DE2912930A1

DE2912930A1 - Plastic processing temp. feeler - with copper pellet in polyimide sleeve

Info

Publication number: DE2912930A1
Application number: DE19792912930
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl Ing Dr Goermar; Helmut Puetz
Original assignee: Dynamit Nobel AG
Current assignee: Dynamit Nobel AG
Priority date: 1979-03-31
Filing date: 1979-03-31
Publication date: 1980-10-09

Abstract

A temp. feedler to produce telemetering signals of the temperature of housings and tools, specially of plastic processing machines in a range of 0-260 degrees C, has at the extreme end a copper pellet to which the wires of a thermo-couple are joined. The pellet is retained in a sleeve of polyimide with a length several times the size of the diameter. Polyimide combines low heat conductivity with high strength and high heat stability. The polyimide sleeve is inserted at the end into a metal tube, followed by a flexible cable. This eliminates erroneous temp. readings and has adequate mechanical stability.

Description

Temperaturfühler zum Messen von Gehäuse- und Werkzeug-Temperature sensor for measuring housing and tool

temperaturen Die Erfindungbetrifft einen Temperaturfühler mit elekfrischer Fernübertragung des Meßsignals zum Messen von Gehäuse- und Werkzeugtemperaturen, insbesondere von Kunststoffverarboitungsmaschinen in einem Temperaturbereich zwischen 0 und 3000C, vorzugsweise im Bereich O bis 2600C mit einem am äußersten Fühlerende angebrachten Fiihlerplättchen aus gut wärmeleitfähigem Material, in welches ein temperaturempfindliches Element eingeschweißt, eingelötet, eingeklebt oder in ähnlicher Weise befestigt ist, einer sich daran anschließenden Isolierstoffhülse und einer Metallfassung, die die Isolierstoffhülse und die sich anschließende elektrische Leitung mechanisch verbindet.Temperatures The invention relates to a temperature sensor with an electric freshener Remote transmission of the measurement signal for measuring housing and tool temperatures, in particular from plastic processing machines in a temperature range between 0 and 3000C, preferably in the range of 0 to 2600C with one at the outermost probe end attached feeler plate made of a material with good thermal conductivity, in which a temperature-sensitive element welded in, soldered in, glued in or similar Way is attached, an adjoining insulating sleeve and one Metal socket, the insulating sleeve and the subsequent electrical Mechanically connects the line.

Temperaturmessungen mit elektrischer Fernübertragung an beheizten IYaschinen gehören zum Stand der Technik. Dafür gibt es im Fachhandel Temperaturfühler, die mechanisch stabil ausgeführt sind, am äußersten Fühlerende das temperaturempfindliche Element, z.B. ein Thermoelement' haben gegebenenfalls in einer Isolierhülle aus Keramik oder isoliert in einer Metallhüllse geführt sind und in eine Fühlerbohrung im Metallgehäuse der Maschine eingesteckt werden können. Seit Jahren gibt es immer wieder Schwierigkeiten bei der genauen Messung von Gehäuse und Werkzeugtemperaturen in Kunststoffverarbeitungsmaschinen.Temperature measurements with electrical remote transmission on heated ones IY machines are state of the art. There are temperature sensors in specialist shops for this purpose, which are mechanically stable, the temperature-sensitive one at the outermost end of the sensor Element, e.g. a thermocouple, may have an insulating sleeve Ceramic or insulated are guided in a metal sleeve and in a sensor bore can be plugged into the metal housing of the machine. For years there has always been again difficulties with the exact measurement of housing and mold temperatures in plastics processing machines.

