DE2142276A1

DE2142276A1 - Temperaturfühler mit Mitteln zur Herabsetzung seiner Ansprechträgheit insbesondere für Temperaturregel- und Messgeräte

Info

Publication number: DE2142276A1
Application number: DE19712142276
Authority: DE
Inventors: der Anmelder. GOIl 740 ist
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-09-08
Filing date: 1971-08-24
Publication date: 1972-03-16
Also published as: CH532777A

Description

Temperaturfühler mit Mitteln zur Herabsetzung seiner Ansprechträgheit insbesondere für Temperaturregel- und Messgeräte.
Die Erfindung betrifft einen Temperaturfühler zur Herabsetzung~seiner Ansprechträgheit, insbesondere für Temperaturregel- und Messgeräte, z.B. Bimetallthermometer, Theremoelemente, Glas-Flüssigkeitsthermometer, Metall- oder Quarzthermometer usw.
Es sind viele Anordnungen bekannt, die die Ansprechträgheit von Temperaturmessgeräten zu umgehen oder herabzusetzen versuchen.
So ist z.B. eine Anordnung bekannt, in der die Flüssigkeitsträgheit auf Kosten des aktiven Volumens mit Hilfe von Einlagen in den Flüssigkeitsbehälter überwunden werden soll. Ein anderer Versuch die Trägheit zu vermindern, besteht in einer Vergrößerung der Fühlerfläche des sogenannten Bulbus des Thermometers; dab-ei werden zwei- oder mehrschenkelige, bzw. schneckenförmige und plattgedrückte Messfühler vorgeschlagen und realisiert. Ein weiterer Versuch, die Trägheit der Temperaturmessgeräte bei Messungen der Temperatur von festen Körpern zu umgehen oder zu vermindern, besteht darin, daß die Form der betreffenden Messfühler an die zu messenden Objekte angepaßt wird, um eine innigere Kontaktfläche zwischen dem zu messenden Medium und der Fühleroberfläche zu erreichen.
Obzwar die bekannten Anordnungen ziemlich kompliziert und kostspielig sind, ist deren Nutzen verhAltnismäßig gering und auf die speziellen Anwendungen beschränkt.
Ein einfaches und an die verschiedensten Mess- und Steuergeräte anwendbares Prinzig besteht nach der Erfindung in einer solchen Anordnung, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß in direktem Wärmekontakt mit der Oberfläche des Fühlerorgans ein gegenüber dieser Fläche großes wärmeübertragendes Element angeordnet ist.
Besonders vorteidlhaft ist es, als wärmeleitendes Material Kupfer mit seiner Wärmeleitfähigkeit von 0,94 cal cm1 sec.~1 grad-1 oder eine Kupferlegierung zu verwenden. Wenn die Fühlerfläche des Thermometers zylindrisch ausgebildet ist, kann der Innenteil des oberflächevergrößernden Elements als Hohlzylinder ausgebildet sein und in engstem Kontakt mit der Fühlerfläche stehen und es können auf diesem Hohlzylinder radiale Flügel, vorteilhafterweise mit geeigneter Perforation ausgebildet werden. In einer Abwandlung dieser Anordnung kann das oberflächevergrößernde Element aus einzelnen Teilen bestehen, wobei mit je einem Teil des Hohlzylinders ein Flügel einstückig ausgebildet ist. Es besteht nun einerseits die Möglichkeit einzelne Flügelteile vor dem Anbringen auf die Fühlerfläche zu verbinden, andererseits können aber die Flügelteile einzeln auf die Fühlerfläche angebracht und dort erst befestigt werden, so daß sie mit der Fühlerfläche ein kompaktes Ganzes bilden. Die Befestigung der Flügel kann durch Kleben, Löten oder Einschmelzen erfolgen, bevorzugt wird das Kleben und zwar mit einem Klebstoff, z.B. Kunstharzleim. Zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit können dem Klebstoff Metallteile beigemengt werden.
