DE9408085U1

DE9408085U1 - Meßfühler

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Publication number: DE9408085U1
Application number: DE19949408085
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-05-17
Filing date: 1994-05-17
Publication date: 1994-07-28
Anticipated expiration: 2004-05-18

Description

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Meßfühler

Die Neuerung betrifft einen Meßfühler zur Durchflußüberwachung eines strömenden Mediums nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Meßfühler zur Durchflußüberwachung sind aus den Schriften DE 3213902 Al oder DE 3713981 Al bekannt. Diese Schriften befassen sich insbesondere mit der Konstruktion des Meßsystems. Über besondere Konstruktionsmerkmale, wie sie z. B. für überlange Meßsysteme oder für den Einsatz in explosionsgefahrdeten Bereichen erforderlich sind, geben diese Schriften keine Hinweise.

Die Durchflußuberwachung strömender, insbesondere explosiver Medien, macht Meßfühler erforderlich, deren konstruktive Längen 100 mm überschreiten und die aus einer metallisch geschlossenen Membran gegenüber dem Medium bestehen müssen.

Meßfühler der in Frage stehenden Art sind in der Regel einteilig aus einem homogenen Werkstoff hergestellt, sie bilden gegenüber dem Medium eine homogene, metallische Membran. Für eine zuverlässige Funktion solcher Systeme ist es erforderlich, daß der zylindrisch ausgebildete Meßstift des Meßfühlers mit hoher Genauigkeit gefertigt ist. Diese Genauigkeit bezieht sich insbesondere auf die Wandungsstärke der Meßspitze, die mit hoher Toleranz von mindestens 0,005 mm konstant gehalten werden muß. Bei dieser hohen Genauigkeit führen Bohrungen, die bei einer Meßgehäuselänge von über 100 mm als Tiefenbohrung ausgeführt sein müssen, zu erheblichen Kosten.

Aufgabe der Neuerung ist es, einen überlangen Meßfühler nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu realisieren, der kostengünstig gefertigt werden kann, und eine sichere und homogene, vorzugsweise metallische Membran gegenüber dem Medium aufweist.

Diese Aufgabe wird durch die in dem "Palbnrliiispruch I genannten Merkmale gelöst.

Die Verwendung neuerer Technologien zum Zusammenfügen von metallischen Teilen, wie dies z. B. durch Laserschweißen möglich ist, führt zu hochqualitativen metallischen Verbindungen, die im Gegensatz zu konventionellen Methoden eine hohe Korrosionsbeständigkeit aufweisen, insbesondere auch deshalb weil aufgrund der hohen Genauigkeit dieses Verfahrens keine Zusatzmittel für die Herstellung der Schweißverbindung erforderlich sind. Die miteinander zu verbindenden Teile werden hochgenau und spaltfrei ineinander gefügt. Der Laserstrahl wird auf diese Stoßverbindung einjüstiert und verschmilzt beide Teile miteinander. Vorteil dieses Verfahrens ist, daß auf kleinstem Raum sehr hohe Energie zum Verschmelzen der metallischen Teile zur Verfügung steht, so daß die Gesamterwärmung des Teils auf ein Minimum reduziert ist. Dies ist in dem gegebenen Fall von besonderer Bedeutung, weil in dem an den Schaft anzuschweißenden Meßteil die Meßspitze mit dem bereits eingebauten Meßsystem integriert ist. Aufgrund der Eigenschaften des Meßsystems ist eine Temperaturbelastung, die 100° C wesentlich überschreitet, nicht zulässig. Um diese Temperaturbegrenzung einzuhalten, ist das Meßsystem innerhalb des Meßstiftes mit einem gut wärmeleitenden Füllstoff aufgefüllt. Als

