DE202014103008U1 - Sheath thermometer with several longitudinally offset measuring points - Google Patents

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Abstract

Temperaturfühler mit einer mehradrigen Mantelthermoleitung (3), dadurch gekennzeichnet, dass längs der Mantelthermoleitung (3) mehrere Messstellen (4) angeordnet sind, wobei die Messstellen (4) von verschweißten Thermoschweißperlen gebildet werden, die durch Verschweißen von inneren Thermoleitern (5) jeweils unterschiedlichen Materials gebildet sind und die sich in seitlichen Öffnungen (9) im Außenmantel (8) der Mantelthermoleitung (3) befinden.Temperature sensor with a multi-core sheathed thermal line (3), characterized in that a plurality of measuring points (4) are arranged along the sheathed thermal line (3), the measuring points (4) being formed by welded thermowelding beads, each of which is different due to the welding of inner thermal conductors (5) Material are formed and which are located in side openings (9) in the outer jacket (8) of the jacket thermal line (3).

Description

Die Erfindung betrifft einen Temperaturfühler zur Erfassung der Temperatur eines gasförmigen oder flüssigen Mediums, umfassend ein Mantelthermoelement mit mehreren Messstellen, mittels welcher die Temperatur des gasförmigen oder flüssigen Mediums erfassbar ist. The invention relates to a temperature sensor for detecting the temperature of a gaseous or liquid medium, comprising a jacket thermocouple with a plurality of measuring points, by means of which the temperature of the gaseous or liquid medium can be detected.

Der Temperaturfühler kann vorzugsweise zur Ermittlung von Strömungsprofilen bzw. zur Erfassung von Temperaturschichtungen in stehenden oder fließenden Medien eingesetzt werden. The temperature sensor can preferably be used for determining flow profiles or for detecting temperature stratifications in still or flowing media.

Zur Steuerung und Überwachung industrieller Prozesse ist eine zuverlässige Erfassung der Temperaturen der Produktionsumgebungen, Bauteile und/oder Medien erforderlich. Zur Temperaturerfassung werden üblicherweise Temperaturfühler mit ein oder mehreren Temperatursensoren eingesetzt. Controlling and monitoring industrial processes requires reliable detection of the temperatures of production environments, components, and / or media. For temperature detection temperature sensors are usually used with one or more temperature sensors.

Aus DE 10 2011 004 735 B4 ist eine Temperaturmesseinheit zur Erfassung der Temperatur eines gasförmigen und/oder flüssigen Mediums bekannt, welche einen Anschlusskopf, eine Anzahl von Messwiderständen, mittels welcher die Temperatur des gasförmigen und/oder flüssigen Mediums erfassbar ist, und ein Schutzrohr umfasst. Dabei befinden sich in einem ersten Kanalrohr ein erster und zweiter Messwiderstand sowie Zuleitungen zu diesen und in einem zweiten Kanalrohr ein dritter Messwiderstand und ein Festwiderstand sowie Zuleitungen zu diesen. Out DE 10 2011 004 735 B4 a temperature measuring unit for detecting the temperature of a gaseous and / or liquid medium is known, which comprises a connection head, a number of measuring resistors, by means of which the temperature of the gaseous and / or liquid medium can be detected, and a protective tube. In this case, in a first sewer pipe, a first and second measuring resistor and supply lines to these and in a second sewer pipe, a third measuring resistor and a fixed resistor and supply lines to these.

In DE 82 35 842 U1 ist ein Temperaturmesskörper beschrieben, bei dem mindestens zwei Thermoelemente in einem gemeinsamen Hüllrohr angeordnet sind, deren Messlötstellen einen vorgegebenen Abstand voneinander, in Längsrichtung des Hüllrohrs gesehen, aufweisen, wobei die Thermoelementdrähte blank in einer elektrisch nichtleitenden, keramischen, pulvrigen, verdichteten Masse eingebettet sind. In DE 82 35 842 U1 a temperature measuring body is described in which at least two thermocouples are arranged in a common cladding tube whose Meßlötstellen have a predetermined distance from one another, seen in the longitudinal direction of the cladding tube, wherein the thermocouple wires are blank embedded in an electrically non-conductive, ceramic, powdery, compacted mass.

