DE8802130U1 - Temperaturfühler - Google Patents

Temperaturfühler

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DE8802130U1
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    • G01K7/16—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Description

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Temperaturfühler
Die Neuerung besieht sieh auf einen Temperaturfühler der im Oberbegriff dee Sdhutzanepruche 1 genannten Art.
t [Jj Der Einbau eines die Temperatur einer Flüssigkeit messenden
Temperaturfühlers in ein z. B. zum Transport von Wärmeenergie mittels einer Flüssigkeit vorgesehenes Rohrsystem (z. B.
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nsiiAieioiaui/ tsi.iijj.yi. iiaun \*n&mdash;ca u·» einseitig abgeschlossenen, in das Rohrsystem hineinragenden Rohrstückes. Das von aussen von der Flüssigkeit umspülte, abgeschlossene Ende des Rohrstückes trennt einen Temperaturfühlerraum von der Flüssigkeit ab. Diese Anordnung gestattet jederzeit ein Auswechseln des Temperaturfühlers ohne Störung des Flüssigkeitstransports. Der im Temperaturfühlerraum steckende Temperaturfühler weist ein zylinderförmigee Schutzgehäuse auf und wird mittels einer Verschraubung vor dem unbeabsichtigten Herausziehen aus dem Rohrstück gesichert.
Das Gehäuse des Temperaturfühlers schützt ein mechanisch empfindliches, seine elektrische Leitfähigkeit als Funktion der Temperatur veränderndes Messelement und verhindert z. B. ein Abreissen der dünnen Anschlussdrähte. Das Messelement darf wegen der Gefahr einer Zerstörung durch mechanische Kräfte oder einer Korrosion durch das Medium nicht wie bei gasförmigen Medien (EP 190 858) in direkte Berührung mit der strömenden Flüssigkeit kommen.
Die Tenperatur der Flüssigkeit wird mittels Wärmeleitung durch die Wandung des Rohrstückes und des SchutSgöhäueee hindurch auf das Messelement übertragen.
Eine derartige Anordnung des Temperaturfühlers bewirkt einen systematischen Messfehler, der durch das Ableiten des Wärmestromes über das zylindrische Gehäuse und über das Anschlusskabel bedingt ist. Ein weiterer Nachteil ist ein
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träges Ansprechen des Messelementes auf Temperaturänderungen infolge eines schlechten Wärmekontaktes des Messelementes zur flüssigkeit.
Zur Temperaturmessung wird als Messelement vorteilhaft auch eine dünne, auf einem ebenen oder zylindrischen Keramikträger aufgebrachte Platinmetallschicht verwendet. Derartige Messelemente sind in den Schriften EP 63 264, DE-OS 36 03 und Db=CS 36 03 7S5 bsschrieben. Disss Messelemente sind wesentlich robuster als die aus feinen Drähten aufgebauten Messelemente. Allerdings sind allfällig auftretende, auf den Keramikträger wirkende Biegekräfte fernzuhalten, da sie zusätzliche Messfehler bewirken.
Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, einen schnell reagierenden, mit einem möglichst kleinen Messfehler behafteten Temperaturfühler zu schaffen, der die Temperatur einer Flüssigkeit mit hoher Messgenauigkeit zu messen erlaubt, in ein Rohrsystem einbaubar und kostengünstig herstellbar ist.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Neuerung anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1: einen Längsschnitt durch einen Temperaturfühler,
Fig. 2: eine Ausführung einer einfachen Halterung eines Messelementes und der Stromzuleitung,
Fig. 3: einen Längsschnitt durch einen Temperaturfühler mit einem aus Kunststoff gespritzten Träger des Hesselementes und der Stromzuleitung,
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Pig, 4: einen Längsschnitt durch einen Temperaturfühler mit einer zweitön Aueführung eines Trägere des Measelementes und der Stromzuführung und
Fig. 5: einen Querschnitt durch einen Temperaturfühler gemäss Figur 4 im Bereich des Messelementes.
