WO2006097473A1 - Vorrichtung zur bestimmung und/oder überwachung der temperatur - Google Patents

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WO2006097473A1
WO2006097473A1 PCT/EP2006/060708 EP2006060708W WO2006097473A1 WO 2006097473 A1 WO2006097473 A1 WO 2006097473A1 EP 2006060708 W EP2006060708 W EP 2006060708W WO 2006097473 A1 WO2006097473 A1 WO 2006097473A1
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temperature
unit
medium
sensor
container
Prior art date
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PCT/EP2006/060708
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English (en)
French (fr)
Inventor
Dieter Schmidt
Original Assignee
Endress+Hauser Wetzer Gmbh+Co. Kg
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K11/00—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00
    • G01K11/12—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using changes in colour, translucency or reflectance
    • G01K11/16—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using changes in colour, translucency or reflectance of organic materials
    • G01K11/165—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using changes in colour, translucency or reflectance of organic materials of organic liquid crystals
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K1/00—Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
    • G01K1/16—Special arrangements for conducting heat from the object to the sensitive element

Definitions

  • the invention relates to a device for determining and / or
  • the medium may be, for example, a liquid, a gas, generally a fluid or a bulk material.
  • the container may be, for example, a tank or a pipe. When tube as a container this is generally traversed by the medium.
  • thermometer The temperature-dependent volume change of liquids and gases is traditionally used to measure the temperature.
  • the temperature By coupling with a mechanical moving pointer, the temperature can be displayed on a scale as a display unit.
  • the disadvantage is that it is a mechanical system with the associated known disadvantages (inertia, wear).
  • An alternative method of measurement is the well-known bimetallic thermometer. The differential expansion of two different, mechanically interconnected metals causes the bending of the bimetal. With the help of a pointer, the temperature is displayed. Again, this is a mechanical system.
  • Another method is based on changing the electrical properties of e.g. Resistors or thermocouples depending on the temperature. Since electrical energy is required for measurement and display, such thermometers are typically powered by an auxiliary voltage (power supply or battery).
  • Liquid crystal displays are also used: liquid crystals arranged in segments change their color or "appear / disappear" when reaching or exceeding the temperature assigned to the respective segment, which has the disadvantage that the temperature prevailing inside the tank / tank / pipe can not be displayed ,
  • the problem with temperature measurements is usually also the size ratio between the container in which the medium to be measured is located, and the sensor unit. For example, if it is only a tube with a very small inner diameter, it is difficult to place one or more sensors in the tube, or the design of the sensor has to be miniaturized accordingly. Furthermore, the sensors or associated units and components can also be designed so that they are very sensitive to the medium react. If, for example, it is necessary for the measured temperature values to be transmitted to a further remote control center or signal processing unit, it may be that the electronics must be remote from the actual measuring sensor, for example because the electronics connected to the sensor either can not handle higher temperatures or because the temperature generated by the electronics acts on the medium and would thus falsify the measurement.
  • the object of the invention is thus to propose a temperature measuring device that allows a simple and versatile application even under different conditions prevailing at the site.
  • the invention thus consists in that, as it were, a temperature transfer unit transmits the temperature to where the temperature sensor is located.
  • the temperature sensor is preferably arranged outside the container or the tube. This has the advantage that thus for the temperature sensor does not have the restrictions as they apply to an attachment in the container.
  • temperature-sensitive electronics can be used, or it can be used a sensor that is possibly larger in size, as would be given place in the container or the housing in which the sensor is integrated.
  • Another advantage of the invention is that thus also several easily interchangeable sensors can be attached, which allow mutual monitoring.
  • thermocouples For the sensor thus exist through the invention more implementation options.
  • An embodiment therefore provides that at least two temperature sensors are provided which are preferably of different nature, that is to say follow different measuring principles or have different designs.
  • the temperature measuring device is preferably used in process and control technology or in general in automation technology. The concept that the temperature for the transmission unit is transported to the outside and that thus the temperature is measured outside the process, contrary to the well-known method and thus runs contrary to the relevant Messtradition, which usually tries to introduce the sensor as directly as possible in the processes.
  • a temperature display unit can for example be attached directly to the temperature sensor so that the temperature can be read off directly on site.
  • the temperature sensor can also be configured such that the temperature display unit is a direct component of it - that is, that the temperature sensor includes the temperature display unit - or that the sensor directly displays the temperature.
  • Liquid crystals change in Depending on the temperature, their optical properties, in particular their "color”, depend on the fact that such liquid crystals do not require auxiliary energy.There are color crystals which react to different temperature ranges and there are those which reversibly or irreversibly change their properties.
  • An embodiment includes that the temperature sensor is mounted outside of the container.
  • the temperature transfer unit is at least partially disposed in or on the container.