Aus DE 10 2009 005 924 A1 ist ein kompensiertes Thermoelementsystem mit mindestens einem Thermopaar und einem Kompensationselement bekannt, welches ein separates leeres Schutzrohr zur Überprüfung der vorhandenen Thermoelemente während des Betriebes aufweist. In einem Ausführungsbeispiel sind ein metallisches Schutzrohr und drei keramische Schutzrohre nebeneinander angeordnet. Die Schutzrohre sind gleichlang ausgeführt. Out DE 10 2009 005 924 A1 a compensated thermocouple system with at least one thermocouple and a compensation element is known, which has a separate empty protective tube for checking the existing thermocouples during operation. In one embodiment, a metallic protective tube and three ceramic protective tubes are arranged side by side. The protective tubes are made equal length.

Ferner ist in JP 09113372 ein Temperaturmesselement mit mehreren Messstellen beschrieben, die in verschiedenen Abständen, in Längsrichtung gesehen, angeordnet sind. Hierzu sind Thermoelemente in gesonderten Schutzrohren unterschiedlicher Länge angeordnet. Die Anordnung kann die Temperatur an verschiedenen Stellen ermitteln. Furthermore, in JP 09113372 a temperature measuring element with several measuring points described, which are arranged at different distances, seen in the longitudinal direction. For this purpose, thermocouples are arranged in separate protective tubes of different lengths. The arrangement can determine the temperature at various locations.

Insbesondere in der chemischen Industrie sind sogenannte Stufentemperaturfühler, insbesondere Stufenthermoelemente, gebräuchlich. In der Regel werden hierzu unterschiedlich lange Mantelelemente zusammengefügt, mit einem Thermometeranschlusskopf versehen und so in das Messmedium getaucht. Particularly in the chemical industry, so-called temperature sensors, in particular thermostatic elements, are common. As a rule, jacket elements of different lengths are joined together for this purpose, provided with a thermometer connection head and so immersed in the measuring medium.

Bei der Anwendung im chemischen Bereich befinden sich diese Anordnungen häufig in aggressiven Medien und sind auch erheblichen Strömungsbeanspruchungen ausgesetzt. Deshalb ist es üblich, diesen gestuft gebündelten Mantelelementaufbau in einem gemeinsamen Schutzrohr anzuordnen. Dies hat zur Folge, dass das Schutzrohr die Temperaturunterschiede in den Strömungsschichtungen etwas verschleift und dass der Fühler träger wird. Um dies auszugleichen, gibt es eine Reihe von konstruktiven Maßnahmen. Beispielsweise können die Fühleranordnungen im Inneren des Schutzrohres gefederte oder angelötete Wärmeleitelemente enthalten, mit denen die Wärmeleitfähigkeit verbessert wird. Das seitlich angedrückte Mantelelement zeigt dann deutlich schneller die Endtemperatur an. When used in the chemical field, these arrangements are often in aggressive media and are also exposed to significant flow stresses. Therefore, it is customary to arrange this stepped bundled jacket element structure in a common protective tube. This has the consequence that the thermowell somewhat worsens the temperature differences in the flow layers and that the sensor is carrier. To compensate for this, there are a number of constructive measures. For example, the sensor assemblies inside the protective tube can contain spring-loaded or soldered heat-conducting elements with which the thermal conductivity is improved. The side-pressed jacket element then indicates the final temperature much faster.

