DE3818957C2 - Temperatur-Meßfühleranordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Temperatur-Meßfühleranordnung, die in einem emaillierten Einbauteil einsetzbar und daraus entfern­ bar ist, mit einem Meßeinsatz, der einen länglichen Träger, an dessen unterer Endfläche mindestens ein Meßfühler angebracht ist, und ein Führungsrohr aufweist, in dem der Träger längsver­ schiebbar angeordnet und durch eine Feder nach unten vorge­ spannt ist, wobei das untere Ende des Meßfühlers gegen eine Fläche angedrückt wird, die an dem emaillierten Einbauteil aus­ gebildet ist, der einen dünnwandigen Bodenbereich aufweist.

Eine bekannte Meßfühleranordnung dieser Art ist in der EP 0 191 112 A1 beschrieben. Diese Meßfühleranordnung ist bei­ spielsweise in ein emailliertes Thermometerrohr oder einen emaillierten Stromstörer einsetz- und daraus wieder entfernbar, weist einen Meßeinsatz auf, der aus einer Hülse besteht, in der ein Meßkopf längsverschiebbar mit einem radialen Spiel angeord­ net ist und durch eine Feder in die Andrucklage gegen einen Bo­ denbereich des Einbauteils gedrückt wird, welcher Bodenbereich verhältnismäßig dünn ausgebildet ist. An der Umrandung des Bo­ denbereichs ist eine zylindrische Fassung angeschweißt, die zu­ sammen mit von der Hülse vorragenden Fingern eine Bajonettver­ bindung bildet, wobei mit Hilfe einer weiteren Bajonettverbin­ dung erreicht werden kann, daß durch geeignetes Verdrehen der Meßeinsatz eingebaut oder entfernt werden kann. Dabei kann fer­ ner die Innenseite des dünnen Bodenbereichs mit einem Korro­ sionsschutzmittel behandelt sein. An dem Kopf des Meßeinsatzes können mehrere Meßfühler in der Form von Widerstandsthermome­ tern oder Thermoelementen in eine isolierende Materialmasse aus geschäumtem Glas eingebaut sein.

Die Meßfühleranordnung gemäß der EP 0 191 112 A1 hat den Nach­ teil, daß insbesondere wegen der Bajonettverbindung der konstruktive Aufwand verhältnismäßig hoch ist. Weiterhin ist während des Einsetzens der Meßfühleranordnung aufgrund der Bajonettverbindung eine Ausrichtung der Meßfühleranordnung bezüglich des Einbauteiles erforderlich. Dabei müssen die Meßfühleranordnung und das Einbauteil exakt koaxial ausgerichtet sein, und der Drehwinkel zwischen Meßfühleranordnung und Bajonettverbindung muß einen vorbestimmten Wert aufweisen.

Aus der DE-GM 72 22 756 ist ein elektronisches Handmeßgerät be­ kannt, das mit einem am Ende eines Teleskoprohres angeordneten Meßfühler ausgestattet ist, wobei das Teleskoprohr mit einer von der Rohrwand sich nach innen erstreckenden Schulter versehen ist, zwischen der Schulter und dem inneren Ende des Meßfühlers eine Feder eingebaut ist, die den Meßfühler nach außen drückt, und ein Anschlag ein Herausfallen des Meßfühlers verhindert. Dieses Handmeßgerät ist zum Bestimmen von Temperaturen an Oberflächen von festen Gegenständen in einem Bereich zwischen 20°C und 100°C geeignet. Da der erforderliche Anpreßdruck nur manuell erzeugt und dosiert werden kann, ist dieses Gerät ausschließlich als Handmeßgerät geeignet.

In der US 4,558,959 ist eine Meßfühleranordnung beschrieben, die für die Messung der Temperatur eines horizontal bewegten Bandes vorgesehen ist, das mit dem Meßfühler schleifend in Berührung ist. Der Meßfühler ragt aus einem Trägerteil nach unten vor und wird mittels einer Feder, die sich im Träger befindet, gegen das Band gedrückt. Diese Meßfühleranordnung ist nur dann funktionsfähig, wenn sie in Verbindung mit dem Band oder einem ähnlichen Gegenstand verwendet wird, welcher permanent den Meßfühler gegen das Trägerteil drückt. Anderenfalls würde der Meßfühler aus dem Träger herausfallen, da keinerlei Haltevorrichtungen für den Meßfühler vorgesehen sind.

