CH552798A - Temperaturfuehler mit widerstandsdraht. - Google Patents

Description

  
 



   Die Erfindung bezieht sich auf einen Temperaturfühler mit Widerstandsdraht in Form eines an der Innenseite eines Gehäuses elektrisch isoliert angebrachten Drahtwickels zur elektrischen Messung von Temperaturen, insbesondere in Lüftungskanälen.



   Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Temperaturfühlers.



   Für die Temperaturmessung in Luftkanälen auf dem Gebiet der Heizungs-, Lüftungs- und Klimatechnik werden Temperaturfühler verwendet, die aus einem Metalldrahtwickel bestehen, dessen Widerstand sich in Abhängigkeit von der Temperatur verändert. Dieser Widerstand wird elektrisch erfasst und stellt ein Mass für die am Fühler herrschende mittlere Temperatur dar.



   Das erwähnte Arbeitsgebiet erfordert einen Fühler, der mechanisch robust ist und trotzdem auf Temperaturänderungen sehr rasch anspricht und einer solchen möglichst trägheitslos folgt, also eine kleine Totzeit und eine kleine Zeitkonstante aufweist. Diese beiden Grössen werden durch die Ankopplung des Drahtwiderstandes an die Luft, deren Temperatur erfasst werden soll, beeinflusst. Die beste Ankopplung ergibt sich dann, wenn der Drahtwickel als Harfe frei in der Luft ausgespannt ist. Solche Fühler sind jedoch für das erwähnte Anwendungsgebiet viel zu wenig robust und daher nicht verwendbar. Es kamen ferner in Glas eingeschmolzene oder in Metallröhrchen angeordnete flache oder runde Drahtwickel zur Anwendung. Alle diese Konstruktionen weisen einen relativ grossen Anteil von mit dem Drahtwickel in Berührung stehenden Fremdmaterialien auf.

  Bei einer Temperatur änderung ist die Wärmekapazität dieser Fremdmaterialien zusammen mit der thermischen Ankopplung massgebend für die Totzeit und die Zeitkonstante des Temperaturfühlers. Der Drahtwickel soll möglichst gut an die zu messende Luft angekoppelt sein und möglichst wenig von seiner Haltevorrichtung beeinflusst werden. Es sind Fühler bekannt, deren Drahtwikkel wohl an einer Metallhülse thermisch gut leitend anliegen, die jedoch noch einen inneren Spulenträger besitzen und über das metallene Halterohr eine relativ starke thermische Kopplung mit der Wand des Luftkanals aufweisen.



   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen robusten und im Aufbau einfachen Temperaturfühler zu schaffen, dessen Zeitkonstante und Totzeit möglichst klein sind.



   Diese Aufgabe ist erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Drahtwickel, ohne einen inneren Wicklungsträger aufzuweisen, ausschliesslich an der inneren Wandung einer dünnwandigen, leicht konischen, auf der einen Seite offenen Hülse über eine elektrische Isolation anliegt, und dass diese Hülse mit ihrem offenen Ende an einem die Wicklungsenden des Drahtwickels aufnehmenden Halterohr befestigt ist, dessen anderes Ende sich zu einem Gehäuse erweitert, das Anschlussklemmen mit Anschlussstücken für die Wicklungsenden des Drahtwickels aufweist.



   Ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Temperaturfühlers ist dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Aufwikkeln von Widerstandsdraht auf einen leicht konischen Wickeldorn der äussere Umfang des entstehenden Wickels mit einer elektrischen Isolation versehen wird, dass über das freie Ende des Wickeldorns das offene Ende einer einseitig offenen, die gleiche Konizität wie der Wickeldorn aufweisende Hülse so aufgesteckt wird, dass der Drahtwickel über seine Isolation in innigen Kontakt mit der Innenwandung der Hülse kommt und der Drahtwickel beim Entfernen der Hülse vom Wickeldorn im Inneren der Hülse haften bleibt und gemeinsam mit dieser abgezogen wird.



   Da die Hülse aus Metall mit einer Materialstärke von etwa 0,1 mm gewählt werden kann, ergibt sich aus dieser Anordnung ein sehr trägheitsarmer und trotzdem für das vorgesehene Anwendungsgebiet genügend robuster Fühler.



   Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert.



   Es bedeuten:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Temperaturfühler,
Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie A-A der Fig. 1,
Fig. 3 eine leicht vergrösserte perspektivische Ansicht eines Wickeldorns,
Fig. 4 den Wickeldorn im Schnitt mit Wicklung und Isolation,
Fig. 5 den Zustand des Fühlers nach der Fig. 4, jedoch mit aufgesteckter Hülse im Schnitt und
Fig. 6 die Hülse nach dem Entfernen des Wickeldorns, ebenfalls im Schnitt.



