DE3431982A1

DE3431982A1 - Temperaturmessfuehlersystem

Info

Publication number: DE3431982A1
Application number: DE19843431982
Authority: DE
Inventors: Haruo Ohmiya Saitama Imaizumi; Satoru Kobayashi; Yoshiaki Saitama Sato
Original assignee: Junkosha Co Ltd
Current assignee: Junkosha Co Ltd
Priority date: 1983-09-09
Filing date: 1984-08-30
Publication date: 1985-03-28
Also published as: JPS6048134U; US4610552A; DE3431982C2

Description

Junkosha Co., Ltd. ο 29. August 1984

42-1, 1-cheoe, Gotokuji . M 5598

Setagaya-ku Al/Sch

Tokyo 154 / Japan

Beschreibung

Temperaturmeßfühlersystem 10

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Temperaturmeßfühlersystem, mit dessen Hilfe ein besonderer Temperaturänderungs-15

punkt und dessen Lage unter Verwendung eines kabelartigen Temperaturmeßfühlers erfaßt werden kann.

In dem japanischen Gebrauchsmuster -161 713 ist z. B. ein Temperaturmeßkabel offenbart. Bei diesem Temperaturmeßkabel wird ein Meßkreis geöffnet, wenn ein schmelzbarer Leiter mit einem niedrigen Schmelzpunkt bei einer vorbestimmten Temperatur schmilzt, wodurch diese Temperatur gemessen bzw. erfaßt wird. Die Nachteile des Kabels liegen

darin, daß die Meßzeit groß ist und daß das Meßkabel nicht 25

den Ort bzw. die Lage des Temperaturänderungspunktes erfassen kann.

Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, die Unzu-OQ länglichkeiten des bekannten Temperaturmeßfühlersystems zu vermeiden. Dies wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch einen Temperaturmeßfühlersystem gemäß Anspruch 1 erreicht.

Ein erfindungsgemäßes Temperaturmeßfühlersystem ist gekennzeichnet durch ein Temperaturmeßkabel mit einem Leiter mit einem niedrigen Schmelzpunkt und nit einer f asrigen Isolationsschicht, welche benachbart zum Leiter mit niedrigem Schmelzpunkt angeordnet ist und den Leiter mit niedri-

gem Schmelzpunkt von einem anderen Leiter trennt, der naheliegend und im wesentlichen parallel zum Leiter mit niedrigem Schmelzpunkt angeordnet ist, durch einen Oszillator, welcher dem Temperaturmeßkabel elektrische Impulssignale zuführt, und durch einen Empfänger, der diese dem Temperaturmeßkabel zugeführten Impulssignale empfängt, wodurch durch Temperaturänderungen verursachte Änderungen im Temperaturmeßkabel durch eine Änderung in der empfangenen Signalwellenform erfaßt werden. Bei dem erfindungsgemäßen Temperaturmeßfühlersystem kann die fasrige Isolationsschicht des Temperaturmeßkabels um den äußeren Umfang des Leiters mit niedrigem Schmelzpunkt und der äußere Leiter um den äußeren Umfang der Isolationsschicht angeordnet sein. Das Temperaturmeßkabel kann auch eine Vielzahl von Einheiten nebeneinander vorsehen, wobei jede Einheit dadurch gebildet wird, daß eine fasrige Isolationsschicht um den äußeren Umfang eines Leiters mit niedrigem Schmelzpunkt angeordnet ist. Bei einer anderen Ausführungsform weist das Temperaturmeßkabel eine Einheit auf, welche dadurch gebildet wird, daß die fasrige Isolationsschicht um den äußeren Umfang des Leiters mit niedrigem Schmelzpunkt angeordnet ist, wobei diese Einheit mit einem isolierten Draht verdrillt ist.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. Darin zeigen:

Figuren 1 bis 4 Querschnitte verschiedener Ausführungsformen des Temperaturmeßkabels gemäß der vorliegenden Erfindung, Figur 5 eine schematische Anordnung eines

"Temperaturmeßkabels gemäß der vorliegenden Erfindung in Kombination mit

einem Oszillator, welcher Impulssignale durch das Kabel sendet, und einem Empfänger, welcher die durch das Kabel

zurückreflektierten Impulse empfängt, und

Figur 6 eine schematische Darstellung eines

Oszillators, der an einer Zwischenposition des Temperaturmeßkabels der vorliegenden Erfindung angeordnet ist und Impulse

durch das Kabel sendet,und von Empfängern an beiden Enden des Kabels, welche die gedämpften Wellen empfangen.

