DE3716312A1

DE3716312A1 - Surface temperature sensor

Info

Publication number: DE3716312A1
Application number: DE19873716312
Authority: DE
Inventors: Ullrich Dipl Phys Dr Demisch; Roland Lohrer
Original assignee: Testoterm Messtechnik GmbH and Co
Current assignee: Testoterm Messtechnik GmbH and Co
Priority date: 1987-05-06
Filing date: 1987-05-15
Publication date: 1988-11-17

Abstract

In a surface temperature sensor having a connecting point, which is to be pressed against the surface of a measuring object which is to be tested, of a thermocouple, the latter consists of self-supporting and resilient metal strips which cross one another and are electrically interconnected at the crossing point. Their ends are bent away from the surface to be measured.

Description

Die Erfindung betrifft einen Oberflächen-Temperatur fühler nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a surface temperature sensor according to the preamble of claim 1.

Zur Erzielung eines unverfälschten Meßwerts ist es bei Temperaturfühlern der genannten Art erforderlich, die Verbindungsstelle der beiden Thermoelement-Drähte ge gen die Oberfläche des Meßobjekts zu drücken. Dabei sollen nach Möglichkeit keine Teile verwendet werden, die einen Teil der Wärmeenergie von der Meßstelle ab führen.To achieve an unadulterated measured value, it is Temperature sensors of the type mentioned are required Connection point of the two thermocouple wires against the surface of the measurement object. Here if possible, no parts should be used, some of the thermal energy from the measuring point to lead.

Zu diesem Zweck wird bei einem aus der DE-PS 5 33 072 bekannten Temperaturfühler der Thermoelement-Draht zwi schen den Enden eines Bügels gespannt; zum Messen wer den von innen her zwei umklappbare Hebel gegen die Ver bindungsstelle geschwenkt und drücken diese durch Fe derkraft gegen das Meßobjekt. Diese Lösung weist jedoch den erheblichen Nachteil auf, daß die genannten Hebel eine nicht vernachlässigbare Wärmemenge von der Meß stelle ableiten und dadurch das Meßergebnis erheblich verfälschen können. For this purpose, one of DE-PS 5 33 072 known temperature sensor of the thermocouple wire between stretched the ends of a bracket; to measure who the two foldable levers against the ver binding point pivoted and push it through Fe force against the measurement object. However, this solution points the significant disadvantage that the lever mentioned a not negligible amount of heat from the measurement derive point and thereby the measurement result considerably can falsify.

Bei einem anderen aus der DE-PS 6 76 223 bekannten Tem peraturfühler wird der durch einen Bügel gespannte Thermoelement-Draht durch einen darüberliegenden Bime tallstreifen bei Erwärmung desselben gegen die Meßstel le gedrückt. Auch hier wird jedoch die zum Durchbiegen des Bimetallstreifens erforderliche Wärme dem Meßobjekt entzogen und dadurch das Meßergebnis verfälscht.In another known from DE-PS 6 76 223 Tem temperature sensor is clamped by a bracket Thermocouple wire through an overlying bime tall strips when heated against the measuring point le pressed. Here too, however, it is used for bending of the bimetal strip required heat to the test object withdrawn and thereby falsifies the measurement result.

Ferner ist aus der FR-PS 12 36 109 bekannt, das An drücken des Thermoelement-Drahts durch dahinterliegende Magnete zu bewerkstelligen. Damit wird jedoch die Ver wendung des Temperaturfühlers auf Meßobjekte aus ferro magnetischem Material beschränkt.It is also known from FR-PS 12 36 109, the An push the thermocouple wire through it To accomplish magnets. With this, however, the ver Application of the temperature sensor to objects from ferro limited magnetic material.