Ausgehend von der Temperatur-Meßfühleranordnung gemäß der EP 0 191 112 A1 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Temperatur-Meßfühleranordnung derart zu verbessern, daß sie einfacher und kostengünstiger herstellbar ist, einfacher in ein Einbauteil eingesetzt und daraus wieder entfernt werden kann und die Ansprechgeschwindigkeit der Meßfühler sowie die Meßgenauigkeit erhöht werden.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß der längliche Träger im Be­ reich seiner Längserstreckung ein nach außen vorragendes An­ schlagelement aufweist, der Meßfühler an der unteren Endfläche des Trägers so befestigt ist, daß er nach unten vorragt, die Feder zwischen dem Anschlagelement und einer Schulter in dem Führungsrohr eingespannt ist, an der Innenwand des Führungsroh­ res ein in dieses vorragender Anschlag eingesetzt ist, der die Verschiebungsstrecke des vorgespannten Trägers begrenzt, das Führungsrohr am oberen, aus dem Einbauteil vorragenden Ende durch eine Verschraubung in der Einsetzlage gehalten wird, in der das Anschlagelement von dem Anschlag abgehoben ist, und daß der dünnwandige Bodenbereich durch eine sich nach oben konische erweiternde Einsetzbohrung für ein korrespondierendes Ein­ setzende des Führungsrohres begrenzt ist.

Die sich konisch erweiternde Einsetzbohrung und die Verschrau­ bung stellen eine konstruktive Vereinfachung gegenüber dem bekannten Bajonettverschlußsystem dar. Alle wesentlichen Bestandteile sind bezüglich ihrer Längsachsen rotationssymmetrisch ausgebildet, was eine besonders einfache Herstellung ermöglicht.

Das Einsetzen der Meßfühleranordnung in das Einbauteil erfolgt durch ein einfaches Einführen. Die exakte Ausrichtung der Meßfühleranordnung innerhalb des Einbauteiles erfolgt dabei selbsttätig beim Einführen aufgrund der sich nach oben konisch erweiternde Einsetzbohrung.

Dadurch, daß durch den erfindungsgemäßen Anschlag der Träger, die Feder und das Führungsrohr zusammengehalten werden, erfolgt das Einsetzen bzw. Herausnehmen in einem Arbeitsgang.

Durch den dünnwandigen Bereich des Einbauteils wird ein schneller Temperaturausgleich zwischen einer zu messenden Substanz und dem Meßfühler bzw. den Meßfühlern erreicht, was ein äußerst schnelles Ansprechen der Meßfühler zur Folge hat. Die erfindungsgemäße Befestigung des Meßfühlers an dem Trägerteil mittels einer Isoliermasse bewirkt, daß kein wesent­ licher Wärmeaustausch zwischen Meßfühler und weiteren Be­ standteilen der Anordnung erfolgt. Dadurch wird einerseits der Wärmestrom zwischen zu messender Substanz und Meßfühler erhöht und andererseits der Wärmestrom zwischen Meßfühler und angrenzenden Bestandteilen der Meßfühleranordnung vermindert. Ferner erlaubt die Anordnung gemäß der Erfindung die Verwendung sehr kleiner Meßfühler, wodurch die ausgetauschte Wärmeenergie zwischen Meßfühler und zu messender Substanz, die für einen Temperaturausgleich erforderlich ist, gering bleibt, was für eine optimale Temperaturmessung erwünscht ist. Insgesamt stellt somit die Erfindung auch eine Verbesserung der thermodynamischen Bedingungen für die Temperaturmessung dar.

