DE4217389A1 - Temperaturmeßeinsatz - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Temperaturmeßeinsatz, vorzugsweise für Schutzrohrarmaturen, der für unterschiedliche Temperaturmeßaufgaben eingesetzt werden kann, vorzugsweise für den Einsatz in der Heizungs- und Lüftungstechnik.

Nach dem Stand der Technik sind elektrische Thermometer in vielfältigen konstruktiven Aus­ führungsformen bekannt. Bei der Konstruktion dieser Temperaturmeßbauteile ist es insbesondere wichtig, den Wärmeübergangswiderstand zwischen Sensor und Temperaturmeßfläche gering zu halten. Hierzu sind unterschiedliche konstruktive Maßnahmen bekannt. Eine häufig verwendete Maßnahme, die konstruktiv einfach und trotzdem sehr wirkungsvoll ist, ist das Anfedern des Bauteiles, der das Sensorelement enthält, an die zu messende wärmeabgebende Stelle.

Es ist beispielsweise bekannt, bei Anlegefühlern die Sensoren über Zugfedern oder Spannbänder, die entsprechende federnde Zwischenteile besitzen, an Rohrleitungen anzudrücken. Bei Haftfühlern werden die für die Messung wichtigen vorderen Sensorteile über Blattfedern an die auszumessende Wärmefläche angedrückt. Bei Einsteckfühlern ist es bekannt, am Kabelende eine sogenannte Gewindesteigfeder anzubringen, auf welche dann eine Bajonett­ überwurfmutter aufgeschraubt wird, die die gesamte Vorrichtung auf einem Gewindenippel, der in die Maschine eingeschraubt wird, festspannt.

Weiterhin sind Einschraub- und Einschweiß­ temperaturfühler bekannt, die im allgemeinen mit sogenannten Temperaturmeßeinsätzen ausgerüstet sind. Es ist dabei nach dem Stand der Technik bekannt, diesen Meßeinsatz federnd anzubringen. Dies erfolgt beispielsweise dadurch, daß der Meßeinsatz über zwei Federn und zwei Niethülsen auf dem Boden des Anschlußkopfes angedrückt wird.

Es sind aber auch Vorrichtungen bekannt, wo unterhalb eines Flanschbleches, an dem das Anschlußelement befestigt ist, eine blattfederähnliche Vorrichtung angenietet wird, deren federnde Eigenschaften zur sicheren Anlage des Meßkopfes genutzt werden. Der Zweck dieser Vorrichtung ist jeweils, den Meßeinsatz form- oder kraftschlüssig am Boden des Schutzrohres zu halten.

Gleichzeitig ist es dadurch möglich, daß bei unterschiedlichen Wärmedilatationen der Meßeinsatz im inneren Schutzrohr vor Verspannungen geschützt wird, indem er die Wärmedehnung ausgleichen kann.

Diese bekannten Bauformen besitzen jedoch einen oder mehrere der nachfolgend genannten Nachteile. Derartige Nachteile sind:

• 1. Die angegebenen bekannten Bauformen erfordern eine exakte Längenabstimmung zwischen Meßeinsatz und Schutzrohrarmatur. Der Austausch von Meßeinsätzen unterschiedlicher Hersteller wird dadurch sehr erschwert, da bei verschiedenen Herstellern unterschiedliche Bezugssystem für die Angaben des Schutzrohres verwendet werden. So ist es beispielsweise bei einigen Herstellern üblich, die Halsrohrlänge vom Dichtbund der Druckschraube am Anschlußkopf zu messen, während bei anderen Herstellern das Halsrohr vom Dichtbund bis zur Unterkante des Anschlußkopfes aus gemessen wird.
• 2. Durch das Meßeinsatzrohr wird der Meßstelle Wärme entzogen, was zu einem statisch-thermischen Fehler der gesamten Meßanordnung führt.
• 3. Die Herstellung des Meßeinsatzes ist sehr material- und zeitintensiv, wodurch erhöhte Kosten bei der Fertigung der Meßanordnung verursacht werden.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Meßeinsatz für Thermometer zu schaffen, bei dem Austauschbarkeit und Einzelkalibrierbarkeit gewähr­ leistet sind, der einen geringen statisch-thermischen Fehler aufweist und gute dynamische Kennwerte besitzt und der für unterschiedliche Bezugssystem einsetzbar ist. Der Meßeinsatz soll dabei technologisch einfach und damit kostengünstig herstellbar sein und dennoch alle Qualitätskriterien der standardmäßigen Meß­ einsätze erfüllen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Temperaturmeßeinsatz aus Temperatursensor, Innenleitungen und Anschlußelement besteht, wobei der Temperatursensor in einem rohrförmigen Teil angebracht ist, der Sensor direkt mit Innenleitern verbunden ist, welche die Verbindung bis zu einem Anschlußelement darstellen, der Sensor und ein Teil der Innenleiter in dem rohrförmigen Teil angeordnet sind, das rohrförmige Teil am unteren Ende eine Wärmekontaktfläche besitzt und am oberen Ende die Leiter vorzugsweise mit einer Quetschverbindung befestigt sind, die oberen Enden der Innenleiter an ein Anschlußelement geführt werden, dieses Anschlußelement mit einem oberen Rohr verbunden ist, welches wiederum mit einer Quetschverbindung die Einzelleiter befestigt und zwischen oberen Rohr und rohrförmigen Formteil eine Feder angeordnet ist, in deren Inneren die Innenleiter geführt werden.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Ansprüchen 2 bis 15 dargelegt.

