SI9210096A - Temperaturno tipalo in postopek za njegovo izdelavo - Google Patents

Abstract

Temperaturno tipalo je sestavljeno po načinu cevastega grela iz kovinskega cevastega plašča (15) z znotraj ležečo, v izolacijski masi (31) vloženo uporovno žično vijačnico (26) ter zapornimi kosi (16) z električnimi priključnimi členi (23), tako da je podano zelo preprosto, robustno in visokotemperaturno obstojno temperaturno tipalo z merilnim področjem do napr. približno 750 stopinj Celzija. Plašč temperaturnega tipala je lahko ozemljen. Za obratovanje temperaturnega tipala je predviden smotrno merilni tok v področju mA pri merilni napetosti v področju mV, katerega temperaturno odvisne spremembe se obdelajo prek elektronskega ojačevalnika.

Description

(57) Temperaturno tipalo je sestavljeno po načinu cevastega grela iz kovinskega cevastega plašča (15) z znotraj ležečo, v izolacijski masi (31) vloženo uporovno žično vijačnico (26) ter zapornimi kosi (16) z električnimi priključnimi členi (23), tako da je podano zelo preprosto, robustno in visokotemperaturno obstojno temperaturno tipalo z merilnim področjem do napr. približno 750 stopinj Celzija. Plašč temperaturnega tipala je lahko ozemljen. Za obratovanje temperaturnega tipala je predviden smotrno merilni tok v področju mA pri merilni napetosti v področju mV, katerega temperaturno odvisne spremembe se obdelajo prek elektronskega ojačevalnika.

□ I Λ* i tt

E.G.O. Elektro-Gerate Blanc u.Fischer

Temperaturno tipalo in postopek za njegovo izdelavo

Izum se nanaša na temperaturno tipalo s temperaturno občutljivim tipalnim elementom, kije lahko nameščen v ohišju topila v glavnem zaščiteno, in postopek za njegovo izdelavo.

Temperaturna tipala delujejo najpogosteje na osnovi termičnega raztezanja tekočine ali čvrste snovi oz., če so oblikovana kot električne ali elektronske naprave za zajemanje temperature, na osnovi temperaturno odvisne spremembe električne uporovne vrednosti tipalnega elementa oz. temperaturnega senzorja. V tem se lahko uporovne vrednosti spreminjajo s temperaturo linearno ali nelinearno oz. pozitivno ali negativno. Posebno pri uporovnih tipalih se zajame temperatura za merjenje v prostorsko zelo ozko omejenem področju, ker se nahaja merilni upor oz. termoelement v konici oz. v prednjem področju ohišja tipala. Znana temperaturna tipala so najpogosteje dokaj občutljiva glede na termično, električno, elektromagnetno in mehansko obremenitev oz. preobremenitev, pri čemer se lahko doseže ozemljitev ali varovanje pred kratkim stikom samo dokaj težavno. Nadalje so znana temperaturna tipala pri izdelavi draga in pri uporabi problematičnih gradiv, kot je to natrij ali kalij, nevarna za okolje. Montaža znanih temperaturnih tipal je najpogosteje težavna.

Izum ima za nalogo, da ustvari temperaturno tipalo navedene vrste, pri katerem so pomanjkljivosti znanih izvedb preprečene in ki je posebno glede na nastopajoče obremenitve zelo robusno ter dosega visoko natančnost in se lahko preprosto izdeluje in montira. V danih pogojih naj bi se temperaturno tipalo uporabljalo v zelo visokem merilnem področju prek npr. več sto stopinj Celzija in naj bi imelo, v glavnem neodvisno od merilnega področja visoko merilno natančnost.

Po izumu sta predlagana temperaturno tipalo in postopek za njegovo izdelavo, katerega temperaturni senzor je nameščen deloma ali popolnoma v ležišču in se lahko s tem celo pri najmanjših presekih tipalnega elementa zadostno ojači oz. s plaščem zaščiti. Ležišče ima lahko manjšo toplotno prevodnost kot tipalo posebno takrat, če znaša njegova debelina med zunanjim obodom tipalnega elementa in zunanjim obodom temperaturnega tipala, kije izpostavljeno temperaturi, ki se meri, samo nekaj milimetrov, npr. manj kot 5 ali 2 mm. Posebno smotrno je, če ohišje tipala oz. njegova zunanja ploskev nista oblikovana z vložitvijo, temveč z ločenim sestavnim elementom, katerega toplotna prevodnost je zopet bistveno večja kot tista od ležišča. Ugodne razmere prevajanja toplote nastopajo pri tem posebno, če nalega ležišče tesno in v glavnem po celi ploskvi na zunanjih ploskvah tipalnega elementa in/ali notranji ploskvi ohišja tipala, s čemer se lahko vztrajnost temperaturnega tipala zaradi velikih toplotno prevodnih presekov in v danih pogojih nizke toplotne akumulacijske kapacitete enega ali od vseh navedenih sestavnih delov močno reducira. Debelina stene ohišja tipala je v glavnem bistveno manjša kot debelina preseka ležišča in lahko leži v velikostnem redu debeline materiala tipalnega elementa, namreč bistveno pod 1 mm.

