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Temperaturfühler mit Widerstands-Wicklung
Die Erfindung betrifft Temperaturfühler zur elektrischen Bestimmung von Temperaturen bzw. Temperatur-Differenzen mit auf mindestens einem länglichen Isolierkörper aufgebrachter Widerstands-Wicklung, die von einem Blech-Mantel umgeben ist, der seinerseits in einem verschlossenen Fühler-Rohr angeordnet und mit diesem über seine ganze Länge wärmeleitend verbunden ist.
Derartige Temperaturfühler werden meist in Form von in Glas eingeschmolzenen oder in keramischem Material eingebetteten zylindrischen Nickel- oder Platin-Draht-Wicklungen hergestellt, die sich mit verhältnismässig grossem Spiel in einem Fühler-Rohr befinden, das wieder von einem Schutz-Rohr umgeben ist ; diese Ausführungsform von Temperaturfühlern ist jedoch mechanisch überaus empfindlich und zerbrechlich und vermittelt vor allem wegen des zum Ausgleich des grossen Durchmesser-Streubereiches erforderlichen Spieles im Fühler-Rohr eine schlechte thermische Ankopplung an das zu messende Medium, wodurch Reaktions-Geschwindigkeit und Eigen-Erwärmung ungünstig beeinflusst werden.
Temperaturfühler, bei denen der Widerstandsdraht auf einem keramischen Körper aufgewickelt ist und zwischen Wicklung und Fühler-Rohr ein Luftspalt besteht, weisen den gleichen oben erwähnten Nachteil auf.
Weiters sind auch Temperaturfühler bekannt, bei denen der Widerstandsdraht auf einem plattenförmigen Isolierkörper aufgewickelt ist, der sich zwischen zwei Isolierplatten befindet und über diese durch geeignete Flach-Federn an die Wand eines Fühler-Rohres thermisch gekoppelt ist ; diese Ausführungsform weist zwar einigermassen befriedigende mechanische Stabilität und thermische Ankopplung auf, sie ist jedoch für höhere Temperaturen nicht geeignet, bei denen die-Spannkraft der Federn verloren geht.
Ausserdem weisen alle bisher bekannt gewordenen Temperaturfühler mit Widerstands-Wicklung den
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selbständiger Wicklungen im gleichen Fühler-Rohr auf Schwierigkeiten stösst.
Bei der erstgenannten Ausführungsform müsste dabei die aktive Länge des Fühler-sowie auch des Schutz-Rohres vergrössert werden, was zu grossen Tauchlängen führt ; bei der letzten Ausführungsform dagegen würde sich durch Aufeinanderlegen zweier bewickelter Isolierkörper eine schlechte thermische Ankopplung an das Fühler-Rohr ergeben.
Nach der Erfindung werden nun bei Temperaturfühlern mit Widerstands-Wicklung der eingangs beschriebenen Bauart sämtliche hier erwähnten Nachteile dadurch vermieden, dass die auf dem Isolierkörper befindliche Widerstands-Wicklung unter Zwischenlage einer wärmeleitenden, jedoch elektrisch isolierenden Folie vom Blech-Mantel dicht anliegend umschlossen ist.
Bei einer andern Ausführungsform des Temperaturfühlers kann der Isolierkörper plattenförmig ausgebildet und seiner Länge nach mit mindestens einem Kanal für einen Zuleitungsdraht versehen sein.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung besteht der die Widerstands-Wicklung umhüllende Blech-Mantel aus zwei U-förmigen Teilen, deren einer mit seinen Rändern die Schenkel des andern Teiles umfasst ; weiters kann das den Blech-Mantel umschliessende Fühler-Rohr mit Rippen versehen sein.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Temperaturfühlers als Doppel-Temperaturfühler sind in einem gemeinsamen Fühler-Rohr zwei voneinander unabhängige Systeme mit Isolierkörper, WiderstandsWicklung, Isolierfolie sowie Blech-Mantel untergebracht.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Temperaturfühlers in Fig. 1 und 2 im Längsschnitt bzw. in einem vergrösserten Querschnitt dargestellt ; Fig. 3 und 4 zeigen Schnitte III-III bzw. IV-IV der Fig. 1 und Fig. 5 eine Ansicht in Richtung S in Fig. l-vergrössert.
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Auf einen plattenförmigen Isolierkörper 1 ist eine Wicklung 2 aus Widerstandsdraht aufgewickelt.