zusätzliche Schutzmaßnahme ist in Richtung des Kabelausgangs oberhalb des Meßsystems eine Keramikmasse in das Meßteil eingefüllt, die hochtemperaturbeständig ist, und gleichzeitig das in den Meßstift eingebaute Meßsystem vor zu hoher Wärmebeanspruchung schützt. Das unter Schutzgas ausgeführte Schweißverfahren hat insbesondere den großen Vorteil, daß die Verschmelzung der beiden Metallgrenzen in sehr kurzer Zeit erfolgt, so daß, wie z. B. bei Edelstahlen bekannt, die oberflächliche Karbidbildung, die einen Angriff für die Korrosion darstellt, unterbunden ist. Gleichzeitig ist die Oberfläche dieser Schweißverbindung auf ein Minimum reduziert, so daß bei gleichzeitig hoher Festigkeit eine minimale Korrosionsanfälligkeit dieser Verbindung gewährleistet ist. Von besonderer Bedeutung ist bei dieser Konstruktion, daß Meßteil Und Schaftteil vermittels einer Passung ineinander gefügt sind. Dadurch ist sichergestellt, daß mechanische Kräfte, die durch die Strömung auf das Meßteil ausgeübt werden, nicht auf die Schweißverbindung einwirken, sondern großflächig über die Passung abgefangen sind, und dadurch eine durch mechanische Beanspruchung induzierte Korrosion nicht stattfinden kann. Diese mechanische Stabilität kann auch dadurch erreicht werden, daß Meßteil und Schaftteil vor dem Verschweißen miteinander verschraubt sind. Diese Verschraubung ist insbesondere bei Kunststoffen vorteilhaft. Bei Metallen hat hingegen eine genaue Passung größere Vorteile, weil sie beide Teile miteinander spannungsfrei verbindet, während ein Gewinde immer eine Mindestvorspannung haben muß und somit an der Stoßstelle beider Teile zu erhöhter Oberflächenspannuhg führt.

Anhand eines Ausführungsbeispiels wird die Neuerung näher erläutert.

Der Meßfühler besteht nach Figur 1 aus einem Befestigungsteil 2 mit Einschraubgewinde 3, einem Schaftteil 1, und

einem Meßteil 4. Befestigungsteil 2 und Schaftteil 1 bestehen aus einem einteilig aus Metall gefertigten Teil, das Meßteil 4 weist an seinem dem Medium zugewandten Teil eine Meßspitze 5 auf, in die ein Meßsystem 6 eingebaut ist. Diese beiden Teile sind über eine Passung 9 ineinandergefügt und auf ihrem Zylinderumfang an der Stoßstelle 10 mit einer Schweißnaht metallisch miteinander verbunden. Die elektrischen Anschlüsse 7 des Meßsystems sind zum Kabelausgang 11 des Meßfühlers herausgeführt. Zur Wärmedämmung ist ein Keramikblock 8 aus Gießkeramik vorgesehen. Der freie Inne'nraum des Schaftes wird nach Ausführung des Schweißvorganges mit einem Kunstharz aufgefüllt. Figur 2 zeigt eine graphische Darstellung des Meßfühlers.

Claims

• · Patentansprüche Meßfühler

1. Meßfühler zur Durchflußüberwachung eines strömenden Mediums, der ein Befestigungsteil, ein Schaftteil und ein Meßteil aufweist, der gefertigt ist aus einem in eine Wandung einschraubbaren oder aufflanschbaren Meßgehäuse, das an seinem Meßteil einen in die Strömung hineinragenden, zylindrisch ausgebildeten Meßstift aufweist, der nur zum Innenraum des Meßgehäuses weisend geöffnet ist, und der mit der Innenwandung des Meßstiftes in wärmeleitenden Kontakt gebrachte elektrische Funktionselemente enthält, wobei die elektrischen Funktionselemente aus mindestens zwei Temperaturmeßelementen und mindestens einem Heizelement oder einem ersten TemperatUrmeßelement und einem zweiten TemperatUrmeßelement, welches durch einen erhöhten Eigenstrom direkt geheizt ist, bestehen, mit Funktionselementen, die auf einen Träger aufgebracht sind, der in den zylindrischen Teil des in die Strömung hineinragenden Meßstiftes von innen eingeschoben ist, gekennzeichnet durch die Kombination der Merkmale:

a) Der Meßteil,bestehend aus einem Teilschaft und dem Meßstift sind passend in den Schaftteil eingeschoben .

b) Meßteil und Schaftteil sind an ihrer Stoßfuge auf dem äußeren Zylinderumfang durch Metallverschmelzung ohne Zusatzmittel zusammengeschweißt.

c) Das Meßsystem ist vor Ausführung des Schweißvorganges in den Meßstift eingebracht.

2. Meßfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler aus Metall gefertigt ist.

3. Meßfühler nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor Ausführung des Schwexßvorganges eine wärmebeständige Keramikmasse in den Meßteil eingebracht ist.

4. Meßfühler nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßteil und der Schaft über ein Gewinde zusätzlich miteinander verbunden sind.