DE3821838C1 - Temperature sensor with protective tube - Google Patents

Abstract

For the measurement of temperature in moving objects such as brake discs, grinding wheels or solid ceramic particles in plastics, a temperature sensor inside a protective tube is provided with a measuring tip made of a diamond body, which is applied to a stopper serving as bottom of the protective tube, the measuring tip being in direct thermal contact with the stopper; the protective tube is filled with electrically insulating material.

Description

Die Erfindung betrifft einen Temperaturfühler mit in einem Schutzrohr befind­ lichen Sensor, wobei das mit Isoliermaterial ausgefüllte Schutzrohr an dem zur Temperaturmessung an einem Objekt dienenden Ende mit einem das Innere des Schutzrohres abdichtenden Stopfen als Schutzrohrboden mechanisch fest verbun­ den ist.The invention relates to a temperature sensor located in a protective tube Lichen sensor, the protective tube filled with insulating material on the Temperature measurement at an end serving an object with the inside of the Protective tube sealing plug mechanically firmly connected as a protective tube base that is.

Aus der DE-PS 11 52 834 ist ein Thermoelement bekannt, des ein in einem metallischen Schutzrohr untergebrachtes Thermopaar aufweist, wobei das mit Keramikmehl gefüllte Schutzrohr an seinem als Meßspitze dienenden Ende mit einem metallischen Stopfen als Schutzrohrboden durch Verschweißen verschlossen ist; die Wärmeübertragung erfolgt vom Stopfen über einen als Thermobrücke dienenden Stift zur Lötstelle des Thermopaares.From DE-PS 11 52 834 a thermocouple is known, the one in one Metallic thermowell housed thermocouple, which with Ceramic tube filled with protective powder at its end serving as a measuring tip a metallic stopper as a protective tube base sealed by welding is; the heat is transferred from the plug to a thermal bridge serving pin for soldering the thermocouple.

Eine solche Anordnung ist zwar zur Temperaturmessung ruhender Körper bzw. nichtaggressiver Fluide geeignet, während eine Messung an Oberflächen bewegter fester Körper bzw. in Fluiden mit Feststoffpartikeln zu einem raschen Ver­ schleiß am Schutzrohr bzw. an der Oberfläche des bewegten Körpers führen wür­ de. Die Aufbringung einer zusätzlichen Schutzschicht würde zu einer ungenauen Temperaturmessung führen. Such an arrangement is indeed for measuring the temperature of bodies at rest or suitable for non-aggressive fluids, while measuring on moving surfaces solid body or in fluids with solid particles to a rapid Ver wear on the protective tube or on the surface of the moving body de. The application of an additional protective layer would result in an imprecise one Conduct temperature measurement.  

Aus der DE-PS 10 99 758 ist eine Anordnung zur Temperaturmessung an rotieren­ den Körpern bekannt; dabei enthält eine fest mit einer Welle verbundene Walze eine von einer axialen Bohrung in der Welle ausgehende Bohrung in radialer Richtung, wobei am Ende dieser Bohrung ein bis zur axialen Bohrung reichender Stab befestigt ist, der einen anderen Temperaturausdehnungskoeffizienten hat als die Walze; die als Maß der Temperatur dienende Längenausdehnung des Stabes wird im Bereich der axialen Bohrung mit Hilfe von radioaktiver Strahlung und einem ortsfesten Empfänger gemessen.From DE-PS 10 99 758 an arrangement for temperature measurement is rotating known to the bodies; it contains a roller firmly connected to a shaft a radial bore originating from an axial bore in the shaft Direction, at the end of this hole extending to the axial hole Is attached rod, which has a different coefficient of thermal expansion than the roller; the linear expansion of the rod serving as a measure of the temperature is in the field of axial drilling with the help of radioactive radiation and measured with a fixed receiver.

Eine solche Anordnung ist von der Fertigungstechnik und der Geräteausstattung her gesehen verhältnismäßig aufwendig.Such an arrangement is of manufacturing technology and equipment Seen here relatively expensive.