  • the thermal contact should be as optimal as possible in order to obtain accurate and fast, i. enable timely measurements.
  • the temperature transfer unit can be mounted directly in the container in one embodiment.
  • the embodiment is such that as far as possible, the entire section, which is in the container, in thermal contact with the medium is completely covered by him, for example.
  • the temperature transfer unit may also be attached to the container. In this case, a surface measurement is made.
  • An embodiment includes that the temperature transfer unit is at least partially a part of the container. Thus, therefore, the device is at least partially permanently installed.
  • An embodiment includes that at least one insulation is provided which at least partially thermally insulated at least the temperature transfer unit. This thermal insulation ensures that as far as possible no temperature is lost from the system via the temperature transfer unit and, conversely, that no thermal interaction takes place with the environment which could falsify the measurement result.
  • the temperature transfer unit is a heat pipe.
  • Heat pipes or so-called heatpipes are known in the art. These are usually pipes in which there is a liquid medium. Through the medium takes place a heat transfer.
  • the advantage of such heat pipes is that they permit very rapid heat transfer and have substantially no temperature gradient, i. the heat pipe has essentially the same temperature at all points.
  • the temperature sensor connected to the heat pipe can measure the temperature of the medium in the container substantially without deviations.
  • a temperature transfer unit is possible whose thermal conductivity is known. This then allows the temperature of the medium to be calculated back from the measured temperature.
  • An embodiment includes that at least one protection unit is provided, which surrounds at least the temperature transfer unit at least in the region in which the temperature transfer unit is in thermal contact with the medium.
  • a protection unit is, for example, a protective tube, which surrounds the temperature transfer unit insofar as the temperature transfer unit protrudes into the container.
  • Such a protection unit thus constitutes a kind of recess in the container, which allows the temperature transfer unit to be introduced into and removed from the container without the process having to be interrupted.
  • thermosensor and / or the temperature transfer unit are configured such / is that the temperature sensor is interchangeably connected to the temperature transfer unit. It is thus possible any combination of temperature transfer unit and temperature sensor or temperature sensors.
  • An embodiment includes that at least one electronic unit is provided, which receives the measurement data of the temperature sensor, and which is thermally decoupled at least from the medium.
  • Such an electronic unit can serve, for example, for the processing, the preparation, the communication or the further billing of the data measured by the temperature sensor. Since the sensor is already outside the container, the electronics unit can be further detached from it, for example by communication via cable or by radio.
  • An embodiment includes that the temperature sensor is designed such that it is free from the supply of electrical current.
  • the temperature sensor is free from the requirement of its own power supply, whether by a cable connection to a power source, be it with its own battery o.a.
  • the sensor does not have its own energy source. The sensor therefore draws its required energy, for example, from the process itself.
  • thermo sensor is designed such that it transmits the measured data contactlessly to the electronic unit.
  • the measurement data are thus transmitted, for example via radio. This facilitates the thermal decoupling between the electronics unit and the sensor resp. the medium in the container.
  • An embodiment includes that at least the temperature display unit is designed such that it is free from the supply of electrical current.
  • the measuring device is thus not dependent on auxiliary power. It is therefore preferably provided a display unit which derives its energy directly from the process, which thus receives, for example, their energy from the temperature itself.
  • the advantage is that therefore there are no special requirements for the environment, for example that it is not necessary to provide for a power supply, or that For example, a supply unit must be regularly checked or replaced.
  • An embodiment includes that the temperature display unit is configured such that an additional statement is associated with the display of the temperature.
  • an additional statement is associated with the display of the temperature.
  • the temperature is displayed, but also related statements - or at least information - about the process, which takes place, for example, in the medium. For example, it can be displayed from which temperature the sterilization process takes place. By the temperature display so also additional information is output.
  • the temperature display unit is designed such that the additional statement is selectable.
  • different temperature ranges can be specified, for which then the separate display is made, or it is selected in which the display should have a higher resolution than in other areas.
  • This embodiment can also be realized in that the temperature indicator is completely or at least partially exchangeable.
  • the abovementioned liquid crystals are advantageous for this realization.
  • An embodiment includes that the temperature display unit is configured such that at least the maximum and / or minimum measured temperature can be displayed.
  • This embodiment is advantageous if the achievement of certain predetermined temperatures must be documented.
  • at least one measuring or display field must be provided in each case, which only follows a temperature change in one direction and which does not reversibly indicate the measured value.
  • the above-mentioned liquid crystals are also helpful.
  • the achievement of certain predetermined intermediate temperatures can also be displayed.
  • a further advantage is the design of the liquid crystal display in the way that it is completely or partially interchangeable, possibly provided with non-reversible display panels for displaying the maximum or minimum temperature during z.
  • B. a batch.
