EP1303169A1 - Temperatur-Sensor mit einem Sensor-Element sowie dessen Verwendung - Google Patents

Temperatur-Sensor mit einem Sensor-Element sowie dessen Verwendung Download PDF

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Publication number
EP1303169A1
EP1303169A1 EP02021097A EP02021097A EP1303169A1 EP 1303169 A1 EP1303169 A1 EP 1303169A1 EP 02021097 A EP02021097 A EP 02021097A EP 02021097 A EP02021097 A EP 02021097A EP 1303169 A1 EP1303169 A1 EP 1303169A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
temperature sensor
protective housing
ceramic
sensor according
sensor element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02021097A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Matthias Muziol
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yageo Nexensos GmbH
Original Assignee
Heraeus Sensor Nite GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE10163549A external-priority patent/DE10163549A1/de
Application filed by Heraeus Sensor Nite GmbH filed Critical Heraeus Sensor Nite GmbH
Publication of EP1303169A1 publication Critical patent/EP1303169A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/68—Heating arrangements specially adapted for cooking plates or analogous hot-plates
    • H05B3/74—Non-metallic plates, e.g. vitroceramic, ceramic or glassceramic hobs, also including power or control circuits
    • H05B3/746—Protection, e.g. overheat cutoff, hot plate indicator

Definitions

  • the invention relates to a temperature sensor with at least one sensor element which a protective housing made of heat-resistant ceramic is at least partially surrounded, wherein the sensor element provided with connecting lines in the area of one end of the Protective housing is arranged, while the connecting cables over the other protective housing end are led outside.
  • the invention further relates to its use.
  • DE 27 38 926 A1 describes a protective tube for a thermocouple for continuous measurement the temperature of molten steel known to have an inner ceramic tube with a closed end, which contains the thermocouple, further by an outer quartz tube arranged above the inner ceramic tube is closed to the outside, an annular one between the two concentrically arranged tubes Space is formed by a heat insulating formed in the annular space Interlayer is insulated.
  • the inner ceramic tube is preferably made of aluminum oxide, Beryllium oxide and / or magnesium oxide. However, it is also possible to use metal carbide Use material for the inner ceramic tube.
  • the structure of the protective tube proves to be relatively complex, as it is, for example hardly usable in household appliances, where cheap pricing is usually required should be.
  • EP 0 288 915 B2 describes an electric radiant heater for heating a plate, in particular a glass-ceramic hot plate known, in which on an insulating body electrical heating resistors are arranged at a distance from the plate and at which a rod-shaped temperature sensor of a temperature protection switch between the insulating body and the plate through the heating zone of the radiant heater defining the central area projects; there is at least one cam-like with a small extension in the longitudinal direction of the temperature sensor and this in the central area of the heating zone assigned spacer for maintaining a minimum distance between the insulating body or the resistors arranged thereon and the temperature sensor or the plate as well as to protect against bulging of the insulating body and to stiffen the radiant heater is used.
  • the spacer is in the unheated area of the heating zone arranged and as an upward projection of the insulating body in one piece with the Insulated body formed, the temperature sensor formed with a metallic outer tube is largely rigidly mounted at the respective end and on a switch head of the Temperature protection switch is clamped relatively firmly.
  • the object of the invention is to measure the temperature in radiant heaters, such as those under ceramic hobs are used to carry out, the commonly used electromechanical Rod expansion switch replaced by a resistance temperature sensor shall be.
  • the temperature range to be measured should be between -40 to + 750 ° C.
  • Farther should be a relatively simple cable connection via flat connector, the attachment the temperature sensor should be extremely inexpensive.
  • a temperature-dependent sensor element electrical measuring resistor is provided with a resistance layer, which at least has a metal from the platinum metal group.
  • An essential feature of the invention is the fact that the connecting lines are led to the outside via the other protective housing end, designed as plug contacts are.
  • the heat-resistant ceramic of the protective housing has cordierite; however, it is also possible to use steatite as the heat-resistant ceramic of the protective housing.
  • the protective housing is provided with a connection block for connecting the connection lines (18) with connection contacts.
  • the measuring resistor is advantageously fixed as a sensor element by means of a ceramic encapsulation in the end region of the protective housing; however, it is also possible to cover the measuring resistor as a sensor element in the receiving end region of the protective housing by means of a housing cover.