Das vorliegende System ist darauf gerichtet, einen Temperaturmeßfühler zu schaffen, welcher den speziellen Temperaturänderung spunkt eines Temperaturmeßkabels und dessen Lage bestimmen kann. Der vorliegende Temperaturmeßfühler weist ein Temperaturmeßkabel mit einem Leiter mit niedrigem

!5 Schmelzpunkt und einer fasrigen Isolationsschicht auf, welche benachbart zum Leiter mit niedrigem Schmelzpunkt angeordnet ist und den Leiter mit niedrigem Schmelzpunkt von einem anderen Leiter trennt, der naheliegend und im wesentlichen parallel zum Leiter mit niedrigem Schmelzpunkt angeordnet ist. Ein Oszillator führt dem Temperaturmeßkabel ein Impulssignal zu, und ein Empfänger empfängt das dem Temperaturmeßkabel zugeführte Impulssignal und erfaßt jede durch die Temperatur verursachte Änderung in dem Temperaturmeßkabel durch Änderung der Signalwellenform. Hierbei kann

^S das Temperaturmeßkabel ein Koaxialkabel sein, bei dem die fasrige Isolationsschicht um den äußeren Umfang des Leiters mit niedrigem Schmelzpunkt wie z. B. einem niedrigschmelzenden Lötmittel angeordnet und ein äußerer Leiter um den äußeren Umfang der Isolationsschicht vorgesehen ist. Alternativ hierzu kann das Kabel dadurch gebildet werden, daß eine Vielzahl von Einheiten nebeneinander angeordnet werden, wobei jede Einheit aus einem Leiter mit niedrigem Schmelzpunkt besteht mit einer fasrigen Isolationsschicht, die um seinen äußeren Umfang angeordnet ist. Es kann auch

ein Kabel vorgesehen sein, bei welchem eine Einheit aus einem Leiter mit niedrigem Schmelzpunkt und einer fasrigen Isolationsschicht, die um den äußeren Umfang des Leiters angeordnet ist, mit einem isolierten Draht miteinander ver-

drillt ist.

In dem Temperaturmeßfühler des vorliegenden Systems mit dieser Bauart verändert sich die charakteristische Impedanz zwischen dem Leiter, benachbart und parallel zu dem Leiter mit niedrigem Schmelzpunkt, und diesem, wenn der Leiter mit niedrigem Schmelzpunkt des Temperaturmeßkabels eine thermische Verformung erleidet oder in die fasrige Isolationsschicht um seinen äußeren Umfang schmilzt, tibertragene Impulse werden an diesem Teil reflektiert und geschwächt bzw. gedämpft, so daß die Wärmeänderung und der Wärmeänderungspunkt dadurch bestimmt werden können, daß die reflektierten Wellen oder die übertragenen gedämpften Wellen durch einen Empfänger empfangen werden. Diese Wärmeänderung kann schnell und genau gemessen werden.

Im Nachfolgenden wird das vorliegende System im einzelnen unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.

in Figur 1 ist ein Querschnitt durch ein koaxiales Temperaturmeßkabel 1 gezeigt. Das Temperaturmeßkabel 1 besteht aus einem inneren Leiter 2 mit einem niedrigen Schmelzpunkt, einer fasrigen Isolationsschicht 3, welche um den äußeren Umfang des Leiters 2 angeordnet ist, und einem äußeren Leiter 4, der um den äußeren Umfang der Isolationsschicht angeordnet ist.

Die fasrige Isolationsschicht 3 besteht vorzugsweise aus einer elektrischen Schicht mit niedriger Dielektrizitäts- ^® konstante, welche z. B. durch ein Geflecht von Tetrafluoroäthylen-Kunststoffäden gebildet wird. Die Isolationsschicht kann jedoch auch durch andere Fasern oder Fäden gebildet werden. Der äußere Leiter 4 kann aus einer guergewickelten Schicht eines geflochtenen Leiters, eines Leiterdrahtes oder eines Leiterbandes, oder aus einem leitfähigen Kunststoffrohr bestehen.

-fi-%

In Figur 2 ist ein Querschnitt durch ein Temperaturmeßkabel 5 gemäß einer anderen Äusführungsform dargestellt. Das Temperaturmeßkabel 5 besteht hierbei aus einer Vielzahl (im vorliegenden Fall 2) von Leitern 6 mit niedrigem Schmelzpunkt, die benachbart zueinander angeordnet sind und jeweils um ihren Umfang mit fasrigen Isolationsschichten 7 umwickelt sind.

