativen Position des Messpunkts 102 des Thermoelements 101 im zweiten Metallmantel 109. Bei dem Temperatursensor gemäß 2c steht der Messpunkt 102 des Thermoelements 101 in direktem Kontakt mit dem Boden 111 des zweiten Metallmantels 109.
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Ein weiterer, unabhängiger Teilaspekt der Erfindung besteht in einem Verfahren zur Herstellung eines Temperatursensors. Das Verfahren, das nachfolgend unter Bezugnahme auf die 3a bis 3c am Beispiel der Herstellung eines Temperatursensors 100, wie er weiter oben anhand der 1 und 2a beschrieben wurde, beschrieben wird, weist die folgenden Schritte auf, die vorzugsweise in der angegebenen Reihenfolge ausgeführt werden:
- a) Bereitstellen eines Halters 103 mit einer Anlagefläche 152 zum Anlegen an ein zu beheizendes Bauteil und einer Öffnung 104, wobei an der Anlagefläche 152 des Halters 103 oder diese zumindest teilweise durchsetzend ein erster Metallmantel 106 so angeordnet ist dass ein Innenraum 107 des ersten Metallmantels 106 durch die Öffnung 104 mit der der Anlagefläche gegenüberliegenden Seite des Halters 103 verbunden ist und eines Thermoelements 101, dessen Messstelle 102 im Innenraum 108 eines zweiten Metallmantels 109 angeordnet ist, wobei auf das Thermoelement 101 ein Führungselement 157 aufgeschoben ist.
Eine vorteilhafte Weiterbildung dieses Verfahrensschritts sieht vor, dass das Bereitstellen des so ausgestalteten Thermoelements 101 so erfolgt, dass die Messstelle 102 in den zweiten Metallmantel 109 eingeschoben wird, dann ein pulverförmiger, gut wärmeleitender aber elektrisch isolierender Stoff 120 eingestreut wird und schließlich eine Verdichtung des zweiten Metallmantels 109 erfolgt.
- b) Abwinkeln des Thermoelements 101 in einem sich an den zweiten Metallmantel 109 anschließenden Bereich und Einführen des zweiten Metallmantels 109 in den Innenraum 107 des ersten Metallmantels 106. 3a zeigt das Verfahrensstadium während der Ausführung dieses Verfahrensschritts.
- c) Fixieren des zweiten Metallmantels 109 im ersten Metallmantel 106 und des Führungselements 157 auf dem Thermoelement 101 und auf dem Halter 103. Dieser Verfahrensschritt ist schematisch in 3b für eine Ausführungsform des Verfahrens dargestellt, bei der das Fixieren durch Verstemmen gerade erfolgt; 3c zeigt das danach erhaltene Stadium.
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Optional kann dann an dem Führungselement 157 noch eine Knickschutzfeder 158 angeordnet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 100, 200, 300
- Temperatursensor
- 101
- Thermoelement
- 102
- Messstelle
- 103
- Halter
- 104
- Öffnung
- 105
- elektrische Verbindungen
- 106
- erster Metallmantel
- 107
- Innenraum des ersten Metallmantels
- 108
- Innenraum des zweiten Metallmantels
- 109
- zweiter Metallmantel
- 110
- Abschnitt des zweiten Metallmantels
- 111
- Boden
- 120
- elektrisch isolierender, gut wärmeleitender Stoff
- 113, 114
- Thermoschenkel
- 113a, 114a
- erster Bereich der Thermoschenkel
- 113b, 114b
- zweiter Bereich der Thermoschenkel
- 151
- Loch
- 152
- Anlagefläche
- 153
- der Anlagefläche gegenüberliegende Seite
- 154, 155
- Anschlussleitungen
- 157
- Führungselement
- 158
- Knickschutzfeder
- 159
- Verstemmstelle
- 160
- Isolierschlauch
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- CH 689875 A5 [0002]
- DE 202011004481 [0002]