  • the sensor element can be fixed both by potting and by a housing cover.
  • the protective housing can be an elongated housing which is open at the top, which is advantageously covered with a lid.
  • the temperature sensor is used to form a controlled variable in a control loop, the at least one radiant heater acting thermally on the temperature sensor having.
  • the temperature sensor is advantageously used as a resistance thermometer in the range between a radiant heater and a hotplate, in particular glass-ceramic hotplate an electric cooker.
  • the ceramic as a protective housing or as a protective tube is not more oxidized and therefore does not become black, such as a metallic protective tube; the thermal coupling always remains the same.
  • the ceramic as a protective housing or as a protective tube also serves as an insulator and reduced the insulation distance to be maintained between the glass-ceramic plate and the heating coils Not.
  • the main assembly direction is vertical.
  • the housing serves as a protective tube, as a connection block and for conductor insulation.
  • the flange advantageously positions the housing and fastened the mica lid.
  • the temperature sensor according to the invention is used essentially for temperature measurement a radiant heater, using the maximum temperature at 750 ° C is. Furthermore, there is the possibility of flame monitoring or monitoring of exhaust gas stoves or also hot air arrangements possible.
  • Figures 1a and 1b each show a temperature sensor in a radiator housing Serving tin pot of an electric cooker, the sensor with a surrounding Ceramic housing is guided through a side wall of the tin pot; according to Figure 1b Sensor attached to the tin pot with a separate metal flange.
  • Figure 1a is the metal flange saved.
  • the tin pot has a recess to accommodate the ceramic housing.
  • FIGS. 2a and 2b each show the ceramic housing according to FIGS. 1a and 1b with the temperature sensor, which integrates the connection block, protective tube and insulator.
  • Figures 3a and 3b show a cross section through the ceramic housing, the electrical Conductors to the measuring element are recognizable.
  • connection contacts bent downward can be seen from FIGS. 4a and 4b, Secure stops against slipping.
  • Figure 5 shows the electrical conductor together with the stops against slipping and the connection contact, whereby the bending line can also be seen.
  • FIGS. 6a and 6b each show the metal flange together with metal flags, with FIG 6a corresponds to a side view corresponding to FIG. 3a, while FIG. 6b corresponds to a longitudinal section with 90 ° rotation.
  • FIG. 6c shows a top view of the metal flange, the perspective corresponding to FIG. 1b.
  • FIG. 1a is a trough-shaped ceramic housing as a protective housing 1 of a sensor element 3 provided, the protective housing 1 through the side wall of a tin pot trained radiant heater housing 15 in the inner region 19 between radiant heater 11th and a glass ceramic plate 13 serving as an outer cover is sufficient. That by means of a The cover 7, which can be closed, has a protective housing 1 in the area of its housing 19 directed towards the inner area Measuring tip as the end region 20, the sensor element 3 for temperature measurement, which is connected to the in the protective tube-like part of the Protective housing 1 arranged electrical conductor 4 (only partially recognizable) connectable is. The sensor element 3 is in the area of the end region 20 of the protective housing 1 by means of a ceramic Potting 10 fixed.
  • the heat-resistant ceramic of the protective housing 1 is preferably made of cordierite or made of steatite. So that the mica cover 7 before assembly and bending of the metal flags 16 is not lost, it is secured to the housing with potting or adhesive 17.
  • FIG. 1b A variant of FIG. 1a is shown in FIG. 1b, with an additional, perpendicular to Metal flange 5 bent at the top to improve the stability in the area of the connection contacts 2 is provided. Then it is not necessary to fix the cover 7 with potting, since the flags 6 hold the lid in the housing.
  • the heating coils 14 shown in cross section are also shown in FIGS. 1a and 1b of radiant heater 11 recognizable.
  • FIGS. 2a and 2b that which can optionally be closed by means of a cover made of mica can be closed trough-shaped ceramic housing 1 recognizable from above.
  • the ceramic housing 1 In the area of its measuring tip or in the end region 20, the ceramic housing 1 has the sensor element 3 for temperature measurement on, which via connection conductor 18 each with one of the pairs Elongated electrical conductor 4 connected in the rod-shaped part of the protective housing 1 is.
