DE4201497C2 - Temperaturfühler für einen Sonnenkollektor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Temperaturfühler nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Beim Betrieb von Sonnenkollektoren wird die Wärmeträgerflüssig­ keit (z. B. Sole) zwischen dem Sonnenkollektor und einem anderen Ort zirkuliert, an dem die in der Wärmeträgerflüssigkeit ent­ haltene Energie z. B. auf Brauchwasser übertragen wird. Diese Zirkulation erfolgt mittels Umwälzpumpen und/oder Stellventi­ len. Wesentlich für den Betrieb solcher Sonnenkollektoranlagen ist die Messung der Temperaturen des Systems an unterschied­ lichen Orten, insbesondere der Temperatur im Kollektor. Ist die Temperatur im Sonnenkollektor hoch genug, so wird die Solaran­ lage in Betrieb genommen. Fällt hingegen die Temperatur im Sonnenkollektor unter einen vorgegebenen Schwellwert, so wird der Betrieb der Anlage eingestellt.

Um die Sonnenenergie optimal nutzen zu können und um eine Ver­ schleppung von bereits gewonnener Sonnenenergie im Speicher zu vermeiden, ist es erforderlich, die Temperatur im Sonnenkollek­ tor sehr genau und zuverlässig zu messen.

Die richtige Stelle zur Feststellung der Temperatur des Sonnen­ kollektors liegt direkt am Absorber (also dort, wo die Sonnen­ einstrahlung in einem Festkörper absorbiert und auf die Wärme­ trägerflüssigkeit übertragen wird). Insbesondere liegt die richtige Stelle zur Messung der Kollektortemperatur in unmit­ telbarer Nähe eines Kanales oder Rohres des Absorbers, durch den bzw. das die Wärmeträgerflüssigkeit strömt.

Die vorgenannte Problematik ist aus dem Buch "Aktive Thermische Solartechnik in mitteleuropäischen Breiten" von Friedrich Udo Müller, Satteldorf, 1991 (siehe insbesondere S. 89 und 90) bekannt.

Aus der FR 996 035 ist ein Temperaturfühler zur Messung der Temperatur einer Flüssigkeit bekannt. Der stabförmige Tempera­ turfühler, dessen unterer Teil zur Temperaturmessung in die entsprechende Flüssigkeit eingetaucht werden muß, weist eine Klemmeinrichtung in Form einer Federklemme auf, mittels derer er am Rand eines Gefäßes befestigbar ist, in dem sich die zu messende Flüssigkeit befindet. Zwischen dem zu messenden Medium, d. h. der Flüssigkeit, und dem Fühlerkörper des Tempe­ raturfühlers ist kein Freiraum vorhanden.

Aus der DE 30 05 075 A1 ist ein Temperaturfühler bekannt, der insbesondere die Temperatur eines Kältemittelverdampfers einer Fahrzeug-Klimaanlage messen soll. Um den Temperaturfühler leichter in den Kältemittelverdampfer der Fahrzeug-Klimaanlage einführen zu können und darin eine gute Anlage zu schaffen, ist der Temperaturfühler an seiner Einsteckseite keilförmig aus­ gebildet. Dieser Temperaturfühler ist nicht mit einer Klemm­ einrichtung im Kältemittelverdampfer befestigt, sondern ledig­ lich mittels einer elastischen Gehäusedurchführung in Stellung gehalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Temperaturfüh­ ler für einen Sonnenkollektor zu schaffen, der eine zuverläs­ sige und genaue Messung der Temperatur am richtigen Ort des Sonnenkollektors ermöglicht und überdies einfach und sicher zu montieren ist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einem Temperaturfühler für einen Sonnenkollektor gelöst, der die im Anspruch 1 genannten Merkmale aufweist.

