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Temperaturmeßfühler
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Temperaturmeßfühler, insbesondere
für Heizungs-, Lüftungs-, Kälte-, Klimaanlagen od.dgl., mit mindestens einem Anschlußklemmen
aufweisenden Fühlelement und einem an der betreffenden Meßstelle befestigbaren mechanischen
Träger für das Fühlelement.
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In der Heizungs-, Lüftungs-, Kälte-, und hlimatechnik, die aber auch
im Maschinenbau werden/verschiedensten Fühler gebaut, die jeweils mindestens ein
Fühlelement und einen an die betreffende Verwendung angepaßten, mechanischen Träger
oder ein Gehäuse aufweisen, der bzw. das jeweils
nur für den ganz
spezifischen Fall einsetzbar ist. Derartige Meßfühler werden also entweder als Meßfühler
zur Messung von Luftaußentemperaturen, wo sie gegen Witterungseinflüsse geschützt
werden müssen, oder zur Messung von ;jandtemperaturen, wo sie als mechanisch festes
Teil in die betreffende Wand eingesetzt werden, oder als Tauchfühler, wo sie im
Inneren einer Rohrleitung oder eines Kanales befestigt werden, oder dgl. ausgebildet.
Allen diesen bekannten Meßfühlern ist also gemeinsam, daß sie ein in einem Spezialgehäuse
oder an einem Spezialträger angeordnetes Spezialfühlelement benötigen.
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Dies bedeutet aber, daß im Falle eines Defektes eines solchen Meßfühlers
entweder der Ausbau allein schon relativ schwierig ist oder aber das Austauschen
des defekten Meßfühlers sonstige Schwierigkeiten bereitet, weil beispielsweise momentan
kein Spezialfühler in der -Wierkstatt oder am Montageort vorhanden ist. Der betreffende
Monteur muß also, um im Falle eines Falles, diesen ersetzen zu können, das ganze
Sortiment der möglichen bzw. verwendeten Fühler mit sich führen. Dies ist ein erheblicher
Lager- und Planungsaufwand. Darüber hinaus muß der Austausch eines defekten Meßfühlers
beispielsweise bei einem Wandfühler derart erfolgen, daß die Wand aufgehauen und
ein neuer Fühler wieder eingegipst oder einzementiert wird. Bei sogenannten Tauchfühlern,
die beispielsweise zur Messung der Wassertemperatur in einen Behälter dienen, muß
zunächst das Wasser aus dem Behälter abgelassen werden, damit der Fühler ausgebaut
und ausgetauscht werden
kann. Dies ist insbesondere bei Heizungsanlagen
damit verbunden, daß diese für eine erhebliche Zeit außer Betrieb gesetzt werden
muß.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Temperaturmeßfühler
der eingangs genannten Art zu schaffen, der für alle möglichen Anwendungsfälle,
insbesondere auf den o.g. Gebieten einsetzbar ist und bei dem das Fühlelement in
einfacher und schneller Weise an vorhandenen Einrichtungen austauschbar ist.
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Erfindungsgemäß ist eine mechanisch feste und wasserdicht gekapselte,
mit dem oder den Fuhlerelement (en) und Anschlußklemmen versehene Fühlerpatrone
vorgesehen, die als in einen Aufnahmer einsetzbarer, austauschbarer Einsatz ausgebildet
ist.
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Dies bedeutet eine erheblich vereinfachte Lagerhaltung, da für jeden
Anwendungsfall, sei es als Außenfühler für Luft, als andfühler, als Anlegefühler,
als Tauchfühler, Luftkanalfühler, Bodenfühler u.dgl. mehr, dieselbe Fühlerpatrone
verwendet werden kann, der lediglich unterschiedlich ausgebildete und dem jeweiligen
Sinsataweck angepaßte Aufnehmer zugeordnet sind. In diese Aufnehmer ist die Fühlerpatrone
in einfacher Weise einsetzbar, beispielsweise dadurch, daß sie entweder einsteckbar
und mittels einer Muffe, Durchführung od.dgl. festsetzbar ist oder dadurch, daß
sie
selbst in den Aufnehmer eingeschraubt wird, so daß sie nicht herausfallen kann.
