DE3038956A1 - Anlegefuehler zur messung der temperatur eines gegenstandes - Google Patents
Anlegefuehler zur messung der temperatur eines gegenstandesInfo
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Description
- Anlege fühler zur Messung der Temperatur eines
- Gegenstandes Anlegefühler zur Messung der Temperatur eines Gegenstandes Die Erfindung betrifft einen Anlegefühler zur Messung der Temperatur eines Gegenstandes, insbesondere einer Rohrleitung bei einer Heizungsanlage, mit einem ein Fühlelement enthaltenden und eine Anlagefläche zum Anlegen an den Gegenstand aufweisenden Aufnahmenteil aus gut wärmeleitendem Material und Befestigungsmitteln zum @mbringen des Aufnahmenteils am Gegenstand.
- Bei einem bekannten Anlegefüh@er diese Art ist das Fühlelement in einer Aussparung an der ti:' @seite eines sechskantigen Aufnahmenteils einzementiert, welcher von einem Gehäuse aufgenommen wird, das zusammen mit dem Aufnahmeteil an einer Rohrleitung montierbar ist. Die andere Stirnseite des Aufnahmeteils ragt zur dem Gehäuse heraus und besitzt eine V-förmige Anlageflache @n A@ @ge@ @ @ o@@rleitung.
- Nach der Montage des Anleg@l le@@ bestehen @@@i@ zwei linienförmige Kontaktstellen zwischen @@ @g und den Aufnahmeteil. Im Verhältnis @ @@ des @ @a m t ils i t daher die Kontaktfläche mit der Rohrleitung relativ klein.
- Dies hat die nachteilige Folge, dass das Fühlelement relativ träge anspricht und sich Messfehler ergeben. Dieser Nachteil wird noch dadurch vergrössert, dass das Aufnahmeteil mit relativ grossen Flächen am Gehäuse anliegt, so dass ein Wärmeübergang zwischen dem Aufnahmeteil und dem Gehäuse stattfinden kann. Somit kann sich die Temperatur des Gehäuses ebenfalls auf das Fühlelement auswirken.
- Bei einem anderen bekannten Anlegefühler wird das Fühlelement durch eine zylindrische Spule aus Nickeldraht gebildet, welche dann flachgepresst in einem Gehäuse untergebracht ist. Hier erweist sich als nachteilig, dass das Fühlelement selbst relativ gross ist und daher relativ träge auf Temperaturänderungen anspricht. Weiter ist nachteilig, dass lediglich die eine Spulenhälfte mit der Rohrleitung in Kontakt kommt, währenddem die andere Spulenhälfte am Gehäuse anliegt. Es kann sich daher die Gehäusetemperatur ebenfalls stark auf den Fühler auswirken. Schliesslich ist auch nachteilig, dass infolge der grossen Abmessung der Spule der Anpressdruck, mit welchem der Anlegefühler an die Rohr leitung gepresst wird, vielfach nicht zur vollständigen Auflage der Spule an der Rohrleitung ausreicht, wodurch die möglichen Messfehler vergrössert werden.
- Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Anlegefühler der eingangs erwähnten Art zu schaffen, der geringe Messfehler aufweist und eine höhere Ansprechgeschwindigkeit als die üblichen bekannten Anlegefühler besitzt und zudem von einfacher und billiger Konstruktion ist.
- Gemäss der vorliegenden Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass das Fühlelement ein Miniaturfühler ist, dass das Aufnahmeteil das Miniaturfühlelement praktisch allseitig umschliesst und thermisch isoliert von den Befestigungsmitteln angeordnet ist.
- Dadurch dass das Fühlelement ein Miniaturfühlelement ist, kann es in einem relativ kleinen Aufnahmeteil untergebracht werden.