  • the element to be changed may be provided with marker fields, whereupon e.g. Batch information can be entered.
  • a proof of the actually reached maximum temperature of a paper recording is packed in or pasted over a self-adhesive reverse side onto a document.
  • thermoelectric display unit and / or the temperature sensor are designed such / is that the temperature display unit is interchangeably connected to the temperature sensor. Again, so the interchangeability and modularity of the measuring device.
  • An embodiment includes that the temperature display unit with at least a detachable and / or self-adhesive label field is provided.
  • a labeling field can, for example, include the display / measurement of the maximum temperature that has occurred and be provided with a description of the batch of the medium.
  • the self-adhesive property is useful if the labeling field is first applied to the temperature sensor and then connected to documents or other documents or packaging accompanying the medium whose temperature was measured.
  • the labeling field can also be designed such that it can be attached to corresponding fastening elements on the sensor or on the documents, etc.
  • Fig. 1 a schematic representation of the device according to the invention when used on a pipe
  • FIGS. 2 a), b) and c) three variants of the display unit of the device according to the invention.
  • Fig. 1 shows a container 10, wherein this is one of a - not shown here - medium flowed through pipe.
  • a protection unit 3 is introduced in the tube 10.
  • This protective tube 3 which is closed at the bottom, makes it possible to carry out all the activities required for the temperature measurement, for example introduction or replacement of the temperature transfer unit 1, etc., without disturbing the process and the medium in the container 10.
  • a bag is virtually produced in the container 10, which allows access to the medium in the container 10.
  • the temperature prevailing in the container 10 is transported via the temperature transfer unit 1 to the temperature sensor 2.
  • This is, for example, a so-called heat pipe or a heat pipe.
  • This temperature transfer unit 1 thus makes it possible to carry out the temperature measurement outside the container 10 and thus not limited by the associated restrictions.
  • the temperature display unit 5 is in this case directly connected to the temperature sensor 2. Alternatively, it may also be a common unit, so that therefore the temperature sensor 2 also serves as a display unit 5. Furthermore, the temperature sensor 2 is here still connected to an electronic unit 4, which further processes the measured value or, for example, passes it over a corresponding bus to a control room.
  • the connection between temperature sensor 2 and electronics unit 4 can be realized via cable or via radio. In any case, a thermal separation between the sensor 2 and the electronic unit 4 is advantageous in order to prevent mutual interference. For the most accurate measurement, the temperature sensor 2 and the Temperature transmission unit 1 surrounded by an insulation 6.
  • the insulation 6 thus ensures the most stable, as far as possible independent of the process and environmental conditions, thermal condition for the measuring arrangement.
  • FIGS. 2a), 2b) and 2c) each show a particular embodiment of the display unit 5 of the device according to the invention.
  • the temperature measuring device according to the invention is introduced with the temperature transfer unit 1 in a container wall.
  • the display unit 5 is here identical to the temperature sensor 2, which consists of temperature-dependent liquid crystals for this purpose. These change their optical properties depending on the applied temperature, i. depending on the temperature, a corresponding display appears.
  • the advantage here is that no electrical auxiliary power for the display or measurement must be provided.
  • a labeling field 7 is attached, which indicates here that the temperature of 100 ° C has been reached.
  • the temperature indication or statement on or through the labeling field 7 is preferably irreversible.
  • the labeling field 7 is designed such that it can be applied to a document accompanying the medium whose temperature has been measured. Alternatively, data can be applied to the labeling field 7 via the measurement or via the medium.
  • the display unit 5 is rotationally symmetrical in that the display unit 5 is mounted on a cylinder or is itself cylindrical in shape. As a result, each one strip of liquid crystals is highlighted or highlighted in color and can thus be viewed from all sides.
  • Fig. 2c) is in addition to the non-linear scale division an additional display / statement / information associated with the temperature display. It is indicated here whether sterilization takes place, i. the temperature related statement about the process taking place in the container or about the medium itself - e.g. Cook - is thus presented.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung der Temperatur eines Mediums in einem Behälter (10). Die Erfindung beinhaltet, dass mindestens eine Temperaturübertragungseinheit (1) vorgesehen ist, welche zumindest teilweise im thermischen Kontakt mit dem Medium steht, dass mindestens ein Temperatursensor (2) vorgesehen ist, welcher im thermischen Kontakt mit der Temperaturübertragungseinheit (1) steht, dass mindestens eine Temperaturanzeigeeinheit (5) vorgesehen ist, und dass der Temperatursensor (2) und/oder die Temperaturanzeigeeinheit (5) temperaturabhängige Flüssigkristalle beinhalten/beinhaltet.