Zur schneiden Montage und Demontage können die Anschlußklemmen dabei als Stecklaschen
oder als Schraubbuchsen und/oder als Lötösen ausgebildet sein, je nach dem, wie
viele Anschlußklemmen an der Fühlerpatrone vorgesehen sind. Die Stecklaschen haben
den Vorteil, daß der Monteur zur Anschlußverbindung ohne Werkzeug auskommen kann,
während die Lötösen den Vorteil besitzen, daß ihre Verbindung äußerst wenig Platz
beansprucht. Da die Aufnehmer in die betreffende Meßstelle im wesentlichen ortsfest
eingesetzt, eingemauert, eingeschraubt od.dgl. werden, ist auch jeweils gewährleistet,
daß auch nachdem Austausch einer Fühlerpatrone derselbe Wärmeübergang erhalten bleibt.
Es ist insbesondere dadurch möglich, daß eine zur Messung von uliarmwasser in einem
Kessel eingesetzte Fühlerpatrone ausgetauscht werden kann, ohne daß das Wasser aus
dem Kessel oder gar dem gesamten Heizungssystem abgelassen werden muß. Die Anlage
muß also, wenn überhaupt, nur ganz kurzfristig abgeschaltet werden. Entsprechendes
gilt für den Austausch einer als Wandfühler verwendeten Fühlerpatrone und für die
anderen Anwendungsfälle. Ein Monteur ist also in jedem Falle im Stande, sehr schnell
den defekten Meßfühler wieder zu reparieren, indem er die für alle denkbaren Fälle
anwendbare Fühlerpatrone austauscht. Da die Fühler patrone mechanisch fest und wasserdicht
gekapselt ist, können ihr auch die bei den verschiedenen Einsatzmöglichkeiten auftretenden
unterschiedlichen Einflüsse nichts anhaben.
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Dz weiteren ist sie robust und relativ einfach und billig herstellbar.
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Die Fühlerpatrone, die rund oder eckig sein kann, weist einen das
Filterelement umgebenden metallischen Mantel auf, der aufgrund des guten Wärmeübergangs
vorzugsweise möglichst dünn sein sollte, und dessen eines Ende mittels einer isolierenden
Durchführung für die Anschlußklemmen wasserdicht abgeschlossen ist. Der mantel kann
dabei entweder als gezogene Hülse oder als handelsübliches Rohr ausgebildet sein,
welches letztere entweder mit einem Abschlußplättchen verlötet oder mit einer nichtmetallischen
Vergußmasse wasserdicht verschlossen ist.
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Die Aufnehmer sind vorzugsweise derart ausgebildet, daß sie jeweils
ebenfalls für unterschiedlicíe Zwecke verwendbar sind. Grundsätzlich besitzen die
Aufnehmer eine Sacklochbohrung, die die mit einer glatten Außenfläche versehene
Fühlerpatrone im wesentlichen ohne Spiel satt aufnimmt, so daß der Wärmeübergang
vom Aufnehmer zur Fühlerpatrone möglichst gut ist, d.h., daß ohne wesentlichen Luftzwischenraum
eine möglichst großflächige metallische Anlage der Fühlerpatrone bzw. deren Mantel
am ebenfalls metallischen Aufnehmer besteht. Es versteht sich, daß der Aufnehmer
auch mit einer Sackloch-Gewindebohrung zur Aufnahme einer entsprechend ausgebildeten
Fühlerpatrone ausgebildet sein kann. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorliegender
Erfindung
ist der Aufnehmer hülsenartig ausgebildet und ist an einem Umfangsbereich mit einem
im Querschnitt gesehen, gleichschenklig, stumpfwinkligen und über die gesamte Hülsenlänge
verlaufenden Einschnitt versehen, der vorzugsweise einen Gesamtöffnungswinkel von
etwa 1500 besitzt Dabei kann der Aufnehmer noch mit einer äußeren Ringnut, vorzugsweise
in seiner Quermittelebene, versehen sein. Auf diese Weise ist der Aufnehmer nicht
nur zum Anbringen an einer Wand, mittels einer in die Ringnut einsetzbaren Schelle,
sondern aufgrund seines stumpfwinkligen Einschnittes auch zum Ansetzen an eine Rohrleitung
geeignet, an die der Aufnehmer beispielsweise eines in der Ringnut liegenden Spannbandes
befestigbar ist. Dabei kann die Befestigung des Aufnehmers sowohl horizontal als
auch vertikal als auch schräg und in die eine oder andere Richtung weisend angeordnet
werden.
