DE1573151C

DE1573151C - Sensor to determine the freezing point

Info

Publication number: DE1573151C
Authority: DE
Inventors: Hans Nordborg Boecher (Danemark) GOIm 13 02
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Publication date: 1971-02-25

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Fühler zur Feststellung des Gefrierpunkts, bei dem als Fühlmedium Wasser verwendet wird, das durch eine allseits elastische Wand von einem Übertragungsmedium getrennt ist.The invention relates to a sensor for determining the freezing point, in which as a sensing medium Water is used, which is through an all-round elastic wall of a transmission medium is separated.

Es ist ein Fühler dieser Art bekannt, bei dem ein mit Wasser gefüllter Behälter stirnseitig mit einer ebenen Gummimembran abgeschlossen ist. Ein die Membran festhaltender Deckel besitzt einen Hohlraum, der mit Glycol od. dgl. gefüllt ist. Von dem Deckelhohlraum führt ein Kapillarrohr zu einem Arbeitselement. Mit Hilfe eines solchen Fühlers kann auf einfache Weise das Unterschreiten oder Überschreiten des Gefrierpunktes festgestellt werden. Ein bevorzugtes Anwendungsbeispiel ist eine Kühlanlage für Milchkannen, die aus einem großen Wasserbehälter besteht, in welchen an einer Stelle ein Verdampfer einer Kälteanlage eintaucht. In einer vorgegebenen Entfernung vom Verdampfer wird der Temperaturfühler ebenfalls in den Wasserbehälter eingebracht. Er schaltet die Kälteanlage ab, wenn die Eisbildung um den Verdampfer herum bis zu ihm fortgeschritten ist.A sensor of this type is known in which a container filled with water has a flat rubber membrane is complete. A cover holding the membrane has a cavity, which is filled with glycol or the like. A capillary tube leads from the lid cavity to one Work item. With the help of such a sensor, falling below or exceeding the freezing point can be determined. A preferred application example is a cooling system for milk cans, which consists of a large water container in which an evaporator is located at one point immersed in a refrigeration system. The temperature sensor is at a specified distance from the evaporator also introduced into the water tank. It switches off the refrigeration system when the ice forms around the vaporizer until it has advanced.

Nachteilig ist bei dem bekannten Temperaturfühler, daß er eine relativ kleine mit dem zu messenden Medium in Berührung stehende Oberfläche, gemessen an seinem Wasserinhalt, besitzt. Die Ansprechgeschwindigkeit ist daher sehr niedrig.The disadvantage of the known temperature sensor is that it has a relatively small size with the one to be measured Surface in contact with the medium, measured by its water content. The speed of response is therefore very low.

Es ist ferner ein Fühler für die Temperatur eines Raumes bekannt, bei dem sich ein temperaturabhängiger Dehnstoff, wie Schwefeldioxyd, Äther, Quecksilber oder Alkohol, in einer Balgdose befindet. Diese ist in einem mit einem neutralen Übertragungsmedium gefüllten Fühlergehäuse angeordnet, das über eine Leitung mit einem Meß- oder Arbeitsgerät in Verbindung steht. Das Übertragungsmedium hat die Aufgabe, den Einfluß auszuschalten, den der Dehnstoff außerhalb des Meßraums erleiden würde.It is also a sensor for the temperature of a room is known in which a temperature-dependent Expanding material, such as sulfur dioxide, ether, mercury or alcohol, is in a bellows box. This is arranged in a sensor housing filled with a neutral transmission medium, which has a Line is in connection with a measuring or working device. The transmission medium has the task of to eliminate the influence that the expansion material would suffer outside of the measuring space.

Sodann ist ein Fühler bekannt, der eine gleichzeitig als Meß- und Übertragungsflüssigkeit dienende Füllung enthält. Aus Kompensationsgründen ist im Fühler ein Kompensationsbalg angeordnet.Then a sensor is known which has a filling which simultaneously serves as a measuring and transmission fluid contains. For reasons of compensation, a compensation bellows is arranged in the sensor.

Bei einem gleichzeitig als Fühlelement dienenden Arbeitselement ist es bekannt, in einem Gehäuse, das mit Dehnstoff gefüllt ist, eine elastische Hülle anzuordnen, in die ein sich verjüngender Arbeitsschaft greift. Bei Ausdehnung des Dehnstoffs wird die elastische Hülle derart zusammengedrückt, daß der Schaft eine entsprechende Relativbewegung vollzieht.In the case of a working element which simultaneously serves as a sensing element, it is known to be in a housing which is filled with expansion material to arrange an elastic sleeve into which a tapered working shaft engages. When the expansion material expands, the elastic sheath is compressed in such a way that the The shaft performs a corresponding relative movement.