Description

Beschreibung
Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung der
Temperatur
[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bestimmung und/oder
Überwachung der Temperatur eines Mediums in einem Behälter. Bei dem Medium kann es sich beispielsweise um eine Flüssigkeit, ein Gas, allgemein um ein Fluid oder um ein Schüttgut handeln. Bei dem Behälter kann es sich beispielsweise um einen Tank oder um ein Rohr handeln. Beim Rohr als Behälter wird dieses im Allgemeinen vom Medium durchströmt.
[0002] Die temperaturabhängige Volumenänderung von Flüssigkeiten und Gasen wird traditionell zur Messung der Temperatur verwendet. Durch Kopplung mit einem mechanischen bewegten Zeiger lässt sich die Temperatur auf einer Skala als Anzeigeeinheit anzeigen. Der Nachteil besteht darin, dass es sich um ein mechanisches System mit den damit verbundenen bekannten Nachteilen (Trägheit, Verschleiß) handelt. Eine alternative Messmethode ist das ebenfalls bekannte Bimetallthermometer. Die unterschiedliche Ausdehnung von zwei verschiedenen, mechanisch miteinander verbundenen Metallen bewirkt die Biegung des Bimetalls. Mit Hilfe eines Zeigers wird die Temperatur dargestellt. Auch hierbei handelt es sich um ein mechanisches System. Eine weitere Methode basiert auf der Änderung der elektrischen Eigenschaften von z.B. Widerständen oder Thermoelementen in Abhängigkeit von der Temperatur. Da zur Messung und Anzeige elektrische Energie benötigt wird, werden solche Thermometer typischerweise von einer Hilfsspannung (Netzteil oder Batterie) versorgt. In dieser Energieversorgung und dem damit verbundenen Aufwand ist somit auch der Nachteil dieser Methode zu sehen. Zur Anzeige von Oberflächentemperaturen werden u.a. auch Flüssigkristallanzeigen verwendet: In Segmenten angeordnete Flüssigkristalle ändern ihre Farbe bzw. „erscheinen/verschwinden" beim Erreichen oder Überschreiten der dem jeweiligen Segment zugeordneten Temperatur. Nachteilig daran ist, dass die im Inneren des Behälters/Tanks/Rohrs herrschende Temperatur damit nicht angezeigt werden kann.
[0003] Problematisch bei Temperaturmessungen ist meist auch das Größenverhältnis zwischen dem Behältnis, in welchem sich das zu messende Medium befindet, und der Sensoreinheit. Handelt es sich beispielsweise nur um ein Röhrchen mit sehr kleinem Innendurchmesser, so ist es schwierig, in das Rohr einen bzw. mehrere Sensoren zu platzieren bzw. die Ausgestaltung des Sensors muss entsprechend miniaturisiert werden. Weiterhin können die Sensoren oder damit verbundenen Einheiten und Bestandteile auch so ausgestaltet sein, dass sie sehr empfindlich auf das Medium reagieren. Ist es beispielsweise erforderlich, dass die gemessenen Temperaturwerte zu einer weiter entfernten Leitzentrale bzw. Signalverarbeitungseinheit übermittelt werden, so kann es sein, dass die Elektronik vom eigentlichen Messsensor abgesetzt sein muss, z.B. weil die mit dem Sensor verbundene Elektronik entweder höhere Temperaturen nicht verträgt oder weil die von der Elektronik erzeugte Temperatur auf das Medium einwirkt und somit die Messung verfälschen würde.
[0004] Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, eine Temperaturmessvorrichtung vorzuschlagen, die eine einfache und vielseitige Anwendung auch unter unterschiedlichen am Messort herrschenden Bedingungen erlaubt.