Wegen der unvermeidbaren Wärmeableitung an die äußere Atmosphäre treten bei solchen Temperaturfühlern mehr oder weniger große Fehlmessungen auf. Insbesondere wenn für den Temperaturfühler eine nur geringe Fühlerlochtiefe zur Verfügung steht, wie das bei relativ dünnwandigen Maschinenteilen unvermeidbar ist, tritt ein besonders großer Meßfehler auf. Geringe Pühlerlochtiefen, kleiner 3C mm wie z.3. 10 oder 15 mm, sind vornehmlich bei Kunststoffverarbeitungsmaschinen und den zugehörigen Werkzeugen anzutreffen, weil die geringe Dicke der Wandung häufig keine größeren Tiefen zuläßt. Bei einer Maschinentemperatur von 1850C treten dann an handelsüblichen Temperaturfühlern Fehlern auf, die bei einer Fühlerlochtiefe von 10 mm je nach Einbaubedingung (Einschraubnippel oder Befestigungsbrücke) und Einbaulage (oben, unten oder seitlich) zwischen 9 und 28 K liegen. Um diese Fehlbeträge wird die Tem.peratur jeweils zu niedrig gemessen. I)a die Fehlmessung außerdem noch mit der äußeren Luftbewegung zunimmt, ist eine solche Temperaturmessung sehr unsicher und führt besonders dann zu Stö-iingen des Produktionsablaufes, wenn der Meßwer- gleichzeitig als Regelgröße in einem Regelkreis verwendet wird Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Temperatur füherl zu schaffen, mit dem die Fehlmessungen weitgehend reduziert werden können, ohne die bewährte und notwendige mechanische Stabilität des Temperaturfühlers aufzuheben.Due to the inevitable dissipation of heat to the outside atmosphere with such temperature sensors more or less large incorrect measurements. In particular if only a small sensor hole depth is available for the temperature sensor, how this is unavoidable with relatively thin-walled machine parts occurs in particular large measurement error. Shallow hole depths, less than 3C mm as for example 3. 10 or 15 mm, are mainly used for plastics processing machines and the associated tools to be found because the small thickness of the wall often does not allow greater depths. At a machine temperature of 1850C, commercially available temperature sensors then appear Errors that occur with a sensor hole depth of 10 mm depending on the installation conditions (screw-in nipple or mounting bridge) and installation position (top, bottom or side) between 9 and 28 K lie. The temperature is measured too low by these shortfalls. I) a the incorrect measurement also increases with the external air movement, is a such temperature measurement is very uncertain and especially then leads to disruptions Production process when the measured value is also used as a control variable in a control loop is used The invention is based on the object of a temperature to create earlier, with which the incorrect measurements can be largely reduced, without negating the proven and necessary mechanical stability of the temperature sensor.

Gemäß der Erfindung wird dieses Ziel mit einem Temperaturfühler der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß die Isolierstoffhülse aus einem Kunststoff sehr geringer Wärmeleitfähigkeit bei gleichzeitig hoher Festigkeit und hoher Wärmeformbestä.ndigkeit, insbesondere aus Polyimid besteht.According to the invention, this goal is achieved with a temperature sensor achieved in that the insulating material sleeve is made of a plastic very low thermal conductivity combined with high strength and high dimensional stability under heat, in particular consists of polyimide.

Der Temperaturfühler nach der Erfindung besteht das aus den drei Hauptteilen; einem Fühlerplättchen aus einem Material hoher Wärmeleitfähigkeit, einer Isolierstoffhülse, die hohe Festigkeit und Wärmeformbeständigkeit und gleichzeitig sehr niedrige Wärmeleitfähigkeit hat und einer Metallfassung, die die Isolierstoffhülse mit der angeschlossenen elektrischen Leitung mechanisch verbindet. Das temperaturempfindliche Element, z.B. ein Thermoelement, ist in das Fühlerplättchen eingelötet, eingeschweißt, eingekl.ebt oder auf ähnliche Weise fest verbunden. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung beträgt die Länge des freiliegenden Stückes der Isolierstoffhülse ein Mehrfaches des äußeren Durchmessers derselben, vorzugsweise das 2-bis 5-fache.The temperature sensor according to the invention consists of the three main parts; a sensor plate made of a material with high thermal conductivity, an insulating sleeve, the high strength and heat resistance and at the same time very low thermal conductivity has and a metal socket that connects the insulating sleeve with the connected electrical Mechanically connects the line. The temperature-sensitive element, e.g. a thermocouple, is soldered, welded, clipped or similar into the sensor plate Way firmly connected. According to a further advantageous embodiment of the invention the length of the exposed piece of the insulating sleeve is a multiple the outer diameter of the same, preferably 2 to 5 times.