- Infolgedessen ist die Kontaktfläche mit der Rohrleitung im Verhältnis zur Masse des Aufnahmeteils relativ gross. Das Aufnahmeteil kann daher die Temperatur der Rohrleitung rasch annehmen. Da das Aufnahmeteil das Fühlelement praktisch allseitig umschliesst, wird auch dieses rasch auf die Rohrleitungstemperatur gebracht. Der Anlegefühler spricht daher rasch an.
- Da das Aufnahmeteil thermisch isoliert von den Befestigungsmitteln angeordnet ist, vermag die Temperatur der Befestigungsmittel, also beispielsweise des Gehäuses, mit welchem die Befestigung an der Rohrleitung erfolgt, die Messgenauigkeit praktisch nicht zu beeinträchtigen.
- Das Miniaturfühlelement ist vorteilhaft ein Halbleiterfühlelement. Halbleiterfühlelemente haben eine relativ lineare Temperaturcharakteristik und sehr kleine Abmessungen.
- Vorteilhaft ist das Halbleiterfühlelement ein Siliziumfühlelement Solche Siliziumfühlelemente sind relativ billig und besitzen eine günstige Temperatur/Widerstand-Charakteristik. Es ist aber auch möglich, als Miniaturfühlelement ein Metallfilmfühlelement zu verwenden. Wenn der Widerstand beispielsweise durch eine dünne Metallschicht auf einem Stück Keramik gebildet wird, können die gewünschten Widerstandswerte erreicht werden, ohne dass wie bisher eine relativ grosse Spule mit vielen Windungen ausdünnem Draht notwendig ist.
- Das Aufnahmeteil besitzt vorteilhaft die Form eines Rohrstücks.
- Dies macht es möglich, das Aufnahmeteil z.B. aus einem Leichtmetall-Rohrprofil herzustellen. Das Rohrstück kann vielkantig sein und von den Kanten her nach innen geneigte Seitenflächen aufweisen. Wenn die Seitenflächen die gleiche Breite aufweisen, ist es gleichgültig, welche Seitenfläche an der Rohrleitung anliegt. Ein besonders einfaches Profil zur Herstellung des Aufnahmeteils ist dann möglich, wenn das als Rohrstück ausgebildete Aufnahmeteil vielkantig ist. Zweckmässigerweise wird das Aufnahmeteil in einer Aussparung am Boden des Gehäuses angeordnet. Dank der Aufnahme im Gehäuse ist das Aufnahmeteil vor Beschädigung geschützt. Von besonderem Vorteil ist, wenn zur thermischen Isolation das Aufnahmeteil lediglich mit einem geringen Teil seiner Oberfläche an dem Gehäuse anliegt. Dadurch wird ein Wärmeübergang von und zum Gehäuse' erschwert, so dass der Fühler eine günstige Ansprechzeit besitzt. Gemäss einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird vorgesehen, dass der Grund der Aussparung im Gehäuse nach aussen gewölbt ist. In diesem Falle kann das Aufnahmeteil lediglich in der Mitte am Grund der Aussparung anliegen. Wenn das Aufnahmeteil ferner noch um einen geringen Betrag aus dem Gehäuse vorsteht, wird erreicht, dass das Aufnahmeteil bei der Befestigung des Anlege fühlers sicher auf der ganzen Länge an der Rohrleitung anliegt. Da das Aufnahmeteil klein ist, ist auch die an der Rohrleitung aufliegende Fläche klein. Es genügt daher schon ein relativ geringer Anpressdruck, um einen möglichst guten Kontakt der ganzen Anlagefläche mit der Rohrleitung zu erzeugen, so dass der Wärmeübergang zwischen Rohrleitung und Aufnahmeteil optimal ist.
- Mit Vorteil wird der Anlegefühler so ausgebildet, dass die Anschluss leiter des Halbleiterfühlers zu je einer Rohrniete führen, mit welchen die Anschlussklemmen im Gehäuse befestigt sind. Dabei ist es möglich, die Anschlussleiter zusammen mit den Anschlüssen eines Kondensators in den Rohrnieten zu verlöten, so dass die Fertigungskosten niedrig gehalten werden können.
- Ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Es zeigt: Fig. 1 einen Schnitt durch den Anlegefühler, wobei der Schnitt teilweise durch die Symmetrieachse und teilweise durch eine der beiden Klemmen gelegt ist, Fig. 2 einen Querschnitt durch den Anlegefühler im Bereich des Kondensators, Fig. 3a eine Seitenansicht eines Halbleiterfühlelements, Fig. 3b eine Ansicht des Halbleiterfühlelements von oben, Fig. 4 eine perspektivische Darstellung des Aufnahmeteils, in welchen das Halbleiterfühlelement in einem Kunststoffschlauch untergebracht ist.
- Wie Fig. 1 und 2 zeigen besitzt der Anlegefühler 10 ein der Befestigung an der Rohrleitung dienendes Gehäuse 11, das vorteilhaft aus Kunststoff besteht und einen Unterteil 13 und einen mit Schnappverschlüssen 15 versehenen Deckel 17 aufweist. Die Schnappverschlüsse 15 können in entsprechende Oeffnungen 19 einrasten. Die Befestigung des Anlegefühlers 10 erfolgt beispielsweise mit einem Stahlband 21, das um die nicht eingezeichnete Rohrleitung geschlungen wird und durch eine Spannbride 23 gespannt werden kann. Auch die Spannbride 23 ist innerhalb des Gehäuses 11 untergebracht. Weitere Einzelheiten über diese Befestigungsart finden sich in der Patentanmeldung Nr.
- vom gleichen Tage. Sie sind jedoch zum Verständnis der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich.
- Der als Miniaturfühlelement 25 ausgebildete Sensor, wie es in den Figuren 3a und 3b abgebildet ist, ist ein Halbleiterfühler, z.B. ein sogenannter Silicon-Sensor, wie er von der Firma Texas Instruments Corporation unter der Bezeichnung TSF 102 vertrieben wird. Es könnte aber z.B. auch ein MetalLfiImfühlelement Verwendung finden. Das Fühlelement ist in einem mit einem Giessharz gefüllten Kunststoffschlauch 27 (Fig. 4) angeordnet, der seinerseits passend im Innern eines Rohrstücks 29 aus Leichtmetall angeordnet ist. Als Leichtmetall kann beispielsweise Aluminium oder eine Aluminiumlegierung verwendet werden. Es wäre aber auch möglich, ein anderes gut wärmeleitendes Material,z.B. Kupfer, zu verwenden. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel in Fig. 4 ist das Rohrstück 29 vielkantig.
- Statt z.B. rechteckigen Querschnitt kann es aber auch quadratischen Querschnitt haben, in welchem Falle alle Seitenflächen die gleiche Breite aufweisen würden. Denkbar wäre jedoch auch z.B. ein dreikantiger Querschnitt. Das Rohrstück 29 weist von den Kanten 31 her nach innen geneigte oder gewölbte Seitenflächen 32 auf. Damit wird zweierlei erreicht. Einmal ist die Wölbung ungefähr der Wölbung der Rohrleitung angepasst, so dass ein guter Wärmeübergang von der Rohr leitung zum Aufnahmeteil 29 erfolgen kann. Des weiteren wird durch die gewölbten Seitenflächen 32 erreicht, dass das Aufnahmeteil 29, wenn es sich in der Aussparung 35 des Gehäuses befindet, nur mit den Seitenkanten 31 am Gehäuse anliegt, so dass der Wärmeübergang zwischen Aufnahmeteil und Gehäuse schlecht ist. Es ist somit eine relativ gute thermische Isolation vom Gehäuse vorhanden. Dies trägt zu einem schnellen Ansprechen des Fühlelementes 25 auf Temperaturänderungen in der Rohrleitung und zur Verkleinerung der möglichen Messfehler bei.