Ausgehend von dem eingangs genannten Temperaturfühler mit Schutzrohr stellt sich die Erfindung die Aufgabe, einen Temperaturfühler zu schaffen, der einen direkten Wärmekontakt zwischen dem Fühler und Oberflächen bewegter Objekte ermöglicht, ohne nennenswerte Verschleißerscheinungen zur Folge zu haben.Starting from the temperature sensor with protective tube mentioned above the invention has the task of creating a temperature sensor, the one direct thermal contact between the sensor and surfaces of moving objects made possible without causing significant signs of wear.

Unter einem bewegten Objekt wird ein Körper wie beispielsweise eine Brems­ scheibe oder auch ein Medium verstanden, welches feinteilige Feststoffpartikel enthält.Under a moving object is a body such as a brake disk or a medium understood, which contains finely divided solid particles contains.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des An­ spruchs 1 gelöst.The object is achieved by the characterizing features of the spell 1 solved.

Bei der Messung eines Feststoffpartikels führenden Fluids ragt der als Meß­ spitze ausgebildete Diamant mit einer konvex gewölbten Außenfläche in die Strömung, während er zur Oberflächenmessung bewegter fester Körper der jewei­ ligen Form der Oberfläche angepaßt ist und durch leichten Druck in Wärmekon­ takt mit der Oberfläche gebracht wird.When measuring a fluid carrying solid particles, it protrudes as a measurement pointed diamond with a convexly curved outer surface in the Flow while moving solid surface of the respective body ligen shape of the surface is adapted and by light pressure in heat con is brought in tact with the surface.

So weist ein zur Messung an Brems- oder Schleifscheiben vorgesehener Diamant­ körper eine ebene Außenfläche auf, während ein zur Messung an rotierenden zylindrischen Körpern, beispielsweise Walzen, vorgesehener Diamant auf seiner Außenfläche die Form eines Hohlzylindersegments hat. Als Materialien für Schutzrohr und Stopfen sind Edelstahl, nickelhaltige Eisen­ legierungen sowie Messing geeignet. Der Temperaturmeßbereich reicht bis ca. 650°C.For example, a diamond intended for measurement on brake or grinding disks body on a flat outer surface, while one for measuring on rotating cylindrical bodies, such as rollers, provided diamond on its The outer surface has the shape of a hollow cylinder segment. As  The materials for the protective tube and plug are stainless steel and nickel-containing iron alloys and brass suitable. The temperature measuring range extends to approx. 650 ° C.

Als vorteilhaft erweist sich nach der Erfindung die verhältnismäßig lange Standzeit des Temperaturfühlers, sein einfacher Aufbau unter Verwendung han­ delsüblicher Bauelemente sowie die geringe Anzeigeverzögerung aufgrund guter Wärmeleitfähigkeit zwischen Meßobjekt und Sensor.The relatively long time has proven to be advantageous according to the invention Service life of the temperature sensor, its simple construction using han standard components and the low display delay due to good Thermal conductivity between the object to be measured and the sensor.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand der Fig. 1 bis 3 beschrieben.An embodiment is shown in the drawing and will be described with reference to FIGS. 1 to 3.

Fig. 1 zeigt einen zur Oberflächenmessung bei ebenen Bremsscheiben oder Schleifscheiben geeigneten Temperaturfühler, während Fig. 2 einen Temperatur­ fühler zeigt, der zur Oberflächen-Messung an rotierenden zylindrischen Körpern, wie Wellen oder Walzen, geeignet ist; Fig. 3 zeigt einen Temperatur­ fühler, der zur Messung eines mit Feststoffpartikeln versehenen Fluids dient. Fig. 1 shows a temperature sensor suitable for surface measurement on flat brake discs or grinding wheels, while Fig. 2 shows a temperature sensor which is suitable for surface measurement on rotating cylindrical bodies, such as shafts or rollers; Fig. 3 shows a temperature sensor, which is used to measure a fluid provided with solid particles.

