DE8336897U1 - Temperaturfühler zur Messung der Temperatur in konvektionsarmen Medien - Google Patents
Temperaturfühler zur Messung der Temperatur in konvektionsarmen MedienInfo
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Description
Temperaturfühler zur Messung der Temperatur in konvektionsarmen Medien
Die Neuerung betrifft einen Temperaturfühler zur Messung der Temperatur in konvektionsarmen
Medien nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Es sind Temperaturfühler bekannt, bei denen ein temperaturabhängiger Widerstand, zum Beispiel
ein Thermistor, in eine Stahlhülse eingegossen j
ist. Diese Stahlhülse ist mit einer Haltevorrichtung verbunden und die Anschlüsse des
Widerstandes sind an eine Auswerteschaltung angeschlossen. Zur exakten Messung der Temperatur
muß die Stahlhülse und gegebenenfalls auch die Haltevorrichtung die Temperatur des Mediums
annehmen, dessen Temperatur ermessen soll. Die dazu erforderliche Wärmeenergie wird dem
umgebenden Medium entzogen, das dabei abkühlt, so daß zum Ausgleich Wärme den entfernteren
Bereichen des Mediums entzogen werden muß.
Bei Medien mit starker Konvektion geht dieser Vorgang verhältnismäßig schnell vor sich, so
daß mit dem Temperaturfühler entsprechend dem Stand der Technik eine verhältnismäßig schnelle
Temperaturmessung erhalten wird. Bei konvektionsarmen oder -freien Medien geht der Temperaturausgleich
zwischen Fühler und gesamtem Medium sehr langsam vor sich, so daß eine exakte Temperaturmessung sehr zeitraubend ist. Außerdem
spielt bei langen Meßzeiten auch der vorhandene kontinuierliche Wärmeabfluß über die Haltevorrichtung
und das Anschlußkabel eine Rolle sowie die Selbsterwärmung des Sensors durch den Meßstrom.
Hier setzt die vorliegende Neueruna ' ein, der
die Aufgabe zugrunde liegt, einen Temperaturfühler zu schaffen, der in konvektionsarmen Medien
eine schnelle und genaue Temperaturmessung erlaubt.
Diese Aufgabe wird neuerunosoemäß durch die
kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs
gelöst. Dadurch, daß die Materialien des Fühlers;, die sich nicht unmittelbar zwischen Thermistor
und zu messendem Medium befinden, als schlechte Wärmeleiter ausgebildet sind, kann die von dem
Thermistor und seiner ummantelung aufgenommene Wärmeenergie nur äußerst schlecht weitergeleiteit
werden, so daß ein schneller Temperaturausgleich zwischen zu messendem Medium und Thermistor
möglich ist. Durch das Vorsehen der Luftkammer, die sich hinter dem Thermistor befindet und von
der dünnen, schlecht wärmeleitenden Wand umgeben ist, findet aufgrund der Luftisolation kein
Wärmefluß stat-t.
• a
Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen
und Verbesserungen möglich. Dadurch, daß zwischen Thermistor und Medium nur eine äußerst dünne
Schicht aus sehr gut wärmeleitendem Material vorhanden ist, findet ein schneller Wärmeausgleich
zwischen Medium und Thermistor statt« Dadurch, daß die Zuleitungen zu dem Thermistor
sehr dünn gehalten sind und mit großer Länge durch die tuftkammer geführt sind, wird nur
eine sehr kleine Wärmemenge durch die Zuleitungen abgeführt.
Die Gesamtheit der verschiedenen Maßnahmen ergeben einen schnellen und genau messenden
Temperaturfühler.
Die Neuerung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch den neue-
runqsqemäßen Temperaturfühler;
und
Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt des Thermistors in dem einen Ende der Aufnahmehülse.
In dem in Fig. 1 dargestellten Temperaturfühler
1 ist als temperaturabhängiger Sensor ein Thermistor 2 vorgesehen, der eine rundliche bis
tropfenförmige Form aufweist. Der Thermistor ist mit einer gut wärmeleitenden Epoxydharzummantelung,
die nicht dargestellt ist, versehen. Wie aus Fig. 2 zu erkennen ist, ist der Thermistor
2 mit einem gut wärmeleitenden Epoxydharzkleber
&khgr; auf das Ende einer Aufnahmehülse 4 aufgeklebt.
In einem anderen nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Thermistor mit gut leitendem,
speziellen Epoxydharz in eine dünne, ihn nur knapp bedeckende Metallkappe aus Aluminium
oder einer Kupfer- oder Silberlegierung eingegossen und mit dem Ende der Aufnahmehülse 4
verbunden.
