DE102018114615A1

DE102018114615A1 - Temperaturkalibrator

Info

Publication number: DE102018114615A1
Application number: DE102018114615.9A
Authority: DE
Inventors: Michael Rehm-Gumbel
Original assignee: SIKA Dr Siebert and Kuehn GmbH and Co KG
Current assignee: SIKA Dr Siebert and Kuehn GmbH and Co KG
Priority date: 2018-06-19
Filing date: 2018-06-19
Publication date: 2019-12-19
Also published as: US11243123B2; US20190383674A1

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Temperaturkalibrator (1) zur Kalibrierung von Temperaturfunktionseinrichtungen, umfassend ein äußeres und ein inneres Gehäuse (3, 5), sowie einen Kalibratorblock (8), wobei der Kalibratorblock (8) zum inneren Gehäuse (5) unter Bildung eines Strömungsraumes (9) einen radialen Abstand aufweist, wobei der Strömungsraum (9) zur Erzeugung einer Strömung am oberen und unteren Ende mit der Umgebung in Verbindung steht, wobei mit dem Strömungsraum (9) ein in Verbindung stehender Lüfter (10) mit einem Lüfterrad (16) vorgesehen ist, das durch einen Motor (12) antreibbar ist, wobei das Lüfterrad (16) aus einem hitzebeständigen Material ausgebildet ist, und dass der Lüfter (10) in der Draufsicht eine überwiegend geschlossene Fläche bildet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Temperaturkalibrator zur Kalibrierung von Temperaturfunktionseinrichtungen umfassend ein äußeres und ein inneres Gehäuse, sowie einen Kalibratorblock, wobei der Kalibratorblock zum inneren Gehäuse zur Bildung eines Strömungsraumes einen radialen Abstand aufweist, wobei der Strömungsraum zur Erzeugung einer Strömung am oberen und am unteren Ende mit der Umgebung in Verbindung steht, wobei mit dem Strömungsraum ein Lüfter mit einem Lüfterrad in Verbindung steht, das durch einen Motor antreibbar ist.
Temperaturkalibratoren sind hinreichend bekannt. Diese dienen üblicherweise der Kalibrierung von Temperaturfunktionseinrichtungen, z. B. von Thermometern oder auch thermischen Schaltern.
Die Aufgabe eines Kalibrators besteht darin, für ein Thermometer oder auch einen thermischen Schalter auf eine vom Nutzer vorgegebene Temperatur zu erwärmen bzw. zu kühlen und die Temperaturen über einen bestimmten Zeitraum konstant zu halten. Hierzu ist es erforderlich, dass dem Kalibrator bzw. der Steuer- und Regeleinheit des Kalibrators bestimmte Informationen eingegeben werden, die z. B. Solltemperatur oder die Regelparameter für die Regelung der Temperatur auf einem vorgegebenen Niveau. Der Kalibratorblock als Teil einer Temperiereinheit des Kalibrators weist mindestens eine Heizpatrone, einen Temperaturreferenzfühler und eine sogenannte Prüflingsaufnahme, also eine Aufnahme, beispielsweise für ein Thermometer auf.
Wie bereits an anderer Stelle erläutert, ist durchaus bekannt, den Kalibratorblock als Teil der Kalibriereinheit zu erhitzen und auch zu kühlen. Zur Kühlung des Kalibratorblocks ist ein motorbetriebener Lüfter mit einem Lüfterrad vorgesehen. Das Lüfterrad ist nach dem Stand der Technik aus Kunststoff ausgebildet. Aufgrund der thermischen Belastung des Lüfterrades muss während des gesamten Betriebes, und hier insbesondere beim Aufheizen, das Lüfterrad mit einer Mindestdrehzahl von etwa 50 % der Nenndrehzahl laufen, wobei zusätzlich die Wärmestrahlung des oberhalb des Lüfters befindlichen Kalibrierblockes mittels eines Hitzeschutzbleches abgeschirmt wird. Um eine ausreichende Hitzeabschirmung zu erreichen, befinden sich nur wenige kleine Bohrungen im Hitzeschutzblech, wodurch jedoch auch der größte Teil der vom Lüfter erzeugen Luftströmungen abgeschirmt wird. Es wurde bereits darauf hingewiesen, dass der Lüfter immer mit 50 % seiner Nennleistung aus thermischen Gründen laufen muss, wobei dies auch während der Aufheizphase der Fall ist. Insofern verlängert sich nicht nur die Zeit der Aufheizphase bis zum Erreichen der Solltemperatur, vielmehr wird darüber hinaus auch unnötig Energie verschwendet. Bekannt ist in diesem Zusammenhang auch eine verstellbare Blende anstelle eines luftdurchlässigen Hitzeschutzbleches mit kleinen Bohrungen einzusetzen, wobei allerdings zur Steuerung der Blende zusätzliche Steuerungs- und Regelungshardware erforderlich ist, was die Komplexität und die Ausfallwahrscheinlichkeit steigen lässt. Der Einsatz eines luftdurchlässigen Hitzeschutzbleches ist schlussendlich ein Kompromiss zwischen Luftdurchlässigkeit und Hitzeabschirmung und wirkt sich insofern nachteilig auf den Wirkungsgrad sowohl beim Kühlen als auch beim Heizen aus.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht nunmehr darin, hier Abhilfe zu schaffen; insbesondere soll der Wirkungsgrad in der Aufheizphase erhöht werden.