Naloga, na kateri je zasnovan izum, se lahko namesto tega rqši tudi tako, da je pri električnem uporovnem tipalu zajemno področje temperaturnega tipala, to je tisto področje, katerega je treba izpostaviti mediju, ki se ga meri, namreč plinu, tekočini in/ali čvrstemu telesu, razpotegnjeno in ima dolžino, ki leži daleč prek 10-kratnika širine zunanjega preseka temperaturnega tipala in lahko znaša 40- do najmanj 60kratnik ali celo 80-100- oz. 120-kratnik te širine. Prek te dolžine ima lahko najmanj eden od sestavnih elementov temperaturnega tipala ali imajo lahko vsi sestavni elementi v glavnem konstantne zunanje - in/ali notranje preseke, tako da nastopajo prek celotne dolžine oz. v vsakem poljubnem vzdolžnem odseku od nje enake termične karakteristike glede na toplotno prevodnost v notranjosti, toplotne izmenjave navzven, toplotne akumulacije in/ali v danih pogojih električnega upora.

Prednostno je ležišče oblikovano z maso, ki je najprej tekoča ali sposobna za nasipanje, v katero se najprej namesti najmanj en tipalni element in se potem ta stisne z zgostitvijo oz. učvrstitvijo, tako da je pod tlakom in da nalega po celi ploskvi na zunanje ploskve tipalnega elementa. S tem se lahko v glavnem celotni tipalni element v celoti in brez vrzeli obda s stisnjenim zdrobom ali podobnim, ki zagotavlja kljub upogibno-elastični podajnosti temperaturnega tipala visoko trajno trdnost. Če je predvideno ločeno ohišje tipala, potem se lahko vložitvena masa učvrsti oz. stisne šele po vnosu v to ohišje ter se lahko s tem s pritiskanjem ob notranje ploskve ohišja tipala naleže v glavnem popolnoma in brez vrzeli, tako da je podano povezno telo iz treh sestavnih elementov, ki ima zelo visoko trdnost. Namesto zgostitve vložitvene mase s tresenjem ali aksialno se stiskanje povzroči smotrno s tem, da se stene ohišja tipala po vstavitvi tipalnega elementa in napolnitvi z vložitveno maso preoblikujejo prečno k njihovim ploskvam proti tipalnemu elementu s tlačno obremenitvijo od zunaj, s čemer se stisne vložitvena masa ob istočasni vključitvi tipalnega elementa. Pri tem se lahko, npr. z valjanjem doseže tudi enakomerna zgostitev strukture sten ohišja tipala prek njegovega celotnega obsega posebno takrat, če ima gradivo ohišja tipala zadostno žilavost. Z vezivnim sredstvom bi se lahko čvrstost vložitve še nadalje zvišala.

Temperaturno tipalo, posebno tipalni element in/ali ležišče so smotrno vsaj v področju zajetja temperature zatesnjeni vsaj tekočinsko in tudi plinotesno, pri čemer so lahko ustrezno zatesnjeni tudi izvori za merilne vodnike, ki prehajajo skozi ohišje tipala. V ta namen je lahko ležišče v končnem področju prepojeno s silikonskim oljem, ki skrbi za zaporo pred vlago in zrakom.

Tipalni element, ležišče in/ali ohišje tipala imajo lahko sicer v glavnem poljubne oblike, so pa oblikovani prednostno vsakokrat v glavnem v obliki traku, tako da imajo približno prek svoje celotne dolžine konstantne zunanje in/ali notranje preseke in so podani konstantni razmiki zunanjega oboda tipalnega elementa od zunanjega oboda temperaturnega tipala. Nadalje se lahko s tem izdelujejo brez posebnih stroškov trakovi tipal različnih dolžin, npr. najprej kot ravne palice in se potem dovedejo z upogibanjem v poljubno, za posamičen primer uporabe primerno obliko. Ta oblika ima lahko vsaj delen ali popolnoma krožen odsek, najmanj kotno zapognjen odsek in/ali najmanj en raven odsek, pri čemer je najbolj ugodno oblikovanje v obliki lasnice z dvema, v majhni medsebojni razdalji ter v skupni ravnini drug ob drugem ležečima ter približno enako dolgima krakoma, ker so konci krakov lahko predvideni kot priključni konci in tvorijo npr. dvopolen vtič. Polmer krivljenja vsakokrat zakrivljenega odseka je lahko pri tem manjši kot dvojni od širine zunanjega preseka temperaturnega tipala, medtem ko lahko ležijo konci krakov v medsebojnem razmiku, ki leži v velikostnem redu te širine.

Posebno prednostno oblikovanje predmeta izuma je podano, če je temperaturno tipalo oblikovano po načinu cevastega grela in obsega z odsekom profilne palice oz. brezšivne cevi oblikovan zunanji plašč, ki vsebuje popolnoma brez dotikanja in približno koaksialno s keramičnim ležiščem obdano električno uporovno žico. Ta se razteza smotrno prek najmanj polovice dolžine plašča cevi oz. približno prek njegove celotne dolžine, tako da sta njegova oba konca v področju obeh koncev plašča cevi primerna za povezavo s priključnimi vodniki. Konca plašča cevi sta lahko na opisan način zatesnjena s oblikovno stabilno vnaprej izdelanimi zapornimi kosi iz izolacijske snovi ali podobnega, ki tvorijo kratka nadaljevanja koncev plašča cevi in obsegajo osrednje prehodne odprtine, skozi katere prehajajo zatesnjeno v glavnem ravni priključni vtiči. Prek notranjih koncev zapornih kosov štrleči kosi priključnih vtičev so povezani prevodno s vsakokrat pripadajočim koncem tipalnega elementa, medtem ko tvorijo njihovi, približno v osi vsakokrat pripadajočega konca temperaturnega tipala izstopajoči konci prosto ležeče priključne zatiče, ki se lahko z varjenjem ali prek na njih pritrjenih vtičnih elementov, kot ploskih jezikov, povežejo s priključnimi vodniki. Plašč cevi ima lahko do svojih zunanjih koncev stalne zunanje oz. notranje preseke, in zaključni kosi so lahko v te konce vtaknjeni z naležno omejitvijo in so s tem natančno središčeni oz. naravnani. Vložitev lahko sega pri tem do notranje končne ploskve vsakokratnega zapornega kosa in obdaja s tem tudi pripadajoč notranji konec priključnega člena in njegovo povezavo s tipalnim elementom.

