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Beschreibung
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Die Erfindung betrifft eine Anpreßvorrichtung für Meßeinsätze, insbesondere
für mit Meßeinsatzrohren versehene elektrische Thermometer, wie Widerstands- und
Thermoelement-Thermometer, die an ihrem hinteren Ende mit einem Anschlußkopf oder
-stecker drehfest verbindbar und mit ihrem vorderen Ende federelastisch gegen eine
Meßstelle zu pressen sind, die, insbesondere durch thermische Einflüsse, geringfügig
lageveränderlich ist, mit einem den Meßeinsatz unter Freilassung seines vorderen
Bereiches umgebenden dichten Rohrglied, das an seinem hinteren Endo mit dem Anschlußkopf
oder -stecker drehbar verbindbar und an seinem vorderen Ende mit einer in eine der
Meßstelle zugeordnete stationäre Meßstellenwandung einschraubbaren Gewindebuchse
versehen ist.
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In bekannter Weise werden zum Nessen von Lagertemperaturen, Gastemperaturen
und dergleichen beispielsweise in der Reaktorschnik rohrförmige Meßeinsätze mit
eingebauten Widerstands- oder Thermoelement-Thermometern benutzt. Diese Meßeinsatzrohre
besitzen an ihra rückwärtigen Ende eine Bordscheibe und abgedichtete Offnungen zum
Herausführen von Anschlußdrähten. Die Bordscheibe ist im Inneren eines Anschlußkopfes
federelastisch längsverschiebbar, jedoch drehfast in lösbarer Weise gelagert. Das
Meßeinsatzrohr ist in geringfügiger Weise gegen die Rückstellkraft von in da Anschlußkopf
befindlichen Druckfedern in den Anschlußkopf einschiebbar. Die Anschlußdrähte sind
im Ansohlußkopf mit schraubkontakten verbunden, welche über eine seitliche Durchführung
des Anschlußkopfes mit den Adern eines Anschlußkabels verbunden werden können. Die
Bordscheibe wird durch mit dem Anschlußkopf verbundene
Schraubdorne,
auf denen sich die Druckfedern befinden, an einen Drehen gehindert Unter Freilassung
des vorderen Teils des Meßeinsatzrohres ist dieses von einem starren Halsrohr umgeben,
das mit seinem hinteren Teil und einem daran befindlichen äußeren Anschlagbund in
den Anschlußkopf eingreift. Ein das Halsrohr 10 umgebende Schraubbuchse kann in
den Anschlußkopf eingeschraubt werden und dabei den Anschlagbund mit dem Halsrohr
unter Besbehaltung einer Drehbarkeit des letzteren axial festlegen. An seinem freien
vorderen Ende besitzt das Haisrohr eine in eine Maßstellenwandung einschraubbare
Gewindebuchse. Beim Einschrauben der gegenüber dem Meßeinsatzrohr drehbaren Gewindebuchse
wird das vorstehende, vordere Ende des Meßeinsatzrohrs unter zunehmender Verspannung
der Druckfedern im Anschlußkopf gegen eine Meßstelle gepreßt. Im montierten Zustand
wird somit das Meßeinsatzrohr durch die Druckfedern in einem ständigen Andruckeingriff
mit der Meßstelle gehalten, was für einen einwandfreien Temperaturübergang von der
Meßstelle auf das Thermometer und zum Vermeiden von insbesondere in Längsrichtung
des Thermometers auftretenden Schwingungen n lußerst wichtig ist.