[0005] Die Aufgabe löst die Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1. Die
Erfindung besteht somit darin, dass eine Temperaturübertragungseinheit sozusagen die Temperatur dorthin überträgt, wo sich der Temperatursensor befindet. Der Temperatursensor ist dabei vorzugsweise außerhalb des Behälters oder des Rohres angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass somit für den Temperatursensor nicht die Beschränkungen wie sie für eine Anbringung im Behälter gelten. So kann z.B. temperaturempfindliche Elektronik verwendet werden, oder es kann ein Sensor verwendet werden, der ggf. größer dimensioniert ist, als im Behälter bzw. dem Gehäuse, in das der Sensor integriert ist, Platz gegeben wäre. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass somit auch mehrere leicht wechselbare Sensoren angebracht werden können, die eine gegenseitige Überwachung ermöglichen. Dies schafft einerseits eine erhöhte Sicherheit und Verfügbarkeit der Messstelle durch Redundanz, andererseits reduziert es durch die Anbringung unterschiedlicher Sensortypen (z.B. PtIOO und Thermoelemente) die typenbedingte Ausfallwahrscheinlichkeit eines Einzelsensors. Für die Sensorik bestehen somit durch die Erfindung mehr Umsetzungsmöglichkeiten. Eine Ausgestaltung sieht daher vor, dass mindestens zwei Temperatursensoren vorgesehen sind, welche vorzugsweise unterschiedlich beschaffen sind, also unterschiedlichen Messprinzipien folgen oder unterschiedlich ausgestaltet sind. Das Temperaturmessgerät wird vorzugsweise in der Prozess- und Regeltechnik oder allgemein in der Automatisierungstechnik verwendet. Das Konzept, dass die Temperatur für die Übertragungseinheit nach außen transportiert wird und dass somit die Temperatur außerhalb des Prozesses gemessen wird, widerspricht dem allgemein bekannten Verfahren und läuft somit der diesbezüglichen Messtradition konträr, welche üblicherweise versucht, den Sensor möglichst direkt in den Prozesse einzubringen. Eine Temperaturanzeigeeinheit kann beispielsweise direkt beim Temperatursensor angebracht sein, so dass sich direkt vor Ort die Temperatur ablesen lässt. Dabei kann der Temperatursensor auch so ausgestaltet sein, dass die Temperaturanzeigeeinheit ein direkter Bestandteil von ihm ist - dass also der Temperatursensor die Temperaturanzeigeeinheit beinhaltet - oder dass der Sensor direkt die Temperatur anzeigt. Flüssigkristalle ändern in Ab- hängigkeit von der Temperatur ihre optischen Eigenschaften, insbesondere ihre „Farbe". Der große Vorteil besteht dabei darin, dass solche Flüssigkristalle keine Hilfsenergie benötigen. Es gibt Farbkristalle, die auf unterschiedliche Temperaturbereiche reagieren und es gibt welche, die ihre Eigenschaften reversibel oder irreversibel verändern.
[0006] Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass der Temperatursensor außerhalb des Behälters angebracht ist.
[0007] Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Temperaturübertragungseinheit zumindest teilweise im oder am Behälter angeordnet ist. Der thermische Kontakt sollte möglichst optimal sein, um genaue und auch schnelle, d.h. zeitnahe Messungen zu ermöglichen. Dafür kann die Temperaturübertragungseinheit in einer Ausgestaltung direkt im Behälter angebracht sein. Vorzugsweise ist dabei die Ausgestaltung so, dass möglichst der gesamte Abschnitt, der sich im Behälter findet, im thermischen Kontakt mit dem Medium steht, von ihm beispielsweise vollständig bedeckt wird. Die Temperaturübertragungseinheit kann jedoch auch am Behälter angebracht sein. In diesem Fall wird eine Oberflächenmessung vorgenommen.
[0008] Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass die Temperaturübertragungseinheit zumindest teilweise ein Bestandteil des Behälters ist. Somit ist also die Vorrichtung zumindest teilweise fest eingebaut.
[0009] Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass mindestens eine Isolierung vorgesehen ist, welche mindestens die Temperaturübertragungseinheit zumindest teilweise thermisch isoliert. Diese thermische Isolierung sorgt dafür, dass über die Temperaturübertragungseinheit möglichst keine Temperatur aus dem System verloren geht und dass umgekehrt mit der Umgebung keine thermische Wechselwirkung stattfindet, die das Messergebnis verfälschen könnte.
[0010] Eine Ausgestaltung sieht vor, dass es sich bei der Temperaturübertragungseinheit um ein Wärmerohr handelt. Wärmerohre oder sog. Heatpipes sind im Stand der Technik bekannt. Es handelt sich meist um Rohre, in welchen sich ein flüssiges Medium befindet. Durch das Medium findet ein Wärmetransport statt. Der Vorteil von solchen Wärmerohren besteht darin, dass sie eine sehr schnelle Wärmeübertragung erlauben und im Wesentlichen keinen Temperaturgradienten aufweisen, d.h. das Wärmerohr hat an allen Stellen im Wesentlichen die gleiche Temperatur. Damit kann der mit dem Wärmerohr verbundene Temperatursensor im Wesentlichen ohne Abweichungen die Temperatur des Mediums im Behälter messen. Alternativ ist eine Temperaturübertragungseinheit möglich, deren Wärmeleitfähigkeit bekannt ist. Damit lässt sich dann aus der gemessenen Temperatur die Temperatur des Mediums rückrechnen.
[0011] Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass mindestens eine Schutzeinheit vorgesehen ist, welche mindestens die Temperaturübertragungseinheit zumindest in dem Bereich umgibt, in welchem die Temperaturübertragungseinheit in thermischem Kontakt mit dem Medium steht. Eine solche Schutzeinheit ist beispielsweise ein Schutzrohr, welches die Temperaturübertragungseinheit umgibt, insofern die Temperaturübertragungseinheit in den Behälter hineinragt. Eine solche Schutzeinheit stellt somit eine Art Aussparung im Behälter dar, die ein Einbringen der Temperaturübertragungseinheit in den und ein Entfernen der Temperaturübertragungseinheit aus dem Behälter erlaubt, ohne dass der Prozess unterbrochen werden muss.