Zaključni kos je lahko oblikovan tudi npr. kot zamašek iz silikonskega kavčuka ali pa je lahko prek priključnega vtiča navlečena silikonska cev z vzdolžnim valjanjem plašča ohišja čvrsto stisnjena med tem in priključnim vtičem. Možna je tudi vtalitev oz. obtalitev konca ohišja tipala in priključnega vtiča s stekleno frito, da bi se povzročilo dobro zatesnitev. Da bi se preprečilo popačenja merilnih vrednosti, je prednostno, če ležita oba konca tipalnega elementa, to je njegova električna priključka na priključnem vtiču ali na ohišju tipala, oba na isti temperaturi, ker bi drugače lahko nastopale termonapetosti. Oba naj bi ležala torej ali v področju zajemanja temperature ali pa oba izven tega.

Kot tipalni element je uporabljena smotrno žična vijačnica, ki tvori plašč, ki obdaja središčni prostor in ima enakomerne prehode, tako da se lahko središčni prostor in celoten kot vijačnica oblikovan preboj plašča zapolnijo z vložitveno maso in je s tem podano tesno oklepanje vseh površin tipalnega elementa z vložitveno maso.

Tipalni element je smotrno zasnovan tako, da se njegova električna uporovna vrednost zelo močno spreminja s temperaturo, kot npr. prek termičnega merilnega področja za več sto odstotkov. Pri tem lahko sestoji tipalni element iz kombinacij gradiva, ki vsebujejo nikelj, železo in/ali kobalt. Ohišje tipala lahko sestoji iz visokotemperaturno obstojnega jekla, posebno nerjavnega plemenitega jekla in ima kovinsko svetle ali oksidirane površine. Vložitev, ki tvori medij za prenos toplote med zunanjo ploskvijo temperaturnega tipala in tipalnim elementom, sestoji smotrno iz električno izolirajočega gradiva, ki je lahko keramično gradivo oz. iz najmanj enega kovinskega oksida, posebno magnezijevega oksida. Zaporni kosi sestojijo smotrno iz strjenega oblikovnega gradiva, kije lahko keramično gradivo, kot steatit.

S tem je podano visokotemperaturno odporno oblikovanje temperaturnega tipala, ki se lahko uporabi brez nadaljnjega do približno 750 °C ali celo prek tega. Širina preseka temperaturnega tipala, ki obsega smotrno v glavnem krožne zunanje preseke, leži smotrno približno v velikostnem redu med 3 in 7 mm, prednostno pri

4,2 mm oz. 6,5 mm, da bi se doseglo po eni strani zadosti majhno vztrajnost odzivnega obnašanja in po drugi strani zadosti visoko oblikovno stabilnost. Kot cevasto grelo ima lahko temperaturno tipalo, v odvisnosti od primera uporabe, tudi preseke, ki odstopajo od krožne oblike in imajo npr. za termičen sklop na merilno mesto najmanj eno sploščeno stran preseka oz. so trikotni z zaobljenimi vogalnimi področji. Tipalo je lahko vloženo tudi v oblikovanec iz kovine ali podobnega deloma ali v celoti, npr. z vlivanjem.

Tipalnemu elementu, skozi katerega teče smotrno merilni tok, je prednostno dodeljeno ojačevalno vezje aparata za vrednotenje merilnega toka. Za oblikovanje in dimenzioniranje tega ojačevalnega vezja je ugodno, če ima tipalni element pri sobni temperaturi, namreč približno 20 °C, uporovno vrednost v velikostnem redu posebno več kot 5 ohm-ov in/ali manj kot 100 ohm-ov. V povezavi z merilnim tokom z nekaj miliamperi, ki teče skozi tipalni element, so podane s tem merilne napetosti v področju milivoltov.

Temperaturno tipalo se lahko izdeluje na preprost način z veliko robustnostjo in cenovno ugodno, pri čemer so uporabljena gradiva neškodljiva za okolje in ponovno uporabna in ne izhajajo celo pri okvarah iz temperaturnega tipala nobene nevarnosti. Montaža temperaturnega tipala je preprosta, pri čemer niso potrebne za njegov priključek nobene mikro-povezave. Eventualna funkcijska nesposobnost temperaturnega tipala zaradi mehanskih poškodb se lahko zelo lahko razpozna. Nadalje se lahko ohišje tipala ozemlji in je s tem primemo za razred zaščite I. Doseže se lahko tudi varnost temperaturnega tipala pred kratkim stikom. Temperaturno tipalo ima integrirajoče tipalno ponašanje, pri čemer je prek temperature možno oblikovanje srednje vrednosti. Temperaturno tipalo je neobčutljivo glede na prevelik tok, prenapetost oz. elektromagnetne motnje, s čemer je s tipalnim elementom povezana elektronika zaščitena.