In der Figur 1 umschliesst ein becherförmiges Gehäuse 1 eines i'eapsraturfühlsrs sin Mssssismsnt 2. Das Messelement 2 ist im Gehäuse 1 unmittelbar über einem Bodenstück 3 angeordnet. Das Bodenstück 3 schliesst das Gehäuse 1 an einem Ende dicht gegen eine umgebende Flüssigkeit 4 ab, deren Temperatur gemessen werden soll, tn der Nähe des anderen Endes des Gehäuses 1 wölbt sich die Gehäusewand stufenartig vor und bildet einen kreisringförmigen Kragen 5. Vorteilhaft wird der Kragen 5 am Gehäuse 1 mittels Stauchen hergestellt.
Ein Dichtungsring 6 von kreisförmigem oder rechteckigem Querschnitt ist vom Bodenstück 3 her bis zum Kragen 5 auf das Gehäuse 1 geschoben.
Ein Anschlusskabel 7 ist aus dem offenen Ende des Gehäuses 1 geführt und durch Einpressen von mindestens einer Rille 8 in die Wand des Gehäuses 1 zwischen dem Kragen 5 und der Austrittstelle des Anschlusskabels 7 aus dem Gehäuse 1 gegen ein Herausreissen gesichert. Das Anschlusskabel 7 verbindet das Messelement 2 mit einer hier nicht gezeigten Auswertestelle.
Das Anschlusskabel 7 ist vorzugsweise ein zweiadriges Litzeßleiterkäböl Mt elftem AbsChiEmgöf leCht um beide kunststoff isolierten Adern 7' und mit einem extrudierten Aussenmantel. Selbstverständlich ist der für das Anschlusskabel 7 verwendete Kunststoff gemäss der Einsatztemperatur des Temperaturfühlers auszuwählen.
Das Gehäuse 1 ist mit dem Bodenstück 3 voran von aussen durcii
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einen Flansch 9 ii* ein die Flüssigkeit 4 leitendes Rohr ft/&bgr; tem gesteckt. Eine von der Kabelaustritfcsseite her über das Gehäuse 1 geschobene und in ein Innengewinde 10 einer wandung 11 des Rohrsysteme eingeschraubte Seehskantfcopfschraube 12 presst den Kragen 5 und den Dichtungsring 6 auf den Flansch 9 zum Abdichten des Rohrsystems. Die Sechskantkopfschraube 12 ist in der Figur 1 nur zu einem Viertel aufgeschnitten, um die Schraube 12 deutlicher hervorzuheben.
Die dben beschriebene Anordnung weist im Gegensatz zu der aus der CH-PS 647 867 bekannten Anordnung nur das Gehäuse 1 des Temperaturfühlers auf. Der Temperaturfühler dichtet daher das Rohrsystem direkt ab, d. h. nur nach der Entleerung mindestens eines abtrennbaren Teils des Rohrsystems ist ein Auswechseln des Temperaturfühlers möglich.
Selbstverständlich sind auch andere hier nicht gezeigte Abdicht- und Befestigungsarten des Temperaturfühlers mit dem Rohrsystem, wie sie im Installationsgewerbe an sich üblich sind, denkbar, beispielsweise durch eine direkte Verschraubung des Kragens 5 mit dem Flansch 9 mittels vier oder mehr Schauben.
Das temperaturempfindliche Messelement 2 ist ein Widerstandselement mit einem grossen Temperaturkoeffizienten und besteht vorzugsweise aus einer dünnen, auf einem, z. B. zylinderischen ode. dienen, Keramikträger 13 aufgebrachten Platinmetallschicht 14. Aber auch eine Spule aus einem aufgewickelten, dünnen Platißdraht ist als Messelement 2 einsetzbar. Bei einem ebenen KeramÜctrager 13 ift der Förüft eines langgestreckten Rechtecks sind die beiden Anschlussdrä&te 15 vorzugsweise auf einer der beiden Schmalseiten angeordnet.
Da mechanische, auf das Messelement 2 einwirkende Kräfte den Messwert verfälschen und den Abgleich des Messelementes 2 erschweren, ist eine Halterung vorgesehen, die das
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Messelenrent 2 kräftefrei aufnimmt und schützt.
