DE3127389A1

DE3127389A1 - Electrical temperature measuring device having self-adhesive components on ferromagnetic materials

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Publication number: DE3127389A1
Application number: DE19813127389
Authority: DE
Inventors: Hubert Prof. Dr.-Ing. 8000 München Kurz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-07-10
Filing date: 1981-07-10
Publication date: 1983-02-17

Abstract

The invention relates to an electrical temperature measuring device having self-adhesive components on ferromagnetic materials for measuring surface temperatures, using thermocouples or resistance sensors. The disc-shaped sensors are connected virtually without tensile force via lines to a central junction box. Located therein is a jack panel via which the sensors are connected directly to the equipment cable in a manner forming mean or difference values. A setting ring with a prismatic recess, which can be screwed onto the sensor housing if required, increases the contact pressure on cylindrical surfaces of measurement objects. <IMAGE>

Description

Hubert Kurz - - - - " - ·* . -*"- : Uhdestraße 39 yHubert Kurz - - - - "- · *. - *" -: Uhdestrasse 39 y

8000 München 718000 Munich 71

Elektrische Temperaturmeßeinrichtung mit auf ferromagnetischen Werkstoffen selbsthaftenden KomponentenElectrical temperature measuring device with self-adhesive components on ferromagnetic materials

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Temperaturmeßeinrichtung mit auf ferromagnetischen Werkstoffen selbsthaftenden Komponenten zum Messen von Oberflächentemperaturen mit Thermoelementen oder Widerstandsmeßfühlern. Die Erfindung bezweckt die Applizierung der Komponenten einer Meßeinrichtung_;bestehend aus in der Regel zahlreichen Meßfühlern, deren Leitungen und Anschlußstellen bei»- versuchsmäßigen Temperaturmessungen auf der Oberfläche von Maschinen, Geräten, Rohrleitungen und dergl. aus ferromagnetischem Werkstoff mit Haftmagneten.The invention relates to an electrical temperature measuring device with self-adhesive components on ferromagnetic materials for measuring surface temperatures with thermocouples or resistance sensors. The invention aims to apply the components of a measuring device _; As a rule, consisting of numerous measuring sensors, their lines and connection points for experimental temperature measurements on the surface of machines, devices, pipelines and the like made of ferromagnetic material with holding magnets.

Das Befestigen von Thermometern an derartigen Oberflächen ist seit langem bekannt. JJie weitverbreiteten Birnetall-Haftthermometer tauschen die Wärme über einen relativ großflächigen und im Zeitverhalten trägen Dauermagnet aus. Sie sind deshalb für anspruchsvollere Meßaufgaben ungeeignet, zudem meistens die Meßgröße Temperatur als elektrisches Signal gewünscht wird. Es ist demgemäß naheliegend die gebräuchlichen elektrischen Meßfühler, insbesondere solche mit Thermoelementen und Meßwiderständen mit Dauermagneten zu befestigen. Dabei treten jedoch eine Reihe von Schwierigkeiten auf, die sich teils aus den technologischen Eigenschaften des Magnetwerkstoffes, teils aus dem ungünstigeren thermischen Verhalten derartiger Meßfühler ergeben. Jedenfalls haben sich derartige Meßfühler bisher in der Praxis nicht einführen können.Attaching thermometers to such surfaces has long been known. JJie widely used pear-shaped stick-on thermometers exchange the heat via a relatively large permanent magnet, which is slow in terms of time. They are therefore for more demanding measurement tasks are unsuitable, and temperature as an electrical signal is usually required. The usual electrical measuring sensors, in particular those with thermocouples and measuring resistors, are therefore obvious to be fixed with permanent magnets. However, a number of difficulties arise, some of which result from the technological properties of the magnetic material, partly from the less favorable thermal behavior of such sensors result. In any case, sensors of this type have not yet been able to be used in practice.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, derartige Meßeinrichtungen zu verbessern und die Vorteile der magnetischen Applikation, große Zeitersparnis, rasches Umsetzen, Wiederverwendbarkeit der Sensoren bei annähernd gleichen Leistungsdaten der Temperaturfühler zu realisieren.The invention is based on the object of improving such measuring devices and realizing the advantages of magnetic application, great time savings, rapid conversion and reusability of the sensors with approximately the same performance data of the temperature sensors.