Der Isolierkörper 1 ist seiner Länge nach mit zwei Öffnungen 3 versehen, in denen Zuleitungsdrähte 4 und ein Endstück 5 befestigt sind. Die rechten Enden der Drähte der Wicklung 2, die im vorliegenden Fall bifilar gewickelt ist, sind mit je einem der Zuleitungsdrähte 4 verbunden, wozu diese mit Ausbiegungen 6 (s. Fig. 4) versehen sind. Die beiden linken Enden der Wicklungsdrähte sind an dem Endstück 5 befestigt, das mit einer ähnlichen Ausbiegung versehen ist (s. Fig. 3 und 5). Der Isolierkörper 1 ist an seinem rechten Ende mit zwei ungleich tiefen Einschnitten 7 und 8 versehen, die zur Abstützung der Ausbiegungen 6 der Zuleitungsdrähte 4 dienen. Dadurch wird ein Verdrehen derselben vermieden. Auf der Wicklung 2 ist eine dünne Isolierschicht, z. B. eine Folie 9 aus Isoliermaterial, angebracht, wie dies aus der Fig. 2 ersichtlich ist.
Das Ganze ist mit einem zweiteiligen Blech-Mantel10, 11 vollkommen
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des Teiles 10 umfassen. Das Fühler-Rohr 12 ist an seinem linken Ende mit einem Boden 14 (s. Fig. 1) verschlossen und an seinem rechten Ende mit einem Gewindenippel 15 versehen, der zwei Anschlussröhrchen 16 trägt, an die die Zuleitungsdrähte 4 angeschlossen sind. Das Fühler-Rohr ist durch Löten bzw. durch Ausgiessen mit Kunstharz luftdicht abgeschlossen und wird in ein nicht gezeichnetes Schutz-Rohr, in das es mit wenig Spiel hineinpasst und welches von dem zu überwachenden Medium umspult wird, eingeschoben.
Durch die beschriebene Anordnung wird neben einem robusten Aufbau eine sehr gute thermische Ankopplung der Widerstandsdrähte 2 an das zu überwachende Medium erreicht, weil das metallische FühlerRohr 12 mit enger Passung in das Schutz-Rohr eingeschoben werden kann und weil die Widerstandsdrähte 2 über den Blech-Mantel 10, 11 und dessen Lötverbindung mit dem Fühler-Rohr in enger thermischer Verbindung stehen. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass der Temperaturfühler bei einer verhältnismässig kleinen Eigen-Erwärmung grössere Messströme zulässt und dass seine Reaktions-Geschwindigkeit erheblich verbessert wird.
Soll der beschriebene Temperaturfühler in Luftkanälen usw. verwendet werden, so ist ein SchutzRohr nicht notwendig. In diesem Fall ist es zweckmässig, das Fühler-Rohr mit Rippen zu versehen, wodurch eine weitere Verbesserung der Wärmeübertragung an den Widerstandsdraht des Temperaturfühlers erzielt wird.
Wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist, wird durch die erfindungsgemässe Ausführung des Temperaturfühlers die Anordnung von zwei voneinander unabhängigen Wicklungen 2 in ein und demselben Fühler ermöglicht, u. zw. ohne seine Tauchlänge zu vergrössern. Bei einem solchen Doppe1filhler können die beiden Wicklungen z. B. in verschiedene Zweige einer Brückenschaltung geschaltet werden, wodurch die an der Brückendiagonale zurVerfugung stehende Steuerspannung verdoppelt wird, was besonders für Regelzwecke von Vorteil ist.
Durch die beschriebene Ausführung des zweiteiligen Blech-Mantels 10,11 wird ein festes, volkom- menes Umschliessen der Wicklung 2 an ihrer ganzen Oberfläche erzielt. Nach dem Einlegen des mit Wicklung und Isolierschicht versehenen Isolierkörpers in den Blech-Mantelteil 10 wird der Blech-Mantelteil 11 aufgelegt. Hierauf wird das Ganze zusammengepresst und die ineinander greifenden Ränder in die dargestellte Endform gebogen, worauf das so gebildete Fühlerelement in das Fühler-Rohr eingelötet wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Temperaturfühler zur elektrischen Bestimmung von Temperaturen bzw. Temperatur-Differenzen mit auf mindestens einem länglichen Isolierkörper aufgebrachter Widerstands-Wicklung, die von einem Blech-Mantel umgeben ist, der seinerseits in einem verschlossenen Fühler-Rohr angeordnet und mit diesem über seine ganze Länge wärmeleitend verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die auf dem Isolierkörper (1) befindliche Widerstands-Wicklung (2) unter Zwischenlage einer wärmeleitenden, jedoch elektrisch isolierenden Folie (9) vom Blech- Mantel (10. 11) dicht anliegend umschlossen ist.