- Die Gehäusetemperatur hat wenig Einfluss auf das Fühlelement, was dazu beiträgt, die Messfehler klein zu halten. Damit das Aufnahmeteil 29 mit lediglich einem geringen Teil seiner Oberfläche an dem Gehäuse 11 anliegt, ist weiter vorgesehen, dass der Grund 36 der Aussparung 35 nach aussen gewölbt ist. Wie Figur 1 zeigt, steht das Aufnahmeteil 29 ausserdem um einen geringen Betrag aus dem Gehäuse 11 nach aussen vor. Bei der Befestigung des Anlegefühlers liegt daher das Aufnahmeteil 29 immer sicher auf seiner ganzen Länge auf der Rohrleitung an, denn es wird durch die Wölbung 37 immer ungefähr in der Mitte zwischen den beiden Enden gegen die Rohrleitung gepresst.
- Die Anschluss leiter 39 des Halbleiterfühlers 25 führen zu den Rohrnieten 41, mit welchen die Anschlussklemmen 43 am Gehäuseunterteil 13 befestigt sind. Vorteilhaft sind die Anschlussleiter 39 zusammen mit den Anschlüssen 45 eines Kondensators 46 in den Rohrnieten 41 verlötet. Die Aussparung 47, durch welche die Anschlussleiter 39 zur Rohrniete 41 führen, ist mit einem isolierenden Giessharz 49 vergossen.
Claims (1)
- Patentansprüche Anlegefühler zur Messung der Temperatur eines Gegenstandes, insbesondere einer Rohrleitung bei einer Heizungsanlage, mit einem ein Fühlelement enthaltenden und eine Anlagefläche zum Anlegen an den Gegenstand aufweisenden Aufnahmeteil aus gut wärmeleitendem Material und Befestigungsmitteln zum Anbringen des Aufnahmeteils am Gegenstand, dadurch gekennzeichnet, dass das Fühlelement ein Miniaturfühlelement (25) ist, dass das Aufnahmeteil (29) das Miniaturfühlelement (25) praktisch allseitig umschliesst und thermisch isoliert von den Befestigungsmitteln angeordnet ist 2. Anlegefühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet. dass das Miniaturfühlelement (25)ein Halbleiterfühlelement ist 8 Anlegefühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, css das Halbleiterfühlelement (25) ein Siliziumfühlelement ist.Anegefühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fühlelement (25) ein Metallfilmfühlelement ist.3. Anlegefühler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmeteil (29) die Form eines Rohrstücks aufweist.6. Anlegefühler nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrstück (29) vielkantig @@t und von den Kanten (31) he@ rach innen geneigte oder @@@lhte Seitenflächen (32) aufweist.7. Anlegefühler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass alle Seitenflächen (32) die gleiche Breite aufweisen.8. Anlegefühler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Befestigunqsmittel ein Gehäuse aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmeteil (29) in einer Aussparung (35j am Boden des Gehäuses (11) angeordnet ist.r. Ar.legerühler nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenrzecnnet, dass zur thermischen Isolation das Aufnahm2-tei (29) lediglich mit einem geringen Teil seiner Oberfläche aa dem Gehäuse (11) anliegt.1C. Anlegefühler nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Grund (36) der Aussparung (35) im Gehäuse (11) nach aussen gewölbt (37) ist.11. Anlegefühler nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmeteil (29) um einen geringen Betrag aus dem Gehäuse (11) vorsteht.12. Anlegefühler nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Fühlelement (25) in einem mit Giessharz gefüllten Schlauch oder Rohr (27) angeordnet ist und dass der Schlauch oder das Rohr (27) passend im Innern des Rohrstücks (29) angeordnet ist.13. Anlegefühler nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussleiter (39) des Halbleiterfühlers (25) zu je einer Rohrniete (41) führen, mit welcher die Anschlussklemmen (43) im Gehäuse (11) befestigt sind.14. Anlegefühler nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussleiter (39) des Halbleiterfühlers (25) zusammen mit den Anschlüssen (45) eines Kondensators (46) in den Rohrnieten (41) verlötet sind.
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