Postopek za izdelavo temperaturnega tipala se lahko izvaja kot običajna izdelava cevastega grela, pri čemer se izvaja običajno tudi reduciranje preseka plašča za stiskanje vložitvene mase. S vsemi preoblikovalnimi postopki, vključno z oblikovanjem vijačnice ima kot žica oblikovan tipalni element do 10 % višji upor kot v mehkem stanju. Zato naj bi se, da ne bi pri kasnejši temperaturni obremenitvi nastopala bojazen pred spremembo upornosti, temperaturno tipalo po svoji dotakratni izdelavi izpostavilo žarenju, ki se lahko izvaja npr. pri temperaturah 1050 °C v peči ali z lastnim segrevanjem s priključitvijo toka na tipalo. Zadostno je relativno kratkotrajno segrevanje za 10 do 20 sekund.

Pokazalo se je, da se s preoblikovanjem ohišja tipala, npr. plašča cevi, upor tipalnega elementa prav tako spremeni, in sicer postane višji za vrednosti do 10, maksimalno celo 20 %. Ta na začetku težko razložljiv pojav rezultira, kot so pokazali poizkusi in izdelava brusnih podob, iz pri stiskanju plašča nastajajočega istočasnega reduciranja premera in podaljšanja tipalnega elementa, posebno, če je oblikovan kot žična vijačnica. Tudi vtiskanje posamičnih zrn vložitvene mase v žico vpliva na njegov upor. Na tej osnovi se lahko izvede prednostno justiranje upora v izdelanem stanju tipala, v katerem je upor tipalnega elementa odmerjen tako, da leži nekoliko pod zahtevano vrednostjo in se potem z usmerjanjem stiskanjem ohišja tipala, npr. iz krožnega preseka v zaobljeno kvadratično, trikotno ali podobno obliko ob istočasnem merjenju vrednosti upora upor dvigne na zahtevano vrednost, in se pri doseženju stiskanje prekine.

Ta postopek pa se lahko poveže tudi s postopkom žarenja, pri čemer pa naj bi bil normalno na tega navezan. Kot opisano, znižuje žarenje upor, medtem ko nastopi s stiskanjem povišanje. S kombinacijo obeh postopkov se lahko izvede justiranje v obeh straneh.

Raziskave so pokazale, da je vzrok nezaželenega in doslej neraziskanega zvišanja upora takšnih tipal pri dolgotrajni uporabi, posebno pri višjih temperaturah, oksidacija tipalnega elementa znotraj vložitve. Očitno se ne more tudi pri dobri zapori koncev preprečiti, da vdira zrak in prevleče tipalo z plastjo oksida, ki ima višji upor, kot z njo uporabljena kovina. Po izumu se lahko ščiti tipalo pred to spremembo upora v stabilizacijskem postopku. Pri tem se dokončno izdelano temperaturno tipalo segreje v peči ali z lastnim segrevanjem mnogokrat, npr. 10 do 100-krat prek vsakokrat več ur, npr. na 600 °C in ponovno ohladi. Za pospešitev oksidacije se lahko to izvaja tudi v atmosferi, obogateni s kisikom. S termičnim raztezanjem in krčenjem v vložitveni masi vključenih ostankov zraka si Črpa tipalni element oksidirajoč zrak v grelo in tvori enakomerno plast Oksida. Uporovna vrednost se pri tem poveča za nekaj odstotkov, npr. 2,5 %. To se lahko pri snovanju tipalnega elementa že upošteva, tako da se uporovna vrednost potem oksidira navzgor na svojo zaželeno vrednost. Tudi ta postopek se lahko uporabi za natančno justiranje uporovne vrednosti.

Tako obdelano temperaturno tipalo je potem neobčutljivo za nadaljnje ciklične dolgočasovne vplive. Oksidacijska stabilizacija se lahko podpira s tem, da se izvaja prek dokončnim zapiranjem koncev grelnih vodnikov, če se izvaja ta npr. z obdajanjem s plaščem, zatalitvijo ali podobnim.

Te nadaljnje značilnosti izhajajo razen iz zahtevkov tudi iz opisa in risb, pri čemer se lahko posamične značilnosti uresničujejo pri izvedbeni obliki izuma in na drugih področjih vsakokrat same zase ali več skupaj v obliki podkombinacij in lahko predstavljajo prednostne ter same zase zaščite sposobne izvedbe, za katere se tukaj zahteva zaščita. Izvedbeni primer izuma je prikazan v risbah in bo v nadaljnjem podrobneje pojasnjen. V risbah prikazujejo:

sl. 1 temperaturno tipalo po izumu v narisu, sl. 2 izrez sl. 1 v povečanem ter prerezanem prikazu, sl. 3 presek skozi sl. 2, sl. 4 vzdolžni prerez skozi nadaljnjo izvedbeno obliko izuma in sl. 5 presek po črti V v sl. 4.

Temperaturno tipalo 1 po sl. 1 do 3 se lahko izdeluje z istimi pripravami, opremami, stroji oz. postopki, kot cevasto grelo in se priključuje za uporabo na krmilno napravo 2, ki obsega ojačevalnik 3, enoto 4 za vrednotenje sprememb merilnega toka oz. merilne napetosti ter dvopolen izhod 5 za prevodno povezavo s temperaturnim tipalom 1 in ustreznim vhodom 6 za priključitev na izvor toka.