Vorteilhafte Details der erfindungsgemäßen Konstruktion sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung beispielsweise näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht eines emaillierten Stromstörers, in dessen Innenraum eine Meßfühleranordnung gemäß der Erfindung eingebaut ist,

Fig. 2 eine Schnittansicht durch das untere Ende des Strom­ störers in Fig. 1, in dem die Meßfühler angeordnet sind,

Fig. 3 eine Schnittansicht des Meßeinsatzes in Fig. 2 im vor­ montierten Zustand; und

Fig. 4 eine Ansicht des Trägers in Fig. 2 und 3, an welchem Leitungen vorgesehen sind, die zu dem Anschlußkopf in Fig. 1 führen.

Fig. 1 zeigt einen emaillierten Stromstörer, der als Einbauteil 1 beispielsweise in einen emaillierten Rührwerksbehälter einsetzbar ist. Von der Meßfühleranordnung ist dabei nur ein Anschlußkopf 16 sichtbar, sowie eine Keilring-Verschraubung 15, die zu der Abdichtung des Innenraums des Stromstörers gegenüber der Umgebung dient.

Fig. 2 zeigt eine Meßfühleranordnung gemäß der Erfindung, wobei sich der Meßeinsatz im eingesetzten Zustand befindet. Der Meßeinsatz besteht aus einem länglichen Träger 2, entlang dessen Länge ein nach außen vorragendes Anschlagelement 7 in Form eines Bunds vorgesehen ist. Von der unteren Endfläche des Trägers 2 ragen bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Meßfühler 6 vor. Normalerweise sind ein bis vier Meßfühler 6 vorgesehen, wobei die Anzahl der Meßfühler 6 von den durchzuführenden Meßfunktionen abhängt.

Der Träger 2 ist in einem Führungsrohr 4 längsverschiebbar angeordnet, dessen oberes Ende aus dem Einbauteil 1 in Fig. 1 vorragt und durch die abdichtende Keilring-Verschraubung 15 in der eingesetzten Lage festgehalten wird. In dem Führungsrohr 4 ist eine Schulter 13 ausgebildet. Zwischen der Schulter 13 und dem Anschlagelement 7 ist eine Feder 3 eingespannt, welche das Anschlagelement 7 in der vormontierten Lage gegen einen Anschlag 5 andrückt, der zum Beispiel durch einen Sprengring gebildet wird, der in eine Nut in der Innenwand des Führungsrohrs 4 eingesetzt ist. In der eingebauten Lage ergibt sich der in Fig. 2 dargestellte Zustand, wobei das Anschlagelement 7 von dem Anschlag 5 abgehoben ist. Zweckmäßigerweise ist zwischen dem längsverschiebbaren Träger 2 und der Innenwand des Führungsrohrs 4 ein Radialspiel vorgesehen, damit der Träger 2 erforderlichenfalls in die Lage verkippt werden kann, in welcher die Anlageflächen der nach unten vorragenden Enden des oder der Meßfühler 6 zuverlässig gegen einen dünnwandigen Bodenbereich 8 angedrückt werden. Vorzugsweise weist der dünnwandige Bodenbereich 8, der eine Dicke von beispielsweise 3 mm aufweisen kann, eine Beschichtung 17 aus Silber auf. Die Beschichtung 17 aus Silber kann dadurch hergestellt werden, daß beispielsweise eine Plättchen aus Silber von 1 mm Dicke mit einem Hochtemperaturlot eingelötet wird. Da die Beschichtung 17 aus Silber vor dem Emaillierprozeß ausgebildet wird, wird eine Verzunderung des Stahls bei den verhältnismäßig hohen Einbrenntemperaturen verhindert, die für die Emaillierung erforderlich sind. Ferner gewährleistet die Silberschicht 17, daß beim Betrieb im Laufe der Zeit keine den Wärmeübergang beeinträchtigende Korrosionsschicht entsteht. Im Vergleich zu anderen Korrosionsschutzschichten ergibt die Verwendung von Silber mit hoher Wärmeleitfähigkeit eine höhere Ansprechgeschwindigkeit der Meßfühler 6.

