DE2013483C3 - Vorrichtung zum Messen und/oder Überwachen von Temperaturen, Niveauhöhen und/oder Strömungszuständen flüssiger oder gasförmiger Medien - Google Patents

Description

hoher Temperatur der Kühlluft eine automatische 25 peraturmeßeinrichtung für Temperaturmessungen Abschaltung des gefährdeten Gerätes bewiiken. von in einem abschätzbaren, engen Intervall liegenden

Ein weiteres Einsatzgebiet solcher Fühler besteht Temperaturwerten, insbesondere ein elektrisches in der Überwachung von Flüssigkeitsständen, z. B. in Fieberthermometer vorgeschlagen worden, bei dem Tanks, Waschmaschinen usw. Elektrothermische Ni- ein als Meßfühler dienender keramischer Kaltleiter veauwächter arbeiten nach dem Prinzip der Messung 30 durch einen zweiten, mit ihm in thermischem Kontakt des Wärmeüberganges von einem auf Übertempera stehenden Kaltleiter auf eine Temperatur, die in der tür erwärmten Fühlerkörper an sein umgebendes Me- Nähe der zu messenden Temperatur liegt, aufgeheizt dium. Der Körpeir wird auf konstanter Temperatur wird.

gehalten. Die hierzu erforderliche Heizleistung ist ein Bei dieser bekannten Vorrichtung ist das Wärme-

Maß fur die Wärmeableitung durch die Umgebung, ₃₅ Isolationsmittel hinsichtlich der Auswahl der Abmesdie z.B. für Wasser deutlich höher liegt als für Luft. sungen des zu verwendenden Materials zu bemessen,

Die einfachste Ausführung eines solchen Fühlers daß der bei Gebrauch andauernde Wärmefluß zwibesteht allein aus einem Kaltleiter. Auf Grund seiner sehen der Heizvorrichtung und dem Meßfühler we-Kennlinie tl.ermcistatisiert sich ein an konstanter scntlich geringer ist als zwischen dem zu messenden Spannung Siegender Kaltleiter im Bereich seiner Bc- 40 Körper und dem Meßfühler während des Meßvo«·- triebstemperatur selbst. Die Größe des bei fester gangs, jedoch ausreichend groß zur Vorheizung des Spannung vom Kaltleiter aufgenommenen Stromes Temperaturfühlers.

zeigt hier die Wärmeableitung an. Die Anwendung Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu-

dieses Prinzips ist möglich, wenn ein unmittelbarer gründe, eine Vorrichtung zum Messen und/oder Wärmekontakt zwischen dem Kaltleiter und dem um- 45 Überwachen von Temperaturen, Niveauhöhen und/ gebenden Medium gestattet ist. Es darf sich beispiels- oder Shömungszuständen rlüssiger oder gasförmiger weise nicht um leitende Flüssigkeiten handeln. Muß Medien anzugeben, bei der der unterschiedliche Wärman den Kaltleiteirfühler nämlich in ein Gehäuse ein- meübergang zwischen einer Wärmequelle und einem bauen, um ihn ei^ktriscii zu isolieren, so verringert Meßfühler zur Erzeugung eines elektrischen Signals der durch das Gehäuse bedingte Wärmewiderstand 50- ausgenützt wird, die eine möglichst geringe Ansprechdie Empfindlichkeit des Fühlers. Die Wärmekapazität zeit und eine kleine Rückstellzeit aufweist und die es des Gehäuses verlängert die Ansprechzeit. Es würden ermöglicht, die Ausgangssignale mit einfachen eleksich dann die in der Praxis kaum zu vereinbarenden Ironischen Schaltungen sicher zu verarbeiten. Forderungen nach kleinen Gesamtabmessungen und Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-

einem großen Verhältnis von Kaltleitermasse zu Ge- 55 löst, daß als Wärmequelle und als Meßfühler keramihausemasse ergeben. sehe Kaltleiter dienen, die über eine definierte Wär-