Zur Lösung der Aufgabe ist vorgesehen, dass das Lüfterrad aus einem hitzebeständigen Material ausgebildet ist, und dass der Lüfter in der Draufsicht eine überwiegend geschlossene Fläche bildet. Hieraus ergibt sich folgendes. Wenn der Lüfter aus einem hitzebeständigen Material ausgebildet ist, insbesondere aus einem Metall, so kann ein solches Lüfterrad Temperaturen von bis zu 700° C und mehr standhalten. Dadurch, dass das Lüfterrad des Lüfters eine in der Draufsicht im Wesentlichen geschlossene Fläche bildet, kann eine Luftströmung bei stehendem Lüfterrad durch den Strömungsraum im Wesentlichen unterbunden zumindest aber verringert werden, was die Aufheizphase des Kalibrierblockes nennenswert verkürzt. Zum Kühlen des Kalibrierblockes, also zum Erzeugen einer Luftströmung in dem Strömungsraum um den Kalibrierblock herum, wird das Lüfterrad in Rotation versetzt, woraus deutlich wird, dass das Lüfterrad zwei Funktionen erfüllt: Die erste Funktion besteht darin, während der Aufheizphase des Kalibratorblockes durch Verminderung der Luftströmung im Strömungsgehäuse die Aufheizphase zu verkürzen; eine zweite Funktion besteht darin, wie dies aus dem Stand der Technik auch bekannt ist, durch das Lüfterrad zur Kühlung des Kalibratorblockes beizutragen.
Vorteilhafte Merkmale und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
So ist insbesondere vorgesehen, dass das Lüfterrad dadurch hergestellt ist, dass ein scheibenförmiger Grundkörper radial verlaufende Schlitze aufweist, wobei die durch die Schlitze gebildeten Abschnitte zur Bildung von Lüfterschaufeln aus der Ebene des scheibenförmigen Grundkörpers verdreht sind. Ein solches Lüfterrad hat zugegebenermaßen einen etwas geringeren Wirkungsgrad als ein Lüfterrad, bei dem die Abstände zwischen den einzelnen Lüfterschaufeln größer sind; der geringere Wirkungsgrad kann allerdings zur Erzeugung der erforderlichen Luftströmung durch eine höhere Drehzahl kompensiert werden. Die durch das Lüfterrad abgedeckte Fläche liegt bei etwa 60 % bis 80 % einer geschlossenen Kreisfläche, vorzugsweise bei etwa 75 %. Die Abdeckung durch das Lüfterrad ist auch abhängig von dem Schwenkwinkel der Lüfterschaufeln. Ein höherer Grad an Abdeckung kann dadurch erreicht werden, dass einzelne Lüfterschaufeln getrennt als Lüfterrad verbaut werden. Das heißt, die Lüfterschaufeln können dann zur Abdeckung entsprechend groß gewählt werden, somit auch so groß, dass die Abdeckung auch größer als 100 % ist.
Es wurde bereits an anderer Stelle darauf hingewiesen, dass der Lüfter durch einen Motor, insbesondere durch einen Elektromotor, angetrieben wird. Elektromotoren können üblicherweise Temperaturen von etwa 80° C bis 90° C standhalten. Teure Motoren können auch höhere Temperaturen aushalten, es hat sich jedoch herausgestellt, dass durch die Abschirmung des Motors durch ein Motorabschirmgehäuse die angegebene Temperaturgrenze von 80° bis 90° C eingehalten werden kann, sodass preiswerte Elektromotoren einsetzbar sind. Nach einem besonderen Merkmal kann vorgesehen sein, solche Motoren einzusetzen, die über einen eigenen Lüfter verfügen, wodurch der Motor zusätzlich gegen Überhitzung geschützt werden kann.
Weiterhin ist vorteilhaft vorgesehen, dass der durch das Motorabschirmgehäuse gebildete Raum mit der Umgebung in Verbindung steht, um einen Luftaustausch zu gewährleisten.
Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal zeichnet sich dadurch aus, dass das Lüfterrad in einem Ringgehäuse angeordnet ist, das fluchtend zum inneren Gehäuse verläuft, sodass sichergestellt ist, dass zum einen der Strömungsraum durch das Lüfterrad während der Aufheizphase überwiegend abgeschottet ist, und in der Abkühlphase die vom Lüfterrad erzeugte Kühlluft tatsächlich in ihrer Gesamtheit den Strömungsraum passieren kann.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass das Lüfterrad durch eine Motorwelle mit dem Motor in Verbindung steht, wobei die Länge der Welle so gewählt ist, dass bestimmte Temperaturen nicht überschritten werden, nämlich die bereits zuvor erwähnten Temperaturen im Bereich zwischen 80° und 90° C. Das heißt, auch ein durch eine etwas längere Welle vom Lüfterrad abgesetzter Motor bringt eine zusätzliche Sicherheit gegen Überhitzen des Motors.
Der Temperaturkalibrator weist ein äußeres und ein inneres Gehäuse auf, wobei nach einem weiteren Merkmal der Erfindung das innere Gehäuse eine Isolierung auf der dem Kalibratorblock zugewandten Seite zeigt, um einerseits die Aufheizphase zu verkürzen, und andererseits, um zu verhindern, dass das äußere Gehäuse so heiß wird, dass die Gefahr des Verbrennens für das Bedienungspersonal bei Berührung besteht.
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielhaft näher erläutert. Die einzige 1 zeigt hierbei den Temperaturkalibrator in einer Seitenansicht im Schnitt.
Der insgesamt mit 1 bezeichnete Temperaturkalibrator umfasst das äußere Metallgehäuse 3, und beabstandet dazu das innere Metallgehäuse 5. Radial beabstandet zu dem inneren Metallgehäuse 5, befindet sich unter Bildung eines hülsenförmigen Strömungsraumes 9 der Kalibratorblock 8. Das innere Metallgehäuse 5 weist auf der dem Kalibratorblock 8 zugewandten Seite eine Isolierung 7 auf, um zu verhindern, dass das äußere Metallgehäuse zu heiß wird, um Verbrennungen des Bedienungspersonals hieran nach Möglichkeit zu vermeiden. Im Einbauzustand unterhalb des Kalibratorblockes 8 befindet sich der mit 10 bezeichnete Lüfter, wobei der mit 10 bezeichnete Lüfter einen Motor 12 aufweist sowie einen Motorlüfter 14 zur Kühlung des Motors 12, der unterhalb des Motors 12 angeordnet ist. Durch den Motor 12 wird das Lüfterrad 16 angetrieben, das in einem sogenannten Ringgehäuse 20 angeordnet ist. Verbunden ist der Motor 12 mit dem Lüfterrad 16 durch die Motorwelle 18. Die Motorwelle 18 ist verhältnismäßig lang gewählt, wobei die Länge der Welle 18 mit der Temperatur zusammenhängt, die der Motor in der Lage ist, auszuhalten. Bereits an anderer Stelle wurde in diesem Zusammenhang ein Temperaturbereich zwischen 80° und 90° C genannt, den ein Elektromotor standhalten kann. Nicht nur die Länge der Motorwelle 18 ist maßgeblich für die Einhaltung bestimmter Temperaturbereiche für den Elektromotor, sondern auch die Anordnung des Motors 12 in einem Motorabschirmgehäuse 19, das den Motor 12 zusätzlich gegen Wärmestrahlung abschirmt. Der Boden des äußeren Gehäuses unterhalb des haubenförmigen Motorabschirmgehäuses 19 weist Öffnungen auf, um für die entsprechende Kühlung auch durch den Motorlüfter 14 zu sorgen.
Das Ringgehäuse 20 fluchtet mit dem inneren Metallgehäuse 5, bzw. mit dem hülsenförmigen Strömungsraum 9, sodass bei Betrieb des Lüfterrades 16 die durch das Lüfterrad 16 erzeugte Luftströmung im Wesentlichen vollständig durch den hülsenförmigen Strömungsraum 9 zur Kühlung des Kalibratorblocks zur Verfügung steht. Bei Betrieb des Lüfters 10 respektive des Lüfterrades 16 wird Frischluft über Öffnungen (nicht dargestellt) im Boden des inneren und des äußeren Metallgehäuses 3 angesaugt, durch den hülsenförmigen Strömungsraum 9 geleitet, wobei die erwärmte Luftströmung dann über nicht dargestellte Öffnungen in der Decke des inneren und äußeren Gehäuses abgeleitet wird.
Das Lüfterrad 16 zeichnet sich im Einzelnen dadurch aus, dass die Lüfterschaufeln 17 dadurch hergestellt sind, dass beispielsweise ein kreisrundes Metallblech radial verlaufende Schlitze aufweist, um dann die durch die Schlitze gebildeten Abschnitte zu verdrehen oder zu verschränken, sodass sich eine Form der Lüfterschaufeln 17, wie in der Zeichnung dargestellt, ergibt. In der Draufsicht, entsprechend dem Pfeil 22 erscheint das Lüfterrad bis auf die durch die Verschränkung der Schaufeln erweiterten Schlitze im Wesentlichen geschlossen, sodass in der Aufheizphase des Kalibratorblockes 8 nur eine geringe oder keine wesentliche Luftströmung durch den hülsenförmigen Strömungsraum 9 erfolgt. Das heißt, dass der Strömungsraum 9 durch das Lüfterrad größtenteils abgedeckt ist.
Bezugszeichenliste