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Zun Massen der Temperaturen von aggressiven Gasen ist es beispielsweise
Möglich, ein in einem Gaskanal fest installiertes Schutzrohr mit einer endseitig
geschlossenen Bohrung zu benutzen, in die das freie Ende des Meßeinsatzrohres eingeführt
wird. Nach einem Binsahrauben der Gewindebuchse in das Schutzrohr wird die Stirnseite
des Meßeinsatzrohrs von den Druckfedern im Anschlußkopf fest gegen das Ende der
Bohrung gedrückt, welches in diesem Falle die Meßstelle bildet. Das dem heißen Gas
unmittelbar ausgesetzte
Schutzrohr und das im Inneren desselben
befindliche Meßeinsatzrohr unterliegen materialbedingt sowie infolge zeitlich unterschiedlicher
Temperatureinflüsse voneinander abweichenden Wärmeausdehnungs- und -kontraktionsvorgängen,
die von den Druckfedern in der Weile kompensiert werden n mßssen, daß der erforderliche
Anpreßdruck an der Meßstelle erhalten bleint. Ähnliche Kompensationsvorgänge sind
auch dann erforderlich, wenn ohne 8chutsrohr gearbeitet und das Meßeinsatzrohr beispielsweise
gegen ein Lagerglied gepreßt wird, dessen Temperatur zu erfassen ist und welches
infolge unterschiedlicher Wärmeeinflüsse geringfügig lageveränderlich ist. Auch
in diesem Fall nuß das Meßeinsatzrohr mittels der Druckfedern ii Falle von Wärmekontraktionen
nachgführt werden und im Falle von Wärmeausdehnungen nachgiebig sein.
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Die bekannten Anpreßvorrichtungen der genannten Art haben vorschiedene
Nachteile. Die im Anschlußkopf untergebrachten Federn haben wegen der Größe desselben
nur einen begrenzten Federweg und fUhren iu relativ geringen Anpreßkräften. Eine
Vergrößerung dieser Federwerte würde zu einer Vergrößerung des Anschlußkopfes und
somit tu einer erhöhten Vibrationsneigung führen. Außerdem ist die Auswechselbarkeit
der Meßeinsätze bei derartigen Anschlußköpfen aufwendig und zeitraubend, da zunächst
das Anschlußkabel innerhalb des Anschlußkopfes von den Anschlußkontakten gelöst
werden muß, um dann nach Lösen weiterer Befestigungsschrauben das Meßeinsatzrohr
herausnehmen zu können. Die Montage- sowie Demontagevorgänge sind somit insbesondere
dann umständlich, wenn aus Sicherheitsgründen zumindest zwei Thermometerelemente
in einem Meßeinsatzrohr eingebaut werden und somit »hr als zwei Anschlußkontakte
vorhanden
sein mtlasen. Eine Vergrößerung der Anzahl der Anschlußkontakte ist vielfach erwünscht
und bei den bekannten Anschlußköpfen wegen der Montageerschwernis einerseits und
der vergrößerten Masse sowie der erhöhten Vibrationsneigung andererseits äußerst
nachteilhaft. In diesem Zusammenhang ist es zwar auch bereits bekannt, den Anschlußkopf
mit den innenliegenden Druckfedern durch einen Anschluß stecker ohne Druck federn
und mit der erwünschten Anzahl von Steckerkontakten zu ersetzen, wobei der Anschluß
stecker in sehr einfacher Weise lösbar mit einer passenden Anschlußbuchse verbunden
werden kann. Hierbei befindet sich eine Andruckfeder außerhalb des Anschluß steckers
innerhalb einer Schraubverbindung eins geteilten Halsrohres. Auch diese Druckfeder
kann bei aer Montage nur in begrenztem Maße verspannt werden und einen relativ kleinen
Anpreßdruck auf die Meßstelle ausüben.
