DE10136738A1

DE10136738A1 - Temperature sensor for measuring the wall temperature of a pipe, and therefore of liquid or gas flowing through it, has a sensor mounting arrangement that ensures that there is good thermal contact between wall and sensor

Info

Publication number: DE10136738A1
Application number: DE2001136738
Authority: DE
Inventors: Eckhard Roth; Frank Bernhard; Silke Augustin; Helge Mammen
Original assignee: Technische Universitaet Ilmenau
Current assignee: Technische Universitaet Ilmenau
Priority date: 2001-07-27
Filing date: 2001-07-27
Publication date: 2003-02-13

Abstract

Arrangement for measuring the temperature on the outside of a pipe has a temperature sensor (2) that is placed in a shaped metallic part (3) that completely encloses it. The shaped body is completely surrounded by an insulating body (4) of low heat conductivity.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Messung der Temperatur von in Rohren strömenden Gasen oder Flüssigkeiten an der Außenwand dieser Rohre, welche unter Ausschluss des Einflusses der Umgebungstemperatur Messergebnisse mit sehr hoher Genauigkeit liefert. The invention relates to an arrangement for measuring the Temperature of gases or liquids flowing in pipes the outer wall of these pipes, which excluding the Influence of the ambient temperature measurement results with very high Delivers accuracy.

Üblicherweise werden Temperaturmessungen in strömenden Gasen oder Flüssigkeiten mit Hilfe von Eintauchtemperaturfühlern durchgeführt. Diese Temperaturfühler sind über Eintauchhülsen mit dem Medium in Berührung und messen direkt die Temperatur im Inneren der Rohre mit höchster Genauigkeit. Der Nachteil besteht darin, dass bei einem nachträglichen Einbau das System entleert, und die Rohrleitung verändert werden muss. Außerdem wird beim Einsatz von Eintauchtemperaturfühlern der Querschnitt des zudurchfließenden Rohres verringert. Bei sterilen Systemen muss zudem ein sehr hoher Reinigungs- und Wartungsaufwand betrieben werden. Temperature measurements are usually carried out in flowing gases or liquids using immersion temperature sensors carried out. These temperature sensors are over immersion sleeves in contact with the medium and measure the temperature directly inside the tubes with the highest accuracy. The disadvantage consists in the fact that when retrofitted System drained, and the pipeline needs to be changed. In addition, when using immersion temperature sensors Cross section of the pipe to be flowed through reduced. at sterile systems must also have a very high cleaning and Maintenance work.

Deshalb werden in der Biotechnologie und in der Lebensmittelindustrie Rohrwandtemperaturfühler eingesetzt, bei denen die Temperaturmessung von außen, ohne Eingriff in das Rohrleitungssystem, möglich ist. Therefore, in biotechnology and in Food industry used pipe wall temperature sensors, where the Temperature measurement from the outside, without intervention in the Pipe system, is possible.

Aus der DE 42 01 497 C2 ist ein Temperaturfühler für Sonnenkollektoren bekannt. Mit diesem soll die Temperatur des Sonnenkollektors direkt am Absorber oder in unmittelbarer Nähe eines Kanals oder Rohres des Absorbers, durch den die Wärmeträgerflüssigkeit strömt, gemessen werden. Nachteilig für diese Form der Temperaturmessung ist aber der Einfluss der Umgebungstemperatur auf die Messergebnisse. DE 42 01 497 C2 is a temperature sensor for Known solar panels. With this the temperature of the Solar collector directly on the absorber or in the immediate vicinity a channel or pipe of the absorber through which the Heat transfer fluid flows to be measured. Disadvantageous for this form of temperature measurement is the influence of Ambient temperature on the measurement results.