In Figur 3 ist ein Querschnitt durch ein Temperaturmeßkabel 8 gemäß einer dritten Ausführungsform gezeigt. Das Temperaturmeßkabel 8 dieser Ausführungsform wird dadurch gebildet, daß eine Einheit, welche dadurch gebildet wird, daß eine fasrige Isolationsschicht 10 um den äußeren Umfang eines Leiters 9 mit niedrigem Schmelzpunkt geformt wird, mit einem Isolationskabel 13 miteinander verdreht wird, das dadurch gebildet wird, daß ein Isolator, z. B. ein Kunststoffisolator oder Gummiisolator oder dergleichen um den äußeren Umfang eines Leiters 11 wie z. B. einem silberplattierten Kupferdraht angeordnet ist.
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In Figur 4 ist eine alternative Ausführungsform mit einem Temperaturmeßkabel 20 dargestellt, wobei ein metallischer innerer Leiter 26 vom äußeren Leiter 24 mit niedrigem Schmelzpunkt durch fasriges Isolationsmaterial 22 getrennt ²^ ist, wobei das fasrige Isolationsmaterial auch um die Außenseite des äußeren Leiters 24 mit niedrigem Schmelzpunkt angeordnet ist.

Wenn dem Temperaturmeßkabel 1, 5, 8 oder 20 über seine

gesamte Länge keine Wärme zugeführt wird, findet keine Verformung des Leiters 2, 6, 9 oder 24 mit niedrigem Schmelzpunkt statt, so daß die charakteristische Impedanz zwischen den benachbarten Leitern 2-4, 6-6, 9-11 oder 24-26 in dem jeweiligen Meßkabel 1, 5, 8 oder 20 konstant bleibt. Wenn den Leitern 2-4, 6-6, 9-11 oder 24-26 Impulse zugeführt werden, tritt keine Reflektion oder Dämpfung der Signale an Zwischenpunkten längs des Meßkabels 1, 5, 8 oder 20 auf.

Die charakteristische Impedanz zwischen benachbarten Leitern verändert sich jedoch, wenn irgendeinem Teil des Temperaturmeßkabels 1, 5, 8 oder 20 Wärme zugeführt wird, so daß der Leiter 2, 6, 9 oder 24 mit niedrigem Schmelzpunkt erweicht 5 oder verformt wird oder teilweise schmilzt oder in die entsprechende fasrige Isolationsschicht zu fließen beginnt. Dann wird das Impulssignal an diesem Teil reflektiert und gedämpft bzw. geschwächt. Wenn daher einem Ende des Meßkabels über die benachbarten Leiter 2-4, 6-6, 9-11 oder 24-26 durch einen Oszillator 28 Impulse zugeführt werden, kann die Wärmeänderung und der Wärmeänderungspunkt entweder durch Empfang der reflektierten Wellen an einem Ende durch einen Empfänger 30, wie in Figur 5 gezeigt, oder durch Empfang von geschwächten bzw. gedämpften Wellen an dem

!5 anderen Ende durch einen anderen Empfänger, wie in Figur 6 gezeigt, bestimmt werden. Wenn dem Kabel an einem Zwischenabschnitt Impulse zugeführt werden, kann dasselbe Ziel erreicht werden durch Empfang von reflektierten Wellen an dem Zwischenabschnitt oder durch Empfang von geschwächten Wellen an beiden Enden des Meßkabels, wie in Figur 6 gezeigt ist. Auf diese Weise kann eine Wärmeänderung in dem Temperaturmeßkabel äußerst schnell und genau bestimmt werden.

Die durch das vorliegende System erfaßte bzw. gemessene Temperatur wird durch den Schmelzpunkt des Leiters mit niedrigem Schmelzpunkt bestimmt. Wenn es erforderlich ist, eine Feinabstimmung der Betriebstemperatur unter den Schmelzpunkt vorzunehmen oder eine Temperatur unter dem Schmelzpunkt des Leiters mit niedrigem Schmelzpunkt zu er-

fassen, ist es angezeigt, eine Vorheizung durch Joulesche Wärme vorzusehen, indem durch den Meßdraht des Systems ein Strom geschickt wird.