   In der Fig. 1 bedeutet 1 eine leicht konische, in ihrem Querschnitt kreisförmige, einseitig geschlossene Hülse. Diese weist in ihrem Innern einen an einer elektrischen Isolation 2 haftenden, als Messelement dienenden Drahtwickel 3 auf.



  Zur Verstärkung der aus einer Kupferlegierung hergestellten und eine Materialdicke von nur ungefähr 0,1 mm aufweisenden Hülse 1 sind an dieser ringförmige Verstärkungsrippen 4 angeformt. Mit ihrem offenen Ende 5 ist die Hülse 1 auf ein Halterohr 6 aufgesteckt und dichtend verklebt. Das Halterohr 6 besteht aus einem schlecht wärmeleitenden Kunststoff und weist in seinem Innern eine Trennwand 7 (Fig. 2) auf. Das äussere Ende des Halterohres 6 bildet ein Gehäuse 8, das Anschlussklemmen 9 und Anschlussstücke 10 für die beiden Wicklungsenden 11 und 12 des Drahtwickels 13 enthält. Die Trennwand 7 verhindert eine gegenseitige Berührung der beiden Wicklungsenden 11 und 12. Die Trennwand 7 kann auch weggelassen werden, wenn eine Drahtisolation die gegenseitige Berührung der Wicklungsenden erlaubt. Für spezielle Fälle kann auch ein Fühler mit nicht kreisförmigem Querschnitt gewählt werden.



   Für weniger anspruchsvolle Anwendungen ist es möglich, das Gehäuse 8, das Halterohr 6 und die Hülse 1 aus einem Stück, zum Beispiel aus Pressstoff herzustellen und den Drahtwickel 3 von der Seite des Gehäuses 8 her durch das Halterohr 6 in die Hülse 1 einzuführen.



   Ein Verfahren zur Herstellung des beschriebenen Temperaturfühlers wird nachfolgend angegeben:
Wie aus der Fig. 3 ersichtlich ist, weist ein leicht konischer Wickeldorn 13 in seiner Längsachse verlaufend an seiner Oberfläche eine Nut 14 auf, die sich diametral über die Stirnfläche 15 fortsetzt. Der zu wickelnde Draht wird an einem nicht dargestellten Wickelkopf befestigt, das Wicklungsende 11 in die Nut 14 eingelegt und der Drahtwickel 3 wie üblich gewickelt.

  Es hat sich gezeigt, dass die unter bestimmten thermischen Bedingungen geforderte Grösse des elektrischen Widerstandes der Fühler durch Einhalten einer auf 0,2   O/o    genau gemessenen Länge des aufgewickelten Drahtes erreicht werden kann, und dass dabei der Sollwert dieser Drahtlänge durch eine laufende Stichkontrollmessung der Grösse des elektrischen Widerstandes der fertig gewickelten Fühler stets der momentan verarbeiteten Drahtqualität anzupassen ist. Diese Stichkontrollmessung erfolgt während der Fertigung unmittelbar neben der Wickelmaschine durch Eintauchen der Fühler in eine auf der entsprechenden Temperatur gehaltene Flüssigkeit und nach erfolgtem Temperaturangleich.

 

   Nach Beendigung des Wickelvorganges wird über den ganzen Umfang des Drahtwickels 3, und beidseitig diesen überlappend, ein Selbstklebeband als elektrische Isolation 2 angebracht, die gleichzeitig auch die einzelnen Drahtwindungen fixiert (Fig. 4).



   Nun wird die Hülse 1 auf die Isolation 2 aufgesteckt und in Achsrichtung leicht angedrückt (Fig. 5) und es lässt sich  jetzt der in der Hülse 1 verbleibende Drahtwickel 3 samt der Isolation 2 vom Wickeldorn 13 leicht abziehen (Fig. 6). Zum Schutz vor einem allfälligen Kleben des Drahtwickels 3 auf dem Wickeldorn 13 kann dieser mit einem die Haftung verringernden Mittel behandelt werden. Dieses Mittel kann allenfalls in Form einer einmalig aufgetragenen Schicht vorhanden sein, oder der Wickeldorn wird vor jedem neuen Wickelvorgang mit einem Siliconspray besprüht. Günstige Verhältnisse ergeben sich mit einer Konizität von Wickeldorn und Hülse von ca. 2,5 Winkelgrad pro Seite.



   Es besteht auch die Möglichkeit, den mit der elektrischen Isolation 2 versehenen Drahtwickel 3 als selbsttragenden Körper vom Wickeldorn abzuziehen und erst nachträglich in die Hülse 1 einzulegen. Der Wickeldorn kann in bekannter Weise als Spreizdorn ausgeführt sein. Auch kann der Draht mit einer Backlackisolation versehen sein, durch dessen Verschmelzung nach dem Wickeln ein noch intensiverer Kontakt mit dem Klebeband entsteht und auch mehrere Wicklungslagen ermöglicht werden.