Die Figur 2 zeigt eine erste Ausführung einer Halterung des Messelementes 2.
Ein Plättchen 16, das vorzugsweise aus einem formstabilen Isoliermaterial von 0,5 bis 1,6 mm Dicke, wie z. B. mit Glasfasern verstärktem Epoxymaterial, gestanzt ist, weist eine der lichten Weite des Gehäuses 1 (Figur 1) angepasste Breite auf. Im Plättchen 16 (Figur 2) ist an einem Ende eine für die Aufnahme des in der gleichen Ebene wie das Plättchen 16 liegenden Messelementes 2 genügend grosse Aussparung 17 vorgesehen, damit das Messelement 2, ohne die Ränder zu berühren, darin Platz findet. Symmetrisch angebrachte Ausnehmungen 18 am anderen Ende des Plättckens 16 dienen der Verankerung einer beispielsweise aus einem Kunststoff- oder Blechstreifen gefertigten Zugentlastung 19, welche die beiden, z. B. auf der gleichen Seite des Plättchens 16 zugeführten, isolierten Adern 7' des Anschlusskabel 7 in der Längsachse des Plattchens 16 fixiert.
Jeder Leiter 20 der Adern 7* ist auf einen Stützpunkt 21 des Plättchens 16 geführt und dort mit einem der beiden Anechlussdrähte 15, z. B. mittels Löten, in Kontakt gebracht. In Figur 2 sind z. B. für jede Zuleitung zwei mittels einer Leiterbahn 22 verbundene Stützpunkte 21 vorgesehen, wobei einer für den Leiter 20 und einer für den Anschlueedraht 15 vorgesehen ist.
Bei der Montage wird der ebene Keramikträger 13 in die Aueeparung 17 dee Flittehene 16 eingelegt, ohne dass sieh die Rinder der Aussparung 17 und des Keramikträgers 13 berühren. Ansehllessend wird der Keramlktriger 13 im Plättchen 16 auf den beiden Längsseiten im Bereich der Ansehlussdrähta 15 mittels eines sohnellhirtenden Klebstoffes 23 verbunden. Mit den Aufpressen der Zugentlastung 19 wird das Plättchen 16 mit dem
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Anschlusskabel 7 fest verbunden. Das Plättchen 16 wird mit dem Messelement 2 voran in das Gehäuse 1 (Figur 1) eingeführt und mittels des Anschlusskabels 7 bis zum Bodenstack 3 in das Gehäuse 1 hineingestossen.
Das Plättchen 16 schützt den Keramikträger vor mechanischen Spannungen. Eine Berührung zwischen dem Messelement 2 und der Innenwand des Gehäuses 1 und damit das Auftreten parasitärer, das Messresultat verfälschender Ströme ist bei diese Anordnung ausgeschlossen.
Andere bekannte Halterungen, bei denen das Messelement-, 2 und das Plättchen 16 einen rechten Winkel bilden, benötigen eine Vorkehrung zur Verhinderung dieser parasitären Ströme. Eine solche Vorkehrung behindert den Temperaturausgleich zwischen dem Messelement 2 und dem Gehäuse 1 und führt daher zu Fehlmessungen.
Die elektrischen Verbindungen zwischen den Leitern 20 (Figur 2) und den Anschlussdrähten 15 werden beispielsweise mittels Lötverfahren an den durch Leiterbahnen 22 verbundenen Stützpunkten 21 hergestellt.
Die Figur 3 zeigt in einem Längsschnitt eine weitere vorteilhafte Ausführung einer eine einfache Montage des Messelementes 2 ermöglichenden Halterung mittels eines aus Kunststoff gespritzten, zylindrischen Trägers 24. Er gliedert sich in einen Anschlussteil 25 und einen Messkammerteil 26. Bei einer Ausführung des Trägers 24 betragen die Länge 32 mm, der Durchmesser 5 mm und die Messkammerlänge 12 mm. Der Träger 24 wird beispielsweise aus Polyphonylensulfid gespritzt.
