DE2321713C2

DE2321713C2 - Resistance thermometer for high vibration loads

Info

Publication number: DE2321713C2
Application number: DE19732321713
Authority: DE
Inventors: Fritz 6456 Langenselbold Schwarz
Original assignee: Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1973-04-28
Filing date: 1973-04-28
Publication date: 1983-10-13
Also published as: DE2321713A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Widerstandsthermometer für hohe Schwingbelastung, bestehend aus einem metallischen Schutzrohr und einem eingebauten Meßeinsatz, der einen in einer Isoliermasse eingebetteten Meßwiderstand enthält, wobei der Meßeinsatz auf einer entsprechenden Ausnehmung des äußeren Schutzroh- « res aufliegt. Solche Widerstandsthermometer dienen insbesondere zur Temperaturmessung in großen Dieselmotoren. The invention relates to a resistance thermometer for high vibration loads, consisting of a metallic protective tube and a built-in measuring insert, one of which is embedded in an insulating compound Contains measuring resistor, with the measuring insert on a corresponding recess in the outer protective tube res rests. Resistance thermometers of this type are used in particular to measure the temperature in large diesel engines.

Die Temperaturmessung in Maschinen und Apparaten ist für die automatische Steuerung und Kontrolle « von Fertigungsprozessen und technischen Abläufen von hoher Bedeutung. Teile großtechnischer Einrichtungen sind häufig Kompressoren, Motoren, Schlagwerke, Rüttelsiebe, oder Vibrations-Fördereinrichtungen. Durch schnell umlaufende oder vibrierende Maschinen- ^Μ elemente unterliegen solche Einrichtungen hohen dynamischen mechanischen Belastungen, die sowohl kontinuierlich als auch stoßartige Schwingungen darstellen können, mit sehr unterschiedlichen Frequenzen und Amplituden und mit hohen Beschleunigungen bis zu mehreren 100 g.The temperature measurement in machines and devices is of great importance for the automatic control and monitoring of manufacturing processes and technical procedures. Parts of large-scale facilities are often compressors, motors, impact mechanisms, vibrating screens, or vibration conveying devices. By rapidly spinning or vibrating machine ^Μ elements are such devices high dynamic mechanical loads, which may constitute either continuously or jerky vibrations g of very different frequencies and amplitudes and with high accelerations of up to several 100th

Die Temperaturmessungen in oder an solchen Geräten und Einrichtungen ist für die Jahrzehnte ausschließlich mit Thermoelementen durchgeführt worden, die aufgrund ihres sehr einfachen Aufbaues mechanischen Belastungen — auch extremer Art — durch entsprechende Formgebung gewachsen waren. Für die moderne Meßtechnik, besonders für die Verarbeitung der Ausgangssignale in Datenverarbeitungsanlagen, sind drei Eigenschaften der Thermoelemente von Nachteil: ihr kleines Ausgangssignal, die Nichtlinearität der Temperaturabhängigkeit dieses Ausgangssignals und die Notwendigkeit der Verwendung einer Vergleichsstellenkorrektur. Insbesondere die beiden zuerst genannten Einflußgrößen verlangen bei Verwendung von Thermoelementen einen hohen apparativen Aufwand, wie z. B. Verstärker und Linearisierungsglieder. The temperature measurements in or on such devices and facilities will last for decades has been carried out exclusively with thermocouples, due to their very simple structure mechanical loads - even extreme ones - were able to cope with the appropriate shaping. For modern measurement technology, especially for processing output signals in data processing systems, three properties of thermocouples are disadvantageous: their small output signal, the Non-linearity of the temperature dependence of this output signal and the need to use it a cold junction correction. In particular, the first two influencing factors mentioned require The use of thermocouples requires a lot of equipment, such as B. Amplifiers and linearizers.