Bei der beschriebenen Ausführungsform erfüllt der meleiterstrecke miteinander in Verbindung stehen, Kaltleiter eine Doppelfunktion; er muß heizen und daß der als Wärmequelle dienende Kaltleiter ein mögmessen. Solche Meßfühler sind deshalb relativ unge- liehst großes Volumen aufweist, während der als Γ leßnau, da die Größe des verwendeten Kaltleiters einen 60 fühler dienende Kaltleiter möglichst kksin ist und mit Kompromiß darstellt. Für die Heizfunktior. sollte die dem zu messenden und/oder zu überwachenden Mc-Wärmekapazität möglichst groß sein, für die MeGi- dium in mögliche engem, thermischem Kontakt steht funktion dagegen möglichst klein, um eine schnelle und daß die Curietemperatur des als Wärmequelle und sichere Anzeige r.u erhalten. dienenden Kaltleiters höher ist als die Curietempera-

Es sind bereits Vorrichtungen bekannt, die diese 6₅ tür des als Meßfühler dienenden Kaltleiters und höher Doppelfunktion trennen, d.h. Wärmequelle und als die höchstzulässige· Betriebstemperatur des zu Meßfühler sind getrennl ausgebildet und stehen über überwachenden und/oder zu messenden Mediums, eine Wärmeleitstrecke thermisch miteinander in Ver- Damit ergeben sich die Vorteile, daß jeder Kaltlei-

ter nur eine elektrische Funktion auszuführen hat, so daß er nach Größe und Typ optimal angepaßt werden kann, daß das Konstanthalten der Temperatur des als Wärmequelle dienenden Kaltleiters einfach ist, da keramische Kaltleiter auf Grund ihrer thermischen Kennlinie eine große Temperaturstabilität besitzen, daß große Ausgangssignale auch bei geringen Änderungen der zu messenden Größe erhalten werden, daß der Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung einfach wird und je nach Verwendungszweck im Hinblick auf eine schnelle Ansprechzeit und eine schnelle Rückstellzeit ausgeführt werden kann.

Eine Variante der oben gekennzeichneten Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß als Wärmequelle und als Meßfühler nicht unterschiedlich große, sondern etwa gleich große keramische Kaltleiter dienen, die von einem thermisch isolierenden Stoff umhüllt sind derart, daß die im Kaltleiter erzeugte Wärme nur über die Wärmeleitstrecke zu dem als Meßfühler dienenden Kaltleiter gelangen kann und daß nur die Wärmeleiistrecke mit dem zu messenden und/oder zu überwachenden Medium in unmittelbarem thermischen Kontakt steht.

Die Vorteile dieser Anordnung liegen in der Verwendung kleinerer Kaltleiter und damit verringerter Heizleistung. Voraussetzung ist aber, daß die Kaltleiter sehr gut thermisch isoliert sind, so daß der Wärmefluß nur über die Wärmeleitstrecke erfolgen kann.

Vorzugsweise ist zur Überwachung der Betriebsbereiiischaft ein zusätzlicher keramischer Kaltleiter vorgesehen, der mit dem als Wärmequelle dienenden Kaltleiter in engem, thermischem Kontakt steht und dessen Curietemperatur unter den Curietemperaturen der übrigen Kaltleiter liegt. Damit werden die Vorteile erzielt, daß ein Ausfall des als Wärmequelle dienenden keramischen Kaltleiters sofort erkannt wird und daß die beim Ausfall der Meß- und Überwachungsvorrichtung besonders gefährdeten elektronischen Geräte sofort abgeschaltet werden können.

Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht in der Überwachung von Flüssigkeitsständen, z. B. bei elektrischen Waschmaschinen, bei Öltanks usw. Eine für dieses Anwendungsgebiet besonders geeignete Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Kaltleiter elektrisch isoliert in ein Metallgehäuse eingebaut sind, daß das Gehäuse als Wärmeleitstrecke dient, daß die Kaltleiter in gutem, thermischem Kontakt mit dem Gehäuse stehen und daß sie voneinander thermisch gut isoliert sind.