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Ferner kann dieser Aufnehmer auch horizontal in eine Wand eingesetzt
und/oder eingegipst werden, wobei die äußere Ringnut zur Haltesicherung dienen kann.
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Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung
ist der Aufnehmer als Tauchhülse ausgebildet, die beispielsweise in die Wand einer
Rohrleitung, eines Kanals, eines Kessels od.dgl. von außen einschraubbar ist. Dabei
ist es zweckmäßig, wenn die Tauchhülse einen Dichtflansch ggf. mit Dichtring zur
Abdichtung der betreffenden Meßstelle nach außen besitzt. Es versteht s-ich, daß
auch weitere Formen von Aufnehmern vorgesehen sein können.
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Bei allen derartigen Aufnehmern kann eine mit der Sacklochbohrung
konzentrische Gewindebohrung an einem Ende vorgesehen sein, in die eine AnschluBleitungs-Durchführung,
mit oder ohne Zugentlastung, ein Stopfen mit einer Öffnung für die Anschlußkabel
od.dgl. einschraubbar ist. Dabei kann gegebenenfalls auch eine Dichtmanschette zwischengeschraubt
werden. Der Stopfen kann gleichzeitig für die axiale Festlegung der Fühlerpatrone
dienen. Ferner können die Aufnehmer an ihrem Einführungsende mit axialen, zur Sacklochbohrung
parallelen Gewindebohrungen versehen sein, an denen beispielsweise eine 9O0-Durchführung
festschraubbar ist.
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Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden
Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert wird. Es zeigen: Fig. 1 eine
Fühlerpatrone eines Temperatur-Meßfühlers gemäß vorliegender Erfindung in Ansicht,
Fig. 2a bis 2d Einzelteile der Fühlerpatrone nach Fig. 1 im Schnitt und/oder in
Ansicht, Fig. 3a und 3b ein Ausführungsbeispiel einer Aufnahmevorrichtung für die
Fühlerpatrone nach Fig. 1 in Seitenansicht bzw. Draufsicht,
Fig.
4a bis 4c Ansichten des erfindungsgemäßen Meßfühlers in der Verwendung als Außenfühler
bzw. als Rohrfühler bzw. als Wandfühler mit einer Aufnahmevorrichtung nach Fig.
3 und Fig. 5 ein anderes Ausführungsbeispiel einer Aufaahmevorrichtung mit eingesetzter
Fühlerpatrone im Schnitt.
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Der in der Zeichnung dargestellte Temperatur-EeBfühler ist insbesondere
zur Anwendung in Beizungs-, Lüftungs-, Kälte-Klimaanlagen o.dgl. geeignet. Er weist
unabhängig vom Anwendungsgebiet eine Fühlerpatrone 11 auf, die einen steifen, mechanisch
festen metallischen Mantel 12 oder 12' mit einem wasserdichten Boden 13 bzw. 13'
besitzt.
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Der Mantel ist an seinem dem Boden 13 abgewandten Ende mittels einer
eingesetzten Durchführung 14 aus elektrisch und wärmetechnisch nicht leitendem Material
wasserdicht gekapselt.
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Innerhalb des Mantels sind ein oder mehrere, an sich bekannte und
deshalb nicht dargestellte, beispielsweise elektrische Fühleiemente eingesetzt und
gehalten, welche mit den innerhalb des Mantels angeordneten Enden zweier die Durchführung
14 durchdringenden Anschlußklemmen 16 verbunden sind.