Statt der elastischen Hülle kann man bei einer anderen bekannten Ausführungsform auch eine Rollmembran verwenden.In another known embodiment, a rolling membrane can also be used instead of the elastic cover use.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Fühler zur Feststellung des Gefrierpunkts anzugeben, bei dem, gemessen an seinem Meßwasserinhalt, eine möglichst große Fühloberfläche zur Verfügung steht.The invention is based on the object of specifying a sensor for determining the freezing point, in which, measured by its measuring water content, the largest possible sensing surface is available.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die elastische Trennwand einen im Innern des Fühlergehäuses angeordneten Hohlkörper bildet, daß der Hohlkörper eine dem Fühlergehäuse ahnliehe Form hat und daß der Hohlkörper und das Fühlergehäuse in wenigstens einer kartesischen Raumkoordinate eine Kleinstabmessung haben, die die Abmessung in einer anderen kartesischen Raumkoordinate erheblich unterschreitet.This object is achieved according to the invention in that the elastic partition has an interior of the sensor housing arranged hollow body forms that the hollow body is similar to the sensor housing Has shape and that the hollow body and the sensor housing in at least one Cartesian Space coordinates have a small dimension that is the dimension in another Cartesian space coordinate significantly below.

Jede Oberflächenvergrößerung des Fühlergehäuses macht es notwendig, daß die Abmessung in einer kartesischen Raumkoordinate, z. B. die Höhe, die Abmessungen in,den beiden anderen kartesischen Raumkoordinaten, z. B. Breite und Tiefe, erheblich übersteigt. Diese Formgestaltung birgt aber die Gefahr in sich, daß sich von den Wänden her Eisbrücken bilden, die Reste von flüssigem Wasser abschließen. Wenn diese Reste zu gefrieren beginnen, können sie sich nicht mehr ausdehnen, vielmehr erzeugen sie einen außerordentlich starken Druck, der bis zur Zerstörung des Fühlergehäuses führen kann.Any increase in the surface area of the sensor housing makes it necessary that the dimension in a Cartesian space coordinate, e.g. B. the height, the dimensions in, the other two Cartesian Space coordinates, e.g. B. width and depth, significantly exceeds. This design, however, harbors the danger in itself that ice bridges form from the walls, which close off the remains of liquid water. When these remnants begin to freeze, they can no longer expand, rather they create an extremely strong pressure, which can lead to the destruction of the sensor housing.

Diese Gefahr ist erfindungsgemäß gebannt. Wenn die elastische Wand in der vorgeschlagenen Weise als Hohlkörper im Innern des Fühlergehäuses angeordnet ist, können sich keine Eisbrücken bilden, die von einer Oberfläche zur anderen des Fühlergehäuses verlaufen und Flüssigkeitsreste abschließen. Vielmehr kann an jeder Stelle des Gehäuseinnenraums die mit der Eisbildung verbundene Volumenvergrößerung unmittelbar durch die elastische Wand auf das Übertragungsmedium wirken.According to the invention, this danger is averted. If the elastic wall in the proposed way as Hollow body is arranged in the interior of the sensor housing, no ice bridges can form run from one surface to the other of the sensor housing and seal off any residual liquid. Much more the increase in volume associated with the formation of ice can occur at any point in the interior of the housing act directly on the transmission medium through the elastic wall.

Für die Ausgestaltung des Temperaturfühlers gibt es verschiedene Möglichkeiten. Beispielsweise kann das Fühlergehäuse die Form einer dünnen Scheibe haben, in der der Hohlkörper als membrandosenartige Doppelwand angeordnet ist.There are various options for designing the temperature sensor. For example, can the sensor housing have the shape of a thin disc, in which the hollow body is like a membrane box Double wall is arranged.

Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn der Hohlkörper durch einen elastischen Schlauch gebildet und im Innern eines längsgestreckten Fühlergehäuses angeordnet ist. Sowohl elastische Schläuche als auch rohrförmige Gehäuse lassen sich auf sehr einfache Art und Weise herstellen und miteinander verbinden.However, it is particularly advantageous if the hollow body is formed by an elastic tube and is arranged inside an elongated sensor housing. Both elastic tubing and tubular housings can be produced and connected to one another in a very simple manner.