[0012] Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Temperatursensor und/oder die Temperaturübertragungseinheit derartig ausgestaltet sind/ist, dass der Temperatursensor austauschbar mit der Temperaturübertragungseinheit verbunden ist. Es ist somit eine beliebige Kombination von Temperaturübertragungseinheit und Temperatursensor bzw. Temperatursensoren möglich.
[0013] Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass mindestens eine Elektronikeinheit vorgesehen ist, welche die Messdaten des Temperatursensors empfängt, und welche thermisch zumindest vom Medium entkoppelt ist. Eine solche Elektronikeinheit kann beispielsweise der Verarbeitung, der Aufbereitung, der Kommunikation oder der weiteren Verrechnung der vom Temperatursensor gemessenen Daten dienen. Da sich bereits der Sensor außerhalb des Behälters befindet, lässt sich die Elektronikeinheit weiter davon absetzen, indem beispielsweise die Kommunikation über Kabel oder per Funk erfolgt.
[0014] Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass der Temperatursensor derartig ausgestaltet ist, dass er frei von der Versorgung durch elektrischen Strom ist. Insbesondere ist der Temperatursensor frei vom Erfordernis einer eigenen Energieversorgung, sei es durch eine Kabelverbindung mit einer Stromquelle, sei es mit einer eigenen Batterie o.a. Der Sensor verfügt also insbesondere nicht über eine eigene Energiequelle. Der Sensor bezieht daher seine erforderliche Energie beispielsweise aus dem Prozess selbst.
[0015] Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Temperatursensor derartig ausgestaltet ist, dass er die gemessenen Daten berührungslos zur Elektronikeinheit überträgt. Die Messdaten werden also beispielsweise über Funk übertragen. Dies erleichtert die thermische Entkopplung zwischen der Elektronikeinheit und dem Sensor resp. dem Medium im Behälter.
[0016] Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass mindestens die Temperaturanzeigeeinheit derartig ausgestaltet ist, dass sie frei von der Versorgung durch elektrischen Strom ist. Die Messvorrichtung ist somit nicht auf Hilfsenergie angewiesen. Es ist also vorzugsweise eine Anzeigeeinheit vorgesehen, welche ihre Energie direkt aus dem Prozess bezieht, welche also beispielsweise ihre Energie aus der Temperatur selbst erhält. Der Vorteil ist, dass somit keine besonderen Anforderungen an die Umgebung bestehen, dass z.B. nicht für eine Stromversorgung gesorgt werden muss, oder dass beispielsweise eine Versorgungseinheit regelmäßig überprüft oder ausgetauscht werden muss.
[0017] Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass die Temperaturanzeigeeinheit derartig ausgestaltet ist, dass mit der Anzeige der Temperatur eine zusätzliche Aussage verbunden ist. Es wird also nicht nur die Temperatur angezeigt, sondern auch damit verbundene Aussagen - bzw. zumindest eine Information - über den Prozess, welcher beispielsweise im Medium stattfindet. So kann beispielsweise angezeigt werden, ab welcher Temperatur der Vorgang der Sterilisation stattfindet. Durch die Temperaturanzeige wird also auch eine Zusatzinformation ausgegeben.
[0018] Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Temperaturanzeigeeinheit derartig ausgestaltet ist, dass die zusätzliche Aussage auswählbar ist. Es können also beispielsweise unterschiedliche Temperaturbereiche vorgegeben werden, für die dann die gesonderte Anzeige erfolgt, oder es wird ausgewählt, in welchem die Anzeige eine höhere Auflösung haben soll als in anderen Bereichen. Diese Ausgestaltung kann auch dadurch realisiert werden, dass die Temperaturanzeige vollständig oder zumindest teilweise austauschbar ist. Für diese Realisierung sind insbesondere die oben genannten Flüssigkristalle vorteilhaft.