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Ein weiterer erheblicher Nachteil dieser bekannten Anordnung besteht
darin, daß die erforderliche Dichtigkeit des Systems von einen 0-Rlng übernommen
werden muß, was wagen der Verschleißerscheinungen und der Wärmeeinflüsse äußerst
kritisch ist. Außerdem neigt diese Anordnung wegen der zusätzlich erforderlichen
massiven Schraubverbindung in erhöhtem Maße zu Vibrationen, was den Verschleiß aller
Einzelteile einschließlich des O-Ringes und der eingebauten Thermometerelemente
drastisch heraufsetzt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anpreßvorrichtung
der eingangs genannten Art unter Vermeidung der g-schllderten Nachteile mit einfachen
Mittels so zu gestalten, daß bei universeller Anwendbarkeit in Verbindung mit Anschlußköpfen
und -steckern auch im Falle einer größeren Anzahl von Anschlußkontakten
eine
verminderte Vibrationsneigung besteht und größere Anpreßkräfte sowie Federwege in
Verbindung mit einer einwandfreien Dichtigkeit zur Verfügung gestellt werden können.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe zeichnet sich eine AnpreBvorrichtung
der im Oberbegriff genannten Art erfindungsgemäß dadurch aus, daß das abdichtende
Rohrglled gleichseitig auch als federndes Anpreßelement und in Form eines in Längsrichtung
federelastich dehnbaren Wellschlauches ausgebildet ist, der bei genügendem Federweg
zum Kompensieren der Lageveränderung der Meßstelle eine zum Erzeugen der für den
Meßeinsatz erforderlichen Anpreßkraft ausreichende Federsteifigkeit aufweist, und
daß der Wellschlauch an seinem hinteren Ende Uber ein hiermit verbundenes Zwischenglied
drehbar, jedoch im wesentlichen zugfest am Anschlußkopf oder -stecker festlegbar
ist. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird soMit das bisher starre, den Meßeinsatz
umgebende Rohrglied (Halsrohr) durch einen Wellschlauch ersetzt, wobei dieses Maschinenelement
üblicherweise fttr einen Einsatz als biegsames Ausgleichselement dient und im vorliegenden
Fall die Doppelfunktion eines Dichtungsgliedes und einer zugfeder zum Erzeugen der
Anpreßkräfte hat. Bisher wurden diese Funktionen einer seits von dem Halsrohr bzw.
dem O-Ring und andererseits von den hinsichtlich des Verspannungsweges begrenzten
Druckfedern übernommen. Der Wellschlauch kann wesentlich - beispielsweise 10-fachgrößere
Anpreßkrafte erzeugen und ist wegen seiner Funktion als zugfeder hinsichtlich seines
für die Kompensation von Wärmedehnungsunterschieden zur Verfügung stehenden Verspannungsweges
relativ unbegrenzt. Es ergeben sich keinerlei Dichtigkeits- oder
Vibrationsprobleme
wie bei dem Stand der Technik, und es ist möglich, die Anpreßvorrichtung in Verbindung
mit Anschlußköpfen oder Anschlußsteckern zu benutzen. Insbesondere im letzten Fall
ist eine wesentlich einfacher sowie schnellere Auswechselbarkeit auch im Falle einer
vergrößerten Anzahl von Anschlußkontakten gewährleistet. Die sich aus den vergrößerten
Anpreßkräften ergebende verminderte Vibrationsneigung wird ferner noch dadurch vermindort,
daß außerhalb der Einschraubstelle der Anpreßvorrichtung verminderte Massen und
Massenkonzentrationen vorliegen. Die erfindungsgemäße Anpreßvorrichtung ist somit
bei größtmöglicher Vielseitigkeit ausgesprochen handhabungsgerecht und dennoch äusserst
einfach sowie preiswert aufgebaut Um güngstiger Führungseingenschaften und eine
vergrößerte Quersteifigkeit zu erhalten, ist es vorteilhaft, eine konzentrisch zum
Wellschlauch verlaufende, sich zwischen dem Zwischenglied und der Gewindebuchse
erstreckende Teleskoprohranordnung ausreichender Längsverschiebbarkeit und Quersteifigkeit
vorzusehen. Je nach Wahl des Wellschlauches und den entsprechenden Anvendungebedingungen
ist eine solche Teleskoprohranordnung nicht in jedem Falle notwendig, jedoch in
den meisten Fällen empfehlenswert. Grundsätzlich wäre es möglich, die Teleskoprohranordnung
außerhalb des Wellschlauches anzuordnen, wobei es sich jedoch als wesentlich günstiger
erwiesen hat, die Teleskoprohranordnung im Inneren des Wellschlauches vorzusehen.
