WO2020001875A1 - Temperature calibrator - Google Patents

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WO2020001875A1
WO2020001875A1 PCT/EP2019/063409 EP2019063409W WO2020001875A1 WO 2020001875 A1 WO2020001875 A1 WO 2020001875A1 EP 2019063409 W EP2019063409 W EP 2019063409W WO 2020001875 A1 WO2020001875 A1 WO 2020001875A1
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WO
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cavity
coupling unit
measuring device
calibration device
calibration
Prior art date
Application number
PCT/EP2019/063409
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German (de)
French (fr)
Inventor
Christian Peuker
Marc Schalles
Pavo Vrdoljak
Original Assignee
Endress+Hauser Wetzer Gmbh+Co. Kg
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K15/00Testing or calibrating of thermometers
    • G01K15/005Calibration
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K1/00Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
    • G01K1/16Special arrangements for conducting heat from the object to the sensitive element
    • G01K1/18Special arrangements for conducting heat from the object to the sensitive element for reducing thermal inertia

Definitions

  • the invention relates to a calibration device for calibrating at least one measuring device for determining and / or monitoring the temperature of a medium.
  • the measuring device is, for example, a thermometer, or a temperature determination unit of a thermal flow measuring device, or a temperature switch.
  • thermometers Thermometers, thermal flow meters and temperature switches are known per se from the prior art. For the sake of simplicity and without restricting generality, the following description refers exclusively to thermometers. However, the considerations can be applied to thermal
  • thermometers in a wide variety of configurations have become known from the prior art. There are thermometers that use the expansion of a liquid, a gas or a solid with a known expansion coefficient to measure the temperature, or those that relate the electrical conductivity of a material or a quantity derived from it to temperature, such as that electrical resistance at
  • thermometers especially pyrometers, use the thermal radiation of a substance to determine its temperature.
  • the respective underlying measurement principles are available in a variety of
  • a temperature sensor in the form of a so-called thin-film sensor, in particular a resistance temperature detector (RTD), there is, for example, one provided with connecting wires and applied to a carrier substrate
  • Sensor element used the back of the carrier substrate is usually coated with metal. So-called sensor elements are used
  • Resistance elements which are provided for example by platinum elements, are used, which are also commercially available under the names PT10, PT100, and PT1000, among others.
  • thermocouples In the case of temperature sensors in the form of thermocouples, in turn, the temperature is determined by a thermal voltage that arises from different materials between the thermowires connected on one side.
  • Thermocouples according to DIN standard IEC584, eg thermocouples, are usually used for temperature measurement of type K, J, N, S, R, B, T or E, used as a temperature sensor.
  • other material pairs in particular those with a measurable Seebeck effect, are also possible.
  • thermometers Calibration of the thermometers is required for many areas of application.
  • a calibration is generally understood as a determination of the extent to which an output variable of a measuring device corresponds to the true value of the respective process variable.
  • thermometers For the calibration of thermometers, so-called calibration baths and so-called block calibrators, for example, have become known from the prior art.
  • a comparative calibration is usually carried out, in which a thermometer to be calibrated is compared with a reference thermometer with regard to its respective output variable and the value for the temperature derived therefrom.
  • a block calibrator comprises a calibrator block in the form of a solid, which can be heated to a predeterminable calibration temperature by means of a heating / control unit. At least two cavities are arranged in the calibration block, which are used to hold a reference thermometer and the at least one thermometer to be calibrated.
  • Cavities are often designed in the form of bores and the calibrator block is made of a thermally conductive material, for example a metal or a ceramic. Both block calibrators have become known, in which the
  • Reference thermometer is fixed, as well as those in which the reference thermometer can be detachably arranged. To calibrate the one to be calibrated
  • thermometer is then compared, for example, to an output variable of the thermometer with the temperature of the calibrator block determined by the reference thermometer.
  • a disadvantage of calibration devices in the form of block calibrators is that they generally have a lower accuracy than a calibration bath with regard to calibration.
  • One of the reasons for this is that an exact temperature measurement in solids is difficult.
  • various measurement errors can occur, some of which are listed below as examples:
  • Thermometer and the calibration block is dependent, among other things, on the mechanical coupling between the calibration block and the thermometer; In particular, air gaps between the calibration block and the thermometer in the state arranged in the cavity play a decisive role in this regard.
  • thermometers to be calibrated have different structures, for example with regard to the arrangement of the
  • the respective thermal coupling also varies.
  • different values for the temperature determined by means of the thermometer to be calibrated can occur.
  • thermometer and the thermometer to be calibrated are each exposed to the same temperature.
  • the thermal contacts between the calibration block and the reference thermometer and the thermal contacts between the calibration block and the thermometer to be calibrated play a role
  • thermometer or between the calibrator block and the thermometer to be calibrated in each case an exchange of heat until there is a thermal
  • Thermometer each a constant temperature. It is also of crucial importance that the same temperature prevails in each of the cavities or for each of the measuring devices introduced into the calibrator block, that is to say that the reference thermometer and the thermometer to be calibrated essentially have the same temperature have the same temperature. This temperature is referred to below as the equilibrium temperature. Until this equilibrium is reached, heat spreads or conducts within the calibrator block and between the calibrator block and the respective measuring devices.
  • heat dissipation or heat conduction becomes a Heat flow understood in any direction, in particular this includes both a heat flow from the calibrator block to at least one of the thermometers, corresponding to the case that the calibrator block has a higher temperature than the respective thermometer, and also in the opposite direction, in the event that the calibrator block has a lower temperature, understood.
  • the time that elapses until a thermal equilibrium is reached after a temperature change DT basically depends on the structure of the block calibrator, on the thermal conductivities of the materials used and on the thermal contacts, for example between the calibrator block and the respective one
  • Thermometer or between the heating / control unit and the calibrator block.
  • This object is achieved by comprising a calibration device for calibrating at least one measuring device for determining and / or monitoring the temperature of a medium
  • a calibrator block with at least one cavity for receiving the at least one measuring device to be calibrated
  • a heating / control unit which is arranged and configured to heat the calibrator block to a predeterminable calibration temperature.
  • at least one thermally conductive coupling unit is also provided, the coupling unit being designed and insertable into the cavity in such a way that at least a portion of an inner volume of the cavity is at least partially surrounded by the coupling unit, and
  • any air gaps or material transitions may represent disadvantageous thermal resistances. Since air gaps and
  • Material transitions can also be different in different cavities, and moreover, even if a measuring device is introduced several times into the same cavity, it cannot always be guaranteed that several measuring devices placed in a calibrator block are each exposed to the same temperature at the same temperature of the calibrator block, or that a measuring device is exposed to the same temperature each time at the same temperature of the calibrator block during successive calibrations in the same cavity.
  • the coupling unit according to the invention now advantageously ensures a homogeneous
  • Heat distribution at least within the sub-area ensures, in particular, homogeneous heat conduction and, consequently, homogeneous
  • Temperature distribution in particular an essentially constant temperature, at least in the partial area at least partially surrounded by the coupling unit. In this way, the accuracy with regard to calibration of at least one measuring device can be significantly increased. In addition, any waiting times, which are until the establishment of a thermal equilibrium within the calibrator block with measuring devices arranged in the cavities, are shorter.
  • the measuring device is, for example, a thermometer or a temperature determination unit of a thermal
  • the measuring device comprises at least one temperature-sensitive sensor element, for example a temperature sensor, in particular in the form of a resistance element or a thermocouple.
  • the coupling unit is designed and arranged such that it at least partially surrounds the sensor element when the measuring device is installed.
  • the solution according to the invention serves to overcome the problems described with regard to block calibrators and, consequently, the achievable measurement accuracy.
  • a coupling unit according to the invention good thermal coupling, that is to say good thermal contact, can be ensured between the measuring device and the calibrator block.
  • thermal coupling mechanical coupling can also be guaranteed.
  • the coupling unit is at least partially on an inner one
  • the coupling unit is thus arranged between the inner wall of the cavity and the outer wall of the measuring device when it is inserted into the cavity.
  • the measuring device can in particular be removed from the cavity without having to remove the coupling element.
  • the coupling unit is configured to one
  • a mechanical coupling can in particular reduce or avoid air gaps that may occur.
  • any thermal resistances due to material changes have less variance. Differences in temperature in different cavities, or in the case of several calibrations of a measuring device in the same cavity, are thus significantly reduced.
  • the coupling unit is designed and / or arranged in such a way that it at least partially surrounds the measuring device when the measuring device is arranged in the cavity, in particular the coupling unit is arranged in such a way that it is in the state in the cavity Measuring device at least partially surrounds at least part of the measuring device, in which a sensor element of the measuring device is arranged.
  • several coupling units can also be provided, in particular if the measuring device has several sensor elements arranged at several positions. In connection with thermometers, the latter case involves so-called multipoint thermometers, which are known per se from the prior art. It is also possible for a single coupling unit to be designed and / or arranged such that a coupling unit at least partially surrounds a plurality of sensor elements of the measuring device when the measuring device is arranged in the cavity.
  • a particularly preferred embodiment includes that the coupling unit comprises a solid lubricant, in particular graphite, boron nitride, copper or brass, or the coupling unit in the form of a powder, in the form of a coating, or in the form of a solid body, preferably in the form of a film or in the form of a tubular body, in particular a sleeve.
  • a solid lubricant in particular graphite, boron nitride, copper or brass
  • the coupling unit in the form of a powder, in the form of a coating, or in the form of a solid body, preferably in the form of a film or in the form of a tubular body, in particular a sleeve.
  • thermal pastes to improve thermal contacts between two objects.
  • these have the disadvantage that the respective thermal contact cannot be reproduced well and the quality of the contact is not constant, for example due to progressive corrosion.
  • Solid lubricants have the advantage that they can be arranged more easily and, above all, precisely and reproducibly. They are also particularly suitable for compensating shape tolerances. A reproducible thermal contact between the immersion body and the measuring insert can thus be achieved.
  • the powder in the form of a powder, can, for example, be introduced into the cavity before the measuring device is arranged in the cavity. In the case of a coating, this can in turn
  • the body can, for example, be dimensioned such that, when the measuring device is installed, it is arranged in the cavity, in particular with an exact fit, in an intermediate space in which an air gap would otherwise form. It is therefore adapted to the dimensions of the cavity and / or the measuring device.
  • the coupling unit comprises at least one material with anisotropic thermal conductivity.
  • the thermal conductivity of the coupling unit depends on the direction. For example, a thermal conductivity can be greater in a first plane than in a second plane, which runs perpendicular to the first plane.
  • Coupling unit can be advantageously influenced in a targeted manner by a design of the coupling unit that may be specially designed for a specific application. For example, it can be achieved that, as a result of a temperature change in the calibrator block, there is first a circumferential distribution of the heat in the area of the coupling unit before it propagates from the coupling unit into a volume of the partial area and thus to the measuring device.
  • the coupling unit is arranged and / or configured in such a way that, parallel to at least one inner wall of the cavity, it has a higher, in particular at least 10 times larger, in particular at least 30 times higher, thermal conductivity than perpendicular to the inner wall.
  • the coupling unit is designed to ensure that a temperature at least in the partial area of the inner volume of the cavity, which partial area at least partially from the
  • Coupling unit is surrounded, is essentially constant. Furthermore, the temperatures in the partial area and those of the calibrator block are then advantageously the same.