   Für die Fertigstellung des Temperaturfühlers werden die Wicklungsenden 11 und 12 durch die von der Trennwand 7 gebildeten Kanäle des Halterohres 6 durchgezogen und die Hülse 1 mit ihrem offenen Ende 5 auf das Halterohr 6 aufgesteckt und mit diesem dichtend verklebt. Die Wicklungsenden 11 und 12 werden durch Löten, Schweissen oder Klemmen an die Anschlussstücke 10 der Anschlussklemmen 9 angeschlossen.

 

   Durch die gute thermische Ankopplung des Drahtwickels 3 an die Hülse 1 sowie durch deren geringe Masse und das Fehlen eines inneren Wicklungskörpers ergibt sich ein sehr schnell reagierender Fühler. Dank der Zuführung des Wickeldrahtes bis zu den Anschlussklemmen 9 im Gehäuse 8 können Lötstellen im Bereich des Drahtwickels 3 und ihre Gefährdung durch Korrosion infolge zeitweilig dort auftretender Kondenswasserbildung vermieden werden.



   Bei einer Wickeldrahtlänge von z. B. 10 m entsteht durch die an der Temperaturmessung nicht voll teilnehmenden Wicklungsenden 11 und 12 bei einer Tauchlänge des Halterohrs 6 von z. B. 15 cm ein Messfehler von max. 0,3    /o,    was für den vorgesehenen Anwendungsfall bedeutungslos ist. 

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE

   I. Temperaturfühler mit Widerstandsdraht in Form eines an der Innenseite eines Gehäuses elektrisch isoliert angebrachten Drahtwickels zur elektrischen Messung von Temperaturen, insbesondere in Lüftungskanälen, dadurch gekennzeichnet, dass der Drahtwickel (3), ohne einen inneren Wicklungsträger aufzuweisen, ausschliesslich an der inneren Wandung einer dünnwandigen, leicht konischen, auf der einen Seite offenen Hülse (1) über eine elektrische Isolation (2) anliegt, und dass die Hülse (1) an ihrem offenen Ende an einem die Wicklungsenden (11,12) des Drahtwickels (3) aufnehmenden Halterohr (6) befestigt ist, dessen anderes Ende sich zu einem Gehäuse (8) erweitert, das Anschlussklemmen (9) mit Anschlussstücken (10) für die Wicklungsenden (11, 12) des Drahtwickels (3) aufweist.

   II. Verfahren zur Herstellung eines Temperaturfühlers nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Aufwickeln von Widerstandsdraht auf einen leicht konischen Wickeldorn (13) der äussere Umfang des entstehenden Drahtwickels (3) mit einer elektrischen Isolation (2) versehen wird, dass über das freie Ende des Wickeldorns (13) das offene Ende (5) einer einseitig offenen, die gleiche Konizität wie der Wickeldorn (13) aufweisende Hülse (1) so aufgesteckt wird, dass der Drahtwickel (3) über seine Isolation (2) in innigen Kontakt mit der Innenwandung der Hülse (1) kommt und der Drahtwickel beim Entfernen der Hülse (1) vom Wickeldorn (13) im Innern der Hülse (1) haften bleibt und gemeinsam mit dieser abgezogen wird.

   UNTEBANSPRÜCHE 1. Temperaturfühler nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Isolation (2) zwischen dem Drahtwickel (3) und der Hülse (1) aus einem Selbstklebeband besteht.

   2. Temperaturfühler nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (1) Verstärkungsrippen (4) aufweist.

   3. Temperaturfühler nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das die Hülse (1) tragende Halterohr (6) aus einem Kunststoff besteht, der schlechter wärmeleitend ist als das Material der Hülse und in seinem Inneren eine Trennwand (7) zur Verhinderung der Berührung der beiden Wicklungsenden (11) und (12) des Drahtwickels (3) aufweist.

   4. Temperaturfühler nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (1) auf dem Halterohr (6) aufgesteckt und dichtend verklebt ist.

   5. Verfahren nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass als Schutz vor dem Kleben des Drahtwickels (3) auf dem Wickeldorn (13) dieser mit einem die Haftung verringernden Mittel behandelt wird.

   6. Verfahren nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die unter bestimmten thermischen Bedingungen geforderte Grösse des elektrischen Widerstandes der Fühler durch Einhalten einer auf 0,2 ovo genau gemessenen Länge des aufgewickelten Drahtes erreicht wird, und dass der Sollwert dieser Drahtlänge durch eine laufende Stichkontrollmessung der fertig gewickelten Fühler stets der momentan verarbeiteten Drahtqualität angepasst wird.