Bei dieser Ausführungsform steht also die Wärmeleitstrecke nth dem zu überwachenden Medium in besonders engem, thermischem Kontakt, so daß sehr schnell ein Ansprechen des Temperaturfühlers erreichbar ist.

Der als Wärmequelle dienende Kaltleiter ist vorteilhaft durch einen Schrumpfschlauch aus hitzebeständigem Kunststoff isoliert, während der als Meßfühler dienende Kaltleiter in ein Glasgehäuse eingebaut ist, fiber eine Metalldurchführung jedoch in unmittelbarem thermischem und elektrischem Kontakt mit dem Metallgehäuse steht. Damit ergeben sich die Vorteile, daß das Aufbringen der Isolierschicht auf den als Wärmequelle dienenden Kaltleiter sehr einfach ist, daß die Zuführungsdrähte durch den Schrumpfschlauch zusätzlich mechanisch entlastet werden und daß als Meßfühler ein Kaltleiter in handelsüblicher Ausfuhrung verwendet werden kann.

Eine konstruktive Ausführung der crfindungsgcmaßcn Vorrichtung ist zur Erzielung einer kurzen Ansprechzeit beim Eintauchen in Flüssigkeit dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse im Bereich des Meßfühlers einen geringeren Durchmesser aufweist, als im Bereich der Wärmequelle.

Eine weitere Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse im Bereich des Meßfühlers ohne Querschnittsverringerung ausgebildet ist und

ίο daß der Raum zwischen Fühler und Heizer mit wärmcisolicrcndcm Material ausgefüllt ist. Bei dieser Ausführungsform ist somit der direkte Wärmeübergang zwischen dem Heizer und dem MeOfühler besonders gering.

Zur Vermeidung einer Tropfenbildung kann das Gehäuse der erfindungsgemäßen Meß- und Überwachungsvorrichtung mit einer nach unten !scharf auslaufenden Spitze ausgeführt werden, da eine Tropfenbildung die Rückstellzeit des Fühlers beinn Auftauchen

ao aus der Flüssigkeit verlängert. Bei manchen Anwendungsfällcn ist es von Vorteil, wenn das Gehäuse im Bereich des Meßfühlers abgewinkelt ist, da der Fühler sich so leichter in eine Behälterwand einbauen läßt.

Eine Halterung zum Einbauen einer erfindungsge-

mäßen Vorrichtung zum Überwachen von Flüssigkeitsständen in Waschmaschinen ist dadurch gekennzeichnet , daß in einer Nische des Laugerlbehälters von oben übereine Bohrung ein Gewiraiestutzen leckdicht befestigt ist, daß in diesem Gewindestut;teη durch eine hitzebeständige Dichtungsmanschette ein Spritzwasserrohr eingesteckt ist, daß in dieses Rohr über eine weitere hitzebeständige Dichtungsmiinschette die Meß- und Überwachungsvorrichtung eingesteckt ist und daß die Abdichtung und Befestigung der Einzel-

teile durch eine Überwurfmutter erfolgt, die über eine hitzebeständige Dichtung das gesamte System auf den Gewindestutzen drückt.

Damit ergeben sich die Vorteile, daß kein zu hoher Anteil der Heizerwärme an die Gefäßwand abfließt und so eine Berührung mit Wasser vortäuscht, daß die Fühlerpartie, die den als Wärmequelle dienenden Kaltleiter enthält, nicht mit in die Flüssigkeit eintaucht, weil dadurch nicht nur der Meßfühler an der Spitze, sondern auch der Heizer abgekühlt würde, wodurch sich beim Wideraustauchen zu lange Rückstellzeiten ergeben würde, daß ein senkrechter, abgedichteter Einbau für Niveaufühler in Rohrform möglich ist und daß sich der Fühler von außen her montieren läßt.

so Eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die insbesondere zum Messen und/oder Überwachen der Temperatur und/oder Strömungsgeschwindigkeit gasförmiger Medien besonders geeignet ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß

ein quaderförmiger, keramischer Kaltleiter, der gleichzeitig als Träger für die gesamte Vorrichtung dient, an zwei Seiten mit Hilfe von GStmmerscheiben elektrisch isoliert ist, daß die Glhnmerscheiben mit Hilfe eines hitzebeständigen Schrumpf Schlauches, der

gleichzeitig die Lötstellen isoliert, festgelegt sind, daß auf der der Strömung zugewandten Seite des Trägerkörpers ein als Meßfühler dienender keramischer Kaltleiter angeordnet ist, der mit dein als Wärmequelle dienenden Kaltleiter über die CHimmerschcibe in thermischem Kontakt steht, daß bei Bedarf ;. r der Strömung abgewandten Seite ein weiterer k-.... rat -scher Kaltleiter angeordnet ist, der zur Überwachung der Funktion des als WSrme dienenden Kaltleiters

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dient und daß die gesamte Vorrichtung mit Hilfe eines sä.z.iche ^.jtufl«j.m.Bn.hme zur Temperaturs.abi-

_{Z zweiten} hitzebeständigen Schrumpfschlauches zu- «'»^ ^^^W" sollen die Erfindung

Ε- "SrToSK ÄiSform Hegt in der und ihre Ausführungsformen näher erläutert werden.

J« verhältnismäßig kleinen Rückstell«_; «t unddann. daß 5 Es zeigt _verwendeten Meßmethode.

erst eine verhai nmnaflJg . .^ ^™™£_β™ _{Man e} ⁸ _rkcnnt zwei keramische Kalt.eiter 1, 2, die hier

■"- Zuleitung zum Meßkaltleiter JrFaI I einer Mro _Wärmesirom fließt somit vom Kaltleiter 1 nur

·'"- mungsunterbrechung angezeigt wird. Bei Au all des u Wärmeleitstrecke 7 zu dem als Meßfühler

Heizkaltleiters würde dagegen ,jedem Falle eine .5 ^ ^α _Ka„_{leiter 2 und erwärmt diesen auf eine} Ja» Strömungsanze.ge vorgetauscht werden de»J«»*«™ bestimmte Temperatur. Wird von der Wärmeleit-

'B- hier der Heizkaltle.ter durch einen dnMen KahleUe JJJ™¹"^ J^ _{Wärme abgcführl}, ₂. _B. durch

£ "«!,!ei.« auch bei «arkc, Suö- dcrung d-1^-14-^ ^^ ^

^im mung hochohmig bleibt. . . _fi rungsbeispiele für die erfindungsgemäße Vorrichtung

Auf Grund des hohen AWQ^ *^{s e}™_ _bci ^ verwendung als Flüssigkeitsniveaufühler, ins-

dungsgemaßen Meßfühlers'^"""gg™ ™_m ß"- « besondere für elektrische Waschmaschinen.

derungen der Eingangsgröße ist e möglich,.*«£ «^{ic a}5 Des _hnittener Darstellung einen Flüssig-

«■ trieb der Vorrichtung emfache elektron.sche Schal ^.^^,δ,^, _dessen Gehäuse 7 im Bereich des

J '"-^Äistd.du^gekenr^^ Me^ers8emen ^^Ourchmess. aufw^t Hasis-Kollektor-Kreis,.der ab^«^^*¹¹* ^„^Äud, · aus hitzebeständigem Kunst-

™ Kaltleiter in de η ?^as'^s-^Em;"« ;Sde SflSer an Stoffmaterial umhüllt. Der übergang der Wärme vom

^Ie und daß der als Wärmequelle die»ende Kaltleiter _{R uleiter t auf die} Gehäusewand 7 erfolgt durch den einer konstanten Spannung*J"""* 3_{or nur dann 35} Schrumpfschlauch 6 hindurch. Die Wärme wird dann