  • a further preferred embodiment includes that the coupling unit is designed such that it enables, in particular reversible, movement of the measuring device relative to the cavity, in particular in the axial direction.
  • different materials in particular with different coefficients of thermal expansion, are used for the measuring device and the calibrator block.
  • the coupling unit is then preferably designed such that it compensates for the different, in particular reversible, expansions due to changes in the temperature, in particular in the longitudinal direction. In this way, a constant thermal contact between the cavity and the measuring device can be ensured regardless of the temperature.
  • fastener can be a separate component.
  • fastening means it is also possible for the fastening means to be part of the calibration device and in particular arranged in the cavity and / or part of the measuring device.
  • an embodiment comprises that an inner wall of the cavity has a shoulder and / or a projection which serves as a fastening means, an inner diameter of the cavity being variable along a longitudinal axis of the cavity.
  • the inner diameter in an end region of the cavity can be larger than in the region of the opening, which is in the region of the
  • the inside diameter of the cavity is smaller in the region of the projection than in other regions. If the measuring device is removed from the cavity, these configurations automatically prevent the coupling unit from moving in the axial direction through the shoulder or through the projection in the inner wall of the cavity.
  • a further embodiment provides that the fastening means is a, in particular mechanical, fitting connection, in particular where that
  • Fastening means has at least one snap ring or a fitting ring.
  • the fastening means can be an adhesive.
  • a further embodiment includes that the fastening means is at least partially made of a sintered material.
  • the calibration device comprises at least one thermally conductive coupling element, which coupling element between at least a partial area of the heating / control unit and a partial area of the
  • Calibrator block is arranged, and which coupling element is used to ensure a homogeneous heat distribution at least in the partial area of the calibrator block.
  • the coupling element can be configured analogously to the at least one coupling unit in at least one of the embodiments described. However, it is not arranged in a cavity of the calibrator block, but rather is arranged between a partial area of the heating / control unit and a partial area of the calibrator block. In this way, the coupling element ensures a homogeneous heat distribution, in particular from the control / heating unit to the calibrator block.
  • thermometer 1 a block calibrator and two measuring devices in the form of thermometers according to the prior art
  • FIG. 3 a second embodiment of a calibration device according to the invention with a coupling unit, in which the coupling unit is fastened within the cavity of the calibrator body, and
  • Fig. 4 shows a third embodiment of a calibration device according to the invention with a coupling element arranged between the heating / control unit and the calibrator block.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of a calibration device 1 according to the prior art.
  • the calibration device 1 comprises a calibrator block 7 with four cavities 8, into each of which a measuring device 2 can be inserted.
  • the measuring devices 2 for determining the temperature of a medium shown by way of example in FIG. 1 are each a thermometer.
  • a heating / control unit 9 is arranged below the calibrator block 7, by means of which the calibrator block 7 can be heated to a predeterminable calibration temperature TK. It should be pointed out that the heating control unit 7 does not necessarily have to be arranged below the calibrator block 7. Rather, all configurations and arrangements known to the person skilled in the art from the prior art in connection with block calibrators 1 for a heating / control unit 9 are conceivable. There are also many others.
  • the reference measuring device 2 can be detachably or permanently arranged within one of the cavities 8 of the calibration device 1.
  • the calibration device 1 can also have a computing unit [not shown], by means of which a comparison can be made using a reference measuring device
  • the measuring device 2 'measured temperature can be compared with a temperature measured by means of the measuring device 2 to be calibrated. On the basis of the comparison, the measuring device 2 to be calibrated can then be calibrated, for example by establishing a functional relationship between an output variable of the measuring device 2 on the basis of the comparison of those using the measuring devices 2 and 2 ′
  • the two measuring devices 2 and 2 'shown are each a thermometer with a measuring insert 3 or 3' and electronics 4 or 4 'according to the prior art.
  • the electronics 4 or 4 ' can also be arranged separately from the measuring insert 3 or 3'.
  • the sensor element 5 or 5 ' need not necessarily be one
  • Act resistance element, or the number of connecting lines 6 or 6 'used does not necessarily have to be two. Rather, depending on
  • the calibration device 1 comprises a coupling unit 10 according to the invention, which is arranged in the partial area T of the inner volume V of the cavity 8, in which partial area T the sensor element 5 is located when the measuring device 2 is installed. Furthermore, the coupling unit 10 is arranged between an inner wall of the cavity 8 and an outer wall of the measuring device 2, here the measuring insert 3. For example, it can be attached directly to the inner wall of the cavity 8.
  • the coupling unit 10 causes a thermal and depending on the design of the
  • Coupling unit 10 also a mechanical coupling between the calibrator block 7 and the measuring device 2.
  • the coupling unit 10 thus serves to improve the thermal conductivity within the calibrator block 7 or between the
  • the coupling unit 10 preferably comprises a solid lubricant, in particular graphite, boron nitride, copper, or brass. There are several for the exact design
  • the coupling unit 10 can be configured in the form of a powder, in the form of a coating, or as a solid body. It is also possible for the coupling unit 10 to comprise at least one material with anisotropic thermal conductivity. In other configurations, such as the one shown in FIG. 3, both
  • At least one fastening means 11 for fastening the coupling unit 10 in a predeterminable position relative to the cavity 8 or to the measuring device 2 is also provided.
  • fastening means 11 for fastening the coupling unit 10 in a predeterminable position relative to the cavity 8 or to the measuring device 2
  • the fastening means 11 is in each case part of the cavity 8. In other configurations, not shown here, this can be done
  • Fastening means 1 can also be designed as a separate unit, or as part of the measuring device 2.
  • the inner wall of the cavity 8 has a shoulder which serves as a fastening means 11.
  • the inner diameter di of the immersion body 2 in a first partial area Ti is smaller than the inner diameter d 2 in a second partial area T 2 , which second partial area T 2 corresponds to the partial area T in which the coupling unit 10 is arranged.
  • the inner wall of the cavity 8 has a projection.
  • the inside diameter d 3 of the cavity 8 is reduced in the area of the projection 11 compared to the inside diameter in the remaining area of the cavity 8.
  • the inner diameter can be the same or different.
  • the projection 11 can also be arranged in the upper region of the cavity 8, in particular in such a way that it is arranged in the region of the surface of the calibrator blocks 7 which has the opening of the cavity 8.
  • the fastening means 1T in particular prevents an axial movement of the coupling unit 10, for example in the event that the measuring device 2 is removed from the cavity 8 or is introduced into the cavity 8.
  • the calibration device 1 further comprises a coupling element 10a.
  • the coupling element 10a is arranged between the heating / control unit (9) and the calibrator block 7
  • the coupling element 10a is configured such that it is arranged along the entire contact area between the calibrator block 7 and the heating / control unit 9.
  • the coupling element does not necessarily have to run along the entire contact area. It can also be extend along a portion of the contact surface or beyond the contact surface between the rain heating unit 9 and the calibrator block 7.
  • the coupling element 10a is preferably adapted to the respective heating / control unit 9. It goes without saying that for other configurations of the heating / control unit 9, the coupling element 10a can also be configured differently.

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Abstract

The invention relates to a calibrating apparatus (1) for calibrating at least one measurement apparatus (2) for determining and/or monitoring the temperature of a medium, comprising - a calibrator block (7) having at least one cavity (8) for receiving the at least one measurement apparatus (2) to be calibrated and - a heating/control unit (9) which is arranged and designed to heat the calibrator block (7) to a definable calibration temperature (TK). According to the invention, at least one thermally conductive coupling unit (10) is provided, said coupling unit (10) being designed and insertable into the cavity (8) such that at least one partial region (T) of an inner volume (V) of the cavity (8) is enclosed at least in part by the coupling unit (10), and said coupling unit (10) being designed to ensure uniform heat distribution at least in the partial region (T).

Description

Temperatur-Kalibrator  Temperature calibrator
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kalibrier-Vorrichtung zur Kalibrierung zumindest einer Mess-Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung der Temperatur eines Mediums. Bei der Mess-Vorrichtung handelt es sich beispielsweise um ein Thermometer, oder um eine Temperatur-Bestimmungseinheit eines thermischen Durchflussmessgeräts, oder auch um einen Temperaturschalter. The invention relates to a calibration device for calibrating at least one measuring device for determining and / or monitoring the temperature of a medium. The measuring device is, for example, a thermometer, or a temperature determination unit of a thermal flow measuring device, or a temperature switch.
Thermometer, thermische Durchflussmessgeräte und Temperaturschalter sind an sich hinlänglich aus dem Stand der Technik bekannt. Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich der Einfachheit halber und ohne Beschränkung der Allgemeinheit ausschließlich auf Thermometer. Die Überlegungen lassen sich jedoch sinngemäß auf thermische Thermometers, thermal flow meters and temperature switches are known per se from the prior art. For the sake of simplicity and without restricting generality, the following description refers exclusively to thermometers. However, the considerations can be applied to thermal
Durchflussmessgeräte und Temperaturschalter übertragen. Transfer flowmeters and temperature switches.
Thermometer sind in unterschiedlichsten Ausgestaltungen aus dem Stand der Technik bekannt geworden. So gibt es Thermometer, welche zur Messung der Temperatur die Ausdehnung einer Flüssigkeit, eines Gases oder eines Festkörpers mit bekanntem Ausdehnungskoeffizienten heranziehen, oder auch solche, welche die elektrische Leitfähigkeit eines Materials oder eine davon abgeleitete Größe mit der Temperatur in Zusammenhang bringen, wie beispielsweise den elektrischen Widerstand bei Thermometers in a wide variety of configurations have become known from the prior art. There are thermometers that use the expansion of a liquid, a gas or a solid with a known expansion coefficient to measure the temperature, or those that relate the electrical conductivity of a material or a quantity derived from it to temperature, such as that electrical resistance at
Verwendung von Widerstandselementen oder den thermoelektrischen Effekt im Falle von Thermoelementen. Dagegen wird bei Strahlungsthermometern, insb. Pyrometern, zur Bestimmung der Temperatur einer Substanz deren Wärmestrahlung ausgenutzt. Die jeweils zugrundeliegenden Messprinzipien sind jeweils in einer Vielzahl von Use of resistance elements or the thermoelectric effect in the case of thermocouples. In contrast, radiation thermometers, especially pyrometers, use the thermal radiation of a substance to determine its temperature. The respective underlying measurement principles are available in a variety of
Veröffentlichungen beschrieben worden. Publications have been described.
Bei einem Temperatursensor in Form eines sogenannten Dünnschicht-Sensors, insbesondere eines Resistance Temperature Detectors (RTD), kommt beispielsweise ein mit Anschlussdrähten versehenes und auf ein Trägersubstrat aufgebrachtes In the case of a temperature sensor in the form of a so-called thin-film sensor, in particular a resistance temperature detector (RTD), there is, for example, one provided with connecting wires and applied to a carrier substrate
Sensorelement zum Einsatz, wobei die Rückseite des Trägersubstrats in der Regel metallisch beschichtet ist. Als Sensorelemente werden sogenannte Sensor element used, the back of the carrier substrate is usually coated with metal. So-called sensor elements are used
Widerstandselemente, welche beispielsweise durch Platinelemente gegeben sind, verwendet, die unter anderem unter den Bezeichnungen PT10, PT100, und PT1000 auch kommerziell erhältlich sind. Resistance elements, which are provided for example by platinum elements, are used, which are also commercially available under the names PT10, PT100, and PT1000, among others.