Einerseits wird sie dadurch gegenüber äußeren Verschmutzungs- sowie Stoßeinflüssen
und anderen die Führungseigenschaften beeinträchtigenden Angriffen geschützt und
andererseits kann sie dadurch gleichseitig weitere Funktionen übernehmen,
was
noch näher erläutert wird. Im einzelnen besteht die Teleskoprohranordnung vorzugsweise
aus einem an der Gewindebuchse befestigten ersten Führungsrohr und einem hiermit
in Eingriff befindlichen, am Zwischenglied befestigten zweiten Führungsrohr, wobei
das letztere zweckmäßigerweise in das erste Führungsrohr eingreift und eine über
das ringförmige Zwischenglied hinausgehende rUckwartige Rohrverlängerung mit einem
im Anschlußkopf oder -stecker drehbar, jedoch im wesentlichen zugfest verspannbaren
äußeren Anschlagbund aufweist. Auf diese Weise kann das zweite Führungsrohr zusätzlich
zum Erzielen der rückwärtigen drehbaren Verbindung des Wellschlauches benutzt werden.
Diese Drehbarkeit ist wichtig, damit das Meßeinsatz-Anschlußkabel in beliebige Richtungen
drehbar ist und beim Montieren und Demontieren der vorderen Gewindebuchse des Wellschlauches
keine Drehbewegungen auf den Anschlußkopf oder -stecker sowie auf das Meßeinsatzrohr
übertragen werden.
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Die Detailgestaltung der Teleskoprohranordnung kann an sichbeliebig
gewählt und den jeweiligen Betriebserfordernissen angepaßt werden. Es ist jedoch
vorteilhaft, daß zumindest eines der Führungsrohre einen Innendurchmesser hat, der
geringfügig größer als der Durchmesser des Meßeinsatzes ist. Dadurch ergibt sich
eine kompakte Bauweise in Verbindung mit einer gleichzeitigen Querabstützung des
Meßeinsatzes und Stabilität der gesamten Anordnung.
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Wenn bs beispielsweise erwünscht ist, daß beide Führungsrohre den
Meßeinsatz mit geringem Spiel umgeben, ist es auch möglich, daß zumindest eines
der Führungsrohre abgestufte Außen- und/oder Innendurchmesserbereiche hat, so daß
nur im gegenseitigen Fffhrungsbereich eines der Führungsrohre einen gegenüber dem
Durchmesser des Meßeinsatzes deutlich größeren Innendurchmesser haben muß.-ii-
Vorzugsweise
bestehen der Wellschlauch und/oder die Führungsrohre aus Edelstahl. Stattdessen
können auch andere Materialien benutzt werden, die bei ausreichender Festigkeit
und im Falle des Wellschlauches genügender Elastizität wärme- und korrosionsbeständig
sind.
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Die Erfindung wird nachfolgend an einem in einer Zeichnung dargestellten
Asuführungsbeispiel näher erläutert Gemäß der Zeichnung ist ein Meßeinsatzrohr 10,
das in nicht dargestellter Weise ein oder mehrere Thermometerelemente enthält, rückseitig
mit einer Bordscheibe 12 verbunden, die im Inneren eines Anschlußsteckers drehfest
und im wesentlichen zugfest verspannt ist, und zwar mittels noch näher zu beschreibender
Teile.
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Mit seiner vorderen Stirnseite wird das Meßeinsatzrohr 10 in federelastischer
Weise gegen eine Meßstelle 16 gepreßt, die sich im vorliegenden Fall am Ende einer
Bohrung 17 beispielsweise innerhalb einer nicht näher dargestellten Schutzhülse
oder in einem Meßobjekt befindet. Durch den ständigen Anpreßkontakt im Bereich der
Meßstelle 16 kann hier ein einwandfreier Temperaturübergang auf das Meßeinsatzrohr
10 und die darin befindlichen Thermometerelemente erfolgen.