Diese Aufgabe wird erfjndun^sgemäß dadurch gelöst, daß die Sensoren (3) in kleinvolumige Dauermagnetsysteme hoher HaftkraftThis object is achieved according to the invention in that the sensors (3) in small-volume permanent magnet systems with high adhesive force

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eingebettet sind und deren Leitungen (15) zugkraftfrei vorzugsweise über ebenfalls magnetisch haftende Leitungshalter (?7) zur Anschlußdose (17) verlegt sind.are embedded and their lines (15) preferably free of tensile force via also magnetically adhering conductor holders (? 7) are laid to the junction box (17).

Der von Kabel Zugkräften freie Temperaturfühler muß sich jedoch nicht nur selbst , auch bei leichten Vibrationen, halten, sondern den Sensor mit ausreichender Flächenpressung auf die iv;eßobjektoberfläche andrücken. Dabei kommt es außerdem, aus Gründen eines günstigen Zei !,Verhaltens, auf eine kleinvolumige Bauweise geringer Wärmekapazität an.The temperature sensor, which is free of cable tensile forces, must, however not only hold itself, even with slight vibrations, but the sensor with sufficient surface pressure on the iv; eating object surface press on. In addition, for reasons of favorable time behavior, there is a small volume Low heat capacity construction.

Die hohe Plächenpressun-;, die der bei von Hand erzeugten optimalen Pressung bei Sekundenthermometern etwa entspricht, wird dadurch erreicht, daß die Berührungsflächen der Sensoren ,jeweils im Zentrum der magnetischen Kraftfelder angeordnet und auf der Unterseite der Meßfühler hervorstehende, die Meßobjektoberfläche berührende Flächen ausgebildet sind. Damit wird erreicht, daß die nahezu gesamt magnetische Kraft zur Flächenpressung am Fühler genutzt wird. Beim punktförmig ausgebildeten Meßfühler besteht dabei eine statisch unbestimmte Stützung, die s.i ch von selbst durch geringfügiges Kippen auf den Rand aufgebt. Diese Stützkraft am Rand ist wegen des kleinen Kippwinl·.eis sehr klein und bewirkt deshalb nur einen kleinen Abfall der Flächenpressung am Fühler.The high surface pressure; that of the optimally produced by hand Pressure in the case of second thermometers is achieved in that the contact surfaces of the sensors, respectively arranged in the center of the magnetic force fields and protruding on the underside of the probe, the surface of the object to be measured touching surfaces are formed. This ensures that the almost total magnetic force is used for surface pressure on the sensor. When punctiform trained sensor there is a statically indeterminate support, which s.i ch by itself by slight Giving up tilting on the edge. This supporting force at the edge is very small because of the small tilting angle and is therefore effective only a small drop in surface pressure on the sensor.

Die hohe magnetische Kraftwirkung bei zugleich kleinvolumiger Bauweise wird dadurch erreicht, daß der Sensor mit seinen Innenleitungen in einen lochscheiben- oder rohrförmigen Dauermagnetköper eingebettet ist. Zum Einbetten ist eine· elektrisch- und wärmeisolierende Masse vorgesehen, die nach der Montage aushärtet.The high magnetic force effect with at the same time small volume construction is achieved by the fact that the sensor with its Inner lines are embedded in a perforated disc or tubular permanent magnet body. For embedding, a electrical and heat insulating mass provided after the assembly hardens.

Für Meßbereiche bis etwa 140⁰C ist eine besonders kleine und preisgünstige Bauform mit scheibchenförmigem Dauermagnet vorgesehen, bei dem die Miterwärmung der Magnetmasse mit in Kauf genommen wird. Zur Isolation nach außen und zur besseren Handhabung ist dieser Fühler mit einem Kunststoffmantel versehen an dem aich ein Knopfgriff befindet, der zugleich die Leitung fixiert.For measuring ranges up to about 140 ⁰ C, a particularly small and affordable model is designed with scheibchenförmigem permanent magnet in which the Miterwärmung the magnetic mass is taken into the bargain. To isolate it from the outside and for better handling, this sensor is provided with a plastic jacket on which there is a button handle that also fixes the cable.