Mit dem erfindungsgemäßen Temperaturfühler wird die Genauigkeit der Temperaturmessung erhöht, da er durch seine Ausgestaltung auch noch weitere Größen die einen Einfluß auf die Temperaturmessung ausüben, wie Wärmeübergang in der Fühlerbohrung, die Größe der wärmeaufiiehmenden Flächen des efühlers, die Größe der an die Umgebung wärmeabgebenden Flächen des Meßfühlers, die Wärmeleitfähigkeit der Werkstoffe, aus dem der Fühler gefertigt ist, die Wärmeübertragung zwischen dem Meßfühler und der Umgebung, die Meßfühlersonstruktion, bezmcksichtigtO In Weiterbildung der Erfindung ist noch vorgesehen, daß die äußere Bodenfläche des Fühlerplättchens kreisflächenförmig ausgebildet ist bzw. die äußere Bodenfläche des Fuhlerplättchens kegelstumpfförmig ausgebildet ist. Dies ermöglicht einen einwandfreien Sitz des Temperaturfühlers und hohe Genauigkeit bei der Wärmeaufnahme.With the temperature sensor according to the invention, the accuracy of the Increased temperature measurement, since it also has other sizes due to its design which have an influence on the temperature measurement, such as heat transfer in the sensor bore, the size of the heat-absorbing surfaces of the sensor, the size of the area exposed to it heat-emitting surfaces of the sensor, the thermal conductivity of the materials which the sensor is made, the heat transfer between the sensor and the Environment, probe construction, taken into accountO In further training the invention is also provided that the outer bottom surface of the sensor plate Is formed circular or the outer bottom surface of the sensor plate Is frustoconical. This enables the Temperature sensor and high accuracy in heat absorption.

Die Erfindung wird anhand der Beispiele in den Abbildungen 1 und 2 näher erläutert.The invention is illustrated by the examples in FIGS. 1 and 2 explained in more detail.

Die Abbildung 1 zeigt den ertinduz emaß en Temperaturfühler im Querschnitt. In Abbildung 1 ist das Fühlerplättchen A, vorzugsweise aus Kupfer oder einem anderen gut wärmeleitenden Material, kreisflächenförmig ausgebildet, damit es in einem Fählerloch mit flachem Grund bündig aufsitzen kann. Das Fühlerplättchen A sitzt in der Isolierstoffhülse B, welche aus Polyimid, einem Material geringer Wärmeleitfähigkeit bei gleichzeitig großer mechanischer Festigkeit und hoher Wärmeformbeständigkeit hergestellt ist. Die Länge L des freiliegenden Stückes der Isolierstoffhülse beträgt ein Mehrfaches des äußeren Durchmessers derselben. In der Metallhülse C werden sowohl die Isolierstoffhülse B als auch die sich anschließende elektrische leitung D gehaltert. Die Meßgenauigkeit des Temperaturfühlers wird auch noch dadurch verbessert, daß im freien Bereich der Isolierstoffhülse B keine weiteren Bauteile, wie etwa Metallfassung o.ä. Teile mit hoher Wärlmeleitfahigkeit angebracht sind, die die Wärmeableitung fördern lfurden. Die Drähte E, z.B. die Drähte eines Thermoelementes, werden durch das Innere hindurchgeführt und mit dem Fühlerplättchon A verschweißt, verlötet, verklebt oder in ähnlicher Weise verbunden. In Abbildung 2 ist als Variation z71 Abbild:irng 1 die äußere Bodenfläche des Fühlerplättchens F kegelstumpfförmig ausgebildet, was besonders dann vorteilhaft ist, wenn der Grund des Fühlerioches kegelförmig ist, so daß dann auch ein relativ großflächiger Kontakt mit dem Grund des Eihlerloches hergestellt wird.Figure 1 shows the temperature sensor in cross section. In Figure 1, the sensor plate is A, preferably made of copper or another Good thermal conductivity material, designed in the shape of a circular area, so that it is in a falking hole can sit flush with a flat bottom. The sensor plate A sits in the insulating sleeve B, which is made of polyimide, a material with low thermal conductivity at the same time great mechanical strength and high heat resistance is produced. The length L of the exposed piece of the insulating sleeve is a multiple the outer diameter of the same. In the metal sleeve C both the insulating sleeve B as well as the adjoining electrical line D supported. The measurement accuracy the temperature sensor is also improved by the fact that in the free area Insulating sleeve B does not have any other components, such as metal frames or similar parts high thermal conductivity are attached, which promote heat dissipation. The wires E such as the wires of a thermocouple are passed through the inside and welded, soldered, glued or similar to the sensor plate A Way connected. In Figure 2 there is a variation z71 image: at 1 the outer floor area of the sensor plate F is frustoconical, which is particularly advantageous is, if the base of the Fühlerioches is conical, so that then also a relative larger area Contact with the bottom of the egg hole made will.