In dem G 94 18 457.7 wird eine Vorrichtung zur Temperaturmessung auf Oberflächen angegeben, bei der der Temperaturfühler mittels Federdruck an einer Oberfläche gehalten wird. Dadurch soll eine sichere Verbindung des Temperaturfühlers mit der Oberfläche auch bei Erschütterungen oder Vibrationen gewährleistet werden. Hierbei sind allerdings sehr große Fehler bei der Oberflächentemperaturmessung zu erwarten. In the G 94 18 457.7 a device for Temperature measurement indicated on surfaces at which the temperature sensor is held on a surface by means of spring pressure. Thereby a secure connection of the temperature sensor with the Surface even with shocks or vibrations be guaranteed. However, there are very big errors in this the surface temperature measurement to be expected.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Anordnung zu schaffen, die es ermöglicht, die Temperatur von in Rohren strömenden Gasen oder Flüssigkeiten mit sehr hoher Genauigkeit an den Rohrwänden zu messen. The object of the invention is therefore to provide an arrangement create that allows the temperature of in pipes flowing gases or liquids with very high Measure accuracy on the pipe walls.

Erfindungsgemäß gelingt die Lösung dieser Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1. According to the invention this problem is solved with the characterizing features of claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Anordnung sind in den Unteransprüchen angegeben. Advantageous embodiments of the arrangement according to the invention are specified in the subclaims.

Die vorliegende Erfindung zeichnet sich durch eine Reihe von Vorteilen aus. Auf Grund der Einbettung des Temperatursensors in ein Formteil aus Metall, welches außerdem formschlüssig an dem Rohr anliegt wird eine verlustfreie Temperaturübertragung von der Außenwand des Rohres an den Temperatursensor gewährleistet. Die zu messende Temperatur bleibt erhalten, da die Wärme nicht an die Umgebung abgegeben werden kann, weil ein Dämmstoff mit sehr geringer Wärmeleitfähigkeit den Temperaturausgleich verhindert. Die erzielten Messergebnisse zeichnen sich deshalb durch eine hohe Genauigkeit und weitestgehende Invarianz gegenüber Umgebungseinflüssen (Temperatur, Luftströmung) aus. The present invention is characterized by a number of Advantages. Due to the embedding of the temperature sensor in a molded part made of metal, which also has a positive fit A loss-free temperature transfer is applied to the pipe from the outer wall of the pipe to the temperature sensor guaranteed. The temperature to be measured is retained because the Heat cannot be given off to the environment because of a Insulation material with very low thermal conductivity Temperature compensation prevented. The measurement results achieved are therefore characterized by high accuracy and Largest invariance to environmental influences (temperature, Air flow).

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen: The invention is explained in more detail below with the aid of drawings explained. In the accompanying drawings:

Fig. 1 Prinzipdarstellung der Temperaturmessung an einer Rohrwand Fig. 1 schematic representation of the temperature measurement on a pipe wall

Fig. 2 Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Anordnung Fig. 2 sectional view of the arrangement according to the invention

Fig. 3 Draufsicht auf die erfindungsgemäße Anordnung Fig. 3 top view of the arrangement according to the invention

In Fig. 1 ist das Prinzip der erfindungsgemäßen Anordnung dargestellt. In einem Rohr 1 strömt ein Gas oder eine Flüssigkeit mit einer Temperatur von 120°C. Die Umgebungstemperatur beträgt 20°C. Der Temperatursensor 2 ist in einem Formteil aus Metall 3 vollständig eingelagert. Über das Formteil 3 ist der Temperatursensor 2 großflächig an die Rohrwand angekoppelt. Das Metallformteil 3 überdeckt den Temperatursensor 2 auch an dessen Rückseite, wodurch sich dieser auf dem gleichen Temperaturniveau wie die Rohrwand befindet. Das Metallformteil 3 ist ganzflächig von einem Isolierkörper 4 mit geringer Wärmeleitfähigkeit umhüllt. Mit Hilfe dieses Isolierkörpers 4 wird ein Wärmeaustausch mit der Umgebung nahezu vollständig vermieden. In Fig. 1, the principle of the arrangement according to the invention. A gas or a liquid with a temperature of 120 ° C. flows in a tube 1 . The ambient temperature is 20 ° C. The temperature sensor 2 is completely embedded in a molded part made of metal 3 . The temperature sensor 2 is coupled over a large area to the pipe wall via the molded part 3 . The molded metal part 3 also covers the temperature sensor 2 on its rear side, as a result of which it is at the same temperature level as the tube wall. The molded metal part 3 is covered over the entire area by an insulating body 4 with low thermal conductivity. With the help of this insulating body 4 , heat exchange with the surroundings is almost completely avoided.

Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht durch den erfindungsgemäßen Rohrwandtemperaturfühler. Das Messobjekt Rohr 1 ist ein Teil einer Dampfsterilisationsanlage. Es führt Wasserdampf mit einer Temperatur von 120°C. Im Metallformteil 3 befindet sich der Temperatursensor 2 mit dem Sensoranschluss. Es liegt formschlüssig an dem Messobjekt an und ist mit Wärmeleitfolie oder Wärmeleitplaste an dieses gekoppelt. Zu dem Formteil 3 gibt es ein Gegenstück 5 der gleichen Form. Es kann aus Metall oder Dämmstoff hergestellt sein. Mittels einer nicht dargestellten Ringfeder werden die Formteile 3 und 5 am Rohr gehalten. Die die Formteile 3 und 5 umhüllende Isolierung kann ebenfalls aus zwei Halbschalen 4a und 4b bestehen. Der Dämmstoff besitzt eine geringe Wärmeleitfähigkeit, wie z. B. Schaumkunststoff oder Mineralfasern. Die beiden Dämmungshalbschalen können mit einer äußeren Schraubklemme, die nicht im Bild dargestellt ist, am Rohr 1 befestigt werden. Fig. 2 shows a sectional view through the tube wall temperature sensor according to the invention. The tube 1 measurement object is part of a steam sterilization system. It carries water vapor at a temperature of 120 ° C. The temperature sensor 2 with the sensor connection is located in the molded metal part 3 . It lies in a form-fitting manner on the measurement object and is coupled to it with heat-conducting film or heat-conducting plastic. For the molded part 3 there is a counterpart 5 of the same shape. It can be made of metal or insulation. The molded parts 3 and 5 are held on the tube by means of an annular spring (not shown). The insulation parts 3 and 5 enveloping can also consist of two half-shells 4 a and 4 b. The insulation has a low thermal conductivity, such as. B. foam plastic or mineral fibers. The two insulation half-shells can be attached to pipe 1 using an external screw terminal, which is not shown in the picture.

In einer anderen Ausführungsform ist der Isolierkörper 4 einteilig gestaltet. Er wird über die beiden Formteile 3 und 5 geschoben. In another embodiment, the insulating body 4 is designed in one piece. It is pushed over the two molded parts 3 and 5 .

Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Anordnung. Bezugszeichenliste 1 Rohr
2 Temperatursensor (Messwiderstand oder Thermoelement)
3 Metallformteil
4 Isolierkörper
4a, b Dämmungshalbschalen
5 Gegenstück zum Metallformteil
Fig. 3 shows a plan view of the arrangement according to the invention. List of Reference Numerals 1 Pipe
2 temperature sensors (measuring resistor or thermocouple)
3 molded metal part
4 insulating bodies
4 a, b half shells
5 Counterpart to the molded metal part

Claims

1. Arrangement for temperature measurement on the outer wall of pipes with a temperature sensor, which is embedded in a molded part which bears against the outer wall of the tube, characterized in that the molded part 3 consists of metal and the temperature sensor 2 is completely enclosed by the molded part 3 and the molded part 3 is completely encased by an insulating body 4 with low thermal conductivity.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the molded part 3 is designed as a half hollow body.

3. Arrangement according to claim 2, characterized in that another diametrically opposite the half hollow body half hollow body made of metal or plastic is.

4. Arrangement according to one of claims 2 or 3, characterized characterized in that the hollow body is cylindrical is trained.