Damit wird erreicht J^ ^d« ] ™™^B£^r ^nn der von der Gehäusewand weitcrgeleitet bis zur unteren

in seinen leitenden Zustand «berfuhrMst wennmk Meßfühlers, von wo sie durch eine metalli-

Mcßkaltleiter "H-Jerohmig, der ^^J™^. _sc ^P _he Verbindung 10 in das Glasgehäuse 8 hineingelei-

lciter dagegen hochohmig ist d. h. wenn die Luttsiro dem der als Meßfühler dienende Kaltlei-

mung in ausreichender Große vo.Jander,.st undI der «y^*^ _{ist Die elektrische} Kontaktierung

- - als Wärmequelle dienende KaH J^ "JiSffhSg" Si als Nleßf ühler dienenden Kaltleiters 2 erfolgt ein-

¹J Eine andere vorteilhafte ^™¹^^??* _ma, durch die Metalldurchführung 10, zum anderen

ⁿ zum Betrieb der erfindungsgcmaßen Vorrichtung ist nw _nschluBdraht 4, der in das Glasgehäuse 8

J- dadurch gekennzeichnet, daß as Schaltvers« arker ein durch d η ^ ^ ^ ^ ^ ^^ ,

Triac verwendet ,si daß ^deT^*^^^^ ₄₅ die Kontaktierung des Kaltleiters 2 ermöglicht. Die Kaltleiter zwischen Trigger-Spannungsquelle U₁ una 45 0 .„ _d Gehäuses im Bereich des Meßfühlers

Steuerelektrode G der zur ^^^± so Γη unmittelbaren Wärmeübergang von dem als

'- Kaltleiter zwischen Steuerelektrode G und Ma,se ge _rmcauelle dienenden Kaltleiter zu dem als MeB-

h schaltet ist und daß der as *£**;*»**£*£ SmÄmS»Kaltleiter besonders klein halten.

ⁿ ! Kaltleiter an einer konstanten Spannungsquelte hegt turne gesdmittefter OäMelluJig eine

Auch mit dieser Schaltung wird erreicht daß der ₅o JJutonfSbrin des Niveaufühlers ohne Jpezielle

Triacnurleitet,wennder Meßfühler mederohm,gund Jughmjgjto^ ^ ^^ ^^ ^P^

« der übemachungskaltleiter h«hohm g «st^ Jede An^ Meusp ^ _{Meßfähler 2 mit} ,fa,,,*^.

' · ÄiÄÄÄ^Ä - SÄhenderWärmequellefunddemMeß-

■■ J «eil kann für »duw PBWer jje^j ^gesetzt fuhter 1 ^^ ^ _erfmd ^_n ^.

;■·» werden. Hierbei sind die M^ltleiter mSerie, ,„^^^η _Niveauwächters in den Laugenbehäl

^{1 lt} Überwachungskaltleiter parallel zu schalten. _t__:„^ _ntetfri«.hi.n Waschmaschine in ρπιλτ ■>»»

gen sind nur deshalb möglich, ^ """S^!*^ Bohrung ein Gewindestutzen 18 leckdicht befestigt

größen des MeBf üjilers ^J «J^SerAnteC '«·^B· **»«■ ⁰^" ^{Λε<:Ιε1 dwrch eine} ■-%-««■ SiR

der Eingangsgrößen, d.h. ^"XgS_n ⁸ kongumminianschette 17 befestigt ein Spritzwasser

derWärmeablertungumrelativgroteBetr^eanae^ ^_1n. _{16i wonn wiedeTum d}.^_{h eine snikon}

Typische ^^"fifigEgSnlS^ gummimanschet.e 15 gesichert , Siveauüberwa

zwei Zehnerpotenzen^ ^"^^!^,^η _ciner eher 7 angebracht ist. Die Abd»chtung erfolgt durd

tSSSStSS^S^^ » —überwurfmutter l^dieübereineSilikoSununi

dichtung 14 das gesamte System auf den Gewindestutzen 18 drückt. In dieser Figur ist der Niveaufühler mit einer scharfen Spitze ausgeführt, um Tropfenbildung zu vermeiden. Tropfen verzögern die Ansprechzeit des Fühlers heim Auftauchen aus der Flüssigkeit.