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Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist der Mantel zylindrisch ausgebildet
und entweder aus einer gezogenen Hülse 12, also
mit einstückigem
Boden 13, geformt, oder er ist aus einem Rohr 12' gebildet, das mit einem angesetzten
Boden 13' entweder in rorm eines an die Stirn des Rohres 12' angelöteten Abschlußplättchens
oder einer in das Rohr 12' wasserdicht eingesetzten Platte aus einer Kunststoff-Vergußmasse
versehen ist. Der metallische Mantel 12, 12' besitzt eine Wandstärke von vorzugsweise
etwa o,2 bis o,5 mm, ist vorzugsweise aus Messing, Aluminium oder Kupfer hergestellt
und besitzt beim dargestellten Ausführungsbeispiel einen Durchmesser von etwa 1o
mm und eine Länge von etwa 4o mm, wobei sich versteht, daß die äußeren Proportionen
auch anders gewählt werden können. Die in den Mantel 12, 12' beispielsweise mittels
Verkleben wasserdicht eingesetzte Durchführung 14 besitzt einen im wesentlichen
ohne Spiel satt in den Mantel 12, 12' passenden zylindrischen Teil 17 und einen
Bund 18, der in zusammengebauten Zustand auf der stirnseitigen Ringfläche des Mantels
12, 12' aufliegt. An Bund 18 der Durchführung 14' ist eine in Achsrichtung der Fühlerpatrone
11 verlaufende dünne Trennwand 19 angeformt, deren Breite gleich dem Durchmesser
des Bundes 18 ist und die zwischen den sie nicht überragenden Lappen 29 der beiden
Anschlußklemmen 16 zur elektrischen Isolierung angeordnet ist. Die beiden Anschlußklemmen
16 sind in Schlitzen der Durchführung 14 von der dem Bund 18 abgewandten Seite her
eingesteckt und vergossen, die mit zwei Vertiefungen 22 derart versehen ist, daß
sich Stege 23, 24 ergeben, von denen der
mittlere Steg die beiden
Anschlußklemmen 16 voneinander und die beiden äußeren Stege 24 die Anschlußklemmen
16 vom jeweils benachbarten Wandbereich des Mantels 12, 12' elektrisch trennen.
Die Anschlußklemmen 16 sind gestanzte flache Steckerplättchen, die eine innere und
eine äußere Lötöse 26, 27 und einen mittleren Schlitz 28 besitzen, durch den bei
Eindringen der Vergußmasse die Anschlußklemmen 16 axial fixiert sind. An die inneren
Lötösen 26 werden die Fühlelemente und deren ggf. vorhandene Beschaltungselemente
angelötet. Der aus der Durchführung 14 herausragende und mit der äußeren Lötöse
27 versehene Lappen 29 der Anschlußklemmen 16 dient zum Anschließen von Verbindungsleitungen
51, was entweder durch Stecken eines an den Verbindungsleitungen befestigten Klemmschuhs
auf die 6 Lappen 29 oder durch Anlöten erfolgen kann.
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Es versteht sich, daß die Durchführung 14 auch von mehr als zwei Anschlußklemmen
durchdrungen werden kann. Wesentlich ist, daß die Anschlußklemmen derart in der
Durchführung 14 angeordnet sind, daß nach wie vor die wasserdichte Kapselung der
Fühlerpatrone 11 erhalten bleibt. Ferner ist es auch möglich, die Anschlußklemmen
16 statt ihrer äußeren Stecklappen 29 mit einer Schraubbuchse od.dgl. zu versehen.
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In Big. 3 ist eine Aufnahmevorrichtung 31 des erfindungsgemäßen Meßfühlers
dargestellt, in welche die Fühlerpatrone 11 in einfacher Weise einsetzbar ist und
gegen Herausfallen gesichert werden kanne Die Aufnahmevorrichtung 31, die vorzugsweise
aus
Aluminium besteht, besitzt einen im wesentlichen hülsenartigen Körper 32, der eine
exzentrische Sacklochbohrung 33 und über seine ganze Länge außenseitig an einem
Umfangsbereich einen stumpfwinkligen, gleichschenkligen Einschnitt 34 besitzt, dessen
Gesamtöffnungswinkel etwa 1500 beträgt.