  • FIG. 2a shows the partially broken view Radiant heater 11 can be seen, which is in a tin pot shown here in fragments 15 is located and secured with flags 16, the protective housing 1 of the sensor.
  • metal flange 5 shown for stable mounting of the ceramic protective housing 1, which after applying a cover (not visible here) to the ceramic protective housing 1 is attached as a metal flange 5 and by turning two metal flags 6 is secured in its position.
  • Conductors and contacts consist of a temperature-resistant Material, e.g. Stainless steel or inconel.
  • the sensor element 3 is optionally with the already described ceramic encapsulation 10 glued into the measuring tip as the end area, or a cover 7 made of a mica plate is inserted into the ceramic housing in such a way that the entire interior structure is covered.
  • Figure 3a shows a cross section through the ceramic protective housing 1 according to Figures 1a and 2a with the electrical conductors 4 located therein, with a part of the fragmentary in the background Radiator housing 15 shown with metal flags located at the top 16 is recognizable. In this embodiment, the metal flags serve to fasten the sensor element.
  • reference number 17 is the potting or adhesive for the lid - as already explained with reference to Figure 1 a.
  • Figure 3b also shows a cross section through the ceramic protective housing 1, however in the background the metal flange 5 already described with reference to FIGS. 1b and 2b is recognizable, the upper edge of which is now provided with the metal flags 6. Also in this one Embodiment, the metal flags are used to attach the sensor.
  • FIG. 4a shows a side view of the connection contacts 2 already known from FIG. 1a, which are bent downwards along a bending line 9 and for connection to a temperature control electronics serve.
  • the radiator housing 15 is shown in fragments.
  • the Stops 12 are intended to prevent slipping when building up the sensor arrangement.
  • FIG. 4b shows an arrangement corresponding to FIG. 4a, but this is used for a device with a metal flange 5 according to FIGS. 1b, 2b and 3b. They are here too downward angled connection contacts 2 recognizable, being on the upper edge of metal flange 5 are the metal flags 6.
  • one of the two conductors leading to the sensor element is 4 shown in a top view, the connection contact 2 along the bending line 9 according to should be turned down.
  • the tongue-shaped stops 12 projecting laterally in each case should prevent slipping during construction.
  • the conductor 4 is either as shown with Stops 12 and connection contact 2 connected or conceivable as a separate part that is welded on must become; Conductor 4 can also be formed as a component of the sensor element be, but then the connection conductors would be omitted.
  • the sheet metal flags 6 secure according to the following figures 6a, 6b, 6c by their protrusion up to and beyond the mica cover also the optionally attachable cover.
  • the design of the metal flange 5 can be varied depending on the application. With a suitable flange the sensor or the ceramic protective housing can also be used for other high-temperature measurements in the range up to 750 ° C.
  • the flange 5 shown is, for example fixed with two screws to the bottom of the radiant heater 11 ( Figure 1b).

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
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  • Electric Stoves And Ranges (AREA)

Abstract

Ein Temperatur-Sensor zur Temperaturmessung im Zwischenbereich von Keramikkochplatten und Strahlungsheizkörper weist wenigstens ein Sensor-Element (3) auf, das von einem wannenförmigen Schutzgehäuse (1) aus wärmebeständiger Keramik wenigstens teilweise umgeben ist, wobei das mit Anschlussleitungen versehene Sensor-Element (3) im Bereich eines Endes bzw. der Spitze des Schutzgehäuses (1) angeordnet ist, während die elektrischen Leitungen (4) über das andere Schutzgehäuse-Ende nach außen geführt sind; als Sensor-Element (3) wird ein temperaturabhängiger elektrischer Messwiderstand mit einer Widerstandsschicht eingesetzt, wobei die Widerstandsschicht wenigstens ein Metall aus der Platinmetallgruppe aufweist. Der Messwiderstand ist mittels eines keramischen Vergusses im Endbereich (20) des Schutzgehäuses (1) fixiert oder durch Abdeckung mittels eines Glimmerdeckels (7)gegen Herausfallen gesichert; am anderen Ende des Schutzgehäuses sind die elektrischen Leitungen (4) als Steckkontakte ausgebildet. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Temperatur-Sensor mit wenigstens einem Sensor-Element, das von einem Schutzgehäuse aus wärmebeständiger Keramik wenigstens teilweise umgeben ist, wobei das mit Anschlussleitungen versehene Sensor-Element im Bereich eines Endes des Schutzgehäuses angeordnet ist, während die Anschlussleitungen über das andere Schutzgehäuse-Ende nach außen geführt sind. Die Erfindung betrifft weiterhin dessen Verwendung.