Fig. 5 ebenfalls geschnitten eine Ausführung der erfindungsgernäßen Vorrichtung, die besonders geeignet ist zum Messen und/oder Überwachen der Temperatur- und/oder Strömungsgeschwindigkeit gasförmiger Medien, z.B. zum Überwachen der Funktionsfähigkeit eines elektrischen Lüftungssystems. Man erkennt den als Wärmequelle dienenden Kaltleiter 1, der ein großes Volumen aufweist und gleichzeitig als Träger der gesamten Anordnung dient. An diesen Kaltleiter 1 sind die Stromzuführungsdrähte 3 an den Lötstellen 5 angelötet. Die Seitenflächen des Kaltleiters 1 sind mit Glimmerplättchen 21 elektrisch isolierend abgedeckt. Die Halterung dieser Glimmerplättchen 21 und die Entlastung der Lötstellen 5 erfolgt mit Hilfe eines hitzebeständigen Schrumpfschlauches 6 aus Kunststoff. Auf der der durch den Pfeil 24 angedeuteten Luftströmung zugewandten Seite befindet sich der als Meßfühler dienende Kaltleiter 2 in engem thermischen Kontakt mit dem als Wärmequelle dienenden Kaltleiter 1. Die elektrische Kontaktierung erfolgt mit Hilfe der Stromzuführungsdrähte 4. Auf der der Luftströmung abgewandten Seite befindet sich der zur Überwachung der Heizfunktion des Kaltleiters 1 dienende Kaltleiter 20 mit seinen Anschlußdrähten 22 ebenfalls im engen thermischen Kontakt mit dem Kaltleiter 1. Die kleinen Kaltleiter 2, 20 werden mit Hilfe eines zweiten Schrumpfschlauches 23 auf die Glimmerplättchen 21 gedruckt.

Fig. 6 die Temperatur-Widerstands-Kurven der verwendeten Kaltleiter. Die höchste Nenn- bzw. Curietemperatur besitzt der als Wärmequelle dienende Kaltleiter entsprechend Kurve b, die zweithöchste Curietemperatur weist der als Meßfühler dienende Kaltleiter auf (Kurve a), während der zur Überwachungdienende Kaltleiter die niedrigste Curietemperatur aufweist (Kurve c). Die Abstufung der Temperaturwerte ist so vorgenommen, daß bei intakter Wärmequelle der zur Überwachung dienende Kaltleiter immer in seinem hochohmigen Bereich verbleibt, während der als Meßfühler dienende Kaltleiter in Abhängigkeit von dem Wärmeübergang zwischen seinem hochohmigen und seinem niederohmigen Zustand wechseln kann.

Beim Aufbau einer Vorrichtung gemäß Fig. S hat es sich als günstig erwiesen, die Nenntemperaturen der verwendeten Kaltleiter folgendermaßen zu wählen: Als Wärmequelle dienender Kaltleiter 160° ( Nenntemperatur, als Meßfühler dienender Kaltleite 120° C Nenntemperatur, der zur Überwachung die ncnde Kaltleiter 80° C Nenntemperatur. Das Ver hältnis der Kaltleiter-Volumina zwischen Wärme quelle und Meßfühler betrug etwa 20: 1, d. h. der al

Wärmequelle dienende Kaltleiter besaß eine etwi

20maI größere Wärmekapazität als der Meßfühler

In Fig. 6 bedeuten

jo T₁, = Umgebungstemperatur,

T_n = Temperatur des als Wärmequelle dienendei Kaltleiters,

T₁ und T₂ die Temperaturen, die der Meßfühle annimmt, wenn einmal die Luftströmung in ausrei

is chendem Maße vorhanden ist ( T₁ bzw. wenn die Luft strömung fehlt (T₁). Störungen im Lüftungssystem wie Ausfall des Ventilators, Verschmutzung des Luftfilters usw. werden um so schneller vom Meßkaltleitei registriert, je höher die Temperatur der strömender

*o Luft ist, bis dann bei einer für das zu kühlende Geräl ohnehin zu hohen Lufttemperatur das Gerät selbst bei intaktem Lüfter abgeschaltet wird.