Bei einem Ausführungsbeispiel ist der Schlauch beidseitig geschlossen und enthält das Wasser. Daher ist der Rest des Fühlergehäuses mit dem Übertragungsmedium gefüllt.In one embodiment, the hose is closed on both sides and contains the water. Hence the rest of the sensor housing is filled with the transmission medium.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist dafür gesorgt, daß der Schlauch einseitig verschlossen und an der anderen Seite an ein Kapillarrohr angeschlossen ist und das Übertragungsmedium enthält. Hier befindet sich das Wasser im Rest des Fühlergehäuses.In another embodiment, it is ensured that the hose is closed on one side and on the other side is connected to a capillary tube and contains the transmission medium. here the water is in the rest of the sensor housing.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand einiger Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigtThe invention is explained below with reference to some exemplary embodiments in connection with Drawing explained in more detail. It shows

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel, 1 shows a longitudinal section through a first embodiment,

F i g. 2 einen Querschnitt durch das Ausführungsbeispiel der Fig. 1, F i g. 2 shows a cross section through the embodiment of FIG. 1,

F i g. 3 eine abgewandelte Querschnittsform undF i g. 3 a modified cross-sectional shape and

F i g. 4 einen Längsschnitt durch ein anderes Ausführungsbeispiel. F i g. 4 shows a longitudinal section through another embodiment.

In den F i g. 1 und 2 ist ein rohrf örmiges Fühlergehäuse 1, das außen mit Rippen 2 versehen ist, unten durch eine Lötstelle 3 verschlossen und oben mit einem Kapillarrohr 4 versehen. Im Inneren des Gehäuses 1 befindet sich ein an beiden Seiten geschlossener, schlauchförmiger Hohlkörpers aus elastischem Material. Im Inneren des Hohlkörpers ist das Meßwasser 6 untergebracht. Zwischen dem Hohlkörper 5 und dem Fühlergehäuse 1 befindet sich das Übertragungsmedium 7, das über das Kapillarrohr 4 mit einem Arbeitselement in Verbindung steht.In the F i g. 1 and 2 is a tubular sensor housing 1, which is provided with ribs 2 on the outside, below closed by a soldering point 3 and provided with a capillary tube 4 at the top. Inside the case 1 there is a tubular hollow body made of elastic and closed on both sides Material. The measuring water 6 is housed in the interior of the hollow body. Between the hollow body 5 and the sensor housing 1 is the transmission medium 7, which via the capillary tube 4 with is related to a work item.

Das Übertragungsmedium 7 hat in diesem Fall einen guten Wärmeleitwert, so daß der Temperatureinfluß des außen um das Fühlergehäuse 1 befindlichen zu messenden Mediums sich rasch auf das Meßwasser 6 auswirken kann. Da das Meßwasser 6 von dem elastischen Schlauch 5 und dem Übertragungsmedium 7 umgeben ist, kann sich keine Eisbrücke von einer Wand des Fühlergehäuses 1 zur an-The transmission medium 7 in this case has a good thermal conductivity, so that the temperature influence of the medium to be measured located around the sensor housing 1 quickly spreads to the Measuring water 6 can affect. Since the measuring water 6 from the elastic hose 5 and the transmission medium 7 is surrounded, no ice bridge can move from one wall of the sensor housing 1 to the other

deren bilden. Eisbriicken innerhalb des Schlauches 5 wären ungefährlich, da der Druck möglicherweise eingeschlossener Flüssigkeitsreste die umgebende Eisschicht leicht sprengen kann, da diese Eisschicht an der Schlauchwand kein festes Widerlager hat.whose form. Ice bridges inside the tube 5 would be harmless, as the pressure of possibly trapped liquid residues would affect the surrounding ice layer can easily burst, as this layer of ice does not have a fixed abutment on the hose wall.