Bei Temperatursensoren in Form von Thermoelementen wiederum wird die Temperatur durch eine Thermospannung bestimmt, die zwischen den einseitig angeschlossenen Thermodrähten aus unterschiedlichen Materialien entsteht. Zur Temperaturmessung werden üblicherweise Thermoelemente nach DIN-Norm IEC584, z.B. Thermoelemente vom Typ K, J, N, S, R, B, T oder E, als Temperaturfühler eingesetzt. Aber auch andere Materialpaare, insbesondere solche mit einem messbaren Seebeck-Effekt, sind möglich. In the case of temperature sensors in the form of thermocouples, in turn, the temperature is determined by a thermal voltage that arises from different materials between the thermowires connected on one side. Thermocouples according to DIN standard IEC584, eg thermocouples, are usually used for temperature measurement of type K, J, N, S, R, B, T or E, used as a temperature sensor. However, other material pairs, in particular those with a measurable Seebeck effect, are also possible.
Für viele Anwendungsbereiche ist eine Kalibrierung der Thermometer erforderlich. Unter einer Kalibrierung versteht man im Allgemeinen eine Feststellung darüber, inwieweit eine Ausgangsgröße eines Messgeräts dem wahren Wert der jeweiligen Prozessgröße entspricht. Calibration of the thermometers is required for many areas of application. A calibration is generally understood as a determination of the extent to which an output variable of a measuring device corresponds to the true value of the respective process variable.
Zur Kalibrierung von Thermometern sind aus dem Stand der Technik beispielsweise sogenannte Kalibrier-Bäder und sogenannte Block-Kalibratoren bekannt geworden. Bei diesen Kalibrationen wird üblicherweise eine vergleichende Kalibrierung durchgeführt, bei welcher ein zu kalibrierendes Thermometer hinsichtlich seiner jeweiligen Ausgangsgröße und des daraus abgeleiteten Werts für die Temperatur, mit einem Referenz-Thermometer verglichen wird. In dieser Hinsicht sei beispielsweise auf das Buch„Technische For the calibration of thermometers, so-called calibration baths and so-called block calibrators, for example, have become known from the prior art. In these calibrations, a comparative calibration is usually carried out, in which a thermometer to be calibrated is compared with a reference thermometer with regard to its respective output variable and the value for the temperature derived therefrom. In this regard, for example, the book “Technische
Temperaturmessung“ von Frank Bernhard, 2. Auflage, 2014, erschienen im Springer-Temperature measurement ”by Frank Bernhard, 2nd edition, 2014, published in Springer-
Verlag Berlin Heidelberg, Kapitel 7: Kalibrierung von Berührungsthermometern verwiesen. Verlag Berlin Heidelberg, Chapter 7: Calibration of touch thermometers referenced.
Üblicherweise ist mittels Kalibrier-Bädern eine höhere Genauigkeit bezüglich der Calibration baths usually provide a higher accuracy with regard to the
Kalibrierung erzielbar. Nachteilig bei derartigen Kalibrier-Einrichtung ist jedoch, dass die jeweils zur Kalibrierung verwendeten Flüssigkeiten teilweise verdampfen, oder auch chemische Einflüsse auf die zu kalibrierenden Thermometer haben können. Zudem sind Kalibrier-Einrichtungen in Form von Kalibrier-Bädern nur für begrenzte Calibration achievable. A disadvantage of such a calibration device, however, is that the liquids used for the calibration partially evaporate, or may also have chemical influences on the thermometers to be calibrated. In addition, calibration facilities in the form of calibration baths are only for limited
Temperaturbereiche verwendbar und zudem nicht mobil. Die genannten Nachteile von Kalibrier-Bädern können durch die Verwendung von einer Kalibrier-Einrichtung in Form von Block-Kalibratoren überwunden werden. Ein Block- Kalibrator umfasst einen Kalibrator-Block in Form eines Festkörpers, welcher mittels einer Heiz-/Regeleinheit auf eine vorgebbare Kalibrier-Temperatur heizbar ist. In dem Kalibrier- Block sind zumindest zwei Kavitäten angeordnet, welche zur Aufnahme eines Referenz- Thermometers und des zumindest einen zu kalibrierenden Thermometers dienen. DieTemperature ranges usable and also not mobile. The mentioned disadvantages of calibration baths can be overcome by using a calibration device in the form of block calibrators. A block calibrator comprises a calibrator block in the form of a solid, which can be heated to a predeterminable calibration temperature by means of a heating / control unit. At least two cavities are arranged in the calibration block, which are used to hold a reference thermometer and the at least one thermometer to be calibrated. The
Kavitäten sind dabei häufig in Form von Bohrungen ausgestaltet und der Kalibrator-Block aus einem wärmeleitfähigen Material, beispielsweise einem Metall oder einer Keramik, gefertigt. Es sind sowohl Block-Kalibratoren bekannt geworden, bei welchen das Cavities are often designed in the form of bores and the calibrator block is made of a thermally conductive material, for example a metal or a ceramic. Both block calibrators have become known, in which the
Referenz-Thermometer fest angeordnet ist, als auch solche, bei welchen das Referenz- Thermometer lösbar anordenbar ist. Zur Kalibrierung des zu kalibrierenden Reference thermometer is fixed, as well as those in which the reference thermometer can be detachably arranged. To calibrate the one to be calibrated
Thermometers wird dann beispielsweise eine Ausgangsgröße des Thermometers mit der von dem Referenz-Thermometer ermittelten Temperatur des Kalibrator-Blocks verglichen.  A thermometer is then compared, for example, to an output variable of the thermometer with the temperature of the calibrator block determined by the reference thermometer.
Nachteilig bei Kalibrier-Einrichtungen in Form von Block-Kalibratoren ist jedoch wiederum, dass diese im Vergleich zu einem Kalibrier-Bad in der Regel eine geringere Genauigkeit hinsichtlich der Kalibrierung aufweisen. Dies liegt unter anderem daran, dass eine genaue Temperaturmessung in Festkörpern schwierig ist. Insbesondere können verschiedene Messfehler auftreten, von denen im Folgenden einige beispielhaft aufgezählt werden: A disadvantage of calibration devices in the form of block calibrators, however, is that they generally have a lower accuracy than a calibration bath with regard to calibration. One of the reasons for this is that an exact temperature measurement in solids is difficult. In particular, various measurement errors can occur, some of which are listed below as examples:
In einem Festkörper treten im Vergleich zu einer Flüssigkeit, wie sie in Kalibrier- Bädern verwendet werden, insbesondere aufgrund einer Wärmeabgabe an eine Compared to a liquid, such as those used in calibration baths, a solid occurs, in particular, due to heat being given off to one
Umgebung des Kalibrier-Blocks größere stationäre und nicht-stationäre Larger stationary and non-stationary around the calibration block
Temperaturgradienten auf.  Temperature gradients.
Die thermische Kopplung zwischen dem in der Kavität angeordneten  The thermal coupling between that arranged in the cavity
Thermometer und dem Kalibier-Block ist unter anderem abhängig von der mechanischen Kopplung zwischen dem Kalibrier-Block und dem Thermometer; insbesondere Luftspalte zwischen dem Kalibrierblock und dem Thermometer im in der Kavität angeordneten Zustand spielen in dieser Hinsicht eine entscheidende Rolle.  Thermometer and the calibration block is dependent, among other things, on the mechanical coupling between the calibration block and the thermometer; In particular, air gaps between the calibration block and the thermometer in the state arranged in the cavity play a decisive role in this regard.
Da verschiedene zu kalibrierende Thermometer unterschiedliche konstruktive Aufbauten aufweisen, beispielsweise hinsichtlich der Anordnung des  Since different thermometers to be calibrated have different structures, for example with regard to the arrangement of the
Sensorelements innerhalb des Thermometers, variiert auch die jeweilige thermische Kopplung. Somit kann es bei gleicher Temperatur des Kalibrator- Blocks zu unterschiedlichen mittels der zu kalibrierenden Thermometer bestimmten Werte für die Temperatur kommen.  Sensor element within the thermometer, the respective thermal coupling also varies. Thus, at the same temperature of the calibrator block, different values for the temperature determined by means of the thermometer to be calibrated can occur.
Um eine möglichst genaue Kalibrierung des jeweils zu kalibrierenden Thermometers zu ermöglichen, ist es grundsätzlich von großer Bedeutung, dass das Referenz- Thermometer und das zu kalibrierende Thermometer jeweils der gleichen Temperatur ausgesetzt sind. Hierbei spielen unter anderem die thermischen Kontakte zwischen dem Kalibrier-Block und dem Referenz-Thermometer sowie die thermischen Kontakte zwischen dem Kalibrier-Block und dem zu kalibrierenden Thermometer eine In order to enable the most accurate possible calibration of the thermometer to be calibrated, it is of fundamental importance that the reference thermometer and the thermometer to be calibrated are each exposed to the same temperature. Here, among other things, the thermal contacts between the calibration block and the reference thermometer and the thermal contacts between the calibration block and the thermometer to be calibrated play a role
entscheidende Rolle. Es findet zwischen dem Kalibrator-Block und dem decisive role. It takes place between the calibrator block and the
Referenzthermometer bzw. zwischen dem Kalibrator-Block und dem zu kalibrierenden Thermometer jeweils ein Wärmeaustausch statt, bis sich jeweils ein thermisches Reference thermometer or between the calibrator block and the thermometer to be calibrated in each case an exchange of heat until there is a thermal
Gleichgewicht einstellt. Erst bei Vorliegen thermischen Gleichgewichts herrscht in jeder der Kavitäten, bzw. für das Referenz-Thermometer und das zu kalibrierende Sets balance. Only when there is thermal equilibrium in each of the cavities, or for the reference thermometer and the one to be calibrated
Thermometer jeweils eine konstante Temperatur vor. Es ist ebenfalls von entscheidender Bedeutung, dass in jeder der Kavitäten, bzw. für jede der in den Kalibrator-Block eingebrachten Mess- Vorrichtungen, jeweils im Wesentlichen die gleiche Temperatur vorherrscht, dass also das Referenz-Thermometer und das zu kalibrierende Thermometer im Wesentlichen die gleiche Temperatur aufweisen. Diese Temperatur wird im Folgenden als Gleichgewichts-Temperatur bezeichnet. Bis dieses Gleichgewicht erreicht ist, findet eine Wärmeausbreitung bzw. Wärmeleitung innerhalb des Kalibrator-Blocks sowie zwischen dem Kalibrator-Block und den jeweiligen Mess-Vorrichtungen statt. Unter Wärmeausbreitung bzw. Wärmeleitung wird in diesem Zusammenhang also ein Wärmefluss mit beliebiger Richtung verstanden, insbesondere wird hierunter sowohl ein Wärmefluss vom Kalibrator-Block zu zumindest einem der Thermometer, entsprechend dem Falle, dass der Kalibrator-Block eine höhere Temperatur aufweist als das jeweilige Thermometer, als auch in umgekehrter Richtung, im Falle, dass der Kalibrator-Block eine geringere Temperatur aufweist, verstanden. Thermometer each a constant temperature. It is also of crucial importance that the same temperature prevails in each of the cavities or for each of the measuring devices introduced into the calibrator block, that is to say that the reference thermometer and the thermometer to be calibrated essentially have the same temperature have the same temperature. This temperature is referred to below as the equilibrium temperature. Until this equilibrium is reached, heat spreads or conducts within the calibrator block and between the calibrator block and the respective measuring devices. In this context, heat dissipation or heat conduction becomes a Heat flow understood in any direction, in particular this includes both a heat flow from the calibrator block to at least one of the thermometers, corresponding to the case that the calibrator block has a higher temperature than the respective thermometer, and also in the opposite direction, in the event that the calibrator block has a lower temperature, understood.