Aus der DE 27 38 926 A1 ist ein Schutzrohr für ein Thermoelement zur kontinuierlichen Messung der Temperatur von geschmolzenem Stahl bekannt, bei dem ein inneres Keramikrohr mit einem geschlossenen Ende, welches das Thermopaar enthält, weiterhin durch ein äußeres über dem inneren Keramikrohr angeordnetes Quarzrohr nach außen hin abgeschlossen ist, wobei zwischen den beiden konzentrisch zueinander angeordneten Rohren ein ringförmiger Raum gebildet ist, der durch eine in dem ringförmigen Raum ausgebildete wärmeisolierende Zwischenschicht isoliert ist. Das innere Keramikrohr besteht dabei vorzugsweise aus Aluminiumoxid, Berylliumoxid und/oder Magnesiumoxid. Es ist jedoch auch möglich, Metallcarbid als Werkstoff für das innere Keramikrohr einzusetzen.
Aufgrund einer verhältnismäßig hohen Wärmebeständigkeit bis zu Temperaturen von 2000°C erweist sich der Aufbau des Schutzrohres als verhältnismäßig aufwendig, wie er beispielsweise in Haushaltsgeräten, wo üblicherweise eine günstige Preisgestaltung erforderlich ist, kaum einsetzbar sein dürfte.
Weiterhin ist aus der EP 0 288 915 B2 ein elektrischer Strahlungsheizkörper zur Beheizung einer Platte, insbesondere einer Glas-Keramik-Kochplatte bekannt, bei dem auf einem Isolierkörper im Abstand von der Platte elektrische Heizwiderstände angeordnet sind und bei dem zwischen dem Isolierkörper und der Platte ein stabförmiger Temperaturfühler eines Temperaturschutzschalters hindurch über die Heizzone des den mittleren Bereich bestimmenden Strahlungsheizkörpers ragt; dabei ist wenigstens ein nockenartig mit geringer Erstreckung in Längsrichtung des Temperaturfühlers ausgebildeter und diesen im mittleren Bereich der Heizzone zugeordneter Abstandshalter der zur Haltung eines Mindestabstands zwischen dem Isolierkörper bzw. den darauf angeordneten Widerständen und dem Temperaturfühler bzw. der Platte sowie zur Sicherung gegen Aufwölben des Isolierkörpers und zur Versteifung für den Strahlungsheizkörper verwendet wird. Der Abstandshalter ist im unbeheizten Bereich der Heizzone angeordnet und zwar als aufwärts gerichteter Vorsprung des Isolierkörpers einstöckig mit dem Isolierkörper ausgebildet, wobei der mit einem metallischen Außenrohr ausgebildeten Temperaturfühler am jeweiligen Ende weitgehend starr gelagert ist und an einem Schalterkopf des Temperaturschutzschalters relativ fest eingespannt ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Temperaturmessung in Strahlheizkörpern, wie sie unter Ceran-Kochfeldern eingesetzt werden, vorzunehmen, wobei der üblicherweise eingesetzte elektromechanische Stabausdehnungsschalter durch einen Widerstandstemperatursensor ersetzt werden soll. Der zu messende Temperaturbereich soll zwischen -40 bis +750°C liegen. Weiterhin soll ein relativ einfacher Kabelanschluss über Flachstecker erfolgen, wobei die Befestigung des Temperaturfühlers extrem kostengünstig sein soll.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass als Sensorelement ein temperaturabhängiger elektrischer Messwiderstand mit einer Widerstandsschicht vorgesehen ist, die wenigstens ein Metall aus der Platinmetallgruppe aufweist.
Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist darin zu sehen, dass die Anschlussleitungen, die über das andere Schutzgehäuse-Ende nach außen geführt sind, als Steckkontakte ausgebildet sind.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Ansprüchen 2 bis 9 angegeben.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die wärmebeständige Keramik des Schutzgehäuses Cordierit auf; es ist jedoch auch möglich, als wärmebeständige Keramik des Schutzgehäuses Steatit einzusetzen. Das Schutzgehäuse ist mit einem Anschlussblock zur Verbindung der Anschlussleitungen (18) mit Anschluss-Kontakten versehen.
Vorteilhafterweise wird der Messwiderstand als Sensorelement mittels eines keramischen Vergusses im Endbereich des Schutzgehäuses fixiert; es ist jedoch auch möglich, den Messwiderstand als Sensorelement im aufnehmenden Endbereich des Schutzgehäuses mittels eines Gehäusedeckels abzudecken. Darüber hinaus kann das Sensorelement sowohl durch Verguss als auch durch einen Gehäusedeckel fixiert werden.
Bei dem Schutzgehäuse kann es sich um ein gestrecktes nach oben offenes Gehäuse handeln, das vorteilhafterweise mit einem Deckel abgedeckt ist.
Die Aufgabe wird für eine Verwendung durch die Ansprüche 10 und 11 gelöst.
Dabei wird der Temperatur-Sensor zur Bildung einer Regelgröße in einem Regelkreis verwendet, der wenigstens einen auf den Temperatur-Sensor thermisch einwirkenden Strahlheizkörper aufweist.
Vorteilhafterweise wird der Temperatur-Sensor als Widerstandsthermometer im Bereich zwischen einem Strahlungsheizkörper und einer Kochplatte, insbesondere Glas-Keramikkochplatte eines Elektroherdes eingesetzt.
Als vorteilhaft erweist es sich, dass die Keramik als Schutzgehäuse bzw. als Schutzrohr nicht mehr oxidiert und somit auch nicht schwarz wird, wie beispielsweise ein metallisches Schutzrohr; die thermische Ankopplung bleibt dabei stets gleich.
Die Keramik als Schutzgehäuse bzw. als Schutzrohr dient gleichzeitig als Isolator und verringert den einzuhaltenden Isolationsabstand zwischen Glas-Keramikplatte und Heizwindungen dadurch nicht. Es ergeben sich eindeutige Arbeitsschritte, wie Stecken, Biegen und Verdrehen, wodurch eine leichte Fertigung bzw. eine einfache Automatisierbarkeit der Fertigung gegeben ist. Die Hauptmontagerichtung erfolgt vertikal.
Ein weiterer Vorteil ist in der verhältnismäßig geringen Anzahl von Bauteilen zu sehen; so sind mehrere Funktionen in einem Bauteil integriert; so dient das Gehäuse als Schutzrohr, als Anschlussblock und zur Leiterisolation. Der Flansch positioniert vorteilhafterweise das Gehäuse und befestigt den Glimmerdeckel.
Zur Anwendung gelangt der erfindungsgemäße Temperatursensor im wesentlichen zur Temperaturmessung eines Strahlheizkörpers, wobei die maximale Temperatur mit 750°C einzusetzen ist. Weiterhin ist die Möglichkeit einer Flammüberwachung bzw. Überwachung von Abgasöfen oder auch Heißluftanordnungen denkbar.
Im folgenden ist der Gegenstand der Erfindung anhand der Figuren 1a, 1b, 2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 4b und 5 sowie 6a, 6b und 6c näher erläutert.
Die Figuren 1a und 1b zeigen jeweils einen Temperatur-Sensor in einem als Heizkörper-Gehäuse dienenden Blechtopf eines Elektroherdes, wobei der Sensor mit einem ihn umgebenden Keramikgehäuse durch eine Seitenwand des Blechtopfes geführt ist; nach Figur 1b ist der Sensor mit einem separaten Metallflansch am Blechtopf befestigt. In Figur 1a ist der Metallflansch eingespart. Der Blechtopf hat eine Aussparung zur Aufnahme des Keramikgehäuses.
Weiterhin zeigen die Figuren 2a und 2b jeweils das Keramikgehäuse gemäß Figur 1a und 1b mit dem Temperatur-Sensor, welches in sich den Anschlussblock, Schutzrohr und Isolator integriert.
Die Figuren 3a und 3b zeigen einen Querschnitt durch das Keramikgehäuse, wobei die elektrischen Leiter zum Messelement erkennbar sind.