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Zum Anpressen des Meßeinsatzrohre 10 gegen die Meßstelle 16 dient
eine allgemein mit der Hinweis zahl 18 bezeichnete Anpreßvorrichtung. Diese besitzt
einen vorzugsweise metallischen Wellschlauch 20, der als Maschinenelement für einen
Einsatz als biegsames Ausgleichsglied bekannt ist. Im vorliegenden Fall wird dieser
Wallschlauch 20 einerseits als Dichtungselement und andererseits als
Zugfeder
mit ausreichender Federsteifigkeit und genügendem Federweg benutzt. An seinem vorderen
Ende ist der Wellschlauch 20 mit einer Gewindebuchse 22 verbunden, die in eine Meßstsllenwandung
24 eingeschraubt werden kann. Die Meßstellenwandung 24 kann beispielsweise Teil
eines Schutzrohrs sein, das an einem Meßort, wie einem Gaskanal, fest installiert
ist. Auch kann es sich hierbei um eine Wandung handeln, die keine Verbindung mit
der Meßstelle 16 aufweist, welche ihrerseits zu kompensierende wärmebedingte Relativbewegungen
in bezug auf die Meßstellenwandung 24 durchfahrt An seinem rückwärtigen Ende ist
der Wellschlauch 20 mit einem ringförmigen Zwischenglied 26 verbunden, welches über
einen Teil einer Teleskoprohranordnung 28 eine drehbare, jedoch zug£este Verbindung
des Wellschlauches 20 mit dem Anschlußstrecker 14 ermöglicht.
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Die Teleskoprohranordnung 28 befindet sich im Inneren des Wellschlauches
20 und besitzt ein erstes Führungsrohr 30, welches an der Gewindebuchse 22 festgelegt
ist und in dessen freies Ende ein zweites Führungsrohr 32 eingreift. Bei der dargestellten
Ausfthrungsform umgibt das zweite Führungsrohr 32 das Maßeinsatzrohr 10 mit geringem
Spiel, und es besitzt eine rückwärtige Rohrverlängerung 34 mit einem endseitigen
äußeren Anschlagbund 36. Die Rohrv.rlängerung 34 greift mit dem Anschlagbund 36
in einen Steckerkörper 37 des Anschlußsteckers 14, und zwar durch eine Schraubbuchse
38, die zum axialen Festlegen des Anschlagbundes 36 und der hieran angrenzenden
Bordscheibe 12 in den Steckerkörper 37 einschraubbar ist. Am rückwärtigen Ende treten
aus dem Meßeinsatzrohr 10 die zu den darin befindlichen Thermometerelementen
gehörigen
Verbindungsdrähte 40 aus, welche mit Steckerkontakten 42 an einem Kontakthalter
44 verbunden sind. Während im vorliegenden Fall nur zwei Steckerkontakte 42 dargestellt
sind, enthält der Anschlußstecker 14 vorzugsweise zumindest vier Steckerkontakte
42, die mit zumindest zwei separaten Thermometerelementen im Neßeinsatzrohr 10 verbunden
sind. Damit ein Verdrehen des Meßeinsatzrohres 10 gegenüber dem Anschlußstecker
14 verhindert wird, um ein Verletzen der elektrischen Verbindungen zwischen den
Thermometerelementen und den Steckerkontakten 42 zu' vermeiden, besitzt die Bordscheibe
12 im vorliegenden Fall eine in L&ngsrichtung vorstehende rückwärtige Nase 46,
die. im Montagezustand in eine nicht näher dargestellte Nut des Steckerkörpers 37
drehfest eingreift. Bei nicht zu starkem Anpreßkontakt der Schraubbuchse 38 sind
somit der Anschlagbund 36 sowie die Bordscheibe 12 axial festgelegt und der Anschlagbund
36 drehbar sowie die Bordscheibe 12 drehfest gelagert.
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Im nicht montierten Zustand ist der als Zugfeder arbeitende Wellschlauch
20 entspannt, und die Führungsrohre 30, 32 der Teleskoprohranordnung 28 befinden
sich in ihrem größten gegenseitigen Führungseingriff. Wenn das Neßeinsatzrohr 10
in die Bohrung 17 eingeführt und durch Einschrauben der Gewindebuchse 22 in die
Meßstellenwandung 24 gegen die Meßstelle 16 gepreßt wird, erfolgt ein zunehmenden
Dehnen und Verspannen des Wellschlauches 20 unter gleichzeitiger Verlängerung der
Teleskoprohranordnung. Bei der Montage werden die Gewindebuchse 22, der Wellschlauch
20, das Zwischenglied 26 und das hiermit verbundene zweite Führungsrohr 32 gegenüber
dem Anschlußstecker 14 und dem Meßeinsatzrohr 10 verdreht.