Die erfindungsgemäßen Temperaturmeßeinsätze zeichnen sich durch den Vorteil aus, daß das Sensorelement immer fest an den Boden des Schutzrohres angedrückt wird. Dadurch wird einerseits eine gute Meßdynamik erreicht und andererseits werden Fehlerquellen ausge­ schaltet. Sie besitzen den Vorteil, daß sie universell einsetzbar sind, so daß beispielsweise für Temperaturmeßeinsätze mit unterschiedlichen Bezugs­ systemen für die Halsrohrlänge jeweils gleiche Nennlängen verwendet werden können.

Neben diesen Vorteilen bei der Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeichnet sich die Erfindung aber auch dadurch aus, daß sie sehr kostengünstig hergestellt werden kann. Der Meßeinsatz läßt sich ohne Schweißarbeiten, praktisch an nur einem Arbeitsplatz fertig montieren. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Spiralfeder ergibt sich gegenüber dem nach dem Stand der Technik bekannten Meßeinsätzen, bei denen ein Meßeinsatzrohr zusätzlich verwendet werden muß, eine Verringerung des statisch-thermischen Fehlers. Damit werden Fehlmessungen, wie sie insbesondere bei leichten Gasen auftreten können, vermieden.

Der erfindungsgemäße Temperaturmeßeinsatz soll im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des erfin­ dungsgemäßen Temperaturmeßeinsatzes.

Fig. 2 eine schematische Darstellung des erfin­ dungsgemäßen Temperaturmeßeinsatzes, bei dem sich das untere rohrförmige Teil nach innen verjüngt.

Fig. 3 eine schematische Darstellung des Meßein­ satzes mit Meßumformerkopf.

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Ein­ satzes, bei dem die Verbindung des unteren Formteiles mit der Feder mittels einer Gewindesteigung erfolgt.

Fig. 5 eine Ausführungsform des Meßeinsatzes, bei dem die Feder durch ein federndes Spiral­ kabel gebildet wird.

Fig. 6 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Meßeinsatzes mit einem Kunststoffbalg als federndes Element.

Die schematische Darstellung nach Fig. 1 zeigt eine Gesamtdarstellung eines erfindungsgemäßen Temperatur­ meßeinsatzes. Der Sensor 1 ist dabei im unteren Rohrteil 2 angeordnet, das hier als Keramikformteil ausgebildet ist. Das Keramikformteil besitzt am unteren Ende einen wärmeleitenden Bodenverschluß 2.1. Der Sensor 1 ist direkt mit den aus mehreren Einzelleitern bestehenden Innenleitern 4 verbunden, welche durch eine Quetschverbindung kraftschlüssig am Keramikformteil befestigt sind. Am oberen Ende des Keramikformteiles befindet sich eine Vorsteck­ scheibe 3. Diese Vorsteckscheibe 3 dient als Anschlag für die Feder 5. Die Feder 5 liegt mit ihrem oberen Ende am oberen Rohrteil 6 an. Die als Druckfeder wirkende Feder 5 drückt dabei das Keramikformteil 2 mit dem Sensor 1 an den Boden des Schutzrohres 10, in das der Meßeinsatz eingebaut wird, fest an. Das obere Rohrteil 6 besitzt eine Quetschverbindung am unteren Ende 6.1, so daß die einzelnen Innenleiter 4 ebenfalls kraftschlüssig mit diesen Rohrteil 6 verbunden sind. Am oberen Ende des Rohrteils 6 ist dieses mit einem Flansch 7 verbunden. Diese Verbindung kann durch Schweißen oder Schrauben erfolgen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, Flansch 7 und Rohrteil 6 als Tiefziehteil zu gestalten. An dem Flansch 7 ist das Anschlußelement 8 befestigt. Das Anschlußelement 8 trägt die Klemmelemente 9 für die Anschlußleitungen. Das Anschlußelement 8 kann entweder einen Sockel in üblicher Bauform oder - wie in Fig. 3 dargestellt - einen Meßumformer (8.1) darstellen.

Die Fig. 2 und 4 zeigen verschiedene Ausführungsformen für das untere Rohrteil 2. Das untere Rohrteil 2 kann hierbei neben einer Keramikausführung auch als Metall- oder Kunststoffteil ausgebildet sein.

In Fig. 2 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der die untere Hülse an ihrem oberen Ende sich nach innen verjüngt und dadurch die Feder 5 aufnimmt. Das obere Ende kann dabei beispielsweise als eine Quetschverbindung zwischen oberen Rohr und Kabel ausgebildet sein, wobei sich die Feder 5 an den Anschlag, der durch das obere Rohr 6 gebildet wird, anlegt.