Temperaturno tipalo 1 tvori z večjim delom svoje dolžine samostojno togo ročico 7 tipala, ki se lahko montira prosto štrleče tako, da sega v medij, ki se meri. Ročica 7 tipala sega prek notranje strani ploščaste oz. ploske pritrdilne prirobnice 8, na kateri je pritrjena, z dvema približno enakima krakoma 9 tako, da tvori na zunanji strani pritrdilne prirobnice 8 dva drug poleg drugega v skupni ravnini ležeča ter približna vzporedna priključna konca 10. Pritrdilna prirobnica 8 obsega za vsak krak 9 ozko prilagojeno, prek oboda sklenjeno prehodno odprtino 11, skozi katero je zatesnjeno voden krak 9. Vsak krak je lahko zavarovan npr. z varom med svojo obodno ploskvijo in vsaj eno stranjo plošče pritrdilne prirobnice 8. Na tistem koncu ročice 7 tipala, kije obrnjena proč od pritrdilne prirobnice 8, prehajata proti temu koncu pod nekaj kotnimi stopinjami divergirajoča kraka 9 drug v drugega prek približno kot polkrog oblikovanega loka 12, kije glede v glavnem vseh področij preseka oblikovan enako kot kraka 9 in se priključuje tangencialno na te brez stopnice, ker je v vsakem področju preseka oblikovan enodelno s pripadajočimi področji preseka krakov 9. Med notranjo stranjo pritrdilne prirobnice 8 in temenom loka tvori temperaturno tipalo 1 tisto področje 13 zajemanja, v katerem je izpostavljeno temperaturi, ki se zajema oz. meri. Vsi kraki 9 oz. loki 12 so prek svoje celotne dolžine in svojega oboda prosti, tako da jih lahko medij, ki se meri, popolnoma obdaja.

Ohišje 14 tipala obsega enodelno prek celotne dolžine področja 13 zajemanja in prek tega segajoč brezšiven cevni plašč 15 iz nerjavnega jekla, ki tvori tankostensko zunanjo ovojnico vsej vzdolžnih odsekov ročice 7 tipala ter povezovalne ploskve za povezavo s pritrdilno prirobnico 8. Oba, prek zunanje strani pritrdilne prirobnice 8 približno enako daleč štrleča konca cevnega plašča 15 nista tukaj tesno zaprta s skupnim, temveč z ločenim zapornim kosom 16 in ležita kot ti v svetli medsebojni razdalji, ki ustreza približno širini preseka cevnega plašča 15 in dovoljuje elastično gibljivost. Vsak od obeh približno enako oblikovanih zapornih kosov 16 je oblikovan s trdim, elekrično izolirajočim telesom iz keramike s samo dvema, v vzdolžni smeri drug na drugega se priključujočima se odsekoma različnih presekov, ki sega največ do z zunanjim obodom definirane ovojne ploskve cevnega plašča 15. Notranji odsek tvori vtični nastavek 17, ki je tesno prilagojen na notranji obod konca cevnega plašča 15 in je vtaknjen v ta konec tako, da po celi dolžini tesno nalega ter je v danih pogojih zavarovan s oprijemajočo se zapolnilno maso ali podobnim. Na sorazmeroma kratek vtični nastavek 17 se priključuje zunanji, nadaljnji končni odsek 18, ki ima približno enake zunanje preseke kot cevast plašč 15 in tvori nadaljevanje od tega zunanjega oboda, ki je v glavnem brez presledkov in brez nastavkov. Končni odsek 18 prehaja v vtični nastavek 17 prek obročastega ramena, ki leži naležno na pripadajoči končni ploskvi 20 cevnega plašča 15.

V osrednji, popolnoma z odmikom znotraj zunanjega oboda ležeči prehodni izvrtini, ki prehaja skozi obe čelni ploskvi, sprejema zaporni kos 16 zatesnjeno v glavnem osnoenako k pripadajočemu koncu cevnega plašča 15 ležeč, masiven in sam po sebi tog priključni vtič 21, ki je lahko oblikovan z ravnim odsekom okrogle žice. Njen notranji konec 22 štrli prek notranjega konca zapornega kosa 16 prosto oz. glede na cevni plašč 15 brez dotika. Njen zunanji konec 23 štrli prek notranje končne ploskve zapornega kosa 23 prosto in tvori priključni člen za električno prevodno povezavo temperaturnega tipala 1 s pripadajočim polom izhoda 5.

Znotraj ohišja 14 tipala in brez dotika glede na cevni plašč 15 je nameščen en sam, kot trak oblikovan tipalni element 24, ki leži v glavnem osno enako k cevnemu plašču 15 in se razteza enodelno oz. s v glavnem konstantnimi preseki kontinuirno najmanj prek vseh vzdolžnih odsekov področja 13 zajemanja, pri čemer se lahko na ta način razteza do prek področja 13 zajemanja, namreč do zunanje strani pritrdilne prirobnice 8 in do v razmiku od te ležečega področja, ki leži blizu pri koncih cevnega plašča 15 oz. pri zapornih kosih 16, vendar v razmiku od teh.