Der
Nipreßdruck im Bereich der Meßstelle 16 und der Federweg des M;ellschlauches 20
können durch entsprechende Dimensionierung und Auslegung der ainzalnen Bauteile
den jeweiligen Betriebserfordernissen angepaßt werden. In jedem Fall lassen sich
mit dem Wellschlauch 20 gegenüber dem Stand der Technik wesentlich größere AnpreßkrSfte
und Federwege erzielen, was; zur Verminderung der Vibrationsneigung und zur Kompensation
auch größerer WSrmedehnungsunterschiede wichtig ist. Wenn im Betriebszustand thermisch
bedingte tageveränderungen der Meßstelle 16 gegenüber der Einschraubstelle der Anpreßvorrichtung
18 im Bereich der Gewindebuchse 22 auftreten, wird dennoch der erforderliche Anpreßdruck
des Meßeinsatzrohrs 10 an der Meßstelle 16 beibehalten, indem der Wellschlauch 20
mehr gedehnt wird, wenn sich die Meßstelle 16 der Gewindebuchse 22 annähert, und
weiter entlastet wird, wenn sich die Meßstelle 16 von der Einschraubstelle entfernt.
Demnach erfolgt ein ständiges bedarfsgerechtes Nachführen des Maßeinsatsrohres 10.
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Die erfindungsgemäße Anpreßvorrichtung 18 ist sehr einfach und bei
universeller Anwendbarkeit ausgesprochen betriebssicher aufgebaut. Bei geringstmöglicher
Massenkonzentration sowie demnach Vibrationsneigung ermöglicht sie bei praktisch
unbegrenztem Federweg wesentlich größere Anpreßkräfte, die zu verminderten Längsschwingungen
und einem verbesserten Temperaturübergang in allen Betriebszuständen führen. Die
dargestellte Ausführungsform kann hinsichtlich der Betailgestaltung vielfältig abgewandelt
werden.
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Beispielsweise lSßt sich der Anschlußstecker 14 durch einen nicht
dargestellten Anschlußkopf üblicher Bauart ersetzen. Grundsätzlich
kann
auch ohne eine Teleskoprohranordnung gearbeitet werden, die außerdem statt im Inneren
des Wellschlauches außerhalb desselben angeordnet sein kann. In allen Pällen ist
es jedoch wichtig, daß ein Wellschlauch einerseits als Dichtungselement und andererseits
als anpressende Zugfeder benutzt wird, wodurch sich bei größtmöglicher Einfachheit
besonders günstige Betriebsverhältnisse erzielen lassen.
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Bei einer nicht dargestellten abgewandelten Ausfthrungsform kann die
Gewindebuchse 22 mit einer die Funktion eines Schutzrohres übernehmenden, vorderen,
fingerhutförmigen Verlängerung versehen sein, die den vorderen Bereich des Meßeinsatzrohres
10 umgibt. Im Betriebszustand ist die vordere Stirnseite des Meßeinsatzrohres 10
unter ausreichender federelastischer Verspannung des Wellschlauches gegen die Verlängerung
gepreßt. Dieser Anpreßzustand ergibt sich jedoch im Unterschied zur dargestellten
Aus'fuhrungsform nicht durch das Einschrauben der Gewindebuchse 22, sondern durch
das Verbinden der mit dem Meßeinsatz bestückten Anpreßvorrichtung mit dem Anschlußkopf
oder -stecker, also im Falle der zeichnerischen Darstellung durch Einschrauben der
Schraubbuchse 38 in den Steckerkörper 37. Auch bei dieser Ausführungsform werden
thermisch unterschiedliche Kontraktions- und Expansionsvorgänge zwischen der Verlängerung
bzw. dem Schutzrohr und dem Meßeinsatzrohr 10 unter Beibehaltung des Anpreßzustandes
kompensiert.
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L e e r s e i t e