Gemäß Fig. 1 befindet sich der von Isoliermaterial 2 umgebene Temperatur­ sensor 1 in einem metallischen Schutzrohr 3, welches an seinem dem Meßobjekt 4 zugewandten Ende mit einem scheibenförmigen metallischen Stopfen 8 als Schutz­ rohrboden Verschweiß oder Verlöt abgeschlossen ist. Auf der dem Sensor 1 abge­ kehrten Fläche des Stopfens 6 ist ein ebenfalls scheibenförmiger Diamant­ körper 7 aufgebracht, der durch Verlöten mit dem Stopfen 6 thermisch und mechanisch fest verbunden ist. Die dem Stopfen 6 abgekehrte Fläche des Diamantkörpers 7 ist aufgrund ihrer ebenen Ausführungsform zur Messung an ebenen Oberflächen von rotierenden festen Körpern 4 wie beispielsweise Brems­ scheiben oder Schleifscheiben geeignet. Die Drehachse ist symbolisch darge­ stellt und mit Ziffer 5 bezeichnet; darüber hinaus ist sie auch zur Tempera­ turmessung an ebenen Oberflächen translatorisch bewegter fester Körper ein­ setzbar.Referring to FIG. 1, the insulating material 2 is surrounded by temperature sensor is 1 in a metallic protective tube 3, which is closed at its end facing the measurement object 4 with a disc-shaped metallic plug 8 as protective tubesheet Verschweiß or Verlöt. On the sensor 1 abge facing surface of the plug 6 is also a disc-shaped diamond body 7 is applied, which is thermally and mechanically firmly connected by soldering to the plug 6 . The surface of the diamond body 7 facing away from the stopper 6 is, owing to its flat embodiment, suitable for measuring on flat surfaces of rotating solid bodies 4, such as brake disks or grinding disks. The axis of rotation is symbolically Darge and designated by number 5 ; in addition, it can also be used for temperature measurement on flat surfaces of translationally moved solid bodies.

Als Temperatursensor wird vorzugsweise ein Thermoelement, z.B. aus Ni/NiCr-Draht eingesetzt. Es ist jedoch auch möglich andere Sensoren, bei­ spielsweise Widerstandsthermometer oder temperatursensitive Kristalle zu ver­ wenden. A thermocouple, e.g. out Ni / NiCr wire used. However, it is also possible to use other sensors for example, resistance thermometers or temperature-sensitive crystals turn.  

Der Diamantkörper weist einen Härtegrad von 9-10 (nach Mohs) auf. Er wird unter einem Druck von ca. 3g gegen die Oberfläche des Meßobjekts gepreßt. Die Pressung erfolgt mittels Federkraft, wobei das Schutzrohr in einer hier nicht dargestellten Führung entlang seiner Rohrachse verschiebbar angeordnet ist.The diamond body has a hardness of 9-10 (according to Mohs). He will pressed against the surface of the measurement object under a pressure of approx. 3 g. The Pressing takes place by means of spring force, the protective tube not in one here shown guide is slidably disposed along its tube axis.

Gemäß Fig. 2 ist ein Temperaturfühler zur Messung auf rotierenden Zylinder­ flächen mit einem Diamantkörper 7′ versehen, dessen Außenfläche in Form eines Hohlzylindersegments ausgeführt ist. Der Temperaturfühler weist den gleichen prinzipiellen Aufbau auf, wie der anhand der Fig. 1 beschriebene Fühler. Zur Messung wird der Temperaturfühler mit seinem Diamantkörper 7′ gegen die Ober­ fläche des rotierenden zylindrischen Meßobjekts 4′ gepreßt; die Drehachse des Meßobjekts ist symbolisch dargestellt und mit Ziffer 5′ bezeichnet. FIG. 2 is a temperature sensor for measuring on rotating cylindrical surfaces' provided whose outer surface is in the form of a hollow cylinder segment with a diamond body 7. The temperature sensor has the same basic structure as the sensor described with reference to FIG. 1. To measure the temperature sensor with its diamond body 7 'against the upper surface of the rotating cylindrical object 4 'pressed; the axis of rotation of the measurement object is shown symbolically and designated by number 5 '.