Die zu erfassende Temperatur kann auf 60⁰C festgelegt werden durch Vorwärmung bei 300 Watt, wenn das Material des Leiters mit niedrigem Schmelzpunkt ein niedrigschmelzendes Lötmittel ist mit einem spezifischen Widerstand von 2x10~ Ohm.cm,einer spezifischen Wärme von 0,05 Cal/g°C

und einem Schmelzpunkt von 120⁰C. Solch ein Meßkabel spricht in angemessener Weise bei 70⁰C an, einer Temperatur, welche von einem Feuermeßfühler erfaßt wird.

Das vorliegende System weist ein Temperaturmeßkabel auf, das aus einem Leiter mit niedrigem Schmelzpunkt und einer fasrigen Isolationsschicht besteht, die benachbart zum Leiter mit niedrigem Schmelzpunkt angeordnet ist und den Leiter mit niedrigem Schmelzpunkt von einem anderen Leiter trennt, der naheliegend und im wesentlichen parallel zum Leiter mit niedrigem Schmelzpunkt angeordnet ist. Ein Oszillator führt dem Temperaturmeßkabel ein Impulssignal zu, und ein Empfänger empfängt das durch das Temperaturmeßkabel übertragene Impulssignal und erfaßt durch Wärme verursachte

!5 Veränderungen des Temperaturmeßkabels aus einer Veränderung der Signalwellenform. Daher kann das vorliegende System eine Wärmeänderung schnell und genau erfassen.

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Leerseite -

Claims

PATENT- UND RECHTSANWÄLTE BARDEHLE, PAGENBEKG;. PQSTYALTENBURG & PARTNER RECHTSANWÄLTE PATENTANWÄLTE - EUROPEAN PATENT ATTORNEY: JOCHEN PAGENBERG dr jur ιλ μ harvard-· HEINZ BARDEHLE dip».-»wo BERNHARD FROHWITTER d.pl ing - WOLFGANG A. DOST or dipl -cmlm GUNTER FRHR. v. GRAVENREUTH dipl-inc ifh)- UDO W. ALTENBURG dipl-phys Q / <■> A Q Q O POSTFACH 86O620. 80OO MÜNCHEN 8( 0 h O I Cl O L TELEFON (089)980361 TELEX 522 791 pad d CABLE: PADBÜRO MÜNCHEN BÜRO: GALILEIPLATZ 1. B MÜNCHEN Datum 29. August 1984 M 5598 Al/Sch Patentansprüche

1. Temperaturmeßfühlersystem, gekennzeichnet durch ein Temperaturmeßkabel (1, 5, 8, 20) mit

einem Leiter (2, 6, 9, 24) mit einem niedrigen Schmelzpunkt und einer fasrigen Isolationsschicht (3, 7, 10, 22), welche benachbart zum Leiter mit niedrigem Schmelzpunkt f. angeordnet ist und den Leiter mit niedrigem Schmelzpunkt von einem anderen Leiter (4, 6, 11, 26) trennt, der naheliegend und parallel zum Leiter mit niedrigem Schmelzpunkt angeordnet ist, durch einen Oszillator (28), welcher dem Temperaturmeßkabel elektrische Impulssignale zuführt,

und durch einen Empfänger (30) , der die dem Temperatur-10

meßkabel zugeführten Impulssignale empfängt, wodurch durch Temperaturänderungen verursachte Änderungen im Temperaturmeßkabel durch eine Änderung in der empfangenen Signalwellenform erfaßt werden.

*^

2. Temperaturmeßfühlersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die fasrige Isolationsschicht (3) des Temperaturmeßkabels (1) um den äußeren Umfang des Leiters

(2) mit niedrigem Schmelzpunkt angeordnet ist und daß ein äußerer Leiter (4) um den äußeren Umfang der Isolationsschicht angeordnet ist.

3. Temperaturmeßfühlersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Temperaturmeßkabel (5) eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten Einheiten aufweist, wobei jede Einheit dadurch gebildet ist, daß eine fasrige Isolationsschicht (7) um den äußeren Umfang des Leiters (6) mit niedrigem Schmelzpunkt angeordnet ist.

4. Temperaturmeßfühlersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Temperaturmeßkabel (8) eine Einheit aufweist, welche dadurch gebildet wird, daß eine fasrige Isolationsschicht (10) um den äußeren Umfang des Leiters (9) mit niedrigem Schmelzpunkt angeordnet ist, und daß diese Einheit mit einem isolierten Kabel (13) verdrillt ist.

5. Temperaturmeßfühlersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter (24) mit niedrigem Schmelzpunkt um den äußeren Umfang der Isolationsschicht (22) angeordnet ist.