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Die Exzentrizität der Sacklochbohrung 33 ist etwa derart, daß sie
etwa mittig zwischen dem in einer Längsmittelebene liegenden Scheitel 36 des Einschnitts
34 und dem diesem diametral gegenüberliegenden Umfangsbereich des Körpers 32 angeordnet
ist. Die Sacklochbohrung 33 ist mit einem Innendurchmesser versehen, der im wesentlichen
etwa dieselbe Größe besitzt wie der Außendurchmesser der Fühlerpatrone 11, so daß
die Fühlerpatrone 11 in dieser Sacklochbohrung 33 im wesentlichen ohne radiales
Spiel satt aufgenommen wird und dadurch zwischen Fühlerpatrone 11 und Innenwandung
des Körpers 32 möglichst wenig Luftzwischenraum ist, möglichst sogar eine metallische
Berührung zwischen diesen beiden Elementen erfolgt. Zwischen der Sacklochbohrung
33, deren Länge etwa der Länge des Mantels 12 bzw. 12' der Fühler patrone 11 entspricht
und der Einführungsöffnung des Körpers 32, schließt sich über eine Stufe 37 eine
durchmessergrößere Innengewindebohrung 38 an. Zu beiden beiten der Geedebohrung
38 bzw. der Sacklochbohrung 33 und etwa in Flucht mit einer Längsmittelachse des
Körpers 32 sind zwei kleine Sackloch-Gewindebohrungen 39 und 41 vom Einführungsende
bzw. vom rückwärtigen Ende ausgehend vorgesehen. Im
Bereich der
Quermittelebene besitzt der hülsenartige Körper 32 eine äußere konzentrische Ringnut
42.
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Fig. 4 zeigt Anwendungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Meßfühlers,
bei dem die Fühlerpatrone 11 in den Aufnehmer 31 eingesetzt ist. Gemäß Fig. 4a ist
der in Seitenansicht dargestellte Aufnehmer 31 vertikal; mit der Einführungsöffnung
nach unten, mittels einer in die Ringnut 42 des hülsenartigen Körpers 32 eingesetzten,
handelsüblichen Rohr schelle 46 an einer senkrechten Wand 47 befestigt. Die Fühler
patrone 11 ist durch einen in die Gewindebohrung 38 eingeschraubten Isolierstopfen
48 axial gehalten, welche eine mittige Öffnung 49 besitzt, durch die die isolierten
Anschlußleitungen 51 nach außen dringen und in nicht dargestellter Weise zu einem
Meßinstrument, einem Regelgerät und dgl. führen. Zwischen dem Isolierstopfen 48
und der zwischen den Bohrungen 33 und 38 angeordneten Stufe 37 kann gegebenenfalls
ein Dichtring angeordnet werden.
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Gemäß Fig. 4b ist der in Draufsicht dargestellte Aufnehmer 31 vertikal
an einer Rohrleitung 52 derart angeordnet, daß sein Einschnitt 34 an der Rohrleitung
52 anliegt, und über ein mit einem Schloß 53 versehenes Spannband befestigt, das
die Rohrleitung 52 umgibt und am Grund der Ringnut 42 des Körpers 32 anliegt, so
daß der Aufnehmer 31 form- und reibschlüssig an der Rohrleitung gehalten ist. Wie
beim Ausführungsbeispiel der Fig. 4a ist
auch hier die Fühlerpatrone
11 eingesetzt, mittels eines Stopfens gegen Herausfallen axial gesichert und mit
Anschlußleitungen verbunden. Es versteht sich, daß in den beiden vorgenannten Fällen
der Aufnehmer 31 auch waagerecht oder schräg angeordnet sein kann.
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Beim in Sig. 4c in Seitenansicht dargestellten Ausführungsbeispiel
ist der Aufnehmer 31 derart in das Mauerwerk od.