Die Zeit, welche vergeht, bis sich nach einer Temperaturänderung DT ein thermisches Gleichgewicht einstellt, hängt grundsätzlich vom Aufbau des Block-Kalibrators, von den Wärmeleitfähigkeiten der jeweils verwendeten Materialien sowie von den thermischen Kontakten, beispielsweise zwischen dem Kalibrator-Block und dem jeweiligen The time that elapses until a thermal equilibrium is reached after a temperature change DT basically depends on the structure of the block calibrator, on the thermal conductivities of the materials used and on the thermal contacts, for example between the calibrator block and the respective one
Thermometer, oder zwischen der Heiz-/Regeleinheit und dem Kalibrator-Block, ab. Thermometer, or between the heating / control unit and the calibrator block.
Daher liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Block-Kalibrator mit erhöhter Genauigkeit hinsichtlich der Kalibrierung des jeweils zu kalibrierenden It is therefore the object of the present invention to provide a block calibrator with increased accuracy with regard to the calibration of the one to be calibrated
Thermometers bereitzustellen. To provide thermometers.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Kalibrier-Vorrichtung zur Kalibrierung zumindest einer Mess- Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung der Temperatur eines Mediums umfassend This object is achieved by comprising a calibration device for calibrating at least one measuring device for determining and / or monitoring the temperature of a medium
einen Kalibrator-Block mit zumindest einer Kavität zur Aufnahme der zumindest einen zu kalibrierenden Mess-Vorrichtung, und  a calibrator block with at least one cavity for receiving the at least one measuring device to be calibrated, and
eine Heiz-/Regeleinheit, welche derart angeordnet und dazu ausgestaltet ist, den Kalibrator-Block auf eine vorgebbare Kalibrier-Temperatur zu heizen. Erfindungsgemäß ist ferner zumindest eine thermisch leitfähige Koppeleinheit vorgesehen, welche Koppeleinheit derart ausgestaltet und in die Kavität einbringbar ist, dass zumindest ein Teilbereich eines Innenvolumens der Kavität zumindest teilweise von der Koppeleinheit umgeben ist, und  a heating / control unit, which is arranged and configured to heat the calibrator block to a predeterminable calibration temperature. According to the invention, at least one thermally conductive coupling unit is also provided, the coupling unit being designed and insertable into the cavity in such a way that at least a portion of an inner volume of the cavity is at least partially surrounded by the coupling unit, and
welche Koppeleinheit dazu ausgestaltet ist, eine homogene Wärmeverteilung zumindest in dem Teilbereich zu gewährleisten. which coupling unit is designed to ensure homogeneous heat distribution at least in the partial area.
Ändert sich, insbesondere bei einer Kalibrierung, die Temperatur des Kalibrator-Blocks, so findet eine Wärmeleitung, bzw. Wärmeausbreitung, innerhalb des Kalibrator-Blocks, und, falls sich eine Mess-Vorrichtung in einer Kavität befindet, zwischen dem Kalibrator- Block und der Mess-Vorrichtung statt. Um eine möglichst genaue Kalibrierung der Mess- Vorrichtung zu gewährleisten ist es demnach von großer Bedeutung, dass die Wärme sich jeweils homogen im gesamten Kalibrator-Block und innerhalb der Kavität oder Kavitäten, in welcher/welchen die Mess-Vorrichtung/en einbringbar ist/sind, ausbreitet. Etwaige Luftspalte oder Materialübergänge stellen in diesem Zusammenhang gegebenenfalls nachteilige thermische Widerstände dar. Da Luftspalte und If the temperature of the calibrator block changes, in particular during calibration, heat conduction or heat spreading takes place within the calibrator block and, if a measuring device is located in a cavity, between the calibrator block and the Measuring device instead. In order to ensure the most accurate possible calibration of the measuring device, it is therefore of great importance that the heat is homogeneous in the entire calibrator block and within the cavity or cavities in which the measuring device (s) can be inserted , spreads. In this context, any air gaps or material transitions may represent disadvantageous thermal resistances. Since air gaps and
Materialübergänge zudem in unterschiedlichen Kavitäten unterschiedlich sein können, und darüber hinaus auch bei mehrfachem Einbringen einer Mess-Vorrichtung in dieselbe Kavität variieren können, kann nicht immer gewährleistet werden, dass mehrere in einen Kalibrator-Block eingebrachte Mess- Vorrichtungen jeweils bei gleicher Temperatur des Kalibrator-Blocks der gleichen Temperatur ausgesetzt sind, oder dass eine Mess- Vorrichtung bei aufeinander folgenden Kalibrierungen in derselben Kavität jedes Mal bei gleicher Temperatur des Kalibrator-Blocks der gleichen Temperatur ausgesetzt ist. Die erfindungsgemäße Koppeleinheit sorgt nun vorteilhaft für eine homogene Material transitions can also be different in different cavities, and moreover, even if a measuring device is introduced several times into the same cavity, it cannot always be guaranteed that several measuring devices placed in a calibrator block are each exposed to the same temperature at the same temperature of the calibrator block, or that a measuring device is exposed to the same temperature each time at the same temperature of the calibrator block during successive calibrations in the same cavity. The coupling unit according to the invention now advantageously ensures a homogeneous
Wärmeverteilung zumindest innerhalb des Teilbereichs. Sie sorgt demnach insbesondere für eine homogene Wärmeleitung und damit einhergehend für eine homogene Heat distribution at least within the sub-area. Accordingly, it ensures, in particular, homogeneous heat conduction and, consequently, homogeneous
Temperaturverteilung, insbesondere eine im Wesentlichen konstante Temperatur, zumindest in dem von der Koppeleinheit zumindest teilweise umgebenen Teilbereich. Auf diese Weise kann die Genauigkeit hinsichtlich einer Kalibrierung zumindest einer Mess- Vorrichtung deutlich erhöht werden. Zudem sind etwaige Wartezeiten, welche bis zur Einstellung eines thermischen Gleichgewichts innerhalb des Kalibrator-Blocks mit jeweils in den Kavitäten angeordneten Mess-Vorrichtungen, kürzer. Temperature distribution, in particular an essentially constant temperature, at least in the partial area at least partially surrounded by the coupling unit. In this way, the accuracy with regard to calibration of at least one measuring device can be significantly increased. In addition, any waiting times, which are until the establishment of a thermal equilibrium within the calibrator block with measuring devices arranged in the cavities, are shorter.
Bei der Mess-Vorrichtung handelt es sich, wie bereits erwähnt, beispielsweise um ein Thermometer, oder um eine Temperatur-Bestimmungseinheit eines thermischen As already mentioned, the measuring device is, for example, a thermometer or a temperature determination unit of a thermal
Durchflussmessgeräts, oder auch um einen Temperaturschalter. Die Mess- Vorrichtung umfasst dabei zumindest ein temperaturempfindliches Sensorelement, beispielsweise einen Temperatursensor, insbesondere in Form eines Widerstandselements oder eines Thermoelements. Die Koppeleinheit ist dabei so ausgestaltet und angeordnet, dass sie im im eingebauten Zustand der Mess-Vorrichtung das Sensorelement zumindest teilweise umgibt. Flow meter, or a temperature switch. The measuring device comprises at least one temperature-sensitive sensor element, for example a temperature sensor, in particular in the form of a resistance element or a thermocouple. The coupling unit is designed and arranged such that it at least partially surrounds the sensor element when the measuring device is installed.
Die erfindungsgemäße Lösung dient dazu, die beschriebenen Probleme hinsichtlich von Block-Kalibratoren und damit einhergehend der erzielbaren Messgenauigkeit zu überwinden. Durch die Verwendung einer erfindungsgemäßen Koppeleinheit kann eine gute thermische Kopplung, also ein guter thermischer Kontakt, zwischen der Mess- Vorrichtung und dem Kalibrator-Block gewährleistet werden. Insbesondere kann je nach Ausgestaltung gewährleistet werden, dass kein Luftspalt zwischen einer Außenwandung des Messeinsatzes und einer Innenwandung des Eintauchkörpers besteht. Neben der thermischen Kopplung kann also auch eine mechanische Kopplung gewährleistet werden. The solution according to the invention serves to overcome the problems described with regard to block calibrators and, consequently, the achievable measurement accuracy. By using a coupling unit according to the invention, good thermal coupling, that is to say good thermal contact, can be ensured between the measuring device and the calibrator block. In particular, depending on the configuration, it can be ensured that there is no air gap between an outer wall of the measuring insert and an inner wall of the immersion body. In addition to thermal coupling, mechanical coupling can also be guaranteed.
Für die Ausgestaltung der Koppeleinheit sind zahlreiche Möglichkeiten denkbar, welche allesamt unter die vorliegende Erfindung fallen. Die genaue Ausgestaltung hängt dabei unter anderem von diversen Vorgaben bezüglich der Mess-Vorrichtung, also auch von der der jeweiligen geometrischen Situation, ab. Ausgewählte, besonders bevorzugte Ausgestaltungen sind nachfolgend beschrieben. Es versteht sich von selbst, dass die unterschiedlichen Ausgestaltungen sich jeweils auch miteinander kombinieren lassen. In einer Ausgestaltung ist die Koppeleinheit zumindest teilweise an einer inneren Numerous possibilities are conceivable for the design of the coupling unit, all of which come under the present invention. The exact design depends, among other things, on various specifications regarding the measuring device, that is to say also on the particular geometric situation. Selected, particularly preferred configurations are described below. It goes without saying that the different configurations can also be combined with one another. In one embodiment, the coupling unit is at least partially on an inner one
Wandung der Kavität angebracht oder befestigt. Die Koppeleinheit ist somit zwischen der inneren Wandung der Kavität und der äußeren Wandung der Mess-Vorrichtung im in die Kavität eingebrachten Zustand angeordnet. In diesem Falle kann die Mess-Vorrichtung insbesondere aus der Kavität entfernt werden, ohne das Koppelelement entfernen zu müssen. Wall of the cavity attached or fastened. The coupling unit is thus arranged between the inner wall of the cavity and the outer wall of the measuring device when it is inserted into the cavity. In this case, the measuring device can in particular be removed from the cavity without having to remove the coupling element.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Koppeleinheit dazu ausgestaltet, eine In a further embodiment, the coupling unit is configured to one
mechanische und/oder thermische Kopplung zwischen dem Kalibrator-Block, insbesondere im Bereich der Kavität, und der Mess-Vorrichtung im in der Kavität angeordneten Zustand zu gewährleisten. Durch eine mechanische Kopplung können insbesondere gegebenenfalls auftretende Luftspalte reduziert oder vermieden werden. Außerdem haben etwaige thermische Widerstände aufgrund von Materialänderungen eine geringere Varianz. Temperaturunterschiede in unterschiedlichen Kavitäten, oder bei mehreren Kalibrierungen einer Mess-Vorrichtung in derselben Kavität werden damit also deutlich reduziert. to ensure mechanical and / or thermal coupling between the calibrator block, in particular in the region of the cavity, and the measuring device in the state arranged in the cavity. A mechanical coupling can in particular reduce or avoid air gaps that may occur. In addition, any thermal resistances due to material changes have less variance. Differences in temperature in different cavities, or in the case of several calibrations of a measuring device in the same cavity, are thus significantly reduced.