Anhand der Figuren 4a und 4b sind die nach unten gebogenen Anschlusskontakte erkennbar, wobei Anschläge gegen ein Durchrutschen sichern.
Figur 5 zeigt den elektrischen Leiter zusammen mit den Anschlägen gegen Durchrutschen und dem Anschlusskontakt, wobei auch die Biegelinie erkennbar ist.
Die Figuren 6a und 6b zeigen jeweils den Metallflansch zusammen mit Blechfahnen, wobei Figur 6a eine Seitenansicht entsprechend Figur 3a entspricht, während Figur 6b einen Längsschnitt mit Drehung um 90° zeigt.
Figur 6c zeigt den Metallflansch in einer Draufsicht, wobei die Perspektive der Figur 1b entspricht.
Gemäß Figur 1a ist ein wannenförmiges Keramikgehäuse als Schutzgehäuse 1 eines Sensorelements 3 vorgesehen, wobei das Schutzgehäuse 1 durch die Seitenwand eines als Blechtopf ausgebildeten Heizstrahler-Gehäuses 15 in den Innenbereich 19 zwischen Strahl-Heizkörper 11 und einer als äußere Abdeckung dienenden Glas-Keramikplatte 13 reicht. Das mittels eines Deckels 7 verschließbare Schutzgehäuse 1 weist im Bereich seiner zum Innenbereich 19 gerichteten Messspitze als Endbereich 20 das Sensorelement 3 zur Temperaturmessung auf, welches über hier nicht erkennbare Anschlussleiter an die im schutzrohrartigen Teil des Schutzgehäuses 1 angeordneten elektrischen Leiter 4 (nur teilweise erkennbar) anschließbar ist. Das Sensorelement 3 ist im Bereich des Endbereichs 20 von Schutzgehäuse 1 mittels keramischem Verguss 10 fixiert. Eine Ausführung ohne Verguss 10 ist auch möglich; dabei wird der als Hohlform ausgebildete Endbereich 20 mit Hilfe eines Deckels aus Glimmer 7 abgedeckt, so dass das Sensorelement nicht herausfallen kann. Darüber hinaus ist es möglich, ein bereits durch Verguss 10 fixiertes Sensorelement 3 zusätzlich durch einen aufgebrachten Deckel aus Glimmer 7 gegen Berührung abzusichern.
Auf seinem dem Endbereich (Spitze) 20 des Schutzgehäuses 1 abgewandten Seite weist das Gehäuse zwei Schlitze für Anschluss-Kontakte 2 auf, welche durch Umbiegen oder Verdrehen entlang einer Biegelinie fixiert sind, die nachfolgend anhand der Figuren 4a und 4b erkennbar wird.
Die wärmebeständige Keramik des Schutzgehäuses 1 besteht vorzugsweise aus Cordierit oder aus Steatit. Damit der Glimmer-Deckel 7 vor der Montage und dem Biegen der Blechfahnen 16 nicht verloren geht, ist er mit Verguss oder Kleber 17 am Gehäuse gesichert.
In Figur 1b ist eine Variante von Figur 1a dargestellt, wobei ein zusätzlicher, senkrecht nach oben gebogener Metallflansch 5 zur Verbesserung der Stabilität im Bereich der Anschlusskontakte 2 vorgesehen ist. Dann kann auf das Fixieren des Deckels 7 mit Verguss verzichtet werden, da die Fahnen 6 den Deckel im Gehäuse halten.
Anhand der Figuren 1a und 1b sind auch die im Querschnitt dargestellten Heizwindungen 14 des Strahlheizkörpers 11 erkennbar.
Gemäß der Figuren 2a und 2b ist jeweils das optional mittels eines Deckels aus Glimmer verschließbare wannenförmige Keramikgehäuse 1 von oben erkennbar. Im Bereich seiner Messspitze bzw. im Endbereich 20 weist das Keramikgehäuse 1 das Sensorelement 3 zur Temperaturmessung auf, welches über Anschluss-Leiter 18 jeweils mit einem der paarweise vorhandenen langgestreckten elektrischen Leiter 4 im stabförmigen Teil des Schutzgehäuses 1 verbunden ist.