Tipalni element 24, ki ima na osnovi krakov 9 in loka 12 opisan potek in prehaja skozi pritrdilno prirobnico 8, je oblikovan z eno samo žico 25, ki je navita prek celotne dolžine tipalnega elementa 24 kot neprekinjena vijačnica 26, s približno konstantno širino vijačnice in hodom vijačnice. Približno koaksialno popolnoma znotraj cevnega plašča 15 ležeča vijačnica 26 tvori v sl. 3 opazno omejitev 27 plašča, ki ima prek svoje dolžine in/ali svojega oboda približno konstantne razmike od zunanjega oboda tipala. Vsak konec žice 25 tvori od oblike vijačnice odstopajoče oblikovan priključni konec 28, ki je na notranjem koncu 22 pripadajočega priključnega vtiča 21 pritrjen električno prevodno. Priključni konec 28 je lahko npr. oblikovan kot tesno na zunanji obod notranjega konca 22 prilagojena pritrdilna vijačnica 29 s tesno drug ob drugem ležečimi ovoji, nataknjena na notranji konec 22 in/ali pritrjena na tem z varjenjem ali podobnim. Vijačnica 26 se prične neposredno sosednje h končni ploskvi notranjega konca 22.

V glavnem vsa, še prosta oz. od tipalnega elementa 24, njegovih priključnih področij in povezovalnih kosov 16 nezasedena prostorska področja ohišja 14 tipala so izpolnjena z vložkom 30 iz stisnjene, zrnate vložitvene mase, ki nalega v glavnem brez vrzeli tesno na notranji ploskvi 32 cevnega plašča 15, na površinah tipalnega elementa 24, na priključnem koncu 28, na notranjem koncu 22 in/ali na notranji končni ploskvi 33 zapornega kosa 16. V ta vložek 30 so tako polno obdano vloženi vsi navedeni, znotraj ohišja 14 tipala ležeči sestavni deli, pri čemer tvori vložek 30 podporno polnitev, s katero je pri upogibanju loka 12 ali podobnega izključen lom cevnega plašča 15.

S pritrdilno prirobnico 8, ki obsega v danih pogojih prehodne luknje za pritrdilne vijake, se lahko pritrdi temperaturno tipalo 1 npr. na steno posode za fluid tako zatesnjeno, da štrli ročica 7 tipala brez dotika skozi preboj na tej steni v posodo in so priključni konci 10 dostopni na zunanji strani posode. Ti priključni konci 10 so lahko povezani ločljivo s fleksibilnimi priključnimi vodniki 34, ki jih je treba z njihove strani povezati ločljivo s poli izhoda 5 naprave 2. S tem se lahko uporabi temperaturno tipalo, katerega se lahko pritrdi samega zlahka zamenljivo, za mnogo namenov uporabe.

V sl. 4 prikazana temperaturno tipalo 1 ima obliko ravne palice. Ohišje 14 tipala je temu ustrezno ravna cev, ki je na svojem prostem koncu 40, ki leži nasproti priključnega konca 10, nekoliko zožena in je tam zaprta z varjenjem 44, s katerim je čvrsto zavaljen konec 41 tipalnega elementa 24. Kot vijačnica oblikovan tipalni element je na svojem drugem koncu prevodno pritijen na priključnem vtiču 22.

Upoštevati je treba, da ležita oba priključna konca tipalnega elementa 24 v področju 13 za zajetje temperature, to je na v glavnem enaki temperaturi. S tem je preprečeno nastajanje termonapetosti na povezovalnih delih, ki bi lahko popačile merilni rezultat.

Ker tvori cevni plašč 15 ohišje 14 tipala povratni vod za merilni tok, je izven pritrdilne prirobnice 8 nameščen na cevni plašč postavljen priključni jezik 42, medtem ko nosi iz priključnega konca 10 štrleč konec priključnega vtiča 22 drug vtični priključni jezik 43.

S črtkano črto na površini tipalnega elementa 24 je nakazano, da se je tam oblikovala plast oksida, ki je bila oblikovana z uvodoma opisanim stabilizacijskim postopkom in ki Ščiti tipalni element prek nadaljnjo oksidacijo in popačenjem upora.

Sl. 5 prikazuje, da je presek cevnega plašča 15 v predloženem primeru preoblikovan iz krožnega preseka v smer zaobljenega kvadrata. Tu deluje tudi na ustrezno dajanje oblike preseku vijačnice tipalnega elementa 24. S tem preoblikovanjem pod visokim stisnim ali valjalnim tlakom se spremeni upor tipalnega elementa za do 20 %, tako da se lahko z v danih pogojih tudi avtomazitiranim stiskanjem ob krmiljenju prek merjenja upora doseže natančno umirjanje vrednosti upora tipala v izgotovljenem stanju.

Za

E.G.O. Elektro-Gerate Blanc u. Fischer:

P JU E m N A PiSARBA LJUBLJANA «

Claims (30)

1. Temperaturno tipalo z ohišjem 14 tipala in v tem nameščenem tipalnem elementu 24, označeno s tem, daje tipalni element (24) vsaj deloma vložen v ležišče (30), ki je oblikovano s proti tipalnemu elementu (24) in/ali ohišju (14) tipala stisnjeno vložitveno maso (31).

2. Temperaturno tipalo po zahtevku 1, označeno s tem, da sestoji ležišče (30) vsaj deloma iz za nasipanje sposobnega, s stiskanjem ob učvrstitvi zgoščenega izhodnega gradiva.

3. Temperaturno tipalo po zahtevku 1 ali 2, označeno s tem, da obsega razpotegnjeno področje (13) za zajemanje temperature, katerega dolžina znaša posebno več kot desetkratnik, prednostno več kot strokratnik širine preseka tipala.