Der Anschlussteil 25 zeichnet sich durch zwei nebeneinander im oberen Halbzylinder eingelassene Ansehlusskaromern 27 und zwei im unteren Halbzylinder parallelen LAngeführungen 2&THgr; für die Adern 7' aus. Die Längsführungen 28 führen parallel zur Achse
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des Trägers 24 vom Anschlusskabel 7 bis vor eine mittlere Trennwand 29. Die beiden Längsführungen 28 weisen vorteilhaft Haltenuten für die Adern T auf. Vor der Trennwand 29 führt am Ende jeder Längsführung 28 ein im Durchmesser der Adern 71 angepasstes Loch 30 durch den Boden einer Anschlusskammer Jede Anschlusskammer 27 nimmt etwa vier Fünftel der Länge des Anschlussteiles 25 von der Trennwand 29 her ein.
Der im Gehäuse 1 dem Bodenstück 3 zugewandte Messkammerteil wird von einer Kammer 31 zur Aufnahme des Messelementes 2 durchdrungen. Zwei vorzugsweise schmale Stege 32 verbinden Längewände 33 der Kammer 31 zur Erhöhung der Stabilität des Trägers 24 und dienen als Auflagen für das in der oberen Hälfte der Kammer 31 gelagerte Hesselement 2. Die Kammer 31 ist so weit, dass das Kesselement 2, ohne die Längsseiten 33 zu berühren, auf den beiden Stegen 32 aufliegt. Die Längswände führen von der Trennwand 29 zu einem dem Bodenstück 3 zugewandten, zylindrischen Endstück 34. Nur die Elemente 29, und 34 begrenzen die Kammer 31, d. h. die Kammer 31 ist über und unter dem Messelement 2 gegen die Innenwand des Gehäuses offen, so dass die empfindliche Platinmetallschicht ?4 ohne den Temperaturausgleich hindernde Abdeckungen unmittelbar der Innenwand des Gehäuses 1 gegenüberliegt. Eine am Endstück angespritzte Nase 35 ragt über dem Keramikträger 13 etwa 2 mm in die Kammer 31 hinein und verhindert ein Abheben des Keramikträgers 13 und damit eine ungewollte Kontaktgabe des Messelementes 2 mit dem Gehäuse 1. Tropfen eines Klebstoffs zur Fixierung des Messelementes 2 in der Kammer 31, vorzugsweise auf den beiden Längbseiten des Keramikträgers im Bereich der Anschlussdrähte 15, lassen sich zusammen oder anstelle der Nase 35 ebenfalls vorteilhaft verwenden.
Durch jedes der beiden Löcher 30 wird bei der Montage eine Ader 7· mit dem etwa S mm weit abisolierten Leiter 20 in die Anschlueekammer 27 durchgesteckt. Jeder der beiden Anechlussdrahte 15 des in der Halterung gelagerten
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Messelementes 2 wird in eine Durchführung 36 der Trennwand 29 eingelegt und mit einem Leiter 20 verbunden. Das durchgesteckte Ende der Adern 71 wird auf den Boden der Anschlusskammer 27 gebogen und gleichzeitig die Adern T in die Längsführungen 28 eingelegt, so dass jede Ader 7' das zwischen dem Boden der Anschlusskammer 27 und dem Boden der Längsführung 28 befindliche Material des Trägers 24 U-förmig umschliesst. Ein Kunststoffband 37 umfasst den Anschlussteil im Bereich der Anschlusskammern und hält die U-förmig gebogenen Adern T in den Anschlusskammern 27 und in den Längsführungen ZL fest. Das Kunststoffband 37 isoliert die beiden Verbindungsstellen des Anschlussdrahtes 15 mit dem Leiter 20 gegen das Gehäuse 1 und erfüllt gleichzeitig die Funktion dar Zugentlastung 19. Das restliche Fünftel des Anschlussteils 25, die Trennwand 29 und das Endstück 34 weisen einen um etwa 0,1 mm grösseren Durchmesser als die übrigen Stellen des Trägers 24 auf, damit das Kunststoffband 37 ein Einführen des komplettierten Trägers 24 in das Gehäuse 1 nicht erschwert.
Zur besseren Darstellung ist in Figur 3 der Längsschnitt durch den Träger 24 in der zur Trägerachse parallelen Ebene, die den Leiter 20 enthält, gelegt.