Die Beschichtung 17 aus Silber ist über dem unteren Ende einer Einsetzbohrung 10 vorgesehen, welche in der Rohrkappe des emaillierten Bauteils 1 ausgebildet ist. Die Einsetzbohrung 10 weist am oberen Ende eine konische Erweiterung 11 für das Einsetzende 12 des Führungsrohrs 4 auf, welches Einsetzende 12 zweckmäßigerweise entsprechend ausgebildet ist. Durch die sich nach oben konisch erweiternde Einsetzbohrung 10 für das Einsetzende 12 ist gewährleistet, daß das Einsetzende 12 ohne weiteres bei der Montage in die Einsetzbohrung 10 gelangt.

Zur weiteren Vereinfachung der Montage ist es ferner zweckmäßig, vor dem Emaillieren ein Montagerohr 9 an den emaillierten Einbauteil 1 anzuschweißen, welches das Führungsrohr 4 umgibt.

Beim Einbau des Meßeinsatzes gelangt das Einsetzende 12 des Führungsrohrs 4 durch Herabdrücken in die in Fig. 2 dargestellte Lage, wonach die Keilring-Verschraubung 15 in Fig. 1 angezogen wird, so daß die dargestellte Lage beibehalten wird.

Die in Fig. 4 dargestellten Zuleitungen für die Meßfühler 6 können entsprechend der Länge des Einbauteils 1 eine Länge von beispielsweise 4000 mm aufweisen. Diese Leitungen sind durch das Führungsrohr 4 entlang ihrer gesamten Länge geschützt, so daß bei der Montage eine Beschädigung der Leitungen nicht auftreten kann.

Claims (8)

1. Temperatur-Meßfühleranordnung, die in einem emaillierten Einbauteil (1) einsetzbar und daraus entfernbar ist, mit einem Meßeinsatz, der einen länglichen Träger (2), an dessen unterer Endfläche mindestens ein Meßfühler (6) angebracht ist, und ein Führungsrohr (4) aufweist, in dem der Träger (2) längsverschiebbar angeordnet und durch eine Feder (3) nach unten vorgespannt ist, wobei das untere Ende des Meßfühlers (6) gegen eine Fläche angedrückt wird, die an dem emaillierten Einbauteil (1) ausgebildet ist, der einen dünnwandigen Bodenbereich (8) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß

• - der längliche Träger (2) im Bereich seiner Längs­ erstreckung ein nach außen vorragendes Anschlagelement (7) aufweist,
• - der Meßfühler (6) an der unteren Endfläche des Trägers (2) so befestigt ist, daß er nach unten vorragt,
• - die Feder (3) zwischen dem Anschlagelement (7) und einer Schulter (13) in dem Führungsrohr (4) eingespannt ist,
• - an der Innenwand des Führungsrohres (4) ein in dieses vorragender Anschlag (5) eingesetzt ist, der die Verschiebungsstrecke des vorgespannten Trägers (2) begrenzt,
• - das Führungsrohr (4) am oberen, aus dem Einbauteil (1) vorragenden Ende durch eine Verschraubung (15) in der Einsetzlage gehalten wird, in der das Anschlagelement (7) von dem Anschlag (5) abgehoben ist, und daß
• - der dünnwandige Bodenbereich (8) durch eine sich nach oben konisch erweiternde Einsetzbohrung (10, 11) für ein korrespondierendes Einsetzende des Führungsrohres (4) begrenzt ist.

2. Temperatur-Meßfühleranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem längsverschiebbaren Träger (2) und dem Führungsrohr (4) ein Radialspiel vor­ gesehen ist.

3. Temperatur-Meßfühleranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dünnwandige Bodenbereich (8) eine Beschichtung (17) aus Silber aufweist.

4. Temperatur-Meßfühleranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Meßfühler (6) an dem Träger (2) mittels einer Isoliermasse aus Kitt oder Epoxydharz befestigt sind.

5. Temperatur-Meßfühleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßfühler (6) ein bis vier Widerstandsthermometer eingesetzt sind.

6. Temperatur-Meßfühleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßfühler (6) ein bis vier Thermoelemente eingesetzt sind.

7. Temperatur-Meßfühleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Boden des Einbauteils (1) ein das Führungsrohr (4) umgebendes Montagerohr (9) angeschweißt ist.

8. Temperatur-Meßfühleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver­ schraubung (15) eine abdichtende Keilring-Verschräubung ist.