In noch einer Ausgestaltung ist die Koppeleinheit derart ausgestaltet und/oder angeordnet, dass sie im in der Kavität angeordneten Zustand der Mess-Vorrichtung die Mess-Vorrichtung zumindest teilweise umgibt, insbesondere ist die Koppeleinheit derart angeordnet, dass sie im in der Kavität angeordneten Zustand der Mess-Vorrichtung zumindest einen Teil der Mess- Vorrichtung, in welchem ein Sensorelement der Mess- Vorrichtung angeordnet ist, zumindest teilweise umgibt. Es können aber auch mehrere Koppeleinheiten vorgesehen sein, insbesondere falls die Mess-Vorrichtung mehrere an mehreren Positionen angeordnete Sensorelemente aufweist. Im Zusammenhang mit Thermometern handelt es im letztgenannten Fall um sogenannte Multipoint- Thermometer, welche an sich aus dem Stand der Technik bekannt sind. Auch ist es möglich, dass eine einzige Koppeleinheit derart ausgestaltet und/oder angeordnet ist, dass eine Koppeleinheit mehrere Sensorelemente der Mess-Vorrichtung im in der Kavität angeordneten Zustand der Mess-Vorrichtung zumindest teilweise umgibt. In another embodiment, the coupling unit is designed and / or arranged in such a way that it at least partially surrounds the measuring device when the measuring device is arranged in the cavity, in particular the coupling unit is arranged in such a way that it is in the state in the cavity Measuring device at least partially surrounds at least part of the measuring device, in which a sensor element of the measuring device is arranged. However, several coupling units can also be provided, in particular if the measuring device has several sensor elements arranged at several positions. In connection with thermometers, the latter case involves so-called multipoint thermometers, which are known per se from the prior art. It is also possible for a single coupling unit to be designed and / or arranged such that a coupling unit at least partially surrounds a plurality of sensor elements of the measuring device when the measuring device is arranged in the cavity.
Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung beinhaltet, dass die Koppeleinheit einen Festschmierstoff, insbesondere Graphit, Bornitrid, Kupfer, oder Messing, umfasst, oder wobei die Koppeleinheit in Form eines Pulvers, in Form einer Beschichtung, oder in Form eines festen Körpers, vorzugsweise in Form einer Folie oder in Form eines rohrförmigen Körpers, insbesondere einer Hülse, ausgestaltet ist. A particularly preferred embodiment includes that the coupling unit comprises a solid lubricant, in particular graphite, boron nitride, copper or brass, or the coupling unit in the form of a powder, in the form of a coating, or in the form of a solid body, preferably in the form of a film or in the form of a tubular body, in particular a sleeve.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt geworden, sogenannte Wärmeleitpasten zur Verbesserung thermischer Kontakte zwischen zwei Gegenständen zu verwenden. Diese haben jedoch den Nachteil, dass der jeweilige thermische Kontakt nicht gut reproduzierbar und die Güte des Kontakts, beispielsweise aufgrund fortschreitender Korrosion, nicht konstant ist. Festschmierstoffe bieten den Vorteil, dass sie sich leichter und vor allem präzise und reproduzierbar anordnen. Sie eignen sich insbesondere auch zum Ausgleich von Formtoleranzen. Es kann somit ein reproduzierbarer thermischer Kontakt zwischen Eintauchkörper und Messeinsatz erreicht werden. It has become known from the prior art to use so-called thermal pastes to improve thermal contacts between two objects. However, these have the disadvantage that the respective thermal contact cannot be reproduced well and the quality of the contact is not constant, for example due to progressive corrosion. Solid lubricants have the advantage that they can be arranged more easily and, above all, precisely and reproducibly. They are also particularly suitable for compensating shape tolerances. A reproducible thermal contact between the immersion body and the measuring insert can thus be achieved.
Bei einer Ausgestaltung der Koppeleinheit in Form eines Pulvers kann das Pulver beispielsweise in die Kavität eingebracht werden, bevor die Mess-Vorrichtung in der Kavität angeordnet wird. Im Falle einer Beschichtung kann diese wiederum In one embodiment of the coupling unit in the form of a powder, the powder can, for example, be introduced into the cavity before the measuring device is arranged in the cavity. In the case of a coating, this can in turn
beispielsweise an einer Innenwandung der Kavität angeordnet sein. Ähnliches gilt für die Ausgestaltung in Form eines festen Körpers. Der Körper kann beispielsweise derart dimensioniert sein, dass er im eingebauten Zustand der Mess-Vorrichtung in der Kavität, insbesondere passgenau, einen Zwischenraum, in welchem sich sonst ein Luftspalt ausbilden würde, angeordnet ist. Er ist also an die Dimensionierungen der Kavität und/oder der Mess-Vorrichtung angepasst. For example, be arranged on an inner wall of the cavity. The same applies to the design in the form of a solid body. The body can, for example, be dimensioned such that, when the measuring device is installed, it is arranged in the cavity, in particular with an exact fit, in an intermediate space in which an air gap would otherwise form. It is therefore adapted to the dimensions of the cavity and / or the measuring device.
Eine weitere besonders bevorzugte Ausgestaltung der Kalibrier-Vorrichtung beinhaltet, dass die Koppeleinheit zumindest ein Material mit anisotroper Wärmeleitfähigkeit umfasst. Die Wärmeleitfähigkeit der Koppeleinheit ist richtungsabhängig. Beispielsweise kann eine Wärmeleitfähigkeit in einer ersten Ebene größer sein als in einer zweiten Ebene, welche senkrecht zur ersten Ebene verläuft. Somit lässt sich die Wärmeleitung durch die Another particularly preferred embodiment of the calibration device includes that the coupling unit comprises at least one material with anisotropic thermal conductivity. The thermal conductivity of the coupling unit depends on the direction. For example, a thermal conductivity can be greater in a first plane than in a second plane, which runs perpendicular to the first plane. Thus, the heat conduction through the
Koppeleinheit durch eine, ggf. für eine bestimmte Anwendung speziell konzipierte Ausgestaltung der Koppeleinheit, vorteilhaft gezielt beeinflussen. Beispielsweise kann erreicht werden, dass infolge einer Temperaturänderung des Kalibrator-Blocks zuerst eine Umfangsverteilung der Wärme im Bereich der Koppeleinheit stattfindet, bevor eine Ausbreitung von der Koppeleinheit in ein Volumen des Teilbereichs hinein und damit zur Mess-Vorrichtung stattfindet. In dieser Hinsicht ist es von Vorteil, wenn die Koppeleinheit derart angeordnet und/oder ausgestaltet ist, dass sie parallel zu zumindest einer inneren Wandung der Kavität eine höhere, insbesondere zumindest 10fach größere, insbesondere zumindest 30fach höhere, Wärmeleitfähigkeit aufweist als senkrecht zur inneren Wandung. Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung beinhaltet, dass die Koppeleinheit dazu ausgestaltet ist zu gewährleisten, dass eine Temperatur zumindest in dem Teilbereich des Innenvolumens der Kavität, welcher Teilbereich zumindest teilweise von der Coupling unit can be advantageously influenced in a targeted manner by a design of the coupling unit that may be specially designed for a specific application. For example, it can be achieved that, as a result of a temperature change in the calibrator block, there is first a circumferential distribution of the heat in the area of the coupling unit before it propagates from the coupling unit into a volume of the partial area and thus to the measuring device. In this regard, it is advantageous if the coupling unit is arranged and / or configured in such a way that, parallel to at least one inner wall of the cavity, it has a higher, in particular at least 10 times larger, in particular at least 30 times higher, thermal conductivity than perpendicular to the inner wall. A particularly preferred embodiment includes that the coupling unit is designed to ensure that a temperature at least in the partial area of the inner volume of the cavity, which partial area at least partially from the
Koppeleinheit umgeben ist, im Wesentlichen konstant ist. Ferner sind vorteilhaft die Temperaturen in dem Teilbereich und die des Kalibrator-Blocks dann gleich. Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung beinhaltet, dass die Koppeleinheit derart ausgestaltet ist, dass sie eine, insbesondere reversible, Bewegung der Mess-Vorrichtung relativ zu der Kavität, insbesondere in axialer Richtung, ermöglicht. Üblicherweise werden für die Mess-Vorrichtung und den Kalibrator-Block zumindest teilweise unterschiedliche Materialien, insbesondere mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten, verwendet. Infolge von Temperaturänderungen des Mediums kommt es dann insbesondere zu unterschiedlichen Ausdehnungen, insbesondere in Längsrichtung der Kavität. Die Koppeleinheit ist dann bevorzugt derart ausgestaltet, dass sie die unterschiedlichen, insbesondere reversiblen, Ausdehnungen aufgrund von Änderungen der Temperatur, insbesondere in Längsrichtung, kompensiert. Auf diese Weise kann ein unabhängig von der Temperatur gleichbleibender thermischer Kontakt zwischen der Kavität und der Mess-Vorrichtung gewährleistet werden. Coupling unit is surrounded, is essentially constant. Furthermore, the temperatures in the partial area and those of the calibrator block are then advantageously the same. A further preferred embodiment includes that the coupling unit is designed such that it enables, in particular reversible, movement of the measuring device relative to the cavity, in particular in the axial direction. Usually, different materials, in particular with different coefficients of thermal expansion, are used for the measuring device and the calibrator block. As a result of temperature changes in the medium, there are in particular different expansions, in particular in the longitudinal direction of the cavity. The coupling unit is then preferably designed such that it compensates for the different, in particular reversible, expansions due to changes in the temperature, in particular in the longitudinal direction. In this way, a constant thermal contact between the cavity and the measuring device can be ensured regardless of the temperature.
Es ist ferner von Vorteil, wenn zumindest ein Befestigungsmittel zur Befestigung der Koppeleinheit vorgesehen ist. In dieser Hinsicht kann es sich bei dem Befestigungsmittel einerseits um eine separate Komponente handeln. Es ist aber ebenso möglich, dass das Befestigungsmittel, Teil der Kalibrier- Vorrichtung und insbesondere in der Kavität angeordnet und/oder Teil der Mess-Vorrichtung ist. It is also advantageous if at least one fastening means is provided for fastening the coupling unit. In this regard, the fastener can be a separate component. However, it is also possible for the fastening means to be part of the calibration device and in particular arranged in the cavity and / or part of the measuring device.
In dieser Hinsicht sind ebenfalls verschiedene Ausgestaltungen denkbar, von denen im Folgenden einige bevorzugte Varianten angegeben werden: In this regard, various configurations are also conceivable, of which some preferred variants are given below:
Beispielsweise umfasst eine Ausgestaltung, dass eine Innenwandung der Kavität einen Absatz und/oder einen Vorsprung aufweist, der als Befestigungsmittel dient, wobei ein Innendurchmesser der Kavität entlang einer Längsachse der Kavität variabel ist. For example, an embodiment comprises that an inner wall of the cavity has a shoulder and / or a projection which serves as a fastening means, an inner diameter of the cavity being variable along a longitudinal axis of the cavity.