Demgegenüber haben Widerstandsthermometer ein um einen Faktor 10 oder 100 größeres Ausgangssignal, eine sehr gute Linearität der Meßgröße in Abhängigkeit von der Temperatur und benötigen keine Temperaturvergleichsstelle. Deshalb hat es. nicht an Versuchen gefehlt, auch für Anwendungen in Einrichtungen oder Apparaten, die unter hohen dynamischen mechanischen Belastungen betrieben werden. Widerstandsthermometer zu verwenden.In contrast, resistance thermometers have an output signal that is 10 or 100 times larger, the measured variable is very linear as a function of temperature, and do not require a temperature comparison point. That's why it has. There has been no lack of attempts, also for applications in facilities or apparatus that are operated under high dynamic mechanical loads. Use resistance thermometers.

Widerstandsthermometer sind grundsätzlich aufgebaut aus einem Meßeinsatz, bestehend aus Meßwiderstand, Zuleitungsdrähten und Isolierteilen für die Zuleitungsdrähte, und einer Schutzarmatur zum chemischen und mechanischen Schutz, insbesondere des empfindlichen Meßorgans. Das Meßorgan, der Meßwiderstand, besteht grundsätzlich aus einem Trägerkörper aus Isolierstoff, vorzugsweise aus Glas oder Oxidkeramik, dem Meßdraht, z. B. aus Platin, und Anschlußdrähten aus einem geeigneten metallischen Werkstoff. Sowohl der Trägerkörper aus Glas oder Oxidkeramik als auch der üblicherweise verwendete, sehr dünne Meßdraht haben nur eine begrenzte Stabilität gegen mechanische Belastungen. Der Trägerkörper kann durch Biegebelastung, z. B. durch Schwingbiegung, als auch durch Schlag oder Stoß brechen oder auch als Folge der mechanischen Belastung partiell erosiv abgerieben werden. Der Meßdraht mit einem Durchmesser von üblicherweise zwischen 15 und 40 μπι kann durch mechanische Belastung statischer wie dynamischer Art zu Bruch gehen. Außerdem ist es notwendig, die Anschlußdrähte des Meßwiderstandes mit den Innenleitungsdrähten durch Lötung oder Schweißung zu verbinden. Auch diese Verbindungsstelle stellt mechanisch eine Schwachstelle dar.Resistance thermometers are basically composed of a measuring insert consisting of a measuring resistor, Lead wires and insulating parts for the lead wires, and a protective fitting for the chemical and mechanical protection, especially of the sensitive measuring element. The measuring element, the measuring resistor, basically consists of a support body made of insulating material, preferably made of glass or Oxide ceramic, the measuring wire, z. B. made of platinum, and connecting wires made of a suitable metallic Material. Both the support body made of glass or oxide ceramic and the one commonly used very thin measuring wires have only a limited stability against mechanical loads. The carrier body can be caused by bending stress, e.g. B. break or break by vibratory bending, as well as by impact or shock can also be partially erosively rubbed off as a result of mechanical stress. The measuring wire with a Diameter of usually between 15 and 40 μm can break due to mechanical stress, both static and dynamic. Besides, it is necessary, the connection wires of the measuring resistor with the inner lead wires by soldering or Weld to connect. This connection point is also a mechanical weak point.