Mittels der erfindungsgemäß ausgebildeten Klemmeinrichtung läßt sich der Temperaturfühler in einfacher Weise im Sonnenkollektor am Absorber montieren, wobei zuverlässig gewährleistet ist, daß die Fühlerspitze an der richtigen Stelle des Absorbers bzw. eines mit diesem verbundenen Rohres oder Kanales zu liegen kommt. Die flache, ein flächiges Anliegen am Absorber ermöglichende Abschrägung der Fühlerspitze fördert die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Temperaturmessung. Einer Verfälschung des Meßergebnisses wird ferner dadurch entgegengewirkt, daß die Klemmeinrichtung so ausgeformt ist, daß zwischen dem Fühlerkörper und dem Absorber ein wärmeisolierender Freiraum entsteht. Auf diese Weise ist eine nachteilige Wärmeübertragung vom Absorber auf den Körper des Temperaturfühlers vermieden.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist zur weisteren Verbesserung der Zuverlässigkeit der Temperaturmessung vorgesehen, daß die Fühlerspitze angeschrägt ist und in eine Nische am Absorber eingreift. Als eine derartige Nische kommt insbesondere in Betracht die Verbindungsstelle zwischen einem Absorberrohr und einer Absorberplatte. An einer solchen Stelle entsteht eine Vertiefung, in welche die Fühlerspitze einführbar ist, so daß sie erstens genau und zuverlässig positioniert ist und zweitens an einem Ort in gut wärmeleitenden Kontakt zum Ab­ sorber bzw. dem Rohr tritt, an dem eine für die Steuerung der Sonnenkollektoranlage geeignete Temperatur meßbar ist.

Um eine einfache Montage des erfindungsgemäßen Temperaturfüh­ lers zu ermöglichen, sieht eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vor, daß die Klemmeinrichtung zum Durchführen des Temperaturfühlers durch eine Öffnung in einer Wand des Sonnen­ kollektors zusammendrückbar ist.

Eine weitere Verbesserung der Lagesicherheit des Temperaturfüh­ lers in bezug auf den Absorber wird dadurch ermöglicht, daß am Fühlerkörper ein elastischer, insbesondere in seiner Längs­ richtung elastischer, Griff befestigt ist, mit dem der Tempera­ turfühler zusätzlich zur Klemmeinrichtung im Sonnenkollektor positionierbar ist.

Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß zur Ver­ einfachung der Montage des Temperaturfühlers am Fühlerkörper eine Ausnehmung zur Aufnahme eines der Montage des Temperatur­ fühlers dienenden Stiftes vorgesehen ist.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Temperaturfüh­ lers mit Klemmeinrichtung;

Fig. 2 den Temperaturfühler gemäß Fig. 1, montiert an einem Absorber eines Sonnenkollektors;

Fig. 3 den Temperaturfühler gemäß den Fig. 1 und 2 in mon­ tiertem Zustand mit einer weiteren Abstützung an einer Wand des Sonnenkollektors;

Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Temperatur­ fühlers;

Fig. 5 den Temperaturfühler gemäß Fig. 4, montiert an dem Absorber eines Sonnenkollektors;

Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Temperatur­ fühlers;

Fig. 7 noch ein Ausführungsbeispiel eines Temperaturfühlers und

Fig. 8 den Temperaturfühler gemäß Fig. 7 in montiertem Zu­ stand.

Beim in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel ist ein Tem­ peraturfühler insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet.