Im Falle eines Absatzes kann beispielsweise der Innendurchmesser in einem Endbereich der Kavität größer sein, als im Bereich der Öffnung, welche sich im Bereich der In the case of a shoulder, for example, the inner diameter in an end region of the cavity can be larger than in the region of the opening, which is in the region of the
Oberfläche des Kalibrator-Blocks befindet. Im Falle eines Vorsprungs ist es vorteilhaft, wenn der Innendurchmesser der Kavität im Bereich des Vorsprungs im Vergleich zu anderen Bereichen geringer ist. Wird die Mess-Vorrichtung aus der Kavität entfernt, wird durch diese Ausgestaltungen automatisch eine Bewegung der Koppeleinheit in axialer Richtung durch den Absatz bzw. durch den Vorsprung in der Innenwandung der Kavität verhindert. Surface of the calibrator block. In the case of a projection, it is advantageous if the inside diameter of the cavity is smaller in the region of the projection than in other regions. If the measuring device is removed from the cavity, these configurations automatically prevent the coupling unit from moving in the axial direction through the shoulder or through the projection in the inner wall of the cavity.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass sich bei dem Befestigungsmittel um eine, insbesondere mechanische, Passverbindung handelt, insbesondere wobei das A further embodiment provides that the fastening means is a, in particular mechanical, fitting connection, in particular where that
Befestigungsmittel zumindest einen Sprengring oder einen Passring aufweist. Fastening means has at least one snap ring or a fitting ring.
Ferner kann es sich bei dem Befestigungsmittel um einen Klebstoff handeln. Schließlich beinhaltet eine weitere Ausgestaltung, dass das Befestigungsmittel zumindest teilweise aus einem gesinterten Werkstoff hergestellt ist. Furthermore, the fastening means can be an adhesive. Finally, a further embodiment includes that the fastening means is at least partially made of a sintered material.
Noch eine bevorzugte Ausgestaltung beinhaltet, dass die Kalibrier-Vorrichtung zumindest ein thermisch leitfähiges Koppelelement umfasst, welches Koppelelement zwischen zumindest einem Teil-Bereich der Heiz-/Regeleinheit und einem Teilbereich des Another preferred embodiment includes that the calibration device comprises at least one thermally conductive coupling element, which coupling element between at least a partial area of the heating / control unit and a partial area of the
Kalibrator-Blocks angeordnet ist, und welches Koppelelement dazu dient, eine homogene Wärmeverteilung zumindest in dem Teilbereich des Kalibrator-Blocks zu gewährleisten. Das Koppelelement kann analog zu der zumindest einen Koppeleinheit in zumindest einer der beschriebenen Ausführungen ausgestaltet sein. Es wird jedoch nicht in einer Kavität des Kalibrator-Blocks angeordnet, sondern ist vielmehr zwischen einem Teilbereich der Heiz-/Regeleinheit und einem Teilbereich des Kalibrator-Blocks angeordnet. Auf diese Weise gewährleistet das Koppelement eine homogene Wärmeverteilung, insbesondere von der Regel/Heizeinheit zum Kalibrator-Block. Calibrator block is arranged, and which coupling element is used to ensure a homogeneous heat distribution at least in the partial area of the calibrator block. The coupling element can be configured analogously to the at least one coupling unit in at least one of the embodiments described. However, it is not arranged in a cavity of the calibrator block, but rather is arranged between a partial area of the heating / control unit and a partial area of the calibrator block. In this way, the coupling element ensures a homogeneous heat distribution, in particular from the control / heating unit to the calibrator block.
Es sei darauf verwiesen, dass im Rahmen der vorliegenden Anmeldung auf die beiden bisher unveröffentlichten deutschen Patentanmeldungen mit den Aktenzeichen It should be pointed out that in the context of the present application the two previously unpublished German patent applications with the file number
1020181 1 1 167.3 und 102017100267.7 vollumfänglich Bezug genommen wird. Die dort in Zusammenhang mit einer Vorrichtung Bestimmung und/oder Überwachung zumindest einer Prozessgröße bzw. mit einer Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung der Temperatur eines Mediums beschriebene Lehre lässt sich sinngemäß auch auf eine erfindungsgemäße Kalibrier-Vorrichtung übertragen. 1020181 1 1 167.3 and 102017100267.7. The teaching described there in connection with a device for determining and / or monitoring at least one process variable or with a device for determining and / or monitoring the temperature of a medium can also be applied analogously to a calibration device according to the invention.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt: The invention is illustrated by the following drawings. It shows:
Fig. 1 : ein Block-Kalibrator und zwei Mess-Vorrichtungen in Form von Thermometern gemäß Stand der Technik, 1: a block calibrator and two measuring devices in the form of thermometers according to the prior art,
Fig. 2: eine schematische Ansicht für eine Kalibrier-Vorrichtung mit einer Koppeleinheit in einer ersten Ausgestaltung, 2: a schematic view for a calibration device with a coupling unit in a first embodiment,
Fig. 3: eine zweite Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Kalibrier-Vorrichtung mit einer Koppeleinheit, bei welcher die Koppeleinheit innerhalb der Kavität des Kalibrator- Körpers befestigt ist, und 3: a second embodiment of a calibration device according to the invention with a coupling unit, in which the coupling unit is fastened within the cavity of the calibrator body, and
Fig. 4 eine dritte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Kalibrier-Vorrichtung mit einem zwischen der Heiz-/Regeleinheit und dem Kalibrator-Block angeordneten Koppelelement. Fig. 4 shows a third embodiment of a calibration device according to the invention with a coupling element arranged between the heating / control unit and the calibrator block.
In den Figuren sind gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. In Fig.1 ist eine schematische Abbildung einer Kalibrier- Vorrichtung 1 gemäß Stand der Technik gezeigt. Die Kalibrier- Vorrichtung 1 umfasst einen Kalibrator-Block 7 mit vier Kavitäten 8, in welche jeweils eine Mess-Vorrichtung 2 einbringbar ist. Bei den in Fig. 1 beispielhaft gezeigten Mess- Vorrichtungen 2 zur Bestimmung der Temperatur eines Mediums handelt es sich jeweils um ein Thermometer. Unterhalb des Kalibrator-Blocks 7 ist eine Heiz-/Regeleinheit 9 angeordnet, mittels welcher der Kalibrator-Block 7 auf eine vorgebbare Kalibier-Temperatur TK geheizt werden kann. Es sei darauf verwiesen, dass die Heiz-Regeleinheit 7 keinesfalls notwendigerweise unterhalb des Kalibrator-Blocks 7 angeordnet sein muss. Vielmehr sind alle dem Fachmann aus dem Stand der Technik im Zusammenhang mit Block-Kalibratoren 1 bekannten Ausgestaltungen und Anordnungen für eine Heiz-/Regeleinheit 9 denkbar. Ebenso bestehen vielfältige In the figures, the same elements are identified by the same reference symbols. 1 shows a schematic illustration of a calibration device 1 according to the prior art. The calibration device 1 comprises a calibrator block 7 with four cavities 8, into each of which a measuring device 2 can be inserted. The measuring devices 2 for determining the temperature of a medium shown by way of example in FIG. 1 are each a thermometer. A heating / control unit 9 is arranged below the calibrator block 7, by means of which the calibrator block 7 can be heated to a predeterminable calibration temperature TK. It should be pointed out that the heating control unit 7 does not necessarily have to be arranged below the calibrator block 7. Rather, all configurations and arrangements known to the person skilled in the art from the prior art in connection with block calibrators 1 for a heating / control unit 9 are conceivable. There are also many
Gestaltungsmöglichkeiten für den Kalibrator-Block 7. Alle diese möglichen Design options for the calibrator block 7. All of these possible
Ausgestaltungen fallen ebenfalls unter die vorliegende Erfindung. Es sei ferner darauf verwiesen, dass die Referenz-Mess-Vorrichtung 2‘ lösbar oder auch fest innerhalb einer der Kavitäten 8 der Kalibrier-Vorrichtung 1 angeordnet sein kann. Refinements also fall under the present invention. It should also be noted that the reference measuring device 2 'can be detachably or permanently arranged within one of the cavities 8 of the calibration device 1.
Die Kalibrier-Vorrichtung 1 kann ferner über eine Recheneinheit [nicht gezeigt] verfügen, mittels welcher ein Vergleich einer mittels einer Referenz-Messvorrichtung The calibration device 1 can also have a computing unit [not shown], by means of which a comparison can be made using a reference measuring device
2‘ gemessenen Temperatur mit einer mittels der zu kalibrierenden Messvorrichtung 2 gemessenen Temperatur verglichen werden kann. Anhand des Vergleichs kann die zu kalibrierenden Mess-Vorrichtung 2 dann kalibriert werden, beispielsweise, indem ein funktionaler Zusammenhang zwischen einer Ausgangsgröße der Mess-Vorrichtung 2 anhand des Vergleichs der mittels der Mess-Vorrichtungen 2 und 2‘ ermittelten 2 'measured temperature can be compared with a temperature measured by means of the measuring device 2 to be calibrated. On the basis of the comparison, the measuring device 2 to be calibrated can then be calibrated, for example by establishing a functional relationship between an output variable of the measuring device 2 on the basis of the comparison of those using the measuring devices 2 and 2 ′
Temperaturen angepasst wird. Temperatures is adjusted.
Bei beiden gezeigten Mess-Vorrichtungen 2 und 2‘ handelt es sich jeweils um ein Thermometer mit einem Messeinsatz 3 bzw. 3‘, und einer Elektronik 4 bzw. 4‘ gemäß Stand der Technik. Innerhalb des Messeinsatzes 3 bzw. 3‘ ist ein Sensorelement 5 bzw.The two measuring devices 2 and 2 'shown are each a thermometer with a measuring insert 3 or 3' and electronics 4 or 4 'according to the prior art. Within the measuring insert 3 or 3 'there is a sensor element 5 or
5‘ angeordnet, welches im vorliegenden Fall jeweils ein Temperatursensor in Form eines Widerstandselements ist, der über die Anschlussleitungen 6 bzw. 6‘ elektrisch kontaktiert und mit der Elektronik 4 bzw. 4‘ verbunden ist. In anderen Ausgestaltungen kann die Elektronik 4 bzw. 4‘ auch separat vom Messeinsatz 3 bzw. 3‘angeordnet sein. Auch muss es sich bei dem Sensorelement 5 bzw. 5‘ nicht notwendigerweise um ein 5 ', which in the present case is a temperature sensor in the form of a resistance element, which makes electrical contact via the connecting lines 6 or 6' and is connected to the electronics 4 or 4 '. In other configurations, the electronics 4 or 4 'can also be arranged separately from the measuring insert 3 or 3'. Also, the sensor element 5 or 5 'need not necessarily be one
Widerstandselement handeln, oder die Anzahl der verwendeten Anschlussleitungen 6 bzw. 6‘ muss nicht notwendigerweise zwei betragen. Vielmehr kann je nach Act resistance element, or the number of connecting lines 6 or 6 'used does not necessarily have to be two. Rather, depending on
angewendetem Messprinzip eine unterschiedliche Anzahl von Anschlussdrähten 6 bzw.applied measuring principle a different number of connecting wires 6 or
6‘ verwendet werden. Vorteilhaft ist jedoch, wenn die Referenz-Messvorrichtung 2‘ und die zu kalibrierende Mess-Vorrichtung 2 gleichartig ausgestaltet sind. Wie bereits dargelegt, hängt die Genauigkeit der Kalibrierung mittels eines Block- Kalibrators 1 , wie in Fig. 1 illustriert, von vielen unterschiedlichen Faktoren ab. Die unterschiedlichen möglichen, bereits beschriebenen, Problematiken können durch die Verwendung einer erfindungsgemäßen Kalibrier- Vorrichtung 1 mit einer Koppeleinheit 10, wie ebenfalls bereits erläutert, jedoch überwunden werden. 6 'can be used. However, it is advantageous if the reference measuring device 2 'and the measuring device 2 to be calibrated are configured identically. As already explained, the accuracy of the calibration using a block calibrator 1, as illustrated in FIG. 1, depends on many different factors. The various possible problems already described can, however, be overcome by using a calibration device 1 according to the invention with a coupling unit 10, as has also already been explained.