Die bekannten Maßnahmen zur Verbesserung des Wärmeübergangs bewirken zwar eine gewisse Verbesserung der Ansprechzeit. Nachteilig ist jedoch, dass durch die thermische Trägheit des gemeinsamen Schutzrohres die Ansprechzeit der angeklemmten, angelöteten oder eingelöteten Thermoelemente negativ beeinflusst wird. Außerdem wird ein statisch-thermischer Messfehler verursacht, der infolge der Wärmeableitung durch das Schutzrohr die gemessene Temperatur verfälscht. Although the known measures for improving the heat transfer bring about a certain improvement in the response time. The disadvantage, however, is that the response time of the clamped, soldered or soldered thermocouples is adversely affected by the thermal inertia of the common protective tube. In addition, a static-thermal measurement error is caused, which distorts the measured temperature due to the heat dissipation through the thermowell.

Mit einem in DE 20 2013 103 733 U1 beschriebenen Temperaturfühler, bei dem in Längsfräsungen eines perforierten Schutzrohres jeweils vollständig konfektionierte Mantelleitungen angeordnet sind, werden diese Effekte vermieden, jedoch ist auch diese Anordnung kostenintensiv und im Gesamtdurchmesser nach unten begrenzt, da hier mehrere Mantelleitungen und ein Schutzrohr verwendet werden. With a in DE 20 2013 103 733 U1 described temperature sensors in which are arranged in Längsfräsungen a perforated protective tube each fully assembled sheathed cables, these effects are avoided, however, this arrangement is costly and limited in the overall diameter down, since several sheathed cables and a protective tube are used here.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Temperaturfühler der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, der längs angeordnete Messstellen enthält und der die Vorteile von Mantelthermoelementen hinsichtlich Dynamik, Biegbarkeit und Abmessungen aufweist. The invention has for its object to provide a temperature sensor of the type described above, which contains longitudinally arranged measuring points and which has the advantages of jacket thermocouples in terms of dynamics, flexibility and dimensions.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einem Temperaturfühler gelöst, welcher die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist. According to the invention the object is achieved with a temperature sensor, which has the features specified in claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Das Basisteil des Temperaturfühlers bildet eine mehradrige Mantelthermoleitung. Mantelthermoleitungen besitzen einen biegsamen metallischen Außenmantel, in dem innere Einzelleiter verlaufen, die in einem keramischen Pulver eingebettet sind. Im einfachsten Fall enthalten sie je zwei Thermopaare, zum Beispiel zwei Nickel- und zwei Nickel-Chrom-Drähte. Damit können zwei versetzte völlig unabhängige oder drei über eine Messelektronik verkettete Messstellen gebildet werden. Mit einer Mantelleitung, welche 2 × 3 Thermodrähte, d. h. sechs Paare enthält, können entsprechend mehr Messstellen realisiert werden. The base part of the temperature sensor forms a multicore jacket thermoelectric line. Sheathed thermoelectric cables have a flexible metallic outer sheath in which inner individual conductors run embedded in a ceramic powder. In the simplest case, they each contain two thermocouples, for example two nickel and two nickel-chromium wires. Thus, two staggered completely independent or three via a measuring electronics linked measuring points can be formed. With a sheathed cable, which contains 2 × 3 thermo wires, ie six pairs, correspondingly more measuring points can be realized.

Die Messstellen in der Mantelleitung können an beliebiger Stelle längs der Mantelthermoleitung angeordnet sein. Dies erfolgt durch eine seitliche Öffnung im Mantel der Mantelleitung, die durch Einfräsen oder mit einem Einschnitt erzeugt werden kann. Diese Mantelöffnung erfolgt nach einer vorher durchgeführten Analyse der Lage der inneren Thermoleiter und Festlegung der Position der Öffnung am Umfang. Die jeweils ermittelten Thermoleiter werden miteinander zu einer Thermoschweißperle verschweißt und isoliert. Die Thermoschweißperlen bilden die Messstellen. Anschließend werden die seitlichen Öffnungen verfüllt. The measuring points in the sheathed cable can be arranged at any point along the sheathed thermolysis line. This is done by a lateral opening in the jacket of the sheathed cable, which can be generated by milling or with an incision. This shell opening is made after a previously carried out analysis of the position of the inner thermal conductor and determining the position of the opening at the periphery. The respectively determined thermal conductors are welded together to form a thermal welding bead and insulated. The thermal welding beads form the measuring points. Subsequently, the lateral openings are filled.

