DE4116355A1 - Messfuehler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Meßfühler mit mindestens einem Temperatursensor zum Messen der Temperatur eines elektrisch leitfähigen Fluids, wie Wasser.

Solche Meßfühler haben sich seit langem zum Messen der Temperatur von beispielsweise durch ein Rohr oder eine Pumpe strömenden Fluiden bewährt. Zum Messen der Temperatur wird der Temperatursensor in thermisch leitfähigem Kontakt zu dem Fluid gebracht. Dies geschieht in der Regel dadurch, daß der Meßfühler mit dem Temperatursensor in eine Öffnung einer der Wände des von dem Fluid durchströmten Querschnitts dichtend und lösbar eingesetzt wird. Beim praktischen Einsatz solcher Meßfühler mit Temperatursensoren zeigt sich jedoch, daß die Erfassung der Temperatur eines Fluides aufgrund der Trägheit der Temperatursensoren keine schnelle und sichere Kontrolle des Standes eines in einem Rohr strömenden oder in einem Behälter stehenden Fluidvolumens ermöglicht. Daher ist es erforderlich, das Fluidvolumen durch weitere Meßfühler zu erfassen, die entweder die Strömungsgeschwindigkeit oder die Höhe des Fluidstandes in einem von dem Fluid durchströmten, von Wänden berandetem Querschnitt feststellen.

Die zusätzlichen Meßfühler bringen den Nachteil zusätzlicher Herstellkosten und zusätzlicher Montagearbeit mit sich. Darüber hinaus ist es zur Erfassung des Standes eines Fluids, das durch einen allseitig umschlossenen Querschnitt, wie z. B. durch ein Rohr oder eine Pumpe, strömt, erforderlich, weitere Öffnungen vorzusehen, in die der Meßfühler eingesetzt wird. Jede zusätzlich in einem Rohr angebrachte Öffnung bringt aber, neben den erhöhten Herstellkosten, eine zusätzliche Gefahr der Leckbildung mit sich.

Aufgabe der Erfindung ist es dagegen, einen konstruktiv einfachen Meßfühler anzugeben, mit dem es bei geringem Montageaufwand, geringen Herstellkosten und geringem Platzbedarf möglich ist, den Stand eines Fluids zu erfassen, ohne daß eine erhöhte Gefahr einer Leckbildung besteht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Meßfühler mindestens einen weiteren Sensor zum Erfassen des Fluid-Standes aufweist und der Sensor zum Erfassen des Fluid-Standes durch zwei mit Abstand zueinander angeordnete Elektroden gebildet ist.

Indem die elektrische Leitfähigkeit des Fluides zur Kontrolle des Fluid-Standes genutzt wird, ist diese besonders einfache Ausführung des Sensors möglich. Solange in dem durchströmten Querschnitt ein ausreichend hoher Fluid-Stand vorhanden ist, stellt das Fluid eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den beiden Elektroden her. Sobald die Verbindung zwischen den Elektroden unterbrochen ist, ist dies ein Signal dafür, daß beispielsweise in einem Rohr ein Leck aufgetreten ist oder eine Pumpe Luft anstatt Wasser fördert. So kann auf ebenso einfache wie sichere Weise der Fluid-Stand kontrolliert werden.

Durch die bauliche Einheit des Meßfühlers, der nun zwei Funktionen, nämlich das Erfassen des Fluid-Standes und das Messen der Temperatur, erfüllt, wird die zusätzliche Gefahr einer Leckbildung durch eine zusätzliche Öffnung vermieden. Darüber hinaus ist es mit einem solchen Meßfühler möglich, auch an sehr beengten Stellen sowohl die Temperatur als auch den Stand des Fluides zu erfassen, da für die Erfassung des Fluid-Standes kein zusätzlicher Bauraum benötigt wird. Da nun nur noch ein Meßfühler montiert werden muß, können die Herstellkosten und die Montagezeiten erheblich verringert werden.

Eine besonders einfache, leicht herstellbare Ausführung des Meßfühlers ergibt sich, wenn der Temperatursensor gleichzeitig eine der beiden Elektroden des Sensors zum Erfassen des Fluid-Standes ist. Indem der Temperatursensor in unmittelbarem Kontakt mit dem Fluid steht, kann zum einen die Temperatur des Fluides besonders zuverlässig erfaßt werden, zum anderen kann auf diese Weise der Meßfühler eine besonders einfache, leicht herstellbare Form aufweisen. Dabei lassen sich Fehlmessungen, die durch einen im geringen Maße schwankenden Fluid-Stand verursacht werden, sicher dadurch ausschließen, daß der Meßfühler einen stabförmigen Temperatursensor aufweist. Da ein solcher Temperatursensor über den größten Teil seiner Länge in das Fluid eintaucht, können Schwankungen des Fluid-Spiegels, die nicht größer als die Länge des stabförmigen Temperatursensors sind, nicht zu Fehlmessungen führen.

Die Form des Meßfühlers kann noch dadurch vereinfacht werden, daß das Gehäuse des Meßfühlers elektrisch leitfähig ist und die zweite Elektrode des Sensors zum Erfassen des Fluid-Standes bildet. Dies gilt insbesondere dann, wenn der Meßfühler in eine elektrisch leitfähige Wand eingesetzt wird, weil in diesem Fall die Wand selbst die zweite Elektrode bildet. Auf diese Weise ist die Erfassung des Fluid-Standes auch dann noch möglich, wenn das Gehäuse des Meßfühlers selbst nicht von dem Fluid benetzt ist.