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Bei einer anderen Ausführung besonders hoher Haftkraft wird eine zylindrische Magnetform verwendet. Dieser Dauermagnet befindet sich in einem topfförmigen Gehäuse aus Weicheisen, das oben einen Kragen zur Durchführung der Leitung bzw. eines Halteteiles besitzt und im zylindrischen Bereich durch eine Trennschicht von der Wandung des Dauermagnetes getrennt ist. Eine optimale Haftkraft auf gekrümmten Oberflächen wird durch einen axial verstellbaren und damit dem Krümmungsradius anpaßbaren Stellring erreicht, der als Polschuh wirkt. Dieser Ring ist auf seiner Unterseite so ausgespart, daß nur der Sensor satt an der Meßstelle aufliegt. Eines der Randsegmente des Stellringes wirkt dabei mit kleiner Auflagekraft stützend, das andere weist bei richtiger Einstellung einen kleinen Luftspalt Sp auf. Die Sinstellbarkeit wird vorzugsweise durch ein am Gehäuse angebrachtes Gewinde erreicht.Another embodiment with a particularly high adhesive force uses a cylindrical magnet shape. This permanent magnet is located in a pot-shaped housing made of soft iron, which has a collar at the top for the passage of the line or a holding part and is separated from the wall of the permanent magnet in the cylindrical area by a separating layer. An optimal adhesive force on curved surfaces is achieved by an axially adjustable and thus adaptable to the radius of curvature Reached adjusting ring, which acts as a pole piece. This ring is cut out on its underside in such a way that only the sensor rests fully on the measuring point. One of the edge segments of the adjusting ring has a supporting effect with a small contact force other has a small air gap Sp when properly adjusted. The adjustability is preferably achieved by an on the housing attached thread reached.

Zur Reflexion der vom Meßobjekt ausgesandten Wärmestrahlung und aus technologischen Gründen ist die Oberfläche des Dauermagnetes bei dieser Ausführung beschichtet. Der gleiche Effekt wird mit einer-Schutzhülse aus nicht ferromagnetischem Werkstoff erzielt, die zugleich als Trennschicht zum Gehäuse wirkt. Außerdem verleiht diese Schutzhülse dem Magnetkörper eine höhere Festigkeit gegen Stoßkräfte. Derartige Stoßkräfte treten beispielsweise beim unzulässigen Hüpfenlassen des Meßfühlers auf; die hohen Haftkräfte verleiten nämlich dazu mit dem Meßfühler zu spielen.The surface of the permanent magnet is used to reflect the thermal radiation emitted by the measurement object and for technological reasons coated in this version. The same effect is achieved with a protective sleeve made of non-ferromagnetic material, which also acts as a separating layer to the housing. In addition, this protective sleeve gives the magnet body a higher one Resistance to impact forces. Such impact forces occur, for example, when the sensor is allowed to bounce in an unacceptable manner; the high adhesive forces tempt you to play with the probe.

Beim Messen von Oberflächentemperaturen interessiert nicht nur der Absolutwert an den einzelnen Meßstellen. Oft wünscht man die Dirtktanzeige von Temperatur^ifferenzen zwischen den Meßstellen und güleget tlicri deren Mittelwerte. Diese Wirkungen werden bekanntlich durch eatsprechende Anschlußschaltungen der Meßfühler bei geeigneter Placierung erreicht. Damit man die Leitungen zu den Meßfühlern kurz und frei von Zugkräften auelegen kann - eine unbedingt zu beachtende Voraussetzung für den Einsatz von Haftma^netf ühlerri - wird erfindungsgemäß eine Anschlußdose in der Nähe der Meßstellen positioniert. Diese Anschlußdose enthält auf ihrer Oberseite ein Buchsenfeld, über das die Leitungen der Meßfühler direkt, differenzwertbildend oder mittelwertbildend mit dem zum Meßgerät füh-When measuring surface temperatures, it is not only the absolute value of the individual measuring points that is of interest. Often wishes the dirt display of temperature differences between the Measuring points and güleget tlicri their mean values. These effects are known to be used by corresponding connection circuits the sensor is reached with suitable placement. So that the lines to the sensors are short and free from tensile forces can be used - a prerequisite that must be observed for the use of Haftma ^ netfühlerri - is according to the invention a junction box is positioned near the measuring points. This junction box contains a socket field on its top, Via the lines of the measuring sensors directly, forming the difference or averaging with the leading to the measuring device

renden Kabel Terbunden sind. Diese Anordnung eignet sich glfcicrfalls zum Anschluß an eine Datenbusschnittstelle oder einen Transientenspeieher.rend cables are tied. This arrangement is also suitable for connection to a data bus interface or a Transient memory.

