DE2722945C2

DE2722945C2 - Widerstandsthermometer

Info

Publication number: DE2722945C2
Application number: DE2722945A
Authority: DE
Inventors: Dennis C. Hoffmann Estates Ill. Johnson; Douglas J. Park Ridge Ill. MacKenzie
Original assignee: ARI INDUSTRIES Inc FRANKLIN PARK ILL US; Ari Industries Inc Franklin Park Ill
Current assignee: Ari Industries Inc Addison Ill Us
Priority date: 1976-08-23
Filing date: 1977-05-20
Publication date: 1985-06-20
Also published as: FR2363090B1; GB1564175A; NL185587B; FR2363090A1; DE2722945A1; NL185587C; US4087775A; NL7707844A; SE7708000L; CA1040456A

Description

Die Erfindung betrifft ein, einen Widerstandsfühler in einem äußeren Metallmantel aufweisendes Widerstandsthermometer, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Widerstandsthermometer (englisch allgemein RTD-Geräte genannt) sind an sich bekannt. Sie nutzen den Effekt aus, daß der Widerstand der reinen Metalle sich mit steigender Temperatur nach der Formel

R = /?o(1 + at + bt² + ...)

vergrößert. Der Widerstand wird in einer angeschlossenen, z. B. Thomsonschen Brückenschaltung gemessen. Die Widerstandsfühler (RTD-Elemente) werden in einem relativ kleinen Metallröhrchen untergebracht. Sie können in einer aus rostfreiem Stahl bestehenden äußeren Mantel umfaßten Kammer gelagert werden, wobei ihre Steifigkeit dadurch erhöht wird, daß die Kammer durch eine hochverdichtete, z. B. MgO enthaltende Keramikmasse ausgefüllt wird. Ein bekanntes Widerstandsthermometer ist kapseiförmig ausgebildet, wobei der Widerstandsdraht auf einem isolierendem Dorn wendelförmig aufgewickelt und die Wendel in eine Glasmasse oder einen keramischen Isolator eingebettet ist. Dieser wird mit dem Dorn verschmolzen. Auch ist es bekannt, daß die Art der Messung eine optimale Genauigkeit erfordert, um die Umwandlung der Temperatur in eine elektrische Spannung meßtechnisch wirksam auszuwerten. Deshalb muß der Widerstandsfühler gegen

to Erschütterung oder Schwingungen sorgfältig geschützt werden. Bekannte Verfahren zur Unterbringung des Widerstandsfühlers innerhalb des äußeren Mantels des Widerstandsthermometers sind aber insofern unzureichend, als sie die Schwierigkeiten nicht voll berücksichtigen, die bei der Verdichtung von MgO-Pulver entstehen.

Schwierigkeiten sind insbesondere dann gegeben, wenn der Widerstandsfühler zwei oder mehr aus dem äußeren Metallmantel nach außen herausgeführte Leiter besitzt, die zu verbinden sind.

Zwar ist bereits ein Widerstandsthermometer mit einer axialen stirnseitigen durch einen Deckel verschlossenen von den Wänden eines verschiebbaren Schutzrohres umfaßten Kammer bekannt, wobei die Kammer mit einem elektrisch isolierenden, nachträglich verdichtbaren Pulver gefüllt ist. Die inneren Enden der nach außen zum elektrischen Schaltkreis führenden Zuleitungen ragen in diese Kammer hinein und sind mit relativ langen Anschlußdrähten des ebenfalls in dieser Kammer untergebrachten Widerstandsfühlers durch Löten verbunden, wobei die Anschlußdrähte durch ein scheibenförmiges Bauteil abgestützt werden müssen, das sich ebenfalls in der Kammer befindet.
Hier ist allerdings der Körper des Widerstandsfühlers praktisch nur durch das verdichtbare Pulver zu den Außenwänden abgestützt. Das Pulver stützt nach Verdichtung sowohl die Anschlußdrähte als auch das scheibenförmige Bauteil ab. Erschütterungen des Widerstandsfühlers im Betrieb können hier nicht sicher vermieden werden. Ferner muß die Kammer zur Aufnahme des scheibenförmigen Bauteils radial erweitert werden; während der notwendigen Verschiebung des Außenmantels relativ zu anderen Teilen während der Herstellung kann dieser sich deformieren oder verklemmen, da er aus dünnwandigem Metallblech besteht (DE-OS 22 55 837).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Widerstandsthermometer eingangs genannten Art, bei vereinfachter kostensparender Herstellung, den Wider-Standsfühler und die Enden der Zuleitungen erschütterungsfrei unterzubringen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Hierbei braucht der Außenmantel während der Herstellung nicht verschoben zu werden, die Enden des Widerstandsfühlers sind nur relativ kurz ausgebildet und weniger Erschütterungen ausgesetzt und die Herstellungsschritte bestehen überwiegend lediglich aus dem Niederbringen von Bohrungen. Letztere können automatisch niedergebracht und somit die Herstellung verbilligt werden.

Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht des Widerstandsfühlers, etwa in natürlicher Größe,
F i g. 2 einen vertikalen vergrößerten Mittelschnitt

des Widerstandsthermometers,

F i g. 3 einen Schnitt nach Linie 3-3 der F i g. 2,

F i g. 4 einen Schnitt nach Linie 4-4 der F i g. 5 und

F i g. 5 einen Längsschnitt ähnlich der F; g. 2, jedoch nach vollständiger Vereinigung der Bauelemente.