Für die praktische Anwendung von Widerstandsthermometern für hohe Schwingbelastung ist es demnach notwendig, die genannten schwingempfindlichen Teile vor der Einwirkung der schädigenden dynamischen mechanischen Belastungen zu schützen. Es ist deshalb versucht worden, Widerstandsthermometer zu konstruieren, die dadurch gekennzeichnet waren, daß durch sehr starren Aufbau unter Verwendung starkwandiger Schutzarmaturen und festen Einbau der Meßorgane in diese Armaturen mögliche Biegebelastungen fernzuhalten waren. Es ist auch versucht worden, die schwingempfindlichen Teile durch den Einbau von Polstern zu schützen. Es hat auch nicht an Versuchen gefehlt, das Widerstandsthermometer aus mehreren ineinander gesteckten und im Betrieb teilweise ersetzbaren Einzelelementen aufzubauen, z. B. durch Verwendung einer starren Schutzarmatur und ein in der Innenbohrung des Schutzrohres eingeführten Meßeinsatzes, der seinerseits, z. B. durch Federn, auf dem Innenboden des Schutzrohres aufgedrückt wurde. Diese Konstruktionen lösen alle nur Teilprobleme, vermeiden aber nicht, daß die auf die Armatur wirkenden mechanischen dynamischen Belastungen direkt oder indirekt an das schwingempfindliche Meßorgan weitergegeben werden. Es ist andererseits aber nicht praktikabel, die gesamte Armatur, z. B. wegen ihres großen Gesamtgewichtes, schwingentlastet oder schwinggedämpft in den Maschinen oder Einrichtungen einzubauen.
Weiterhin sind Widerstandsthermometer verwendetFor the practical use of resistance thermometers for high vibration loads, it is therefore necessary to protect the vibration-sensitive parts mentioned from the effects of damaging dynamic mechanical loads. Attempts have therefore been made to construct resistance thermometers which were characterized in that possible bending loads were to be kept away by a very rigid structure using thick-walled protective fittings and fixed installation of the measuring elements in these fittings. Attempts have also been made to protect the parts that are sensitive to vibration by installing cushions. There has also been no lack of attempts to build the resistance thermometer from several nested individual elements that can be partially replaced during operation, e.g. B. by using a rigid protective fitting and a measuring insert introduced into the inner bore of the protective tube, which in turn, z. B. was pressed by springs on the inner bottom of the protective tube. These constructions only solve partial problems, but do not prevent the mechanical dynamic loads acting on the fitting from being passed on directly or indirectly to the vibration-sensitive measuring element. On the other hand, it is not practical to use the entire valve, e.g. B. because of their large total weight, vibration-relieved or vibration-dampened in the machines or facilities.
Resistance thermometers are also used

worden, bei denen der Meßeinsatz mit Hilfe von Federelementen in den drei Richtungen des Raumes schwimmend eingebaut war. Aber auch hierbei konnte ein Bruch der Anschlußdrähte nicht hundertprozentig vermieden werden, da aus konstruktiven Gründen ein Wandern des Meßwiderstandes zur Fühlerspitze hin nicht in allen Fällen zu verhindern war.have been, in which the measuring insert with the help of spring elements in the three directions of the room was installed floating. But even here, a break in the connecting wires could not be a hundred percent should be avoided, since for structural reasons a migration of the measuring resistor towards the sensor tip could not be prevented in all cases.

Es war deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Widerstandsthermometer für hohe Schwingbelastung entsprechend dem Oberbegriff des Haupian-Spruchs zu konstruieren, bei dem größere dynamische mechanische Belastungen nicht auf das schwingungsempfindliche Meßorgan übertragen werden, um dadurch einen Bruch des Meßdrahtes oder der Anschlußdrähte zu verhindern. '5It was therefore the object of the present invention to provide a resistance thermometer for high vibration loads to be constructed according to the generic term of the Haupian saying, with the larger dynamic mechanical loads are not transferred to the vibration-sensitive measuring element in order to thereby to prevent breakage of the measuring wire or the connecting wires. '5

Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß durch den kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergaben sich aus den Unteransprüchen.According to the invention, this object was achieved by the characterizing part of the main claim. Advantageous refinements emerged from the subclaims.

A b b. I zeigt schematisch einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Widerstandsthermometer. DieA b b. I schematically shows a longitudinal section through a resistance thermometer according to the invention. the

Abb. Il und IM zeigen das Meßeinsatzende ebenfalls schematisch im Längsschnitt, wobei A b b. III gegenüber A b b. II um 90° um die Längsachse gedreht ist.Fig. II and IM also show the end of the measuring insert schematically in longitudinal section, where A b b. III opposite A b b. II is rotated by 90 ° around the longitudinal axis.