Fig. 3 zeigt eine weitere Gestaltungsmöglichkeit für die erfindungsgemäße Vorrichtung. In diesem Fall besteht das obere Rohr 6 aus einer Kragenhülse bzw. einer Niethülse mit der Quetschstelle 6.1, so daß der Flansch 7 völlig entfällt. Um die Quetschstelle 6.1 ist eine Seegering 6.2 als Lagesicherung gezogen. Die Kragenhülse ist mit dem Innenleiter 4 kraft­ schlüssig verbunden. Der Hülsenrand der Kragenhülse liegt bei der Entnahme des Meßeinsatzes aus dem Thermometer formschlüssig auf dem Rand der Mitteldurchführung. Im eingebautem Zustand steht die Feder 5 zwischen dem Meßumformerboden und der Aufsteckscheibe 3, die ebenfalls in Form einer Kragenhülse ausgebildet ist, unter Vorspannung.

Im Fall des Beispiels nach Fig. 4 ist das untere Rohrteil 2 mit einer Wendel versehen, die der Steigung der Feder entspricht. Die Gewindesteigung entspricht dabei der Steigung der Schraubenfeder, so daß die Schraubenfeder hier in einfacher Weise durch Aufdrehen mit diesem Teil befestigt werden kann. Eine vorteilhafte Ausführung ergibt sich dadurch, daß das obere Rohrteil 6 ebenfalls diese Steigung aufweist und damit die zwischenliegende Feder aufgeschraubt und der effektive Federzwischenraum in weiten Grenzen eingestellt werden kann. Die Sicherheit der Verbindungsstellen kann durch eine zusätzliche Sicherung mit einem Vergußmittel weiter verbessert werden.

Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform, bei der statt des Innenleiters 4 und der Feder 5 ein Spiralkabel 5.2 verwendet wird, das durch seine Federwirkung sowohl die Funktion des elektrischen Leiters als auch die der Feder 5 übernimmt.

Bei der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform ist die Feder 5 durch einen Kunststoffbalg 5.1 ersetzt.

Claims (13)

1. Temperaturmeßeinsatz, bestehend aus Temperatur­ sensor, Innenleitungen und Anschlußelement, dadurch gekennzeichnet, daß

• - der Sensor (1) und ein Teil der Innenleiter (4) in einem unteren Rohrteil (2) angeordnet sind,
• - daß der Sensor (1) direkt mit den Innenleitern (4) verbunden ist, welche die Verbindung bis zu einem Anschlußelement (8) darstellen,
• - daß die Innenleiter (4) einzeln isoliert und flexibel sind,
• - daß das untere Rohrteil (2) am unteren Ende eine Wärmekontaktfläche (2.1) besitzt und an seinem oberen Ende mit den Innenleitern (4) vorzugsweise mittels einer Quetschverbindung verbunden ist,
• - daß das Anschlußelement (8) mit einem oberen Rohr (6) verbunden ist, wobei das obere Rohr (6) mit einer Quetschverbindung (6.1) die Innenleiter (4) befestigt und
• - daß zwischen oberem Rohr (6) und unterem Rohrteil (2) eine Feder (5) angeordnet ist, in derem Inneren die Innenleiter (4) geführt werden.

2. Temperaturmeßeinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Rohrteil (6) mit dem Anschlußelement (8) über einen Flansch (7) verbunden ist, der mit dem oberen Rohrteil (6) verschweißt ist.

3. Temperaturmeßeinsatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (7) mit dem oberen Rohrteil (6) verschraubt ist.

4. Temperaturmeßeinsatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Rohrteil (6) und der Flansch (7) ein Tiefziehteil bilden.

5. Temperaturmeßeinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschluß­ element (8) ein Meßumformer (8.1) ist.

6. Temperaturmeßeinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Rohrteil (2) ein Keramikformteil ist, das obere Rohr (6) als Kragenhülse ausgebildet ist und der Meßumformer (8.1) die Funktion des Flansches (7) mit erfüllt.

7. Temperaturmeßeinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Formteil (2) eine Metallhülse ist.

8. Temperaturmeßeinsatz nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallhülse nach innen gebördelt ist.

9. Temperaturmeßeinsatz nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallhülse nach außen gebördelt ist.

10. Temperaturmeßeinsatz nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in die Metallhülse eine Wendel , deren Steigung mit der Steigung der Feder (5) übereinstimmt, und eine zusätzliche Ringsicke zur Kabelbefestigung eingearbeitet sind.

11. Temperaturmeßeinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenleiter (4) in einem gewendelten Kabel geführt werden, wobei das Kabel als Druckfeder ausgebildet ist.

12. Temperaturmeßeinsatz nach einen der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (5) als Kunststoffbalg (5.1) ausgebildet ist.

13. Temperaturmeßeinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung des Anschlußelementes (8) mit dem oberen Rohr (6) ohne Flansch oder Wulst durch Festkleben bzw. -klemmen der Innenleiter (4) im Anschlußelement (8) erfolgt.