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dgl. einer Wand 56 horizontal eingesetzt und eingemauert, eingegipst
o.dgl., daß sein Einführungsende mit der Front 57 der Wand 56 abschließt. Dabe»tann
die Ringnut 42 eine Art Widerhaken gegen unbeabsichtigtes Herausziehen des Aufnehmers
31 aus der Wand 56 bilden. Die Fühlerpatrone 11 ist wiederum in derselben Weise
wie vorstehend beschrieben eingesetzt, jedoch gegen Herausfallen nunmehr mittels
einer 9oo-Durch führung 58 aus Isoliermaterial gesichert, die mittels in die kleinen
Gewindebohrungen 39 einschraubbaren Schrauben 59 am hülsenartigen Körper 32 befestigt
ist. Die Fühler patrone 11 ist auch hier mittels ihrer Anschlußklemmen 16 mit Leitungen
51 verbunden, die die 900-Durchführung in radialer Richtung des Körpers 32 verlassen.
Je nach Weiterführung der Anschlußleitungen 51 kann der radiale Ausgang der Leitungsdurchführung
58 nach unten, oben, zu einer Seite hin oder auch schräg gerichtet sein.
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Der in den Teilfiguren 4a bis 4c dargestellte Meßfühler ist also entweder
als auf einer Wand befestigter Außenfühler
(Fig. 4a), als kühler
zum indirekten Messen der Wassertemperatur in einem Rohr (Fig. 4b) oder zum Messen
der Temperatur in einer Wand (Fig. 4c) verwendet.
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Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 5 ist eine Aufnahmevorrichtung 61
vorgesehen, die als bspw. aus Stahl gefertigte Tauchhülse ausgebildet ist. Die Tauchhülse
61 besitzt an ihrem einen Ende ein mit einem angelöteten Boden 63 versehenes zylindrisches
Teil 62, an das sich ein Außengewindeteil 64 größeren außendurchmessers anschließt,
welches in einen Dichtflansch 66 übergeht, der mit einem Außensechskant 67 und einem
Innengewinde 38' versehen ist. Der zylindrische Teil 62 und das Äußengewindeteil
64 bilden zusammen die Sacklochbohrung 33', in welche die Fühlerpatrone 11 im wesentlichen
ohne radiales Spiel satt einsetzbar ist. Die beiden Teile 62, 64 haben etwa die
Länge des Mantels 12 bzw.
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12 der Fühlerpatrone 11. Das Innengewinde 38' schließt sich ebenfalls
über eine Stufe 37' an die Sacklochbohrung 33' an. Die Tauchhülse 61 ist mit ihrem
Außengewindeteil 64 in die Wand 69 eines wasser-, luft- oder dgl. gefüllten Behälters,
einer Rohrleitung oder dgl. derart einschraubbar, daß der zylindrische Teil 62 in
das medium, dessen Temperatur zu messen ist, ragt und der Dichtflansch 66 von außen
wasser-und/oder luftdicht, gegebenenfalls unter Zwischenfügen eines Dichtringes
die Einschrauböffnung 70 des Behälters oder des Rohres abschließt. Es kann dann
die Fühlerpatrone 11 eingesetzt, herausgenommen oder ausgetauscht werden, ohne
daß
das zu messende Medium, aus dem Behälter, dem Leitungssystem od.dgl. abgelassen
werden muß. Die Tauchhülse 61 kann dabei ebenfalls horizontal, vertikal oder schräg
angeordnet sein, da die Fühlerpatrone 11 ebenfalls mittels eines in das Innengewinde
38' eingeschraubten Isolierstopfens 48' axial gesichert werden kann, den die Anschlußleitungen
51 durchdringen. Es versteht sich, daß an der Tauchhülse 61 such eine 90°-Durchführung
befestigt werden kann. Im Bereich des Außensechskantes 67 ist ferner an einer Stelle
des Umfangs eine kleine radiale Gewindebohrung 68 vorgesehen.
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L e e r s e i t e