4. Temperaturno tipalo po enem od predhodnih zahtevkov, označeno s tem, da je ohišje (14) tipala vsaj deloma oblikovano z razpotegnjenim plaščem (15), ki je prednostno ob zoženju preseka ohišja stisnjen proti ležišču (30).

5. Temperaturno tipalo po enem od predhodnih zahtevkov, označeno s tem, da je ohišje (14) tipala napolnjeno v glavnem popolnoma in brez vrzeli z ležiščem (30) in tipalnim elementom (24), ki je prednostno glede na plašč (15) ohišja (14) tipala popolnoma brez dotika.

6. Temperaturno tipalo po enem od predhodnih zahtevkov, označeno s tem, da sta tipalni element (24) in/ali ležišče (30) vsaj na delu dolžine oz. oboda zatesnjeno omotana, pri čemer obsega prednostno ohišje (14) tipala, ki obsega v glavnem sklenjene stene, najmanj en zatesnjen prehod za priključni vodnik tipalnega elementa (24), ki je oblikovan z zapornim kosom (16), vstavljenim v prehodno odprtino ohišja (14) tipala.

7. Temperaturno tipalo po enem od predhodnih zahtevkov, označeno s tem, da je ohišje (14) tipala oblikovano v glavnem s cevnim plaščem (15), ki ima v glavnem do najmanj ene končne ploskev (20) in prek največjega dela svoje dolžine približno konstantne zunanje in/ali notranje preseke in ki je na vsaj enem koncu tesno zaprto z zapornim sredstvom (16), kot je to zamašek iz silikonskega kavčkuka, uvaljana silikonska cev, napolnitev s silikonskim oljem ali zatalitev s stekleno ffito.

8. Temperaturno tipalo po zahtevkih 6 ali 7, označeno s tem, da je najmanj en zaporni kos (16) oblikovan s samostabilnim oblikovancem iz izolacijskega gradiva ali podobnega in je posebno prek vtične povezave povezan z ohišjem (14) tipala, pri čemer obsega prednostno zaporni kos (16) od priključnih ploskev za plašč (15) ohišja (14) tipala popolnoma v odmiku ležečo prehodno odprtino za priključni vtič (21) ali podobno.

9. Temperaturno tipalo po enem od zahtevkov 6 do 8, označeno s tem, da obsega najmanj en zaporni kos (16) izstopajoč, tesno na notranji obod prehoda ohišja (14) tipala prilagojen vtični nastavek (17) za vprijem ohišja (14) tipala in/ali na zunanjo stran ohišja tipala priključujoč se končni odsek (18), ki tvori v glavnem nadaljevanje priključujoče se zunanje ploskve plašča ohišja (14) tipala in/ali prehaja v vtični nastavek (17) prek obročastega ramena (19), ki je oblikovano za naleganje na zunanjo ploskev (20) ohišja (14) tipala, katero obdaja prehod.

10. Temperaturno tipalo po enem od predhodnih zahtevkov, označeno s tem, da je ohišje (14) tipala oblikovano vsaj deloma s paličastim telesom, ki obsega vsaj eno palično zakrivljenost (12) in ki je oblikovano prednostno približno v obliki lasnice in/ali obsega dva, iz najmanj enega zakrivljenega loka (12) pod malo kotnimi stopinjami konvergirajoča, posebno v skupni ravnini ležeča kraka (9).

11. Temperaturno tipalo po enem od predhodnih zahtevkov, označeno s tem, da je ohišje (14) tipala oblikovano kot prosta, posebno prek pritrdilne prirobnice (8) štrleča ročica (7) tipala in prehaja prednostno zatesnjeno s krakoma (9) skozi pritrdilno prirobnico (8), katera je oblikovana posebno s prirobnično ploščo.

12. Temperaturno tipalo po enem od predhodnih zahtevkov, označeno s tem, da sestoji ohišje (14) tipala vsaj deloma iz gradiva z dobrimi lastnostmi prevajanja toplote, posebno iz kovine, prednostno iz nerjavnega gradiva, kot je to nerjavno jeklo.

13. Temperaturno tipalo po enem od predhodnih zahtevkov, označeno s tem, da sestoji ležišče (30) iz za toplotno prevajanje sposobnega, vendar električno izolirajočega gradiva, posebno iz keramičnega gradiva, kot magnezijevega oksida.

14. Temperaturno tipalo po enem od predhodnih zahtevkov, označeno s tem, da je namanj en tipalni element (24) oblikovan z električnim uporom s temperaturno spremenljivo uporovno vrednostjo in je nameščen prednostno v glavnem enakomerno porazdeljeno prek ohišja (14) tipala, pri čemer sestoji tipalni element (24) posebno iz zlitine, ki vsebuje najmanj enega od elementov nikelj, železo in kobalt.

15. Temperaturno tipalo po zahtevku 14, označeno s tem, da se spreminja uporovna vrednost električnega upora, posebno pozitivno, v merilnem področju za najmanj 100 %, posebno za celoštevilčen mnogokratnik od 100 % in da leži prednotno pri približno 20°C med najmanj enim ohmom in več kot 10 ohmi.

16. Temperaturno tipalo po enem od predhodnih zahtevkov, označeno s tem, da je tipalni element (24) nameščen vsaj deloma razpotegnjeno in prek največjega dela dolžine ohišja (14) tipala, posebno v glavnem koaksialno in/ali s konstantnim odmikom od stene k ohišju (14) tipala, pri čemer tvori tipalni element (24) prednostno dva konca, ki sta predvidena kot priključna konca (28) za priključne vodnike (34).