Die Aufnahmehülse 4 ist rohrförmig ausgebildet, wobei ihre Wandung sehr dünn gehalten ist und
aus einem schlecht wärmeleitenden Material besteht. Die Aufnahmehülse geht in einen Griff
5 über, der ebenfalls aus einem schlecht wärmeleitenden Material, zum Beispiel Polystyrol,
besteht, dessen Wandungen aber etwas dicker sein können, da er weiter vom Thermistor 2
entfernt ist. Innerhalb der Aufnahmehülse 4 und des Griffes 5 ist eine Luftkammer 6 vorgesehen,
wodurch ein Wärmefluß von dem Thermistor 2 zu den anderen Teilen des Temperaturfühlers
weitgehend verhindert wird. Die Zuleitungen 7 zu dem Thermistor 2 sind als dünne Drähte
mit einem Durchmesser von zum Beispiel 0,2 mm ausgebildet und sind durch die von der Aufnahmehülse
4 und dem Griff 5 umgebene Luftkammer 6 hindurchgeführt und mit einem in den Griff 5
hineinragenden Kabel 8, das zu einem nicht dargestellten Meßgerät führt, verbunden.
In einem Ausführungsbeispiel weisen die Zuleitungen 7 eine Länge von ungefähr 80 mm auf, wobei die
Maße des Thermistors entsprechend Fig. 2 zum Beispiel zwischen 1,8 bis 2,4 mm für die Breite
und zwischen 2 mm bis 2,8 mm für die Länge betragen können.
IZJ
Bex der Ausführung des Temperaturfühlers ist zu beachten, daß alle Materialien, die direkt
zwischen Thermistor 2 und dem zu messenden Medium liegen,sehr gut wärmeleitend sein müssen,
damit der erforderliche Wärmetransport zwischen Medium und Sensor möglichst schnell vor sich
geht. Die Masse des Thermistors und die Masse des ihn umgebenden sehr gut wärmeleitenden
Materials müssen dabei so gering wie möglich sein, um die Wärmekapazität des Teils des
Fühlers, das auf die Umgebungstemperatur gebracht werden muß, möglichst gering zu halten,
so daß möglichst wenig Wärme der Umgebung entzogen v/erden muß. Alle Materialien des
Fühlers 1, die nicht die unmittelbare Trennschicht zwischen Thermistor 2 und Medium bilden,
müssen möglichst schlechte Wärmeleiter sein, damit die möglichst gering zu haltende,
unvermeidbare Wärmemenge, die dem Medium entzogen werden muß, nur dem Temperatursensor zur Verfügung
steht, und nicht unnötig und unerwünschterweise durch Wärmeabfluß in Richtung Halterung vergrößert wird.
Claims (11)
1. Temperaturfühler zur Messung der Temperatur
in konvektionsarmen Medien mit einem temperatus.-abhängigen
Sensor, einem mit dem Sensor verbundenen Aufnahmeteil und einer Haltevorrichtung,
wobei der Sensor durch wärmeleitendes Material abgedeckt ist, dadurch gekennzeichnet,
daß eine langgestreckte Luftkammer (6) vorgesehen ist, an deren einem Ende der Sensor
(2) angeordnet ist, dessen Zuleitungsdrähte (7) durch die Luftkammer hindurchgeführt sind.
2. Temperaturfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufnahmeteil (4)
als langgezogene dünnwandige, rohrartige Hülse ausgebildet ist, die die Luftkammer (6)
umschließt.
3. Temperaturfühler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung des Aufnahmeteils
(4) im Bereich von 0,2 mm liegt.
4. Temperaturfühler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufnahmeteil
(4) aus schlecht wärmeleitendem Material besteht.
5. Temperaturfühler nach einem der Ansprüche 1
bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der temperaturabhängige Sensor (2) mit einer dünnen Schicht
aus sehr gut wärmeleitendem Material überzogen ist.
6. Temperaturfühler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne Schicht
kleiner als 0,2 mm ist.
7. Temperaturfühler nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das gut wärmeleitende
Material Epoxydharze, mit Metallen dotierte Kunststoffe, Kupferlegierungen
oder Aluminium ist.
8. Temperaturfühler nach einem der Ansprache bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung
als ein das eine Ende der Hülse aufnehmender hohler Griff (5) aus schlecht wärmeleitendem Material ausgebildet ist, in
dem sich die durch die Hülse (4) gebildete Luftkammer (6) fortsetzt und durch die die
Zuleitungsdrähte bis zu einem in dem Griff (5) aufgenommenen Kabel geführt sind.
9· Temperaturfühler nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der
Sensor (2) in das andere Ende der Hülse (4) mit einem gut wärmeleitenden Kleber (3)
eingeklebt ist.
10. Temperaturfühler nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die
Zuleitungsdrähte (7) einen Durchmesser im Bereich von 0,2 run aufweisen.
11. Temperaturfühler nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der
temperaturabhängige Sensor (2) mit einer dünnen vollständigen Ummantelung aus
Epoxydharz versehen ist.
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