Das erfindungsgemäße Widerstandsthermometer für hohe Schwingbelastungen hat gegenüber den bisher bekannten mehrere wesentliche Vorteile:The resistance thermometer according to the invention for high vibration loads has compared to the previously known several major advantages:

Das keramische Füllmaterial (19) kann durch eine verhältnismäßig große Bohrung (21) in die Endhülse (9) eingefüllt, verdichtet und durch Einpressen der Bodenkappe (22) soweit nachverdichtei werden, daß ein Wandern des Meßwiderstands (5) zum Fühierende (12) hin auch bei starker dynamischer mechanischer Beanspruchung praktisch ausgeschlossen werden kann, wodurch ein Bruch der AnschluGdrähte (10 und 11) verhindert wird. Selbst wenn der Meßwiderstand (5) bei allerstärkster Belastung geringfügig zum Fühlerende (12) hin wandern würde, erfolgt auf die Anschlußdrähte (10 und 11) wegen der Schlaufen (13 und 14) keine Zugbeanspruchung mit ihren schädlichen, zum Bruch führenden Folgen.The ceramic filling material (19) can through a relatively large bore (21) in the end sleeve (9) filled, compacted and by pressing in the bottom cap (22) to the extent that the measuring resistor (5) migrates to the leading end (12) can be practically excluded even with strong dynamic mechanical stress, thereby preventing the connecting wires (10 and 11) from breaking. Even if the measuring resistor (5) is at very strongest load would migrate slightly to the end of the sensor (12), takes place on the connecting wires (10 and 11) because of the loops (13 and 14) no tensile stress with their harmful, to break leading consequences.

Durch die ringförmige und damit in Längsrichtung des Widerstandsthermometers gesehene fast punktförmige Ausbildung des Meßwiderstands (5) können keine Beschädigungen am Meßwiderstand durch Wärmedehnungen eintreten, da an dem Meßwiderstand (5) praktisch kein Temperaturgradient auftreten kann. Gleichzeitig erreicht man hiermit auch eine höhere Meßgenauigkeit. Der Aufbau dieser ringförmigen Meßwiderstände ist in der DE-PS 22 40 618 beschrieben. Due to the ring-shaped and thus almost punctiform as seen in the longitudinal direction of the resistance thermometer Formation of the measuring resistor (5) cannot damage the measuring resistor through thermal expansion occur, since practically no temperature gradient can occur at the measuring resistor (5). At the same time, this also achieves a higher measurement accuracy. The structure of this ring-shaped Measuring resistors is described in DE-PS 22 40 618.

Durch Spreizen der durch die Bohrung (23) des ringförmigen Meßwiderstandes (5) geführten Innenleitungsdrähte (17 und 18) nach außen kann der Meßwiderstand (5) zusätzlich fixiert werden (A b b. III).By spreading the inner lead wires guided through the bore (23) of the ring-shaped measuring resistor (5) (17 and 18) the measuring resistor (5) can also be fixed to the outside (A b b. III).

Zur besseren Schwingungsdämpfung können zwischen den Stützbunden (2 und 20) und der Schutzrohrausnehmung (3) bzw. dem Schutzrohr (4) noch Aluminiumringe (24 und 25) oder Ringe aus sonstigem schwingungsdämpfenden Material eingepaßt werden.For better vibration damping, between the support collars (2 and 20) and the protective tube recess (3) or the protective tube (4) or aluminum rings (24 and 25) or rings made of other materials vibration-damping material to be fitted.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Resistance thermometer for high vibration loads, consisting of a metallic protective tube (4) and a built-in measuring insert (1), one of which is embedded in an insulating compound (19) Contains measuring resistor (5), the measuring insert (1) on a corresponding recess (3) of the outer protective tube (4) rests, thereby characterized in that the support takes place via at least one support collar (2) and the annular trained measuring resistor (5) on the end face (6) of the sheathed cable (7) and one Recess (8) of the end sleeve (9) is supported, and the connecting wires (10 and 11) in two of the sensor end (12) trimmed loops (13 and 14) the connection points (15 and 16) with the inner loop wires (17 and 18) are supplied.

2. Resistance thermometer according to claim 1, characterized in that the through the bore (23) of the ring-shaped measuring resistor (5) guided inner lead wires (17 and 18) are spread on the outside.

3. Resistance thermometer according to claim 1 and

2, characterized in that between the support collars (2 and 20) and protective tube recess (3) or protective tube (4) for better damping rings (24 and 25) made of aluminum or one other vibration-damping material are fitted.