Zwischen beiden Leitern 4 befindet sich ein zur Trennung bzw. Isolierung der elektrischen Leiter 4 vorgesehener mittlerer Steg 8 aus elektrisch isolierendem Werkstoff. Die langgestreckten elektrischen Leiter 4 münden auf ihrer dem Messelement 3 entgegengesetzten Seite in den Anschlussbereich mit den Anschlägen 12 sowie dem eigentlichen Anschlusskontakt 2, der anhand Figur 5 erkennbar ist. Weiterhin ist anhand der Figur 2a der teilweise gebrochen dargestellte Strahlheizkörper 11 erkennbar, welcher sich in einem hier bruchstückhaft dargestellten Blechtopf 15 befindet und mit Fahnen 16 das Schutzgehäuse 1 des Sensors befestigt.
Anhand Figur 2b ist zusätzlich der bereits anhand Figur 1 b beschriebene hier teilweise gestrichelt dargestellte Metallflansch 5 zur stabilen Halterung des Keramik-Schutzgehäuses 1 erkennbar, welcher nach Aufbringen eines Deckels (hier nicht erkennbar) auf das Keramik-Schutzgehäuse 1 als Metallflansch 5 aufgesteckt wird und durch Verdrehen von zwei Blechfahnen 6 in seiner Position gesichert wird. Leiter und Kontakte bestehen aus einem temperaturbeständigen Werkstoff, wie z.B. Edelstahl oder Inconel. Das Sensorelement 3 wird optional mit dem bereits beschriebenen keramischen Verguss 10 in der Messspitze als Endbereich eingeklebt, bzw. es wird ein Deckel 7 aus einer Glimmerplatte so in das Keramikgehäuse eingelegt, dass der ganze Innenaufbau abgedeckt ist.
Figur 3a zeigt einen Querschnitt durch das Keramik-Schutzgehäuse 1 nach den Figuren 1a und 2a mit den darin befindlichen elektrischen Leitern 4, wobei im Hintergrund ein Teil des bruchstückhaft dargestellten Heizkörper-Gehäuses 15 mit am oberen Rand befindlichen Blechfahnen 16 erkennbar ist. Die Blechfahnen dienen in dieser Ausführungsform zur Befestigung des Sensorelements. Mit Bezugszeichen 17 ist der Verguss bzw. Kleber für den Deckel - wie bereits anhand Figur 1 a erläutert - bezeichnet.
Figur 3b stellt ebenfalls einen Querschnitt durch das Keramik-Schutzgehäuse 1 dar, wobei jedoch im Hintergrund der bereits anhand der Figuren 1b und 2b beschriebene Metallflansch 5 erkennbar ist, dessen oberer Rand nunmehr mit den Blechfahnen 6 versehen ist. Auch in dieser Ausführungsform dienen die Blechfahnen zur Befestigung des Sensors.
Figur 4a zeigt in einer Seitenansicht die aus Figur 1a bereits bekannten Anschlusskontakte 2, die entlang einer Biegelinie 9 nach unten abgebogen sind und zum Anschluss an eine Temperatur-Regelelektronik dienen. Das Heizkörper-Gehäuse 15 ist bruchstückhaft dargestellt. Die Anschläge 12 sollen ein Durchrutschen beim Aufbau der Sensoranordnung verhindern.
Figur 4b zeigt eine der Figur 4a entsprechende Anordnung, wobei diese jedoch zum Einsatz bei einer Vorrichtung mit Metallflansch 5 gemäß Figur 1b, 2b und 3b gelangt. Auch hier sind die nach unten abgewinkelten Anschluss-Kontakte 2 erkennbar, wobei sich auf dem oberen Rand von Metallflansch 5 die Blechfahnen 6 befinden.
Gemäß Figur 5 ist einer der beiden zum Sensorelement (hier nicht erkennbar) führenden Leiter 4 in einer Draufsicht dargestellt, wobei der Anschluss-Kontakt 2 entlang der Biegelinie 9 nach unten abgebogen werden soll. Die jeweils seitlich abstehenden zungenförmigen Anschläge 12 sollen ein Durchrutschen beim Aufbau verhindern. Der Leiter 4 ist entweder wie dargestellt mit Anschlägen 12 und Anschluss-Kontakt 2 verbunden oder als separates Teil denkbar, das angeschweißt werden muss; Leiter 4 kann auch als ein Bestandteil des Sensor-Elements ausgebildet sein, wobei dann jedoch die Anschluss-Leiter entfallen würden.