Schließlich ist aus der DE-PS 17 73 223 die Anordnung je einer Hilfsfeder parallel zum Thermoelement-Draht bekannt. Ein Tragteil ist in der Mitte der Hilfsfedern an deren Ober- oder Unterseite befestigt. Hierdurch stützt das Tragteil den Thermoelement-Draht an oder nahe der Lötstelle und begünstigt daher die Kontaktie rung der zu messenden Oberfläche an dieser Stelle. Die Wärmeableitung von der Lötstelle in das Tragteil und die beiden Hilfsfedern ist zwar bei dieser bekannten Ausführungsform geringer, da das Tragteil ebenfalls durch Anlage an der zu messenden Oberfläche durch die se erwärmt wird, jedoch kann eine Verfälschung der Meßtemperatur durch die Stützteile auch hier nicht ganz vermieden werden.Finally, from DE-PS 17 73 223 the arrangement one auxiliary spring each parallel to the thermocouple wire known. A supporting part is in the middle of the auxiliary springs attached to the top or bottom. Hereby the support part supports the thermocouple wire or near the solder joint and therefore favors the contact the surface to be measured at this point. The Heat dissipation from the solder joint into the supporting part and the two auxiliary springs is known in this Embodiment less because the supporting part is also by contacting the surface to be measured by the se is heated, but a falsification of the Measurement temperature through the support parts is not here either be avoided entirely.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Oberflächen-Temperaturfühler zu schaffen, bei dem die Verbindungsstelle des Thermoelements auf konstruktiv einfache Weise und ohne Verwendung wärmeleitender An drückteile wirksam und ohne Verfälschung der Meßwerte gegen die Oberfläche eines Meßobjekts gedrückt wird. The invention is therefore based on the object To create surface temperature sensors, in which the Connection point of the thermocouple on constructive simple way and without using thermally conductive Press parts effectively and without falsifying the measured values is pressed against the surface of a measurement object.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Temperatur fühler der eingangs genannten Art durch die kennzeich nenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.The object is achieved at a temperature sensor of the type mentioned by the character nenden features of claim 1 solved.

Diese selbsttragende und federnde Ausführung des Ther moelements reduziert die für die Herstellung erforder lichen Bauteile auf ein Minimum und vermeidet damit jegliche zusätzliche Wärmeableitung von der vorgesehe nen Meßstelle.This self-supporting and springy version of the Ther moelements reduces the manufacturing requirements components to a minimum and thus avoids any additional heat dissipation from the intended NEN measuring point.

Die Unteransprüche sind auf vorteilhafte Ausgestaltun gen der Erfindung gerichtet.The subclaims are based on advantageous embodiments directed towards the invention.

Anhand der Figuren wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt:An embodiment of the Invention explained in more detail. It shows:

Fig. 1 den Meßkopf eines Temperaturfühlers gemäß der Erfindung im Seitenriß, teilweise geschnitten, Fig. 1 in partial section the measuring head of a temperature sensor according to the invention in side elevation,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Temperaturfühler von Fig. 1, und Fig. 2 is a plan view of the temperature sensor of Fig. 1, and

Fig. 3 den oberen Teil des gegen die Oberfläche eines Meßobjekts angelegten Meßkopfs von Fig. 1. Fig. 3 shows the upper part of the applied against the surface of a measurement object the measuring head of FIG. 1,.

Wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich, besteht der allge mein mit 10 bezeichnete Meßkopf des Temperaturfühlers aus einem Nickelchromband 12 und einem senkrecht dazu angeordneten Nickelband 14; die beiden Bänder 12 und 14 sind in ihrem Kreuzungspunkt 16 in geeigneter Weise, z.B. durch Punktschweißung, miteinander verbunden. In einer Entfernung vom Kreuzungspunkt 16, welche etwa dem Radius des Meßkopfs 10 entspricht, sind die bei den Bänder jeweils nach rückwärts, d.h. von der Meß stelle wegweisend, umgebogen und in entsprechende Boh rungen eines zylindrischen Isolierstücks 18 eingesetzt. Das Isolierstück 18 enthält die (nicht gezeigten) elektrischen Anschlüsse.As can be seen from FIGS . 1 and 2, the measurement head of the temperature sensor, designated generally by 10 , consists of a nickel chrome strip 12 and a nickel strip 14 arranged perpendicular thereto; the two bands 12 and 14 are connected at their crossing point 16 in a suitable manner, for example by spot welding. At a distance from the crossing point 16 , which corresponds approximately to the radius of the measuring head 10 , the tapes are each reversed, ie pointing away from the measuring point, bent and inserted into corresponding bores of a cylindrical insulating piece 18 . The insulating piece 18 contains the electrical connections (not shown).