Für die Isolierstoffhülse B wird vorzugsweise solches Material verwendet, das bis mindestens 26000 wärmeformbeständig ist und trotzdem eine sehr geringe Wärmeleitfahigkeit von 0,5 W/mK oder weniger hat. Mit diesen Eigenschaften eignet sich der Fühler besonders zum Einsatz in Kunststoffverarbeitungsmascninen.For the insulating sleeve B, such material is preferably used, which is heat resistant up to at least 26000 and still has a very low thermal conductivity of 0.5 W / mK or less. With these properties, the sensor is particularly suitable for use in plastics processing machines.

Einige Beispiele mögen die deutliche Verbesserung der Erfindung gegenüber handelsüblichen Temperaturfühlern zeigen. In einem zylinderförmigen Maschinenteil wurde die Temperatur mit einem Fühler handelsüblicher Konstruktion und mit Fühlern der erfindungsgemäßen Konstruktion gemessen.Some examples like the marked improvement over the invention show commercially available temperature sensors. In a cylindrical machine part the temperature was measured with a probe of commercially available design and with probes the construction according to the invention measured.

Die Halterung der Fühler erfolgte in bekannter Weise durch Elnschraubnippel. Zum Vergleich dienten ungeschützte Thermodrähte, die die Temperatur praktisch fehlerfrei anzeigen.The sensors were held in a known manner using screw-in nipples. For comparison, unprotected thermal wires were used, which kept the temperature practically flawless Show.

Bei einer tatsächlichen Maschinentemperatur von 18600 wurden folgende Meßfehler in Abhängigkeit von der Fühler lochtiefe gefunden.At an actual machine temperature of 18600, the following Measurement error found depending on the sensor hole depth.

Ikihlerlochtlefe Fehler bei handels- Fehler bei erfinüblichen Fühlern dungsgemäßen in K: Fühlern in K: 5 10 4 10 8 3,5 20 4,5 2 40 2 0,5 Besonders deutlich wird die Verbesserung, wenn der Fühler einer gewissen Luftströmung ausgesetzt wird, wie das durch an die Maschinen angebrachte Absaugeinrichtungen häufig der Fall ist. Bei einer Maschinentemperatur von 18000, einer Luftgeschwindigkeit von 1 m/s und einer Fühlerlochtiefe von 10 mm hat bei einer Einbauweise mit Befestigungs briicke ein handelsüblicher Fühler einen Fehler von 43 K, ein erfindemgsgemäßer Fühler einen Fehler von 5 K.Ikihlerlochtlefe error in commercial errors in customary sensors appropriate ones in K: Feelers in K: 5 10 4 10 8 3.5 20 4.5 2 40 2 0.5 Particularly The improvement becomes clear when the sensor is exposed to a certain air flow becomes, as is often the case with the suction devices attached to the machines Case is. At a machine temperature of 18000, an air speed of 1 m / s and a sensor hole depth of 10 mm for an installation with fastening A commercially available sensor bridges an error of 43 K, a sensor according to the invention Sensor an error of 5 K.

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Claims

Patent claims: 1. Temperature sensor with electrical remote transmission of the measurement signal for eating housing and tool temperatures, in particular from Plastic processing machines in a temperature range between 0 and 300 0C, preferably in the range 0 to 250 ° C with a sensor attached to the outer most end Sensor plate made of a material with good thermal conductivity, in which a temperature-sensitive Element welded in, soldered in, glued in or fastened in a similar way is, an adjoining insulating sleeve and a metal socket, the insulating sleeve and the adjoining; ßende electrical line mechanically connects that the insulating sleeve Made of a plastic with very low thermal conductivity and high strength at the same time and high heat resistance, in particular made of polyimide.

2. Temperature sensor according to claim 1, characterized in that the The length of the free, unmounted piece of the insulating material sleeve is a multiple of the outer one Diameter of the insulating material sleeve, preferably 2 to 5 times.

3. Temperature sensor according to claim 1 and 2, characterized in that that the outer bottom surface of the sensor plate is designed in a circular shape is.

4. Temperature sensor according to claim 1 and 2, characterized in that that the outer bottom surface of the sensor plate is frustoconical.