Der Temperaturfühler 10 besteht aus einem Fühlerkörper 12 und einer den Ort der Temperaturmessung definierenden Fühlerspitze 14. Die Technik der Temperaturfühler als solche ist bekannt. Beispielsweise kann es sich bei den hier beschriebenen Tempera­ turfühlern um sogenannte "Thermoelemente" handeln. Solche Thermoelemente messen die Temperatur exakt an ihrer Spitze, d. h. der Fühlerkörper dient nur der Führung und Halterung von Zuleitungen zur Fühlerspitze und anderen Hilfsmitteln. Mit dem Fühlerkörper 12 ist beabstandet zu dessen Fühlerspitze 14 eine Klemm­ einrichtung 16 fest verbunden. Mit der Klemmeinrichtung 16 kann der Temperaturfühler 10 insgesamt am Absorber 22 eines Sonnen­ kollektors befestigt werden. Dies zeigt Fig. 2. Der Absorber 22 eines Sonnenkollektors ist üblicherweise plattenförmig und weist an seinem Rand häufig ein freistehendes Plattenstück auf (ein anderes Ausführungsbeispiel ist unten anhand der Fig. 8 er­ läutert). Somit ist die Klemmeinrichtung 16 über den Rand der Platte des Absorbers 22 aufschiebbar, wobei die Fühlerspitze 14 des Tempe­ raturfühlers 10 in eine Nische 15 eingreift, die an derje­ nigen Stelle gegeben ist, an welcher ein Rohr 24 des Sonnen­ kollektors mit dem Absorber 22 verbunden ist. Durch das Rohr 24 strömt in bekannter Weise die Wärmeträgerflüssigkeit der Sonnenkollektoranlage. Wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist, ist die Klemmeinrichtung 16 in bezug auf den Fühlerkörper 12 so angeordnet, daß in montiertem Zustand des Temperaturfühlers 10 zwischen dem Absorber 22 und dem Fühlerkörper 12 ein Freiraum 17 gegeben ist, der wärmeisolierend wirkt, so daß vom Absorber 22 nur wenig Wärme auf den Fühlerkörper 12 übertragen wird. Im Bereich der Fühlerspitze 14 besteht jedoch ein enger Wärmekontakt zwischen dem Temperaturfühler und dem Absorber bzw. dem Rohr 24, so daß hier die Spitze die gleiche Temperatur annimmt, wie der Absorber 22 bzw. das Rohr 24. Es versteht sich, daß der Be­ griff "Freiraum" allgemein in dem Sinne zu verstehen ist, daß er ein Vakuum oder einen mit einem anderen Gas gefüllten Raum erfaßt. Wesentlich ist der wärmeisolierende Effekt des Freiraumes 17 oder eines ähnlich ausgebildeten Spaltes.

Fig. 3 zeigt den Temperaturfühler 10 gemäß den Fig. 1 und 2 in montiertem Zustand, wobei auch noch die Wand 28 des Sonnen­ kollektors mit dem hier interessierenden Abschnitt dargestellt ist. Die Klemmeinrichtung 16 ist in Form einer Klammer, eines Bügels oder einer Spange ausgebildet. Beim gezeigten Ausfüh­ rungsbeispiel ist die spangenförmige Klemmeinrichtung mit einem unteren Schenkel am Fühlerkörper 12 befestigt, so daß der obere Schenkel der Spange frei und kraftschlüssig auf die Absorber­ platte aufschiebbar ist. Hierzu wird der Temperaturfühler durch eine Öffnung 26 in der Wand 28 des Sonnenkollektors geschoben, wobei der Monteur durch die obere Glasplatte (nicht gezeigt) des Sonnenkollektors den Ort des Temperaturfühlers erkennen kann. Am Fühlerkörper 12 ist an dessen der Fühler­ spitze 14 abgekehrtem Ende ein Griff 18 befestigt, der eine hinreichende Festigkeit und auch Elastizität aufweist, um ei­ nerseits eine Montage des Temperaturfühlers und andererseits dessen zusätzliche Einklemmung in bezug auf die Wand 28 des Sonnenkollektors zu ermöglichen, wie in Fig. 3 dargestellt ist. Hierzu ist der Griff 18 auch in bezug auf seine Längsachse (welche der Längsachse des Fühlerkörpers 12 entspricht) elastisch ausgebildet. Nachdem der Temperaturfühler durch die Öffnung 26 geschoben und in der in Fig. 3 dargestellten Weise montiert ist, kann dann der Griff 18 geringfügig nach oben ge­ schoben werden, so daß der Temperaturfühler insgesamt nicht nur durch die Klemmeinrichtung 16, sondern auch durch den elasti­ schen Griff 18 fest in der gezeigten Stellung positioniert ist. Es entsteht eine den Wärmeübergang zur Fühlerspitze 14 fördern­ de Andrückkraft.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, weist der Fühlerkörper 12 im Bereich der Fühlerspitze 14 eine Abschrägung auf, die zur Folge hat, daß in der in den Fig. 2 und 3 gezeigten Montagestellung des Temperaturfühlers die Spitze nicht nur punktförmig sondern flächig am Absorber 22 anliegt. Die federnde Klemmeinrichtung 16 ist auf den Fühlerkörper 12 z. B. aufgelötet oder geschraubt.