Vorteilhafterweise wird hierzu ein hochtemperaturstabiles und gut wärmeleitendes Füllmittel verwendet, vorzugsweise wärmeleitender Keramikkitt. Der Verschluss kann auch mit Füllpulver oder einem Verguss erfolgen. Advantageously, for this purpose, a high-temperature stable and good heat-conducting filler is used, preferably thermally conductive Keramikkitt. The closure can also be done with filler powder or a potting.

Mit einem dem Umfang der Mantelleitung angepassten metallischen Hüllrohr können die seitlichen Öffnungen verdeckt werden. Das Hüllrohr wird vorteilhaft an der elektrischen Anschlussseite am Umfang mit der Thermomantelleitung verschweißt. Dies ist dann zweckmäßig, wenn die erste, also die dem Messmedium am nächsten liegende Messstelle in einem bestimmten Abstand zur Fühlerspitze angeordnet ist. With a metallic cladding tube adapted to the circumference of the sheath line, the lateral openings can be concealed. The cladding tube is advantageously welded to the electrical connection side on the circumference with the Thermomantelleitung. This is expedient if the first, that is, the measuring point closest to the measuring point is arranged at a certain distance from the probe tip.

Vorteile des erfindungsgemäßen Temperaturfühlers sind insbesondere:

  • 1. Der einfache, auf einer mehrdrahtigen Thermomantelleitung basierende Aufbau.
  • 2. Eine gute Messdynamik.
  • 3. Der biegsame Messschaft.
  • 4. Die Möglichkeit der Herstellung sehr dünner Ausführungen.
Advantages of the temperature sensor according to the invention are in particular:
  • 1. The simple, based on a multi-wire Thermomantelleitung structure.
  • 2. A good measuring dynamics.
  • 3. The flexible measuring shaft.
  • 4. The possibility of producing very thin designs.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.

Darin zeigen Show in it

1 eine Schnittdarstellung des Temperaturfühlers und 1 a sectional view of the temperature sensor and

2 eine Prinzipdarstellung der Schaltungsanordnung. 2 a schematic diagram of the circuit arrangement.

1 zeigt ein Mantelthermoelement mit mehreren definiert in Längsrichtung versetzten Schweißperlen, welche die Messstellen 4 bilden. Mit den Schweißperlen sind jeweils innere Thermoleiter 5 unterschiedlichen Materials verbunden. Wie aus der 1 ersichtlich ist, weist die Thermomantelleitung 3 im vorderen Teil, in dem sich die Messstellen 4 befinden, einen verjüngten Bereich 3.1 auf. In diesem Bereich ist die Thermomantelleitung 3 von einem Hüllrohr 1 umgeben. Um durchgehend einen gleichen Außendurchmesser des Temperaturfühlers zu erhalten, ist das Hüllrohr 1 nach der Montage auf den Durchmesser der Thermomantelleitung 3 abgehämmert. Das Hüllrohr 1 überdeckt die längs beabstandeten seitlichen Öffnungen 9, die am Außenmantel 8 der Thermomantelleitung 3 angebracht sind. In den Öffnungen 9 befinden sich isolierte Thermoschweißperlen, welche die Messstellen 4 bilden, sowie die Füllungen 6. Die Füllungen 6 bestehen aus einem gut leitenden Keramikkitt. Das Hüllrohr 1 ist mit der Mantelthermoleitung 3 an seinem oberen, dem Anschluss näheren Ende mit der Schweißstelle 7 verbunden. An seinem unteren, dem Messmedium zugewandten Ende, ist das Hüllrohr 1 und damit der gesamte Temperaturfühler mit dem angeschweißten Boden 2 verschlossen. Die bodennahe Schweißperle 10 ist vom Boden 2 beabstandet angeordnet. 1 shows a jacket thermocouple with multiple defined longitudinally offset welding beads, which are the measuring points 4 form. With the welding beads are each inner thermal conductors 5 connected to different materials. Like from the 1 it can be seen has the thermocouple line 3 in the front part, in which the measuring points 4 located, a rejuvenated area 3.1 on. In this area is the Thermomantelleitung 3 from a cladding tube 1 surround. In order to obtain a constant outer diameter of the temperature sensor throughout, is the cladding tube 1 after installation on a diameter of a thermo-conducting pipe 3 hammered. The cladding tube 1 covers the longitudinally spaced side openings 9 on the outer jacket 8th thermocouple line 3 are attached. In the openings 9 There are insulated thermal welding beads, which are the measuring points 4 form, as well as the fillings 6 , The fillings 6 consist of a good conductive ceramic putty. The cladding tube 1 is with the jacket thermolysis 3 at its upper, closer to the end of the connection with the weld 7 connected. At its lower, the measuring medium end facing, is the cladding tube 1 and thus the entire temperature sensor with the welded bottom 2 locked. The ground-level weld bead 10 is from the ground 2 spaced apart.