1: Temperaturkalibrator
3: äußeres Metallgehäuse
5: inneres Metallgehäuse
7: Isolierung
8: Kalibratorblock
9: Strömungsraum
10: Lüfter
12: Motor
14: Motorlüfter
16: Lüfterrad
17: Lüfterschaufeln
18: Motorwelle
19: Motorabschirmgehäuse
20: Ringgehäuse
22: Pfeil

Claims

Temperaturkalibrator (1) zur Kalibrierung von Temperaturfunktionseinrichtungen, umfassend ein äußeres und ein inneres Gehäuse (3, 5), sowie einen Kalibratorblock (8), wobei der Kalibratorblock (8) zum inneren Gehäuse (5) unter Bildung eines Strömungsraumes (9) einen radialen Abstand aufweist, wobei der Strömungsraum (9) zur Erzeugung einer Strömung am oberen und unteren Ende mit der Umgebung in Verbindung steht, wobei mit dem Strömungsraum (9) ein in Verbindung stehender Lüfter (10) mit einem Lüfterrad (16) vorgesehen ist, das durch einen Motor (12) antreibbar ist, dadurch gekenzeichnet, dass das Lüfterrad (16) aus einem hitzebeständigen Material ausgebildet ist, und dass der Lüfter (10) in der Draufsicht eine überwiegend geschlossene Fläche bildet.
Temperaturkalibrator (1) nach Anspruch 1, dadurch gekenzeichnet, dass das Lüfterrad (16) aus Metall hergestellt ist
Temperaturkalibrator (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenzeichnet, dass das Lüfterrad (16) dadurch hergestellt ist, dass ein scheibenförmiger Grundkörper radial verlaufende Schlitze aufweist, wobei die durch die Schlitze gebildeten Abschnitte zur Bildung von Lüfterschaufeln (17) aus der Ebene des scheibenförmigen Grundkörpers verdreht sind.
Temperaturkalibrator (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekenzeichnet, dass der Motor (12) des Lüfters (10) durch ein Motorabschirmgehäuse (19) abgeschirmt ist.
Temperaturkalibrator (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (12) einen Motorlüfter (14) aufweist, der sich innerhalb des Motorabschirmgehäuses (19) befindet.
Temperaturkalibrator (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der durch das Motorabschirmgehäuse (19) gebildete Raum mit der Umgebung in Verbindung steht.
Temperaturkalibrator (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lüfterrad (16) in einem Ringgehäuse (20) angeordnet ist, das fluchtend zu dem inneren Gehäuse (5) verläuft.
Temperaturkalibrator (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lüfterrad (16) durch eine Motorwelle (18) mit dem Motor (12) in Verbindung steht, wobei die Länge der Welle so gewählt ist, dass bestimmte Temperaturen am Motor (12) nicht überschritten werden.
Temperaturkalibrator (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das innere Gehäuse (5) eine Isolierung (7) auf der dem Kalibratorblock (8) zugewandten Seite aufweist.