Fig. 4 zeigt eine Abwandlung des zuvor beschriebenen Ausfüh­ rungsbeispiels. Beim Temperaturfühler gemäß Fig. 4 ist der Füh­ lerkörper 12a, der die sogenannte Fühlerperle (Kontaktpunkt beim Thermoelement) und das anschließende Kabel aufnimmt, in­ tegral mit der Klemmeinrichtung 16a ausgebildet.

Das Zuleitungskabel ist in den Ausführungsbeispielen mit dem Bezugszeichen 20 markiert. Einander entsprechende Bauteile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszahlen versehen, wobei unter­ schiedliche Ausführungsbeispiele mit unterschiedlichen Bezugs- Buchstaben versehen sind.

Fig. 5 zeigt das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 in auf eine Platte eines Absorbers 22 montiertem Zustand. Auch hier befindet sich am Ende des Spaltes zwischen der Klemmeinrichtung 16a und dem Fühlerkörper 12a eine Vertiefung derart, daß beim vollständigen Aufschieben des Temperaturfühlers 10a auf den Absorber 22 ein wärmeisolierender Leerraum 17a zwischen dem Absorber 22 und dem Fühlerkörper 12a verbleibt.

Der beschriebene Leerraum 17a ermöglicht, daß der Fühler­ körper nicht notwendig aus sehr temperaturbeständigem Material gefertigt werden muß.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 hat den Vorteil, daß der Temperaturfühler 10a insgesamt sehr schlank ausgebildet ist, so daß er auch durch eine sehr enge Öffnung 26 (Fig. 3) paßt. Beim Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 und 2 kann die Öffnung 26 ebenfalls einen geringen Durchmesser aufweisen, wenn die Klemm­ einrichtung 16 zusammendrückbar ist, so daß sie beim Durch­ schieben des Temperaturfühlers 10 durch die Öffnung 26 einen re­ duzierten Durchmesser aufweist.

Auch das Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 4 und 5 (sowie den weiteren Ausführungsbeispielen gemäß den Fig. 6 bis 8) läßt sich dahingehend abwandeln, daß gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 am hinteren Ende (entgegengesetzt der Fühlerspitze 14) ein elastischer Griff 18 vorgesehen ist, der als Montagehilfe dienen kann, wie oben anhand der Fig. 3 beschrieben ist.

Das Material des Griffes 18 ist bevorzugt aus schlecht wärme­ leitendem Material, da es an der Innenwand des Kollektorge­ häuses anliegt.

Die beschriebene Ausgestaltung des Griffes 18 ermöglicht eine sichere Montage des Temperaturfühlers auch dann, wenn der Ab­ stand zwischen dem Absorber 22 und der Wand 28 aufgrund von Fertigungstoleranzen differiert.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 ist am Fühlerkörper 12b ein Körper 30 befestigt, der eine Ausnehmung 31 aufweist, in welche ein Stift 32 einschiebbar ist. Der Stift 32 dient zur Montage des Temperaturfühlers. Hierzu greift, wie gesagt, der Stift 32 mit seiner Spitze in die wie ein Sackloch ausgebildete Ausnehmung 31, so daß der Temperaturfühler insgesamt ein­ schließlich des Leitungskabels 20b durch die Öffnung 26 (Fig. 3) schiebbar ist, wobei dann die Klemmeinrichtung 16b über die freistehende Absorberkante geschoben wird. Als Stift kann z. B. auch ein Schraubenzieher oder dergleichen dienen. Die Fig. 6 zeigt ein Spezialwerkzeug, bei dem der Stift 32 an seinem Ende einen Fingerhaken 34 aufweist. Nach der Montage wird der Stift 32, der insoweit nur locker in der Ausnehmung 31 liegt, abgezogen.