17. Temperaturno tipalo po enem od predhodnih zahtevkov, označeno s tem, da je tipalni element (24) oblikovan vsaj deloma s trakom prek svoje dolžine v glavnem konstantnimi preseki, posebno z žico (25) in ima prednostno glede na svojo debelino materiala večji zunanji presek.

18. Temperaturno tipalo po enem od predhodnih zahtevkov, označeno s tem, da tvori tipalni element (24) omejitev (27) plašča, da je posebno oblikovan v obliki vijačnice in da sta prednostno znotraj omejitve (27) plašča ležeč prostor jedra in/ali prostor med sosednjimi odseki (26) plašča v glavnem v celoti izpolnjena z ležiščem (30).

19. Temperaturno tipalo po enem od predhodnih zahtevkov, označeno s tem, da je najmanj en konec (28) tipalnega elementa (24) prevodno povezan z notranjim, prosto izstopajočim koncem (22) priključnega vtiča (21) in da je posebno v obliki vijačnice tesno navit okoli notranjega konca (22) in/ali pritrjen z varjenjem, pri čemer ima prednostno priključni vtič (21) večji premer kot izhodni material tipalnega elementa (24).

20. Temperaturno tipalo po enem od predhodnih zahtevkov, označeno s tem, da sestoji iz visokotemperaturno obstojnih gradiv, posebno da ima merilno področje do najmanj približno 750°C.

21. Temperaturno tipalo po enem od predhodnih zahtevkov, označeno s tem, je oblikovano po načinu cevastega grela in oblikovano prednostno za priključitev na merilni tok, ki leži pod tokovno vrednostjo, primerno za uporovno ogrevanje.

22. Temperaturno tipalo po enem od predhodnih zahtevkov, označeno s krmilno napravo (2) za uvajanje in vrednotenje merilnega toka v tipalni element (24), pri čemer leži električni merilni tok prednostno v velikostnem razredu nekaj mA in/ali ima merilno napetost v področju mV in obsega posebno krmilna naprava elektronski ojačevalnik (3) za merilno napetost.

23. Temperaturno tipalo po enem od predhodnih zahtevkov, označeno s tem, da je ohišje (14) tipala preoblikovano ob spreminjanju električnega upora tipalnega elementa (24).

24. Temperaturno tipalo po enem od predhodnih zahtevkov, označeno s tem, da je tipalni element (24) nameščen izključno v področju za zajemanje temperature, izpostavljeni temperaturi, ki se meri, pri čemer ležita prednostno obe povezovalni mesti med tipalnim elementom (14) in priključnem vtičem (22) v ali izven področja za zajemanje temperature.

25. Temperaturno tipalo po enem od predhodnih zahtevkov, označeno s tem, da je tipalni element (24) prevlečen s plastjo oksida, izvedeno s toplotno obdelavo.

26. Temperaturno tipalo po enem od predhodnih zahtevkov, označeno s tem, da je en konec (40) kot cev oblikovanega ohišja (14) tipala zaprt in da je tam tipalni element (24) električno prevodno povezan z ohišjem (14) tipala.

27. Postopek za izdelavo temperaturnega tipala z ohišjem 14 tipala, v katerem je električni uporovni tipalni element 24 vložen v vložitveno maso in stisnjen, označen s tem, da se izvaja potek stiskanja s preoblikovanjem ohišja (14) tipala ob merjenju električnega upora tipalnega elementa (24) za justiranje uporovne vrednosti in da se zaključi po doseženju zaželene uporovne vrednosti.

28. Postoepk za izdelavo temperaturnega tipala z ohišjem tipala, v katerem je električni uporovni tipalni element 24 vložen v vložitveno maso, označen s tem, da se izpostavi tipalni element v vloženem stanju žarilni obdelavi, prednostno pri temperaturah od 1300-1350 K, prednostno, preden se ohišje (14) tipala preoblikuje za uporovno justiranje.

29. Postopek za izdelavo temperaturnega tipala z ohišjem 14 tipala, v katerem je električni uporovni tipalni element 24 vložen v vložitveni masi, označen s tem, da se pri nezrakotesni zatesnitvi koncev ohišja tipala tipalni element (24) v vloženem stanju izpostavi oksidacijski obdelavi svoje površine.

30. Postopek po zahtevku 29, označen s tem, da poteka oksidacijska obdelava s številnimi segrevalnimi in ohlajevalnimi cikli, v danih pogojih v atmosferi, obogateni s kisikom.

Za

E.G.O. Elektro-Gerate Blanc u. Fischer:

LJUBLJANA «

21954-KA /.J /

POVZETEK

Temperaturno tipalo in in postopek za njegovo izdelavo

Temperaturno tipalo je sestavljeno po načinu cevastega grela iz kovinskega cevastega plašča 15 z znotraj ležečo, v izolacijski masi 31 vloženo uporovno žično vijačnico 26 ter zapornimi kosi 16 z električnimi priključnimi členi 23, tako da je podano zelo preprosto, robustno in visokotemperatumo obstojno temperaturno tipalo z merilnim področjem do npr. približno 750°C. Plašč temperaturnega tipala je lahko ozemljen. Za obratovanje temperaturnega tipala je predviden smotrno merilni tok v področju mA pri merilni napetosti v področju mV, katerega temperaturno odvisne spremembe se obdelajo prek elektronskega ojačevalnika.

(K temu slika 2) /