Die Figur 4 zeigt eine andere Ausführung eines aus Kunststoff gespritzten Trägers 24.
Der Anschlussteil 25 enthält zwei Anschlusskammern 27 und eine Lasche 38 für die Befestigung der Zugentlastung 19. Die Anschlussdrähte 15 des Messelementes 2 sind durch eine der beiden in die Trennwand 29 eingelegten, z. B. mittels Klebstoff, dicht abgeschlossenen Durchführungen 36 in je eine der beiden Anscalusskammern 27 geführt.
Die Lasche 38 ist, z. B. mit Einkerbungen, so auegeetaltet, dass die Adern 7* mittels der ei· und die Lasch· 38 umfassenden Zugentlastung 19 unverrückbar am Träger 24 festgeklemmt sind.
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verbindungsstellen 41 awieahen den Leitern 20 und den AneohluBsdrähten IS sind aueeerhalb der Durchführungen 36 von den auf den Leitern 20 wirkenden Zugkräften entlastet.
Nach dem Herstellen der Verbindungsstellen 41 werden die Anschlusskammern 27 beispielsweise mittels eines isolierenden Kunststoffbandee 37 verschlossen. Das Anschlusskabel 7 führt axial vom Träger 24 weg.
Die Figur 5 zeigt einen Querschnitt durch das Gehäuse 1 im Bereich des Messkammerteils 26. Die beiden Längewände 33 der Kammer 31 weisen eine Führungsnut 40 auf. Die Führungsnuten halten das Messelement 2 seitlich in der vorbestimmten Lage fest. Sie sind so zu bemessen, dass öle im ganzen Bereich der Anwendungetemperatur keine Kräfte auf den Keramikträger 13 ausüben. Die Anschlussdrähte 15 sind durch die, z. B. mittels Klebstoff 23, dicht verschlossenen Durchführungen 36 in die Anschlusskammern 27 geführt.
Durch das Endstück 34 (Figur 4) hindurch wird das Messelement in die Führungsnuten 40 geschoben. Eine Endplatte 39 verhindert ein Herausrutschen des Messelementes 2 mittels eines Zapfens. Andere Methoden oder Vorrichtungen, um das Messelement 2 in der bevorzugten Lage kräftefrei zu fixieren, z. B. Zuschmelzen oder Verkleben des Eingangs der Führungsnuten 40, sind denkbar.
Bei der Montage wird der bestückte Träger 24 mit dem MesselenMsnt 2 voran in das Gehäuse 1 eingeführt. Kurz bevor die Trennwand 29 ins Gehäuse 1 eingeschoben wird, ist es vorteilhaft, das Volumen der Kammer 31 beidseits des Messelementes 2 mit einer den guten Wärmekontakt zwischen der Innenwand des Gehäuses 1 und dem Hesselement 2 bewirkenden Wärmeleitpaste 42 zu füllen. Damit erreicht man ein schnelleres Ansprechen des Temperaturfühlers auf Temperaturanderungen der Flüssigkeit 4. Mittels des Anschlusskabels 7 wird der Träger anschliessend bis zum Bodenstück 3 in das Gehäuse 1
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Die Trennwand 29 dichtet im eingeschobenen Zustand das volumen der Kammer 31 gegen das Anschlusötdil 25 ab und trägt vorteilhaft auf dem Umfang eine Nut, die einen zwischen der Innenwand des Gehäuses 1 und der Trennwand 29 eingelegten Gununidichtungsring 43 festhält. Diese Massnahme verhindert ein Auslaufen der Wärmeleitpaste 42.
Aber auch andere Massnahmen, wie beispielsweise ein Einbringen einer passenden Vergussmasse im Bereich zwischen dem Anschlusskabel 7 und dem Anschlussteil 25 (Figur 3), erzielen denselben Zweck.