Fig. 7 und 8 zwei einfache Auswerte-Schaltungeti zum Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum

»5 Messen und/oder Überwachen von gasförmigen oder flüssigen Medien.

Fig. 7 die Prinzipschaltung eines Schaltverstärkers für Gleichspannung. Der als Meßfühler dienende Kaltleiter 2 ist in den Basis-Kollektor-Kreis, der als

Überwacher dienende Kaltleiter 20 in den Basis-Emitter-Kreis des als Schaltverstärker arbeitenden Transistors eingeschaltet. Mit Hilfe der Widerstände R₁ und /?j wird der Arbeitspunkt so eingestellt, daß der Transistor nur dann leitet und damit das Relais (ReI) anzieht, wenn der Meßkaltleiter niederohmig und der Überwachungskaltleiter hochohmig ist.

Fig. 8 die Prinzipschaltung eines Schaltverstärkers für Wechselspannung. Der als Meßfühler dienende Kaltleiter ist zwischen Trigger-Sp«,nnungsquelle U₁

und Steuerelektrode- G, der als Überwacher dienende Kaltleiter zwischen Steuerelektrode G und Masse des Wechselspannungsschalters, in diesem Falle des Triacs, gelegt. Wie bei der Schaltung für Gleichspannung ist der Überwachungskaltleiter 20 in die Schal- tung einbezogen. A₁ und R₇ bestimmen wieder den Arbeitspunkt. Wesentlich ist für beide Schaltungen, daß die Widerstandsänderungen sowohl des Meß- als auch des Überwachungskaltleiters in nur einer Verstärkerstufe ausgewertet werden. Dies ist nur deshalb möglich, weil die verwendeten keramischen Kaltleiter eine größere Ansprechempfindlichkeit als aridere.bekannte Schaltelemente aufweisen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (13)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Messen und/oder Überwachen von Temperaturen, Niveauhöhen und/oder Slrömungszuständen flüssiger oder gasförmiger Medien, bei der der unterschiedliche Wärmeübergang zwischen einer Wärmequelle und einem Meßfühler zum Erzeugen eines elektrischen Signals ausgenützt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Wärmequelle (1) und als Meßfühler (2) keramische Kaltleiter dienen, die über eine definierte Wärmeleitstrecke miteinander in Verbindung stehen, daß der als Wärmequelledienende Kaltleiter (1) ein möglichst großes Volumen aufweist, während der als Meßfühler dienende Kaltleiter (2) möglichst klein ist und mit dem zu messenden und/oder zu überwachenden Medium in möglichst engem, thermischen Kontakt steht, und daß die Curietemperatur des als Warmequelle dienenden Kaltleiters (1) höher ist als die Curietemperatur des als Meßfühler dienenden Kaltleiters dienenden Kaltleiters (2) und höher als die höchstzulässige Betriebstemperatur des zu überwachenden und/oder zu messenden Medi-