Im folgenden werden an Hand der beigelegten Zeichnungen einige Ausführungsbeispiele der Anordnung zur Herabsetzung der Ansprechträgheit beschrieben: Fig. 1 ist ein Axialschnitt durch einen Bulbus eines mit dem oberflächenvergrößernden Element ausgestatteten Flüssigkeitsthermometers.
Fig. 2 ist ein Radialschnitt in der Ebene AA der Anordnung nach Fig. 1.
Fig. 3 ist eine schematische Anordnung eines oberflächenvergrößernden Elements in Verbindung mit einem Thermoelement.
Fig. 4 ist eine Ansicht von unten auf die Anordnung nach Fig. 3.
Fig. 5 ist eine Abwandlung des oberflächenvergrößernden Elements, wie es in Fig. 1 und 2 Verwendung findet.
-Fig. 6,7 und 8, sind verschiedene Ausführungsformen von Flügeln für das Element aus Fig. 5.
Fig. 9a und 9b zeigen den Verlauf einer Regelung in einem Trockenschrank, welcher nach Fig. 9a ohne und nach Fig.
9b mit einer Anordnung nach Fig. 5 betrieben wurde.
Fig. 1o zeigt den Verlauf einer Temperaturmessung eines thermostatisierten Messlabors, wobei die Kurve 11 ohne und die Kurve 12 mit einer aus Teilen gemäß Fig. 5 und 8 kombinierten Anordnung erhalten wurde.
Fig. 1 und 2 zeigen den Bulbus 1 eines Flüssigkeits-Glas Thermometers, um den im innigsten Kontakt ein zylindrischer Innenteil 2 liegt, welcher mit mehrerern Flügeln 3 versehen ist. In diesem Beispiel sind die Flügel 3 und der Innenteil 2 zusammengeschweißt oder gelötet und auf den Bulbus 1 montiert. Zur besseren Wärmeleitfähigkeit kann zwischen der äußeren Oberfläche des Bulbus 1 und der inneren Fläche des Innenteils 2 ein gut wärmeleitender Klebstoff eingefügt werden.
Fig. 3 und 4 zeigen eine Anordnung eines Thermoelements 4, welches auf eine Platte 5 aus gut wärmeleitendem Metall befestigt ist, an welche oberflächenvergrößernde Flügel 3 montiert sind.
Zur elektrischen Isolation kann zwischen Thermoelement 4 und der Platte 5 eine dünne Schicht Isolationslack aufgetragen werden.
Fig. 5 zeigt eine besondere Zusammenstellung eines oberflächenvergrößernden Elements, das der Ausführung gemäß Fig. 1 und 2 ähnlich ist, jedoch ist hier sein Innenteil aus mehterern Stegen 2' gebildet, wobei jeder Steg 2' mit einem Flügel 3' aus einem Stück besteht. Die Flügel 3' können z.B. nach Fig. 6 trapezförmig, nach Fig. 7 wellenförmig oder nach Fig. 8 perforiert sein.
Fig. 9 zeigt den Temperaturverlauf einer Trockenschrankregelung 9a ohne und 9b mit einem oberflächenvergrößernden Element gem.
Fig. 5, wobei der Trockenschrank unter gleichen Bedingungen betrieben wurde. Die Regeltemperatur ist mit der punktierten Linie eingezeichnet. Die erste Schaltung der Anordnung ohne oberflächenvergrößerndes Element 9a tritt mit einer beträchtlichen Verzögerung gegen die Regeltemperatur 7 im Punkt 8a ein, verglichen mit der Schaltung der Anordnung mit oberflächenvergrößerndem Element 9b, deren Schaltpunkt 8b mit der Regel-Temperatur 7 übereinstimmt.
Die unterschiedlichen Temperatur-Schalt-und Regelverläufe sind in den Anordnungen 9a ohne und 9 b mit oberflächenvergrößerndem Element durch die Kuecen 9 und lo gekennzeichnet.
Fig. Io zeigt den Temperaturverlauf in atem thermostatisierten Raum, in welchem für kurze Zeit eine Wärmequelle eingeschaltet wurde. Die dadurch hervorgerufene Temperaturveränderung wirkte unter gleichen Bedingungen auf zwei Thermometer -ein. Die Kurve 11 zeigt den scheinbaren Temperaturverlauf, wie er vom Thermometer ohne oberflächenvergrößerndes Element angezeigt wird. Die Kurve 12 zeigt die Oberwindung der Anzeigeträgheit desselben Thermometers, bewirkt durch das oberflächenvergrößernde Element. Patentansprüche:

Claims

Patentansprüche Temperaturfühler mit Mitteln zur Herabsetzung seiner Ansprechträgheit, insbesonders für Temperaturregel---und Messgeräte, dadurch gekennzeichnet, daß in direktem Wärmekontakt mit der Oberfläche des Fühlerorgans ein gegenüber dieser Fläche großes wärmeübertragendes Element angeordent ist.
2. Temperaturfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Element aus Metall, insbesonders aus einer Kupferlegierung besteht.
3. Temperaturfühler nach Anspruch 1 oder 2 für Thermoelemente, NTC Fühler und Widerstandsthermometer, dadurch gekennzeichnet, daß an die als Fühlerfläche ausgebildete Messtelle das Element in Form mehrerer Flügel anliegt.
4. Temperaturfühlerrach Anspruch 1,2 oder 3 für Thermometer, deren Fühlerfläche im wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß mit der im wesentlichen zylindrischen Fühlerfläche der Innenteil (2) des Elements in Form eines Hohlzylinders in Kontakt steht.
5. Temperaturfühler nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenteil (2 und 5) des Elements mit mehreren im wesentlichen radialen Flügeln (3) versehen ist.
6. Temperaturfühler nach Anspruch 3,4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel des Elements mit Perforation versehen sind.
7. Temperaturfühler nach Anspruch 4,5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der den Innenteil des Elements bildende Hohlzylinder geteilt ist und mit jedem seiner Teile (20) ein Flügel (3') einstückig ausgebildet ist.
8. Temperaturfühler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen einstückigen Teile des Elements so zusammen verbunden sind, daß sie ein kompaktes Element bilden, welches als Ganzes auf die Fühlerfläche des Thermometers montiert ist.
9. Temperaturfühler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen einstückigen Teile des Elements mit der Fühlerfläche des Thermometers fest verbunden sind.
lo. Temperaturfühler nach einer der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Element bzw. seine Teile an die Fühlerfläche des Thermometers, z.B. mittels eines Kunstharzleimes, angeklebt sind.
11. Temperaturfühler nach Anspruch lo, dadurch gekennzeichnet, daß der Klebstoff, z.B. Kunstharzleim, mit Metallpartikeln durchsetzt ist.
12. Temperaturfühler nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Element, bzw. seine Teile an den Fühlerflächen eines Metallthermometers angelötet sind.
13. Temperaturfühler nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Element, bzw. seine Teile mit der Fühlerfläche eines Glasthermometers verschmolzen sind.
14. Verfahren zur Herstellung eines Temperaturfühlers nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß aus Blech Flügelteile mit einem senkrecht abgebogenen Steg ausgestanzt und gebogen werden, daß diese Flügelteile an die im wesentlichen zylindrische Fühlerfläche, welche den Bulbus des Thermometers bildet, angelegt und mit dieser fest befestigt werden.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß für die Flügel ein Kupferblech der Stärke o.1 bis 2,0 mm verwendet wird.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung der Flügelteile an.den Thermometerbulben durch Ankleben mittels eines Kunstharzleimes durchgeführt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung der Flügelteile am Bulbus eines Metallthermometers durch Anlöten durchgeführt wird.
18. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung der Flügelteile am Bulbus eines Glasthermometers durch An- oder Einschmelzen der Flügel an oder ins Glas durchgeführt wird.