Das offene Ende des Gehäuses 1 (Figur 1) wird durch Rollieren verschlossen, wobei mindestens eine Rille 8 entsteht und die Gehäuseinnenwand im Bereich der Rille &bgr; auf dem ganzen Umfang das Anschlusskabel 7 festklemmt. Die drei bei einem Ausführungsbeispiel ins Gehäuse 1 eingepressten Rillen 8 verhinuarn zuverlässig ein Herausreissen des Anschlusskabels
Eine Tülle 44 ist als Kabelknickschutz auf das Gehäuse 1 unmittelbar hinter der Sechskantkopfschraube 12 von der Austrittsstelle des Anschlusskabels 7 her aufgeschoben. Die Tülle 44 bedeckt mindestens eine Rille 8 und steht vorzugsweise 10 cm über das Gehäuse 1 vor. Vorteilhaft vermindert die Tülle 42 einen die Messung verfälschenden Wärmestrom in der Wand des Gehäuses 1 und reduziert damit einen Messfehler des Temperaturfühlers. Für die Tülle 44 lässt sich vorteilhaft ein Schrumpf schlauch verwenden, aber andere Tüllen 44, z. B. aus Gummi, sind denkbar.
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Claims (9)

SCHUTZANSFRUECHE
1. Temperaturfühler mit einem temperaturempfindlichen Messelement (2), der im eingebauten Zustand dichtend auf einen Flansch (9) in eine Wandung (11) eines Rohrsystems, das eine zu transportierende Flüssigkeit (4) enthält, verschraubt ist und mit einem Ende seines Gehäuses (1) durch den Flansch (9) hindurch in diese Flüssigkeit (4) eintaucht, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) am anderen Ende mittels eines mittels Rillen (8) im Gehäuse (1) eingepressten Anschlusskabels (7) abgeschlossen ist und dass das Messelement (2) im Innern des in die Flüssigkeit (4) eintauchbaren Endes des Gehäuses (1) frei von Biegekräften gelagert ist.
2. Temperaturfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Austritt^telle des Anschlusskabels (7) mittels einer wärmeisolierendan Tülle (44) geschützt ist.
3. Temperaturfühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Messelement (2) eine auf einen» ebenen Keramikträger (13) aufgebrachte Platinmetallschicht (14) ist.
4. Temperaturfühler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Messelement (2) in einer Aussparung (17) eines Plättchens (16) und in der Ebene des Plättchens (16) gehaltert ist, dass das Plättchen (16) Stützpunkte (21) für Anschlussdrähte (15) und Leiter (20) und eine Verankerung für eine Zugentlastung (19) der Leiter (20) aufweist.
5. temperaturfühler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Träger (24) bestehend aus einem Ansohlusiteil (25) und einem Messkammerteil (26) aus Kunststoff gespritzt ist und dass Anechlueskanunern (27) für eine Verbindungsittelle (41) zwischen einem Leiter (20) und einem Anschlussdraht (15) mit einem Kunststoffband (37) abgedeckt sind.
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6. Temperaturfühler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Keramikträger (13) in der Kammer (31) auf Stegen (32) gelagert ist und dass durch Löcher (30) geführte, U-förmig gebogene Adern (71) des Anschlusskabels (7), die mittels des Kunststoffbandes (37) gesichert sind, eine Zugentlastung (19) für das Anschlusskabel (7) bilden.
7. Temperaturfühler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Keramikträger (13) mittels Führungsnuten (40) in Längswänden (33) der Kammer (31) gehaltert ist und »iass der Träger (24) eine Lasche (38) zur Verankerung der Zugentlastung (19) für die Adern (7') aufweist.
8. Temperaturfühler nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (24) eine Trennwand (29) mit abgedichteten Durchführungen (36) aufweist und dass die Trennwand (29) auf dem Umfang einen in einer Nut eingelassenen Gummiring (43) trägt.
9. Temperaturfühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Messelement (2) mittels einer Wärmeleitpaste (42) mit der Innenwand des Gehäuses (1) thermisch kontaktiert ist.
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DE8802130U 1987-07-13 1988-02-18 Temperaturfühler Expired DE8802130U1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

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DE8802130U1 true DE8802130U1 (de) 1988-03-31

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DE8802130U Expired DE8802130U1 (de) 1987-07-13 1988-02-18 Temperaturfühler

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