Für die Ausgestaltung der Koppeleinheit 10 sind dabei zahlreiche Möglichkeiten denkbar, von denen nachfolgend einige bevorzugte Ausgestaltungen beispielhaft beschrieben werden. Die genaue Ausgestaltung hängt dabei unter anderem von diversen Vorgaben, insbesondere hinsichtlich der zu kalibrierenden Mess-Vorrichtung 2, also auch von der der jeweiligen geometrischen Situation, ab. Numerous possibilities are conceivable for the configuration of the coupling unit 10, of which some preferred configurations are described below by way of example. The exact configuration depends, among other things, on various specifications, in particular with regard to the measuring device 2 to be calibrated, that is to say also from the particular geometric situation.
In Fig. 2 ist eine schematische Schnittdarstellung einer Kavität 8 eines Kalibrator-Blocks 7 einer Kalibrier-Vorrichtung 1 mit einer in das Innenvolumen V der Kavität 8 eingebrachten, ebenfalls schematisch dargestellten Mess-Vorrichtung 2. Die Mess-Vorrichtung 2 aus Fig. 2 ist hier exemplarisch für eine der in die Kalibrier-Vorrichtung 1 eingebrachten Mess- Vorrichtungen 2, und kann sowohl eine zu kalibrierende als auch eine Referenz-Mess- Vorrichtung 2 bzw. 2‘ sein. Die Kalibrier-Vorrichtung 1 umfasst eine erfindungsgemäße Koppeleinheit 10, welche im Teilbereich T des Innenvolumens V der Kavität 8 angeordnet ist, in welchem Teilbereich T sich im eingebauten Zustand der Mess- Vorrichtung 2 das Sensorelement 5 befindet. Ferner ist die Koppeleinheit 10 zwischen einer inneren Wandung der Kavität 8 und einer äußeren Wandung der Mess-Vorrichtung 2, hier des Messeinsatzes 3, angeordnet. Beispielsweise kann sie direkt an der inneren Wandung der Kavität 8 angebracht sein. 2 shows a schematic sectional illustration of a cavity 8 of a calibrator block 7 of a calibration device 1 with a measuring device 2, which is also shown schematically and is introduced into the inner volume V of the cavity 8. The measuring device 2 from FIG. 2 is here as an example for one of the measuring devices 2 introduced into the calibration device 1, and can be both a reference measuring device 2 or 2 ′ to be calibrated. The calibration device 1 comprises a coupling unit 10 according to the invention, which is arranged in the partial area T of the inner volume V of the cavity 8, in which partial area T the sensor element 5 is located when the measuring device 2 is installed. Furthermore, the coupling unit 10 is arranged between an inner wall of the cavity 8 and an outer wall of the measuring device 2, here the measuring insert 3. For example, it can be attached directly to the inner wall of the cavity 8.
Die Koppeleinheit 10 bewirkt eine thermische und je nach Ausgestaltung der The coupling unit 10 causes a thermal and depending on the design of the
Koppeleinheit 10 auch eine mechanische Kopplung zwischen dem Kalibrator-Block 7 und der Mess- Vorrichtung 2. Die Koppeleinheit 10 dient also der Verbesserung der thermischen Leitfähigkeit innerhalb des Kalibrator-Blocks 7 bzw. zwischen dem Coupling unit 10 also a mechanical coupling between the calibrator block 7 and the measuring device 2. The coupling unit 10 thus serves to improve the thermal conductivity within the calibrator block 7 or between the
Kalibrator-Block 7, dargestellt durch die Wandung der Kavität 8, und der Mess- Vorrichtung 2. Damit wird die Genauigkeit hinsichtlich einer Kalibrierung der zu kalibrierenden Mess-Vorrichtung deutlich erhöht. Calibrator block 7, represented by the wall of the cavity 8 and the measuring device 2. This significantly increases the accuracy with regard to calibration of the measuring device to be calibrated.
Die Koppeleinheit 10 umfasst bevorzugt einen Festschmierstoff, insbesondere Graphit, Bornitrid, Kupfer, oder Messing. Für die genaue Ausgestaltung sind verschiedeneThe coupling unit 10 preferably comprises a solid lubricant, in particular graphite, boron nitride, copper, or brass. There are several for the exact design
Varianten denkbar. Beispielsweise kann die Koppeleinheit 10 in Form eines Pulvers, in Form einer Beschichtung, oder als fester Körper ausgestaltet sein. Ebenso ist es möglich, dass die Koppeleinheit 10 zumindest ein Material mit anisotroper Wärmeleitfähigkeit umfasst. In anderen Ausgestaltungen, wie beispielsweise den in Fig. 3 gezeigten, beiden Variants conceivable. For example, the coupling unit 10 can be configured in the form of a powder, in the form of a coating, or as a solid body. It is also possible for the coupling unit 10 to comprise at least one material with anisotropic thermal conductivity. In other configurations, such as the one shown in FIG. 3, both
Ausgestaltungen, ist ferner zumindest ein Befestigungsmittel 1 1 zur Befestigung der Koppeleinheit 10 in einer vorgebbaren Position relativ zur Kavität 8 oder zur Mess- Vorrichtung 2 vorgesehen. Auch in dieser Hinsicht sind neben den in Fig. 3 gezeigten Ausgestaltungen viele weitere Möglichkeiten denkbar und dem Fachmann geläufig, welche ebenso unter die vorliegende Erfindung fallen. Embodiments, at least one fastening means 11 for fastening the coupling unit 10 in a predeterminable position relative to the cavity 8 or to the measuring device 2 is also provided. In this regard, in addition to the configurations shown in FIG. 3, many other possibilities are conceivable and familiar to the person skilled in the art, which also fall under the present invention.
In den beiden gezeigten Ausgestaltungen ist das Befestigungsmittel 1 1 jeweils Teil der Kavität 8. In anderen, hier nicht dargestellten Ausgestaltungen, kann das In the two configurations shown, the fastening means 11 is in each case part of the cavity 8. In other configurations, not shown here, this can be done
Befestigungsmittel 1 1 jedoch auch als separate Einheit, oder als Teil der Mess- Vorrichtung 2 ausgestaltet sein. Fastening means 1 1, however, can also be designed as a separate unit, or as part of the measuring device 2.
Gemäß der Ausgestaltung nach Fig. 3a weist die Innenwandung der Kavität 8 einen Absatz auf, welcher als Befestigungsmittel 1 1 dient. Dadurch ist der Innendurchmesser di des Eintauchkörpers 2 in einem ersten Teilbereich Ti kleiner als der Innendurchmesser d2 in einem zweiten Teilbereich T2, welcher zweite Teilbereich T2 dem Teilbereich T, in welchem die Koppeleinheit 10 angeordnet ist, entspricht. Durch den Absatz 1 1 wird sichergestellt, dass die Koppeleinheit 10 im Teilbereich T=T2 fixiert wird, insbesondere bei einer axialen Bewegung der Mess-Vorrichtung 2 entlang der Längsachse L der Kavität. According to the configuration according to FIG. 3a, the inner wall of the cavity 8 has a shoulder which serves as a fastening means 11. As a result, the inner diameter di of the immersion body 2 in a first partial area Ti is smaller than the inner diameter d 2 in a second partial area T 2 , which second partial area T 2 corresponds to the partial area T in which the coupling unit 10 is arranged. Paragraph 11 ensures that the coupling unit 10 is fixed in the partial area T = T 2 , in particular when the measuring device 2 moves axially along the longitudinal axis L of the cavity.
Fig. 3b zeigt eine zweite mögliche Ausgestaltung des Befestigungsmittels 1 1 Hier weist die Innenwandung der Kavität 8 einen Vorsprung auf. Der Innendurchmesser d3 der Kavität 8 ist im Bereich des Vorsprungs 1 1 gegenüber dem Innendurchmesser im restlichen Bereich der Kavität 8 verringert. In den auf beiden Seiten des Vorsprungs angeordneten Teilbereichen T1 und T2 kann dabei der Innendurchmesser gleich oder unterschiedlich sein. Auch kann der Vorsprung 1 1 im oberen Bereich der Kavität 8 angeordnet sein, insbesondere derart, dass er im Bereich der die Öffnung der Kavität 8 aufweisenden Oberfläche der Kalibrator-Blocks 7 angeordnet ist. Auch im Falle der Fig. 3b verhindert das Befestigungsmittel 1 T insbesondere eine axiale Bewegung der Koppeleinheit 10, beispielsweise im Falle, dass die Mess- Vorrichtung 2 aus der Kavität 8 entfernt oder in Kavität 8 eingebracht wird. 3b shows a second possible embodiment of the fastening means 11. Here, the inner wall of the cavity 8 has a projection. The inside diameter d 3 of the cavity 8 is reduced in the area of the projection 11 compared to the inside diameter in the remaining area of the cavity 8. In the partial areas T1 and T2 arranged on both sides of the projection, the inner diameter can be the same or different. The projection 11 can also be arranged in the upper region of the cavity 8, in particular in such a way that it is arranged in the region of the surface of the calibrator blocks 7 which has the opening of the cavity 8. In the case of FIG. 3b, the fastening means 1T in particular prevents an axial movement of the coupling unit 10, for example in the event that the measuring device 2 is removed from the cavity 8 or is introduced into the cavity 8.
In einer weiteren Ausgestaltung, welche in Fig. 4 skizziert ist, umfasst die Kalibrier- Vorrichtung 1 ferner ein Koppelelement 10a. Das Koppelelement 10a ist zwischen der Heiz-/Regeleinheit (9) und dem Kalibrator-Block 7 angeordnet In a further embodiment, which is outlined in FIG. 4, the calibration device 1 further comprises a coupling element 10a. The coupling element 10a is arranged between the heating / control unit (9) and the calibrator block 7
und dient dazu, eine homogene Wärmeverteilung innerhalb des Kalibrator-Blocks 7 zu gewährleisten. In der vorliegenden Ausgestaltung ist das Koppelelement 10a derart ausgestaltet, dass es entlang der gesamten Berührungsfläche zwischen dem Kalibrator- Block 7 und der Heiz-/Regeleinheit 9 angeordnet ist. Das Koppelelement muss aber nicht notwendigerweise entlang der gesamten Berührungsfläche verlaufen. Es kann sich auch entlang eines Abschnitts der Berührungsfläche oder über die Berührungsfläche zwischen der Rege-Heizeinheit 9 und dem Kalibrator-Block 7 hinaus erstrecken. and serves to ensure a homogeneous heat distribution within the calibrator block 7. In the present embodiment, the coupling element 10a is configured such that it is arranged along the entire contact area between the calibrator block 7 and the heating / control unit 9. However, the coupling element does not necessarily have to run along the entire contact area. It can also be extend along a portion of the contact surface or beyond the contact surface between the rain heating unit 9 and the calibrator block 7.