Um meßwertverfälschende thermoelektrische Effekte auszuschließt'! ist zum Ausgleich unterschiedlicher i-Suchsentemperaturen eine Wärmeleitplatte in der Anschlußdose vorgesehen. Damit die Anschlußdose möglichst wtnig aufgeheizt wird_?ist auf deren dem Meßobjekt zujewandtet Unterseite eine die Wärmestrahlung reflektierende Oberfläche vorgesehen.In order to rule out thermoelectric effects which falsify the measured values'! A heat conducting plate is provided in the junction box to compensate for different i-search temperatures. So that the junction box is heated as excessively as possible _? a surface reflecting the thermal radiation is provided on its underside facing the measurement object.

Die Befestigung der Anschlußdose wird im Regelfall, wenn ta;lh v< >:i der Verwendung um«Land;ieher Ständer ader dergl. absieht, nur am fei'romagnt,-tischen M< Mobjekt erfolgen können. Hierzu sind an der Anschlußdose Maftm« ,;nete vorgesehen, die zur Anpassung an Krümmungen mit Gelenkun versehen sind.The connection box is usually fastened when ta; lh v < >: i the use around «land; ieher stand or the like, except at the fei'romagnt, -tischen M < Mobject can be done. For this purpose, Maftm «,; nete are provided on the junction box for adaptation to Curvatures are provided with joints.

Einige bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt.Some preferred embodiments of the invention are shown in FIG Drawing shown.

Figur 1 zeigt in stark vergrößerndem Maßstab einen scheibehenförmigen Meßfühler mi L flächigem, Figur 2 mit punktf örinigem Sensor 3. Der Dauermagnet 4 ist bei dieser Ausführung mit einem Kunststoffmantel 5 umkleidet, der in Ίβη Griff 6 ausläuft. Der Sensor wird von den- Vergußmasse 7 gehalten, die zugleich die Innenleitungen isoliert. Die Wirkung der magnetischen Kräfte FM und deren Auflagerreaktionen FS und FR ist in Figur 2 zu erkennen.FIG. 1 shows, on a greatly enlarged scale, a discoid-shaped one Measuring sensor with a flat surface, FIG. 2 with a point-like shape Sensor 3. The permanent magnet 4 is in this version with a Plastic jacket 5, which runs out in Ίβη handle 6. The sensor is held by the sealing compound 7, which at the same time the inner lines insulated. The effect of magnetic forces FM and their support reactions FS and FR are shown in Figure 2 to recognize.

Figur 3 zeigt in etwa 2-facher Vergrößerung einen Temperaturfühler mit großer Haftkraft bis zu mittelhohen Temperature)··. Hier hat der Dauermagnut 4 zylindrische Form und steckt in einem Gehäuse 25 aus Weicheisen. Statt der Trennschicht B, auf der linken Bildhälfte, wird vorzugsweise eine Schutzhülse 26 vorgesehen, die stirnseitig außerdem die Funktion der Hesch'tung 10 übernimmt. D.-ia Halteteil 13 klemr.it die Leitung 15 und dient als Handgriff zum Abheben des Meßfühlers. Die Ausführung nach Figur 4 unterscheidet sich von der nach Figur 3 durch den punktförmigeren Seni3or_? dem Gewindering 11 und den Stellring 12, d<-r als Polschuh, insbesondere für gekrümmte i'.Ießobjtiktoberflachen 2 dient.FIG. 3 shows a temperature sensor with a high adhesive force up to medium-high temperatures in an approximately 2-fold enlargement. Here the permanent magnet groove 4 has a cylindrical shape and is located in a housing 25 made of soft iron. Instead of the separating layer B, on the left half of the picture, a protective sleeve 26 is preferably provided, which also takes on the function of the protective cover 10 on the front side. D.-ia holding part 13 clamps with the line 15 and serves as a handle to lift off the probe. The embodiment according to FIG. 4 differs from that according to FIG. 3 by the more punctiform Seni3or _? the threaded ring 11 and the adjusting ring 12, d <-r as a pole piece, in particular for curved i'.Ießobjtiktoberflachen 2 is used.

In Figur 6 l;;t die Aussparung 22 due Stellringes 12 zu erkennen. The recess 22 due to the adjusting ring 12 can be seen in FIG.

