DE3047696A1 - "temperaturfuehler mit kleiner zeitkonstante" - Google Patents

Description

• Temperaturfühler mit kleiner Zeitkonstante
• Die Erfindung betrifft einen Temperaturfühler nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches.
• Bei der Iferstellung von Verbundwandlern für elektro-mechanische Filter wird ein Verfahren zum Auflöten metallisierter Piezokeramikscheiben auf Stahlresonatoren angewendet, das Temperaturfühler mit sehr kleinen Zeitkonstanten erfordert.
• Bei diesem Verfahren wird der Stahlresonator mittels HF-Induktion in etwa 2 Sec. von Raumtemperatur auf 1550C erwärmt.
• Der Temperaturfühler muß diesem Temperaturanstieg fast trägheitslos folgen und die Endtemperatur auf t 50C über ein Temperaturregelgerät ausregeln. Handelsübliche Temperaturfühler, bei denen die Leiter In einem Metalloxid-Fulver eingebettet sind, können diese extremen Anforderungen nicht erfüllen.
• Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Temperaturfühler zu schaffen, der extrem kurze Ansprechzeiten, einen hohen Wärmeableitwiderstand und eine kleine Wärmekapazität aufweist.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angegebenen Merkmale gelöst. Dabei wirkt sich die Einzelisolierung der Leiter günstig auf die Ansprechzeit des Temperaturfühlers aus. Die besondere Ausbildung der Hülle und der Ahschlußkappe ergeben eine kleine Wärmekapazität und ein geringes Wärmeleitvermögen des F'ühlers.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung dargestellt.
• Es zeigen Figur 1 die Ausbildung des Temperaturfühlers und Figuren 2 und 3 Vergleichsdiagramme des TEmperaturfühler@ nach der Erfindung mit einem handelsüblichen Temperaturfühler.
• Der Temperaturfühler nach Figur 1 weist eine Hülle 1 auf, die aus einem schlecht wärmeleitenden Rohr, z.B. Edelstahl, gefertigt ist und über einen großen Teil ihrer Länge eine kcr -stante Wandstärke von beispielsweise 0,1 mm besitzt.
• Im Bereich der Abschlußkappe 2 ist die Wandstärke der Hülle 1 auf einer bestimmten Länge auf die Hälfte reduziert. Al-; Leiter 3 und 4 werden mit Einzelisolierung 5 und 6 versehene Thermodrähte vorzugsweise aus Eisen/Konstanten oder Ni@r/ Ni verwendet. Die Isolierung der Leiter 3 und 4 ist nahe der Kappe 2 vollständig entfernt und die Leiter mit einer Schweißstelle 7 mittig auf dem Boden der Kappe befestigt. Die Kappe 2 ist aus Titan, beispielsweise Tikrutan RT 10, hergestellt.
• Die Wandstärke der Wandungsteile 8 der Kappe 2, die auf die Hülle 1 aufgeschoben sind, kann beispielsweise 0,05 mm und die des Bodens 0,1 mm betragen. Die Verbindung der Kappe 2 mit der Hülle 1 kann durch Kleben im Einsatzbereich his 200°C, durch Löten im Einsatzbereich bis 2800C oder durch Schweißen im Einsatzbereich bis h00°C bei entsprechender Leiterisolierung erfolgen.
• Der dünne Boden der Kappe 2 bewirkt einen schnellen Wärmefluß von dem erwärmten Objekt zu den Thermoleitern 3 und 4.
• Die dünnen Wandungstt-ile 8 der Kappe 2 und der Hülle 1 ergeben eine kleine Wärmekapazität und ein geringes Wärmeleitvermögen des Temperaturfühlers. Besonders günstig auf die kurze Ansprechzeit des Fühlers wirkt sich die Einzelisolierung der Leiter 3 und 4 aus. Sie hat gegenüber der bei Mantelthermoelementen üblichen Einbettung der Leiter in ein Metalloxid-Pulver, den Vorteil einer geringeren Wärmekapazität, zumal cli Leiter nahe der Verbindungsstelle 7 vollständig uni soliert bleiben können.
• Bei dem vorstehen beschriebellen Temperatur fühler ist es gelungen, die Ansprechzeit gegenüber herkömmlichen Temperaturfühlern um den Faktor 7 zu verringern. Das zeigen sehr deutlich die Diagramme nach den Figuren 2 und 3, bei denen über der Ansprechzeit in Sekunden die Temperatur in Grad Celcius aufgetragen ist. Die Temperatur der Wärmequelle ist dabei mit 2 000C angegeben und die Vergleichstemperatur liegt bei 1700C.
• Die Temperaturverläufe des Temperaturfühlers nach der mrfindung sind mit I und die eine :3 herkömmlichen Temperaturfühlers mit II bezeichnet. Nach Figur 2 erreicht der Temperaturfühler nach der Erfindung, ausgehend von einer Raumtemperatur 25°C und trockenem Wärmekontakt, die Vergleichstemperatur nach 0,64 Sec., während der herkömmliche Temperaturfühler erst nach 4,4 Sec. auf die Vergleichstemperatur kommt.
• Bei den miteinander verglichenen Temperaturfühlern gemäß 3 ist der Wärmekontakt, des Temperaturfühlers mit der Wärmequelle durch Lötzin@ L Sn 6@ Pb hergestellt. DAs Diagramm macht deutlich, daß die Temperaturfühler rascher auf die Vergleichstemperatur gelangen als im Beispiel nach Figur 2. So erreicht der Temperaturfühle@ nach der Erfindung gem. Kurve I die Vergleichstemperatur rtach 0,04 Sec. und der herkömmliche Temperaturfühler gern. Kurve II dieselbe Temperaturstufe nach 0,37 Sec. Beide Messungen zeigen, daß der vorbeschriebene Temperaturfühler fast trägheitslos dem Temperaturanstieg zu folgen vermag

Claims (1)

1. Patentansprüche Temperaturfühler mit kleiner Zeitkonstante, der zwei Thermodrähte üblicher Thermopaarung aufweist, die in einer Hülle eingeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Thermodrähte aus einzeln isolierten Leitern bestehen, die nahe der Verbindungsstelle unisoliert sind und von einem, in der Wandstärke abgestuften schlecht wärmeleitenden Hüllrohr (1) umgeben sind, welehes mit einer, die Verbindungsstelle aut'nehmenden Kappe (2) abgeschlossen ist.

   2. Temperaturfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe (2) des Temperaturfühlers durch Lot nicht benetzbar ist.

   3. Temperaturfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke des Hüllrohres (1) nahe der Kappe (2) verringert ist.

   14. Temperaturfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe (2) mit dem Hüllrohr (1) durch Kleben, Löten oder Schweißen verbunden ist.