Vorzugsweise ist das Koppelelement 10a an die jeweilige Heiz-/Regeleinheit 9 angepasst. Es versteht sich von selbst, dass für andere Ausgestaltungen der Heiz- /Regeleinheit 9 auch das Koppelelement 10a entsprechend anders ausgestaltet sein kann. The coupling element 10a is preferably adapted to the respective heating / control unit 9. It goes without saying that for other configurations of the heating / control unit 9, the coupling element 10a can also be configured differently.
In Fig. 4 sind ferner ebenfalls Koppeleinheiten in die Kavitäten 8 des Kalibrator-Blocks 7 eingebracht. Diese sind in der gezeigten Darstellung aber nicht sichtbar. 4, coupling units are also introduced into the cavities 8 of the calibrator block 7. However, these are not visible in the illustration shown.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Kalibrier- Vorrichtung 1 calibration device
2 Mess-Vorrichtung  2 measuring device
3 Messeinsatz  3 measuring insert
4 Elektronik  4 electronics
5 Sensorelement  5 sensor element
6 Anschlussdrähte  6 connecting wires
7 Kalibrator-Block  7 calibrator block
8 Kavität  8 cavity
9 Regel-/Heizeinheit  9 control / heating unit
10 Koppeleinheit  10 coupling unit
1 1 Befestigungsmittel 1 1 fasteners
T, Ti , T2 Teilbereich der Kavität di, d2, d3 Innendurchmesser der Kavität L Längsachse der Kavität V Innenvolumen der Kavität T, Ti, T 2 partial area of the cavity di, d 2, d 3 internal diameter of the cavity L longitudinal axis of the cavity V internal volume of the cavity

Claims

Patentansprüche claims
1 . Kalibrier-Vorrichtung (1 ) zur Kalibrierung zumindest einer Mess-Vorrichtung (2) zur Bestimmung und/oder Überwachung der Temperatur eines Mediums umfassend 1 . Calibration device (1) for calibrating at least one measuring device (2) for determining and / or monitoring the temperature of a medium comprising
einen Kalibrator-Block (7) mit zumindest einer Kavität (8) zur Aufnahme der zumindest einen zu kalibrierenden Mess-Vorrichtung (2), und  a calibrator block (7) with at least one cavity (8) for receiving the at least one measuring device (2) to be calibrated, and
eine Heiz-/Regeleinheit (9), welche derart angeordnet und dazu ausgestaltet ist, den Kalibrator-Block (7) auf eine vorgebbare Kalibrier-Temperatur (TK) ZU heizen,  a heating / control unit (9) which is arranged and configured to heat the calibrator block (7) to a predeterminable calibration temperature (TK),
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass zumindest eine thermisch leitfähige Koppeleinheit (10) vorgesehen ist, welche Koppeleinheit (10) derart ausgestaltet und in die Kavität (8) einbringbar ist, dass zumindest ein Teilbereich (T) eines Innenvolumens (V) der Kavität (8) zumindest teilweise von der Koppeleinheit (10) umgeben ist, und  that at least one thermally conductive coupling unit (10) is provided, which coupling unit (10) is designed and can be inserted into the cavity (8) such that at least a partial area (T) of an inner volume (V) of the cavity (8) is at least partially from the Coupling unit (10) is surrounded, and
welche Koppeleinheit (10) dazu ausgestaltet ist, eine homogene Wärmeverteilung zumindest in dem Teilbereich (T) zu gewährleisten.  which coupling unit (10) is designed to ensure homogeneous heat distribution at least in the partial area (T).
2. Kalibrier-Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , 2. calibration device (1) according to claim 1,
wobei die Koppeleinheit (10) zumindest teilweise an einer inneren Wandung der Kavität (8) angebracht oder befestigt ist.  wherein the coupling unit (10) is at least partially attached or fastened to an inner wall of the cavity (8).
3. Kalibrier-Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, 3. calibration device (1) according to claim 1 or 2,
wobei die Koppeleinheit (10) dazu ausgestaltet ist, eine mechanische und/oder thermische Kopplung zwischen dem Kalibrator-Block (7), insbesondere im  the coupling unit (10) being designed to provide a mechanical and / or thermal coupling between the calibrator block (7), in particular in the
Bereich der Kavität (8), und der Mess-Vorrichtung (2) im in der Kavität (8) angeordneten Zustand zu gewährleisten.  To ensure area of the cavity (8), and the measuring device (2) in the state arranged in the cavity (8).
4. Kalibrier-Vorrichtung (1 ) nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, 4. calibration device (1) according to at least one of the preceding claims,
wobei die Koppeleinheit (10) derart ausgestaltet und/oder angeordnet ist, dass sie im in der Kavität (8) angeordneten Zustand der Mess-Vorrichtung 2 die Mess- Vorrichtung zumindest teilweise umgibt, insbesondere wobei die Koppeleinheit (10) derart angeordnet ist, dass sie im in der Kavität (8) angeordneten Zustand der Mess- Vorrichtung (2) zumindest einen Teil der Mess- Vorrichtung (2), in welchem ein Sensorelement (5) der Mess-Vorrichtung (2) angeordnet ist, zumindest teilweise umgibt.  the coupling unit (10) being designed and / or arranged in such a way that, when the measuring device 2 is in the cavity (8), it at least partially surrounds the measuring device, in particular the coupling unit (10) being arranged in such a way that it at least partially surrounds in the state of the measuring device (2) arranged in the cavity (8) at least part of the measuring device (2), in which a sensor element (5) of the measuring device (2) is arranged.
5. Kalibrier-Vorrichtung (1 ) nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, 5. calibration device (1) according to at least one of the preceding claims,
wobei die Koppeleinheit (10) einen Festschmierstoff, insbesondere Graphit, Bornitrid, Kupfer, oder Messing, umfasst, oder wobei die Koppeleinheit (10) in Form eines Pulvers, in Form einer Beschichtung, oder in Form eines festen Körpers, vorzugsweise in Form einer Folie oder in Form eines rohrförmigen Körpers, insbesondere einer Hülse, ausgestaltet ist. wherein the coupling unit (10) comprises a solid lubricant, in particular graphite, boron nitride, copper, or brass, or wherein the coupling unit (10) in Form of a powder, in the form of a coating, or in the form of a solid body, preferably in the form of a film or in the form of a tubular body, in particular a sleeve.
6. Kalibrier- Vorrichtung (1 ) nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, 6. calibration device (1) according to at least one of the preceding claims,
wobei die Koppeleinheit (10) zumindest ein Material mit anisotroper  wherein the coupling unit (10) at least one material with anisotropic
Wärmeleitfähigkeit umfasst.  Includes thermal conductivity.
7. Kalibrier-Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 6, 7. calibration device (1) according to claim 6,
wobei die Koppeleinheit (10) derart angeordnet und/oder ausgestaltet ist, dass sie parallel zu zumindest einer inneren Wandung der Kavität (8) eine höhere, insbesondere zumindest 10fach größere, insbesondere zumindest 30fach höhere, Wärmeleitfähigkeit aufweist als senkrecht zur inneren Wandung.  wherein the coupling unit (10) is arranged and / or configured such that, parallel to at least one inner wall of the cavity (8), it has a higher, in particular at least 10 times larger, in particular at least 30 times higher, thermal conductivity than perpendicular to the inner wall.
8. Kalibrier-Vorrichtung (1 ) nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, 8. calibration device (1) according to at least one of the preceding claims,
wobei die Koppeleinheit (10) dazu ausgestaltet ist zu gewährleisten, dass eine Temperatur zumindest in dem Teilbereich (T) des Innenvolumens (V) der Kavität (8), welcher Teilbereich (T) zumindest teilweise von der Koppeleinheit (10) umgeben ist, im Wesentlichen konstant ist.  wherein the coupling unit (10) is designed to ensure that a temperature at least in the partial region (T) of the inner volume (V) of the cavity (8), which partial region (T) is at least partially surrounded by the coupling unit (10), in the Is essentially constant.
9. Kalibrier-Vorrichtung (1 ) nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, 9. calibration device (1) according to at least one of the preceding claims,
wobei die Koppeleinheit (10) derart ausgestaltet und/oder angeordnet ist, dass sie eine, insbesondere reversible, Bewegung der Mess-Vorrichtung (2) relativ zu der Kavität (8), insbesondere in axialer Richtung, ermöglicht.  wherein the coupling unit (10) is designed and / or arranged in such a way that it enables, in particular reversible, movement of the measuring device (2) relative to the cavity (8), in particular in the axial direction.
10. Kalibrier-Vorrichtung (1 ) nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, 10. calibration device (1) according to at least one of the preceding claims,
wobei zumindest ein Befestigungsmittel (1 1 ) zur Befestigung der Koppeleinheit (10) vorgesehen ist.  at least one fastening means (11) being provided for fastening the coupling unit (10).
1 1. Kalibrier-Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 1 , 1 1. calibration device (1) according to claim 1 1,
wobei eine Innenwandung der Kavität (8) einen Absatz und/oder einen Vorsprung aufweist, der als Befestigungsmittel (1 1 ,1 T) dient, wobei ein Innendurchmesser (di-d3) der Kavität (8) entlang einer Längsachse (L) der Kavität (8) variabel ist. wherein an inner wall of the cavity (8) has a shoulder and / or a projection, which serves as fastening means (1 1, 1 T), an inner diameter (di-d 3 ) of the cavity (8) along a longitudinal axis (L) of the Cavity (8) is variable.
12. Kalibrier-Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 1 , 12. Calibration device (1) according to claim 1 1,
wobei es sich bei dem Befestigungsmittel (1 1 ) um eine, insbesondere  the fastening means (1 1) being one, in particular
mechanische, Passverbindung handelt, insbesondere wobei das  mechanical, passport connection, in particular where
Befestigungsmittel (1 1 ) zumindest einen Sprengring oder einen Passring aufweist.  Fastening means (1 1) has at least one snap ring or a fitting ring.
13. Kalibrier-Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 10, 13. calibration device (1) according to claim 10,
wobei es sich bei dem Befestigungsmittel (1 1 ) um einen Klebstoff handelt. the fastener (1 1) being an adhesive.
14. Kalibrier- Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 1 , 14. Calibration device (1) according to claim 1 1,
wobei das Befestigungsmittel (1 1 ) zumindest teilweise aus einem gesinterten Werkstoff hergestellt ist.  wherein the fastening means (1 1) is at least partially made of a sintered material.
15. Kalibrier- Vorrichtung (1 ) nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, umfassend zumindest ein thermisch leitfähiges Koppelelement (10a), welches Koppelelement (10a) zwischen zumindest einem Teil-Bereich der Heiz- /Regeleinheit (9) und einem Teilbereich des Kalibrator-Blocks (7) angeordnet ist, und welches Koppelelement (10a) dazu dient, eine homogene Wärmeverteilung zumindest in dem Teilbereich des Kalibrator-Blocks (7) zu gewährleisten. 15. Calibration device (1) according to at least one of the preceding claims, comprising at least one thermally conductive coupling element (10a), the coupling element (10a) between at least a partial area of the heating / control unit (9) and a partial area of the calibrator Blocks (7) is arranged, and which coupling element (10a) serves to ensure a homogeneous heat distribution at least in the partial area of the calibrator block (7).
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