Soll an Stelle eines stabförmigen Temperatursensors ein flächig ausgebildeter Temperatursensor verwendet werden, so ist es besonders günstig, wenn die erste Elektrode des Sensors zum Erfassen des Fluid-Standes ein elektrisch leitfähiger, gegenüber dem Gehäuse isolierter Stab ist. In gleicher Weise wie ein stabförmiger Temperatursensor kann diese stabförmige Elektrode über ihre Länge in das Fluid eintauchen und so den Stand des Fluids auch dann noch erfassen, wenn der Fluid-Spiegel in geringem Maße schwankt.

Die Genauigkeit des Temperaturmeßergebnisses kann dadurch noch gesteigert werden, daß der Stab thermisch leitend mit dem Temperatursensor verbunden ist. Auf diese Weise kann auch mittels eines flächig ausgebildeten Temperatursensors eine direkte Messung der Temperatur des mit Abstand zu der Wand, in der der Meßfühler eingebaut ist, strömenden Fluids durchgeführt werden. Durch die Länge des stabförmigen Temperatursensors oder der stabförmigen Elektrode kann darüber hinaus der minimale Stand des Fluides vorgegeben werden. Dazu ist es nicht erforderlich, daß die Elektroden über ihre gesamte Länge elektrisch leitfähig sind. Nur im Bereich des minimalen Fluid-Standes müssen die Elektroden einen elektrisch leitfähigen Abschnitt aufweisen.

Im folgenden soll die Erfindung anhand von einer ein Ausführungsbeispiel zeigenden Zeichnung beschrieben werden.

Die Figur zeigt einen Meßfühler 1, der in das Gehäuse einer Heizungswasser fördernden Umwälzpumpe eingebaut ist. Der Meßfühler 1 ist rotationssymmetrisch aufgebaut und weist einen elektrischen Anschluß 2, ein Gehäuse 3 aus elektrisch leitfähigem Material, ein einstückig mit dem Gehäuse 3 ausgebildetes Anschlußgewinde 4, ein koaxial zu der Meßfühlerachse angeordneten röhrenförmigen Isolator 5 aus nicht leitfähigem Material und eine stabförmige Elektrode 6 auf, die ebenfalls koaxial zu der Achse 1a des Meßfühlers 1 angeordnet ist.

Die stabförmige Elektrode 6 bildet die erste Elektrode des Sensors zum Erfassen des Wasserstandes in dem Gehäuse der Umwälzpumpe. Sie ist bis auf einen vorderen Abschnitt 6a von dem Isolator 5 umgeben, der die Elektrode 6 gegen das Gehäuse 3 und das Anschlußgewinde 4 abschirmt. Innerhalb des Gehäuses 3 ist ein nicht gezeigter Temperaturwiderstand angeordnet, der thermisch leitfähig mit der Elektrode 6 verbunden ist. Die zweite Elektrode des Sensors zum Erfassen des Wasserstandes ist durch das Anschlußgewinde 4 gebildet.

Der Meßfühler 1 ist in eine in einer Wand 7 des Gehäuses der Umwälzpumpe eingelassene Gewindebohrung 8 eingeschraubt. Dabei ist das Gewinde so gewählt, daß ein Austreten von Wasser durch die Gewindebohrung 8 verhindert wird. Über das Anschlußgewinde 4 steht das Gehäuse 3 des Meßfühlers elektrisch leitend mit der Wand 7 des Gehäuses der Umwälzpumpe in Verbindung. Der Meßfühler 1 ist über einen Stecker 9 und ein Kabel 10 an eine Kontroll- und Überwachungseinrichtung angeschlossen.

Unterschreitet der Wasserspiegel die Länge l der ersten Elektrode 6, so wird die elektrische Verbindung zwischen dem Anschlußgewinde 4 und der ersten Elektrode 6 unterbrochen. Diese Unterbrechung ist ein Signal dafür, daß in dem Heizungsnetz ein Leck aufgetreten ist.

Temperaturschwankungen in dem von der Umwälzpumpe geförderten Wasser werden über die erste Elektrode 6 auf den Temperatursensor übertragen, dessen Signal ebenfalls über den Steckkontakt 9 und das Kabel 10 an die Kontrolleinheit übermittelt wird. Bei einer Überhöhung der Temperatur des Wassers, die beispielsweise durch eine O-Förderung der Pumpe verursacht werden kann, oder bei Unterschreiten der minimalen Wasserstandshöhe schaltet die Kontrolleinheit die Pumpe ab.

Claims (6)

1. Meßfühler mit mindestens einem Temperatursensor zum Messen der Temperatur eines elektrisch leitfähigen Fluids, wie Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler (1) wenigstens einen weiteren Sensor zum Erfassen des Fluid-Standes aufweist und der Sensor zum Erfassen des Fluid-Standes durch zwei mit Abstand zueinander angeordnete Elektroden (4, 6) gebildet ist.

2. Meßfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperatursensor gleichzeitig eine der beiden Elektroden des Sensors zum Erfassen des Fluid-Standes ist.

3. Meßfühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler einen stabförmigen Temperatursensor aufweist.

4. Meßfühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (3) des Meßfühlers (1) elektrisch leitfähig ist und die zweite Elektrode (4) des Sensors zum Erfassen des Fluid-Standes bildet.

5. Meßfühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Elektrode des Sensors zum Erfassen des Fluid-Standes ein elektrisch leitfähiger, gegenüber dem Gehäuse isolierter Stab (6) ist.

6. Meßfühler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stab (6) thermisch leitend mit dem Temperatursensor verbunden ist.