Vor dem Eintritt in die Bohrungen des Isolierstücks 18 sind die Enden der Bänder 12 und 14 mit einem Stu fenknick versehen, da der Lochkreisdurchmesser dieser Bohrungen kleiner ist als der Außendurchmesser des Isolierstücks 18, in dessen Verlängerung die Bandenden zunächst verlaufen. Auf die parallel zur Stirnfläche des Isolierstücks 18 verlaufenden Teile des genannten Stufenknicks ist von oben eine Isolierscheibe 20 auf gesetzt, deren Durchmesser demjenigen des Isolierstücks 18 entspricht. Sowohl das Isolierstück 18 als die Iso lierscheibe 20 besteht aus einem Material mit hohem elektrischem und thermischem Widerstand. Durch den Mittelpunkt des zylindrischen Isolierstücks 18 ver läuft eine Bohrung 22, der am oberen Ende eine in die Isolierscheibe 20 eingebrachte Gewindebohrung ent spricht. Durch die Bohrung 22 ist von unten eine (nicht gezeigte) Schraube eingesetzt, welche in das Gewinde der Isolierscheibe 20 eingreift und diese ge gen das Isolierstück 18 anpreßt und dadurch die Enden der Bänder 12 und 14 festklemmt.Before entering the holes in the insulating piece 18 , the ends of the tapes 12 and 14 are provided with a step fenknick, since the pitch circle diameter of these holes is smaller than the outer diameter of the insulating piece 18 , in the extension of which the tape ends initially run. In the running parallel to the end face 18 of the insulating parts of said stages is set to an insulating kink 20 from above, the diameter of that of the insulating piece 18 corresponds. Both the insulating piece 18 and the Iso lierscheibe 20 consists of a material with high electrical and thermal resistance. Through the center of the cylindrical insulating piece 18 ver runs a bore 22 which speaks at the upper end ent introduced into the insulating washer 20 threaded bore. Through the bore 22 a screw (not shown) is inserted from below, and which engages in the thread of the insulating disc 20, these ge gene presses the insulator 18 and thereby 12 and 14 clamping the ends of the bands.

Durch die zurückgebogene Form der Bänder 12 und 14 entsteht in den in Fig. 2 sichtbaren Teilen dieser Bänder eine Federspannung, welche den Kreuzungspunkt 16 nach außen, d.h. gegen die Oberfläche eines Meßob jekts 24 preßt, wie in Fig. 3 dargestellt. Durch die sen Aufbau des Meßkopfes ergibt sich eine selbsttra gende Konstruktion, für die keine zusätzlichen Stütz- oder Andrückteile erforderlich sind. Auch die Ferti gung und die Montage des Meßkopfs gemäß der Erfindung ist äußerst einfach und zweckentsprechend. Due to the bent back shape of the bands 12 and 14 , a spring tension is created in the parts of these bands visible in FIG. 2, which presses the crossing point 16 to the outside, ie against the surface of a measuring object 24 , as shown in FIG. 3. The sen structure of the measuring head results in a self-supporting construction for which no additional support or pressure parts are required. The production and assembly of the measuring head according to the invention is extremely simple and appropriate.

Zum Schutz gegen mechanische Beschädigung kann auf das Isolierstück 18 ein im wesentlichen zylindrischer Schutzkäfig aufgesetzt sein, aus dem in Abständen von je 90° axial verlaufende Schlitze ausgeschnitten sind, in welchen die zurückgebogenen Enden der Bänder 12 und 14 verlaufen, so daß die verbleibenden Teile des Schutzkäfigs Füllwände 24 zwischen den Bändern 12 und 14 bilden.To protect against mechanical damage, an essentially cylindrical protective cage can be placed on the insulating piece 18 , from which slots are cut at intervals of 90 °, in which the bent ends of the strips 12 and 14 run, so that the remaining parts of the Protective cage fill walls 24 form between the bands 12 and 14 .

Claims

1. Surface temperature sensor with a against the surface to be measured of a test object to press the connection point of a thermocouple, characterized in that the thermocouple consists of self-supporting and resilient metal strips ( 12 , 14 ) which are arranged in a cross shape and in the intersection point ( 16 ) are electrically connected to each other, and that the ends of the two metal strips ( 12 , 14 ) are bent away from the surface to be measured.

2. Device according to claim 1, characterized in that the ends of the metal strips ( 12 , 14 ) through an insulating washer ( 20 ) in an insulating piece ( 18 ) with high electrical and thermal resistance leads GE and pressed by the insulating washer ( 20 ) against the same are.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the two metal strips ( 12 , 14 ) in their crossing point ( 16 ) by welding, in particular special spot welding or the like., Are electrically connected.

4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the thermocouple consists of a resilient nickel chrome band ( 12 ) and a nickel band ( 14 ).

5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the bent ends of the metal strips ( 12 , 14 ) between fill walls ( 26 ) of a protective cage.