In 2 ist die Schaltungsanordnung dargestellt. Gezeigt ist die verkettete Schaltung von vier Thermodrähten zu drei Messstellen 4. Im Beispiel handelt es sich um zwei Nickel- und zwei Nickel-Chrom-Drähte, welche sich innerhalb der Mantelthermoleitung 3 befinden. Die Anordnung bildet eine verkettete thermoelektrische Schaltung. Die drei Messstellen 4 können mit zwei Thermopaaren realisiert werden. Die Messstellen 4 sind messtechnisch separiert. Eine elektronische Auswerteschaltung kann eine Verknüpfung bewirken, die bei größeren Eingangswiderständen jedoch vernachlässigt werden kann. In 2 the circuit arrangement is shown. Shown is the linked circuit of four thermo wires to three measuring points 4 , In the example, it is two nickel and two nickel-chromium wires, which are within the cladding thermolube 3 are located. The arrangement forms a linked thermoelectric circuit. The three measuring points 4 can be realized with two thermocouples. The measuring points 4 are metrologically separated. An electronic evaluation circuit can cause a link, which can be neglected with larger input resistances.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1
Hüllrohr cladding tube
2 2
Boden ground
3 3
Thermomantelleitung Thermo sheathed cable
3.13.1
verjüngter Bereich  rejuvenated area
4 4
Messstellen measuring points
5 5
innere Thermoleiter inner thermal conductor
6 6
Füllung filling
7 7
Schweißstelle weld
8 8th
Außenmantel outer sheath
9 9
seitliche Öffnungen lateral openings
1010
bodennahe Schweißperle  ground-level weld bead

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102011004735 B4 [0004] DE 102011004735 B4 [0004]
  • DE 8235842 U1 [0005] DE 8235842 U1 [0005]
  • DE 102009005924 A1 [0006] DE 102009005924 A1 [0006]
  • JP 09113372 [0007] JP 09113372 [0007]
  • DE 202013103733 U1 [0011] DE 202013103733 U1 [0011]

Claims (11)