Die Blechfahnen 6 sichern gemäß der nachfolgenden Figuren 6a, 6b, 6c durch ihren Überstand bis über den Glimmerdeckel hinaus auch den optional aufsetzbaren Deckel. Die Ausgestaltung des Metallflansches 5 kann je nach Einsatz variiert werden. Durch einen geeigneten Flansch kann der Sensor bzw. das Keramik-Schutzgehäuse auch für andere Hochtemperaturmessungen im Bereich bis zu 750°C eingesetzt werden. Der dargestellte Flansch 5 wird beispielsweise mit zwei Schrauben am Boden des Strahlheizkörpers 11 befestigt (Figur 1b).
Es ist jedoch auch möglich, auf den separaten Flansch zu verzichten und das Keramikgehäuse in eine entsprechend ausgeformte Aussparung im Blechtopf bzw. Heizstrahler-Gehäuse 15 des Strahlheizkörpers direkt einzusetzen und analog wie im Falle von Blechflansch 5 mit Fahnen 16 zu befestigen. In einem solchen Fall wird der optionale Deckel im Schutzgehäuse mit keramischem Verguss festgeklebt, damit er vor der Montage im Strahlheizkörpergehäuse nicht verloren geht.

Claims (11)

  1. Temperatur-Sensor mit wenigstens einem Sensor-Element, das von einem Schutzgehäuse aus wärmebeständiger Keramik wenigstens teilweise umgeben ist, wobei das mit Anschlussleitungen versehene Sensor-Element im Bereich eines Endes des Schutzgehäuses angeordnet ist, während die Anschlussleitungen über das andere Schutzgehäuse-Ende nach außen geführt sind, dadurch gekennzeichnet, dass als Sensor-Element (3) ein temperaturabhängiger elektrischer Messwiderstand mit einer Widerstandsschicht vorgesehen ist, die wenigstens ein Metall aus der Platinmetallgruppe aufweist.
  2. Temperatur-Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wärmebeständige Keramik des Schutzgehäuses (1) Cordierit aufweist.
  3. Temperatur-Sensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wärmebeständige Keramik des Schutzgehäuses (1) Steatit aufweist.
  4. Temperatur-Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzgehäuse (1) an seinem dem Sensorelement (3) abgewandten Ende mit einem Anschlussblock zur Verbindung der elektrischen Leiter (4) mit Anschluss-Kontakten versehen ist.
  5. Temperatur-Sensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Leiter (4) im Bereich des Anschlussblocks als Steckkontakte ausgebildet sind.
  6. Temperatur-Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwiderstand als Sensorelement (3) mittels eines keramischen Vergusses (10) im Endbereich (20) des Schutzgehäuses (1) fixiert ist.
  7. Temperatur-Sensor (Messwiderstand) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der den Messwiderstand als Sensorelement (1) aufnehmende Endbereich (20) des Schutzgehäuses mittels eines Gehäusedeckels (7) abgedeckt ist.
  8. Temperatur-Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzgehäuse gestreckt und nach oben offen ausgebildet ist.
  9. Temperatur-Sensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzgehäuse mit einem Deckel abgedeckt ist.
  10. Verwendung eines Temperatur-Sensors nach einem der Ansprüche 1 bis 9, zur Bildung einer Regelgröße in einem Regelkreis, der wenigstens einen auf den Temperatur-Sensor thermisch einwirkenden Strahlheizkörper aufweist.
  11. Verwendung eines Temperatur-Sensors nach Anspruch 10 als Widerstandsthermometer im Bereich zwischen einem Strahlungsheizkörper und einer Kochplatte, insbesondere Glas-Keramikkochplatte eines Elektroherdes.
EP02021097A 2001-10-15 2002-09-23 Temperatur-Sensor mit einem Sensor-Element sowie dessen Verwendung Withdrawn EP1303169A1 (de)

Applications Claiming Priority (4)

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DE10150332 2001-10-15
DE10150332 2001-10-15
DE10163549A DE10163549A1 (de) 2001-10-15 2001-12-21 Temperatur-Sensor mit einem Sensor-Element sowie dessen Verwendung
DE10163549 2001-12-21

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