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Figur 5 zeigt die Anschlußdose 17, Figur 7 einen Leitungshalter 27 etwa in natürlicher Größe. Die Stecker 16 der Leitungen 15 befinden sich in den Buchsen, deren Temperatur durch die V/ärmeleitplatte 24 ausgeglichen wird. Die Verbindungsleitung 23 deutet die Möglichkeit an die Buchsen nach Bedarf zu besonderen Schaltungen zu verbinden. Die die Dose haltenden llaftmagnete 18 sind über KugelgeÄike 19 verbunden. Die Reflexionsschicht 20 schirmt die Anschlußdose gegen Wärmestrahlung ab. Die Öffnung .für das Anschlußkabel 21 befindet sich auf der Deckeloberseite. Hier ist es am besten gegen Wärmeeinwirkungen geschützt verläuft vom Objekt weg und überträgt Kabelkräfte im wesentlichen als Zugkräfte auf die Anschlußdose bzw. deren llaftmagnete 18. Zur Aufnahme von Scherkräften müßten die Haftmagnete mit etwa 5-facher Haftkraft aufgelegt werden.Figure 5 shows the junction box 17, Figure 7 shows a line holder 27 approximately natural size. The plugs 16 of the lines 15 are located in the sockets, the temperature of which is determined by the V / conductive plate 24 is balanced. The connecting line 23 indicates the possibility of specializing the sockets as required Connect circuits. The lifting magnets 18 holding the can are connected via KugelgeÄike 19. The reflective layer 20 shields the junction box against heat radiation. The opening for the connection cable 21 is located on the top of the lid. Here it is best protected against the effects of heat runs away from the object and transmits cable forces essentially as tensile forces to the junction box or its lifting magnets 18. To absorb shear forces, the holding magnets would have to be approximately 5 times the adhesive force can be applied.

Claims

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Electrical temperature measuring device with self-adhesive components • on ferromagnetic materials for measuring of surface temperatures with thermocouples orfer Resistance measuring sensors, characterized in that the sensors (3) are made into small-volume permanent magnets (4) Adhesive force are embedded and their lines (15) are free of tensile force, preferably routed to the junction box (17) via a line holder (27) which also adheres magnetically are.

2. Electrical temperature measuring device according to claim 1, characterized characterized in that the contact surfaces of the sensors (3) arranged in the center of the magnetic force fields and protruding on the underside of the measuring sensor, the surfaces in contact with the object surface (1 or 2) are trained.

3. Electrical temperature measuring device according to claim 2, characterized in that the sensor (3) with its inner lines (14) in a perforated disc or tubular permanent magnet body (4) by means of a hardening insulating compound (7) is attached.

4. Electrical temperature measuring device according to claim 3, characterized in that the permanent magnet (4) laterally and is provided at the top with a plastic jacket (5) on which there is a button handle (6) or the like preferably at the same time the line (15) is fixed.

5. Electrical temperature measuring device according to claim 3, characterized in that the permanent magnet (4) is in one cup-shaped housing (25) made of ferromagnetic material is located, the top an opening preferably with a collar for the implementation of the line (15) or the Holding part (13) and separated from the wall of the permanent magnet in the cylindrical area by the separating layer (8) is.

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6. Electrical temperature control device, long-term claim. 5, thereby characterized in that an axially adjustable pole piece (12) with recesses (22) is arranged on the housing (25) whose distance to the surface of the object to be measured (1 or 2) is preferred is adjustable with a thread (11).

7. Electrical temperature measuring device according to claim 4 or claim 5, characterized in that the The surface of the permanent magnet (4) is covered with a layer (10).

8. Electrical temperature measuring device according to one of claims 4 or 5, characterized in that the permanent magnet (4) is provided by a non-ferromagnetic protective sleeve (26) which at the same time forms the separating layer (8).

9-Electrical temperature measuring device according to claim 1, characterized characterized in that the lines (15) with plug (16), clamps or the like. Via the socket panel of the junction box (17) connected directly or with other lines (15), via the cable (21) with a measuring device or are connected to a data bus interface.

10. Electrical temperature measuring device according to claim 9, characterized in that the junction box (17) to compensate for different socket temperatures with a Heat conducting plate (24) is equipped.

11. Electrical temperature measuring device according to claim 9, characterized in that the outer wall of the junction box (17), in particular in the lower area, is provided with a surface (20) that reflects the thermal radiation is.

12. Electrical temperature measuring device according to claim 9, characterized in that the adhesive feet (18) have joints (19) are connected to the junction box (17).

13. Electrical Temperaturmirßei-nrichtimg na-cii-claim 9, characterized characterized in that the outlet opening of the cable (21) on the top of the junction box (17) and preferably is arranged perpendicular to the mounting surface.

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