In F i g. 3 ist ein Fühlergehäuse 8 mit viereckigem Querschnitt mit einem Schlauch 5 mit rundem Querschnitt kombiniert. Selbstverständlich kommen auch beliebige andere Querschnittsformen für das Gehäuse und den Schlauch in Frage.In Fig. 3 is a sensor housing 8 with a square cross-section with a hose 5 with a round cross-section combined. Of course, any other cross-sectional shapes can also be used for the housing and the hose in question.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 ist das Fühlergehäuse 9 ebenfalls rohrförmig und ähnlich ausgebildet wie in Fig. 1. Es ist unten durch eine Lötstelle 10 verschlossen und nimmt oben ein Kapillarrohr 11 auf. Dieses Kapillarrohr ist bis in das Innere des Gehäuses 9 fortgeführt. Auf das innere EndeIn the embodiment of FIG. 4, the sensor housing 9 is also tubular and similar designed as in Fig. 1. It is closed at the bottom by a soldering point 10 and takes a capillary tube at the top 11 on. This capillary tube is continued into the interior of the housing 9. To the inner end

12 ist ein elastischer Schlauch 13 aufgeschoben, der an seinem anderen Ende durch einen Stopfen 14 verschlossen ist. Das Kapillarrohr 11 und der Schlauch12, an elastic tube 13 is pushed on, which is closed at its other end by a plug 14 is. The capillary tube 11 and the hose

13 enthalten das Übertragungsmedium 15. Der übrig*e ao Innenraum des Gehäuses 9 ist mit Wasser 16 gefüllt.13 contain the transmission medium 15. The remaining ao The interior of the housing 9 is filled with water 16.

Wiederum verhindert der eingelegte elastische Schlauch 13, daß sich im Wasser 16 Eisbrücken von einer Wand des Gehäuses 9 zur anderen bilden. Da der Schlauch 13 die gesamte Länge des Gehäuses 9 durchsetzt, kann die Volumenvergrößerung des Meßwassers 16 beim Gefrieren an jeder Stelle der Länge des Gehäuserohres 9 unmittelbar auf das Übertragungsmedium 15 wirken.Again, the inserted elastic tube 13 prevents 16 ice bridges from forming in the water form one wall of the housing 9 to the other. Since the hose 13 runs the entire length of the housing 9 permeated, the increase in volume of the measuring water 16 when freezing at any point along the length of the housing tube 9 act directly on the transmission medium 15.

Zur Herstellung der letztgenannten Konstruktion geht man am besten so vor, daß auf das Kapillarrohr 11 zunächst der Hals des im übrigen zylindrischen Gehäuses 9 geschoben und auf das freie Ende des Kapillarrohres der Schlauch 13 aufgesteckt wird. Nachdem Kapillarrohr und Schlauch mit dem Übertragungsmedium gefüllt und dieses System durch den Stopfen 14 verschlossen worden ist, schiebt man das Gehäuse 9 mit dem Hals an die richtige Stelle und lötet ihn am Kapillarrohr fest. Dann wird die Anordnung in Eiswasser getaucht und gefüllt, der Schlauch umgebogen und in das Innere des Gehäuses 9 gesteckt und schließlich das Gehäuse an der Stelle 10 verschlossen. Eine solche Herstellungsweise eignet sich für die Bandfertigung.To produce the last-mentioned construction, it is best to proceed in such a way that on the capillary tube 11 first pushed the neck of the rest of the cylindrical housing 9 and onto the free end of the Capillary tube of the hose 13 is attached. After capillary tube and hose with the transmission medium filled and this system has been closed by the plug 14, you push the Housing 9 with the neck in the right place and solder it to the capillary tube. Then the arrangement immersed and filled in ice water, bent the hose and inserted it into the interior of the housing 9 and finally the housing is closed at point 10. Such a production method is suitable for tape production.

Claims

Patent claims:

1.Sensor for determining the freezing point at which water is used as the sensing medium, which is separated from a transmission medium by a wall that is elastic on all sides, thereby characterized in that the elastic partition has an inside of the sensor housing (1, 8, 9) arranged hollow body (5, 13) forms that the hollow body is similar to the sensor housing Has shape and that the hollow body and the sensor housing in at least one Cartesian Space coordinates have a smallest dimension that is the dimension in another Cartesian Space coordinate significantly below.

2. Sensor according to claim 1, characterized in that the hollow body (5, 13) by a formed elastic hose and arranged inside an elongated sensor housing (1, 8, 9) is.

3. Sensor according to claim 2, characterized in that the hose (5) closed on both sides and the water (6) contains.

4. Sensor according to claim 2, characterized in that the hose (13) closed on one side and on the other side is connected to a capillary tube (12) and the transmission medium (15) contains.

1 sheet of drawings