[0019] Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass die Temperaturanzeigeeinheit derartig ausgestaltet ist, dass mindestens die maximale und/oder minimale gemessene Temperatur anzeigbar ist. Diese Ausgestaltung ist vorteilhaft, wenn das Erreichen von bestimmten vorgegebenen Temperaturen dokumentiert werden muss. Es muss also zumindest jeweils ein Mess- oder Anzeigefeld vorgesehen sein, welches nur einer Temperaturänderung in einer Richtung folgt und welches nicht reversibel den Messwert anzeigt. Hierfür sind ebenfalls die oben erwähnten Flüssigkristalle hilfreich. Weiterhin kann auch das Erreichen von bestimmten vorgegebenen Zwischentemperaturen angezeigt werden. Vorteilhaft ist weiterhin die Ausgestaltung der Flüssigkeitskristallanzeige in der Art, dass diese komplett oder teilweise wechselbar ist, ggf. versehen mit nicht-reversiblen Anzeigefeldern zur Anzeige der Maximal- bzw. Minimaltemperatur während z. B. einer Charge. Das zu wechselnde Element kann mit Markierungsfeldern ausgestattet sein, worauf z.B. Chargeninformationen eingetragen werden können. So kann z.B. ein Nachweis über die tatsächlich erreichte Höchsttemperatur einer Papieraufzeichnung beigepackt bzw. (über selbstklebende Rückseite) auf ein Dokument aufgeklebt werden.
[0020] Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Temperaturanzeigeeinheit und/oder der Temperatursensor derartig ausgestaltet sind/ist, dass die Temperaturanzeigeeinheit austauschbar mit dem Temperatursensor verbunden ist. Auch hier also die Austauschbarkeit und Modularität der Messvorrichtung.
[0021] Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass die Temperaturanzeigeeinheit mit mindestens einem ablösbaren und/oder selbstklebenden Beschriftungsfeld versehen ist. Ein solches Beschriftungsfeld kann beispielsweise die Anzeige/Messung der maximalen aufgetretenen Temperatur beinhalten und mit einer Bezeichnung der Charge des Mediums versehen werden. Die Eigenschaft des Selbstklebens ist für den Fall sinnvoll, dass das Beschriftungsfeld zunächst auf dem Temperatursensor aufgebracht und anschließend mit Dokumenten oder sonstigen das Medium, dessen Temperatur gemessen wurde, begleitenden Unterlagen oder Verpackungen verbunden wird. Das Beschriftungsfeld kann auch derartig ausgestaltet sein, dass es an entsprechende Befestigungselemente auf dem Sensor bzw. an den Dokumenten etc. angebracht werden kann.
[0022] Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
[0023] Fig. 1 : eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei der Anwendung an einem Rohr, und
[0024] Fign. 2 a), b) und c): drei Varianten der Anzeigeeinheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
[0025] Fig. 1 zeigt einen Behälter 10, bei welchem es sich hier um einen von einem - hier nicht gezeigten - Medium durchströmtes Rohr handelt. In das Rohr 10 ist eine Schutzeinheit 3 eingebracht. Dieses unten verschlossene Schutzrohr 3 erlaubt es, alle für die Temperaturmessung erforderlichen Aktivitäten, z.B. Einbringen oder Austauschen der Temperaturübertragungseinheit 1 etc., durchzuführen, ohne den Prozess und das Medium im Behälter 10 zu stören. Durch die Schutzeinheit 3 wird quasi eine Tasche im Behälter 10 erzeugt, welche einen Zugang zum Medium im Behälter 10 erlaubt. Die im Behälter 10 herrschende Temperatur wird über die Temperaturübertragungseinheit 1 zum Temperatursensor 2 transportiert. Hierbei handelt es sich beispielsweise um ein sog. Wärmerohr oder um eine Heatpipe. Diese Temperaturübertragungseinheit 1 erlaubt es somit, die Temperaturmessung außerhalb des Behälters 10 und somit nicht durch die damit verbundenen Beeinschränkungen limitiert durchzuführen. Für die Ausgestaltung des Temperatursensors 2 gibt es somit eine größere Freiheit. Die Temperaturanzeigeeinheit 5 ist hierbei mit dem Temperatursensor 2 direkt verbunden. Es kann sich alternativ auch um eine gemeinsame Einheit handeln, so dass also der Temperatursensor 2 sogleich auch als Anzeigeeinheit 5 dient. Weiterhin ist der Temperatursensor 2 hier noch mit einer Elektronikeinheit 4 verbunden, welche den Messwert weiterverarbeitet oder beispielsweise über einen entsprechenden Bus an eine Leitwarte übergibt. Die Verbindung zwischen Temperatursensor 2 und Elektronikeinheit 4 kann dabei über Kabel oder auch über Funk realisiert sein. Auf jeden Fall ist eine thermische Trennung zwischen dem Sensor 2 und der Elektronikeinheit 4 vorteilhaft, um eine gegenseitige Beeinflussung zu verhindern. Für eine möglichst genaue Messung sind weiterhin der Temperatursensor 2 und die Temperaturübertragungseinheit 1 von einer Isolierung 6 umgeben. Diese verhindert eine Auswirkung des Außenbereichs auf die Messung, weiterhin wird auch verhindert, dass über die Temperaturübertragungseinheit 1 Temperatur aus dem Behälter 10 nach außen transportiert wird. Die Isolierung 6 stellt also einen möglichst stabilen, von den Prozess- und Umgebungsbedingungen weitestgehend unabhängigen, thermischen Zustand für die Messanordnung sicher.