In Abwandlung des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels könnte die Ausnehmung 31 auch direkt im Fühlerkörper 12 ange­ ordnet sein. Hierzu wird der Fühlerkörper so gestaltet, daß für die Ausnehmung 31 genügend Raum zwischen dem Zuführkabel und dem äußeren Rand des Fühlerkörpers gegeben ist. Dann kann der zusätzliche Körper 30 entfallen.

Weiterhin wird nach der Montage die Öffnung 26 dicht verschlossen. Das Zuleitungskabel 20 durchragt die Wand 28 des Sonnenkollektor­ gehäuses und muß entsprechend in der Öffnung 26 abgedichtet werden. Hierzu kann beispielsweise eine Gummi-Tülle (nicht ge­ zeigt) dienen.

Die Fig. 7 und 8 zeigen eine Abwandlung des Temperaturfühlers dahingehend, daß dieser an einem sogenannten Endrohr eines Sonnenkollektors montierbar ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist also der Absorber 22 keine freistehende Kante auf, son­ dern an seinem Ende läuft ein Absorberrohr 36, durch das Wärmeträger­ flüssigkeit strömt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind am Fühlerkörper 12c des Temperaturfühlers zwei gegenüberliegende Schenkel 16c, 16c′ befestigt, die gemäß Fig. 8 wie eine Klammer das Absorberrohr 36 kraftschlüssig umfangen. Die Spitze 14c des Fühlers drückt dabei gegen die Wand des Absorberrohres 36, wie in Fig. 8 dargestellt ist. Hier läuft also bei der Montage die Klemmeinrichtung mit ihren Schenkeln 16, 16c′ dem Fühlerkörper 12c voran. Das in den Fig. 7 und 8 gezeigte Ausführungsbeispiel eignet sich beson­ ders für Sonnenkollektoren mit sogenannter innenliegender Ver­ teilerleitung (vgl. den oben zitierten Stand der Technik).

Für die Klemmeinrichtung 16 wird bevorzugt ein schlecht wärme­ leitendes Material vorgesehen, oder die Klemmeinrichtung wird so dünn bzw. schmal ausgeführt, daß ihre Wärmeübertragung auf den Fühlerkörper 12 möglichst gering ist.

Claims (5)

1. Temperaturfühler für einen mit einem Absorber (22) verse­ henen Sonnenkollektor, mit einem Fühlerkörper (12) und einer den Ort der Temperaturmessung bestimmenden Fühlerspitze (14), dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Fühlerkörper (12) eine Klemmeinrichtung (16) verbunden ist, mit welcher der Tempera­ turfühler (10) am Absorber (22) befestigbar ist, wobei die Fühlerspitze (14) so flach angeschrägt ist, daß sie flächig am Absorber (22) anliegt und durch die Form der Klemmeinrichtung (16) zwischen dem Fühlerkörper (12) und dem Absorber (22) ein wärmeisolierender Freiraum (17) entsteht.

2. Temperaturfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühlerspitze (14) angeschrägt ist und in eine Nische (15) am Absorber (22) eingreift.

3. Temperaturfühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Durchführen des Temperaturfühlers (10) durch eine Öffnung (26) in einer Wand (28) des Sonnenkollektors die Klemmeinrichtung (16) zusammendrückbar ist.

4. Temperaturfühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Fühlerkörper (12) ein elastischer, insbesonderer in seiner Längsrichtung elastischer, Griff (18) befestigt ist, mit dem der Temperatur­ fühler (10) zusätzlich zur Klemmeinrichtung (16) im Sonnen­ kollektor, an einer Wand (28), positionierbar ist.

5. Temperaturfühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Fühlerkörper (12) eine Ausnehmung (31) zur Aufnahme eines der Montage des Temperaturfühlers (10) dienenden Stiftes (32) vorgesehen ist.