Temperaturfühler mit einer mehradrigen Mantelthermoleitung (3), dadurch gekennzeichnet, dass längs der Mantelthermoleitung (3) mehrere Messstellen (4) angeordnet sind, wobei die Messstellen (4) von verschweißten Thermoschweißperlen gebildet werden, die durch Verschweißen von inneren Thermoleitern (5) jeweils unterschiedlichen Materials gebildet sind und die sich in seitlichen Öffnungen (9) im Außenmantel (8) der Mantelthermoleitung (3) befinden. Temperature sensor with a multi-core jacket thermoelectric line ( 3 ), characterized in that along the jacket thermocouple ( 3 ) several measuring points ( 4 ), the measuring points ( 4 ) are formed by welded thermo-welding beads, which are welded together by welding internal thermal conductors ( 5 ) are each formed of different material and in lateral openings ( 9 ) in the outer jacket ( 8th ) of the jacket thermolysis ( 3 ) are located. Temperaturfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelthermoleitung (3) vier innere Thermoleiter (5) enthält, die zwei Thermopaare bilden und die so verschweißt sind, dass mit einer Verkettung drei separate Messstellen (4) gebildet werden. Temperature sensor according to Claim 1, characterized in that the jacket thermoelectric line ( 3 ) four inner thermal conductors ( 5 ), which form two thermocouples and which are welded in such a way that, with a chaining, three separate measuring points ( 4 ) are formed. Temperaturfühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die inneren Thermoleiter (5) aus Nickel- und Nickel-Chrom-Drähten bestehen. Temperature sensor according to claim 1 or 2, characterized in that the inner thermal conductors ( 5 ) consist of nickel and nickel-chromium wires. Temperaturfühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass außer den in den seitlichen Öffnungen (9) im Außenmantel (8) der Mantelthermoleitung angeordneten Thermoschweißperlen am unteren Ende der Thermomantelleitung (3) eine bodennahe Thermoschweißperle (10) angeordnet ist. Temperature sensor according to one of the preceding claims, characterized in that, except those in the lateral openings ( 9 ) in the outer jacket ( 8th ) of the jacket thermocouple arranged thermal welding beads at the lower end of the thermocouple line ( 3 ) a ground-close Thermoschweißperle ( 10 ) is arranged. Temperaturfühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in den seitlichen Öffnungen (9) angeordneten Messstellen (4) von einer elektrisch isolierenden Füllung (6) umgeben sind. Temperature sensor according to one of the preceding claims, characterized in that in the lateral openings ( 9 ) arranged measuring points ( 4 ) of an electrically insulating filling ( 6 ) are surrounded. Temperaturfühler nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die bodennahe Thermoschweißperle (10) von einem Füllmaterial umgeben ist, welches sich von der Füllung (6), welche die übrigen Thermoschweißperlen umgibt, unterscheidet. Temperature sensor according to claim 4 or 5, characterized in that the ground-close Thermoschweißperle ( 10 ) is surrounded by a filling material which differs from the filling ( 6 ), which surrounds the other thermal welding beads, differs. Temperaturfühler nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllungen (6), welche die im Außenmantel (8) der Mantelthermoleitung angeordneten Thermoschweißperlen umgeben, jeweils aus unterschiedlichen Materialien bestehen, die unterschiedliches Wärmeleitvermögen aufweisen. Temperature sensor according to one of claims 5 or 6, characterized in that the fillings ( 6 ), which in the outer jacket ( 8th ) surrounded the jacket thermocouple arranged thermal welding beads, each consisting of different materials, which have different thermal conductivity. Temperaturfühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich der Thermomantelleitung (3), in dem sich die Messstellen (4) befinden, von einem Hüllrohr (1) umgeben ist. Temperature sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the region of the thermocouple line ( 3 ), in which the measuring points ( 4 ), from a cladding tube ( 1 ) is surrounded. Temperaturfühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hüllrohr (1) auf die Mantelthermoleitung (3) aufgehämmert ist. Temperature sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the cladding tube ( 1 ) on the jacket thermolysis ( 3 ) is hammered. Temperaturfühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Thermomantelleitung (3), in dem vom Hüllrohr (1) umgebenen Bereich einen verjüngten Bereich (3.1) aufweist. Temperature sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the thermal transfer line ( 3 ), in which by the cladding tube ( 1 ) surrounded a rejuvenated area ( 3.1 ) having. Temperaturfühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hüllrohr (1) an seinem medienseitigen Ende mit einem Boden (2) verschlossen ist. Temperature sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the cladding tube ( 1 ) at its medial end with a bottom ( 2 ) is closed.
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