Es wird ein handelsüblicher Widerstandsfühler 10 mit einem festen Dorn oder Röhrchen aus isolierendem Werkstoff verwendet, auf dem der Widerstandsdraht wendelförmig aufgewickelt ist. Die Wicklung ist in Glas oder in feuerfester Keramik eingeschmolzen, die Enden 14 des Widerstandsdrahtes jeder Windung werden mit einem geeigneten äußeren Meßkreis verbunden. Ein Widerstandsthermometer 11 weist einen Außenmantel 16 aus z. B. rostfreiem Stahl auf. In diesem wird der Widerstandsfühler 10 gelagert und abgestützt.

Die nach außen abgehenden Zuleitungen 18, z. B. drei Zuleitungen, verbinden die Enden 14 der Widerstandsdriihte mit dem (nicht dargestellten) Meßkreis, wobei die Zuleitungen 18 zueinander als auch zum Außenmantel 16 abgestützt und elektrisch isoliert sind, indem ein verdichtbares Pulver 17 aus z. B. MgO, verwendet wird. Die Anzahl der Zuleitungen 18 kann auch zwei, ggfs. mehr als drei betragen.

Die Zuleitungen 18 und der Pegel des Keramikpulvers werden an einem Ende des Außenmantels auf gleiehe Höhe gebracht, z. B. durch eine Gegenbohrung auf das Niveau X-X, wobei eine Kammer 21 gebildet wird, in der die Anschlußstellen zwischen den Enden 14 der Widerstandsdrähte und ihrer Zuleitungen 18 untergebracht sind. Die Kammer 21 liegt relativ zum Außenmantel 16 innen, bildet also mit dem Außenmantel Seitenwände 22.

Eine längliche Vertiefung 31 als Bohrung wird axial zum Außenmantel 16 von solcher Tiefe und mit solchem Durchmesser niedergebracht, daß sie den Widerstandsfühler 10 bequem aufnehmen kann, andererseits soll diese Bohrung Raum freilassen, um eine geeignete Zementschicht 23 unterzubringen. Bevor der Widerstandsfühler eingesetzt wird, wird er mit diesem Zement der z. B. aus Al-Pulver, versetzt mit einer Phosphorsäureverbindung, besteht, beschichtet. Die Beschichtung muß so ausgeführt werden, daß das Röhrchen des Widerstandsfühlers nicht einer Spannung unterliegt, die später zum Bruch führt.

Nachdem der Widerstandsfühler in die Vertiefung 31 eingeführt und das Zement ausgehärtet ist, werden die Zuleitungen 18 an die Enden 14 der V/iderstandsdrähte angelötet.

Dann wird die Kammer 21 mit dem Zement gefüllt, das Zement ausgehärtet und somit eine feste Verbindung der elektrischen Leiter mit dem isolierenden Pulver erreicht. Der Pegel des Zementes wird gleichgestrichen, damit es beim Aufsetzen des Deckels 41 nicht stört. Letzterer kann auch ein Stopfen oder eine Scheibe sein, welche mit der Stirnseite des Außenmantels 16 verschweißt bzw. verlötet wird, vgl. F i g. 5.

In einem Ausführungsbeispiel nach Fig.4 kann eine Klammer, ein Verbindungsring o. dgl. zwischen zwei oder drei Widerstandsdrahtenden angebracht werden.

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Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einen Widerstandsfühler in einem äußeren Metallmantel aufweisendes Widerstandsthermometer, bei dem die Enden seiner Widerstandsdrähte in eine stirnseitige, durch einen Deckel verschließbare, ein isolierendes verdichtbares Pulver aufnehmende, durch den äußeren Metallmantel umfaßte Kammer hineinragen und mit an ihrer gegenüberliegenden Stirnseite nach außen zum Meßkreis abgehenden Zuleitungen verlötet sind, und bei dem eine isolierende Keramik zwischen den Widerstandsdrähten und dem Außenmantel eingebracht und verdichtet ist, dadurch gekennzeichnet,

daß die Kammer durch eine, einen Teil des vorhandenen verdichtbaren Pulvers bzw. der Keramik und gegebenenfalls die Zuleitungen (18) entfernende sackförmige Bohrung (21) an der verschließbaren Stirnseite des Thermometers gebildet ist,
an deren Boden sich eine längliche Vertiefung (3t) ais weiterführende Bohrung anschließt, deren Durchmesser größer als der Durchmesser des Widerstandsfühlers (10) ist und

daß der Widerstandsfühler (10) in dieser Bohrung durch aushärtende, feuerfeste Keramik befestigt ist.

2. Verfahren zur Herstellung eines Widerstandsthermometers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kammerseitigen Enden der nach außen herausgeführten Zuleitungen in bündiger Stellung mit der Stirnseite des Außenmantels gelagert werden, der Außenmantel mit feuerfester Keramik aufgefüllt und verdichtet wird, während Zuleitungen und Außenmantel in vorbestimmter Stellung zueinander gehalten werden, dann ein Teil des Außenmantels, der Zuleitungen und der Keramik quer zur Thermometerachse abgeschnitten werden, und dann die Kammer durch Ausbohren der Keramik und Teilen der Zuleitungen gebildet wird, dann die Vertiefung im Boden der Kammer angebracht, der Widerstandsfühler in diese Vertiefung eingesetzt und letzterer durch eine Schicht aus Zement mit der isolierenden Keramik und den Zuleitungen fest verbunden wird.