Gemäß Fig. 3 ist ein Temperaturfühler zur Messung eines Fluids als bewegtes Objekt 4′′ vorgesehenen, welches Feststoffpartikel führt; als Fluide werden beispielsweise Zementstaub oder Kunststoffe mit Keramikpartikeln bezeichnet. Der innere Aufbau des Temperaturfühlers entspricht wiederum im wesentlichen dem anhand der Fig. 1 erläuterten Ausführungsbeispiel. Allerdings wird gemäß Fig. 3 ein Diamantkörper 7′′ eingesetzt, dessen äußere Fläche einen konvexe Wölbung aufweist, wobei er in das Schutzrohr 3 hineinragt. Stopfen 5 ist durch Löten mit dem Diamantkörper verbunden. Der Temperaturfühler ist in einer Wand 11 eines Strömungskanals 10 untergebracht, wobei nur die gewölbte Fläche des Diamantkörpers 7′′ aus der Wand 11 ragt; somit ist sichergestellt, daß die vorbeiströmenden Feststoffpartikel nur noch auf den Diamantkörper 7′′ treffen. Die konvex gewölbte Form der Außenfläche des Diamantkörpers erweist sich als besonders zweckmäßig, da sie keine Wirbelbildung erzeugt und nur einen sehr geringen Strömungswiderstand aufweist.Referring to FIG. 3 is a temperature sensor for measuring a fluid as a moving object 4 '' provided, which leads the solid particles; cement dust or plastics with ceramic particles are referred to as fluids, for example. The internal structure of the temperature sensor again corresponds essentially to the exemplary embodiment explained with reference to FIG. 1. However, a diamond body 7 '' 3 is shown in FIG. Employed, its outer surface has a convex curvature, wherein it projects into the protective tube 3. Plug 5 is connected to the diamond body by soldering. The temperature sensor is housed in a wall 11 of a flow channel 10 , with only the curved surface of the diamond body 7 '' protruding from the wall 11 ; this ensures that the flowing solid particles only meet the diamond body 7 ''. The convex shape of the outer surface of the diamond body proves to be particularly expedient, since it does not generate eddies and has only a very low flow resistance.

Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform ist insbesondere zur Temperatur­ messung in Kunststoffextrudern zur Verarbeitung von keramikangereicherten Kunststoffen geeignet.The embodiment shown in Fig. 3 is particularly suitable for temperature measurement in plastic extruders for processing ceramic-enriched plastics.

Claims (5)

1. Temperaturfühler mit in einem Schutzrohr befindlichen Sensor, wobei das mit Isoliermaterial ausgefüllte Schutzrohr an dem zur Temperaturmessung an einem Objekt dienenden Ende mit einem das Innere des Schutzrohres abdich­ tenden Stopfen als Schutzrohrboden mechanisch fest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung der Temperatur eines bewegten Objektes mit der dem Sensor abgekehrten Fläche des Stopfens (6) eine Meßspitze aus einem Diamantkörper (7, 7′, 7′′) in direktem Wärmekontakt steht.1. Temperature sensor with a sensor located in a thermowell, the thermowell filled with insulating material at the end serving for temperature measurement on an object end with a plug sealing the interior of the thermowell as a thermowell base, characterized in that for measuring the temperature of a moving object with the sensor surface of the stopper ( 6 ) a measuring tip made of a diamond body ( 7 , 7 ', 7 '') is in direct thermal contact. 2. Temperaturfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Schutz­ rohr (3) und Stopfen (6) aus Metall bestehen und miteinander verschweißt oder verlötet sind.2. Temperature sensor according to claim 1, characterized in that the protective tube ( 3 ) and plug ( 6 ) consist of metal and are welded or soldered together. 3. Temperaturfühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Diamantkörper (7, 7′, 7′′) auf den Stopfen (6) aufgelötet ist.3. Temperature sensor according to claim 1 or 2, characterized in that the diamond body ( 7 , 7 ', 7 '') is soldered onto the plug ( 6 ). 4. Temperaturfühler nach einem oder Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Diamantkörper (7, 7′, 7′′) teilweise in das Schutzrohr hineinragt.4. Temperature sensor according to one or claims 1 to 3, characterized in that the diamond body ( 7 , 7 ', 7 '') partially protrudes into the protective tube. 5. Temperaturfühler nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Diamantkörper (7′′) zur Messung eines strömenden Mediums mit Feststoffpartikeln (4′′) auf der dem Medium zugekehrten Seite kuppelartig gewölbt ist.5. Temperature sensor according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the diamond body ( 7 '') for measuring a flowing medium with solid particles ( 4 '') is domed like a dome on the side facing the medium.