[0026] Die Figuren 2a), 2b) und 2c) zeigen jeweils eine besondere Ausgestaltung der Anzeigeeinheit 5 der erfindungsgemäßen Vorrichtung. In der Fig. 2 a) ist das erfindungsgemäße Temperaturmessgerät mit der Temperaturübertragungseinheit 1 in eine Behälterwand eingebracht. Die Anzeigeeinheit 5 ist hier identisch mit dem Temperatursensor 2, welcher hierfür aus temperaturabhängigen Flüssigkristallen besteht. Diese ändern je nach der anliegenden Temperatur ihre optischen Eigenschaften, d.h. je nach der Temperatur erscheint eine jeweils entsprechende Anzeige. Der Vorteil besteht dabei darin, dass keine elektrisch Hilfsenergie für die Anzeige bzw. Messung bereitgestellt werden muss. Auf der Anzeigeneinheit 5 der Fig. 2a) ist ein Beschriftungsfeld 7 angebracht, welches hier anzeigt, dass die Temperatur von 100°C erreicht worden ist. Die Temperaturanzeige oder -aussage auf oder durch das Beschriftungsfeld 7 ist vorzugsweise irreversibel. Das Beschriftungsfeld 7 ist derartig ausgestaltet, dass es auf einem das Medium, dessen Temperatur gemessen worden ist, begleitenden Dokument aufbringbar ist. Alternativ lassen sich Daten über die Messung oder über das Medium auf dem Beschriftungsfeld 7 aufbringen. In der Fig. 2b) ist die Anzeigeneinheit 5 rotationssymmetrisch ausgeführt, indem die Anzeigeeinheit 5 auf einem Zylinder aufgebracht ist bzw. selbst zylinderförmig ausgestaltet ist. Dadurch wird jeweils ein Streifen der Flüssigkristalle sichtbar oder farbig hervorgehoben und kann somit von allen Seiten betrachtet werden. In der Fig. 2c) ist neben der nichtlinearen Skaleneinteilung eine zusätzliche Anzeige/Aussage/Information mit der Temperaturanzeige verbunden. Es wird hier angezeigt, ob eine Sterilisation stattfindet, d.h. die mit der Temperatur verbundene Aussage über den Prozess, der im Behälter stattfindet oder über das Medium selbst - z.B. kochen -, wird somit dargestellt.
[0027] Bezugszeichenliste
[0028]
Figure imgf000008_0001
Isolierung
Beschriftungsfeld
Behälter

Claims

Ansprüche
[0001] Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung der Temperatur eines
Mediums in einem Behälter (10), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Temperaturübertragungseinheit (1) vorgesehen ist, welche zumindest teilweise im thermischen Kontakt mit dem Medium steht, dass mindestens ein Temperatursensor (2) vorgesehen ist, welcher im thermischen Kontakt mit der Temperaturübertragungseinheit (1) steht, dass mindestens eine Temperaturanzeigeeinheit (5) vorgesehen ist, und dass der Temperatursensor (2) und/oder die Temperaturanzeigeeinheit (5) temperaturabhängige Flüssigkristalle beinhalten/ beinhaltet.
[0002] Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (2) außerhalb des Behälters (10) angebracht ist.
[0003] Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine
Isolierung (6) vorgesehen ist, welche mindestens die Temperaturübertragungseinheit (1) zumindest teilweise thermisch isoliert.
[0004] Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der
Temperaturübertragungseinheit (1) um ein Wärmerohr handelt.
[0005] Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine
Schutzeinheit (3) vorgesehen ist, welche mindestens die Temperaturübertragungseinheit (1) zumindest in dem Bereich umgibt, in welchem die Temperaturübertragungseinheit (1) in thermischem Kontakt mit dem Medium steht.
[0006] Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine
Elektronikeinheit (4) vorgesehen ist, welche die Messdaten des Temperatursensors (2) empfängt, und welche thermisch zumindest vom Medium entkoppelt ist.
[0007] Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (2) derartig ausgestaltet ist, dass er frei von der Versorgung durch elektrischen Strom ist.
[0008] Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (2) derartig ausgestaltet ist, dass er die gemessenen Daten berührungslos zur Elektronikeinheit (4) überträgt.
[0009] Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturanzeigeeinheit (5) derartig ausgestaltet ist, dass mit der Anzeige der Temperatur eine zusätzliche Aussage verbunden ist.
[0010] Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturanzeigeeinheit (5) derartig ausgestaltet ist, dass mindestens die maximale und/ oder minimale gemessene Temperatur anzeigbar ist.
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