ui'lS.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Wärmequelle (1) und als Meßfühler (2) nicht unterschiedlich große, sondern etwa gleich große keramische Kaltleiter dienen, die von einem thermisch isolierenden Stoff (11) umhüllt sind derart daß d'·". im Kaltleiter (1) erzeugte Wärme nur über die Wäimeleiterstrecke (7) zu dem als Meßfühler dienenden Kaltleiter (2) gelangen kann, und daß nur die Wärmeleitstrecke (7) mit dem zu messenden und'oder zu überwachenden Medium in unmittelbarem thermischen Kontakt steht.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und/ oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Übcrvvachung der Betriebsbereitschaft ein zusätzlicher keramischer Kaltleiter 20 vorgesehen ist, der mit dem als Wärmequelle dienenden Kaltleiter (1) in engem thermischen Kontakt steht und dessen Curietemperatur unter den Curietemperaturen der übrigen Kaltleiter (1, 2) liegt.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 2 und/ oder 3, insbesondere zum Überwachen von Flüssigkeitsständetii, dadurch gekennzeichnet, daß die Kaltleiter (1, 2) elektrisch isoliert in ein Metallgehause (7) eingebaut sind, daß das Gehäuse (7) als Wärmeleitstrecke dient, daß die Kaltleiter (1, 2) in gutem thermischen Kontakt mit dem Gehäuse (7) stehen und daß sie untereinander thermisch gut isoliert sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der als Wärmequelle dienende Kaltleiter (1) durch einen Schrumpfschlauch (6) aus hitzebeständigem Kunststoff isoliert ist, und der als Meßfühler dienende Kaltleiter (2) in ein Glasgehäuse (H) eingebaut ist, über eine Metalldurchführung (10) jedoch in unmittelbarem thermischen und elektrischen Kontakt mit der Spitze des Metallgehäuses (7) steht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (7) im Bereich des Meßfühlers (8, 2) einen geringeren Durchmesser aufweist als im Bereich der Wärmequelle (1)

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, d, g„ dadurch gekennzeichnet, das Gehäuse (7) im Bereich des Meßfühlers (8,2) ohne Querschnittsvernngerung ausgebildet ist und daß der Raum zwischen Fühler (8,2) und Heizer (1) mit wärmeisolierendem Material (11) ausgefüllt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (7) in eine scharfe Spitze ausläuft,

9. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (7) im Bereich des Meßfühlers (8, 2) abgewinkelt ist.

10. Halterung für eine Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 9 beim Einbau in elektrische Waschmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Nische des Laugenbehälters (12) von oben über eini; Bohrung ein Gewindestutzen (18) leckdicht befestigt ist, daß in diesem Gewindestutzen (18) durch eine hitzebeständige Dichtungsmanschette (17) ein Spritzwas&errohr (16) eingesteckt ist, daß in dieses Rohr (16) über eine weitere hitzebeständige Dichtungamanschette (15) die Meß- und Überwachungsvorrichtung (7) eingesteckt ist, und daß die Abdichtung und Befestigung der Einzelteile durch eine Überwurfmutter (13) erfolgt, die über eine hitzebeständige Dichtung (14) das gesamte Syste»:« auf den Gewindestutzen (18) drückt.

11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 2 und/oder 3, insbesondere zum Messen und/oder Überwachen der Temperatur und/oder Strömungsgeschwindigkeit gasförmiger Medien, dadurch gekennzeichnet, daß ein quaderförmiger keramischer Kaltleiter (1), der gleichzeitig als Träger für die gesamte Vorrichtung dient, an zwei Seiten mit Hilfe von Glimmerscheiben (21) elektrisch isoliert ist, daß die Glimmerscheiben (21) mit Hilfe eines hitzebeständigen Schrumpfschlauches (6), der gleichzeitig die Lötstellen (5) isoliert, festgelegt sind, daß auf der der Strömung (24) zugewandten Seite des Trägerkörpers (1) ein als Meßfühler dienender keramischer Kaltleiter (2) angeordnet ist, der mit dem als Wärmequelle dienenden Kaltleiter (1) über die Glimmerscheibe (21) in thermischem Kontakt steht, daß bei Bedarf auf der der Strömung (24) abgewandten Seite ein weiterer keramischer Kaltleiter (20) angeordnet ist, der zur Überwachung der Funktion des als Qärmequelle dienenden Kaltleiters (1) dient und daß die gesamte Vorrichtung mit Hilfe eines zweiten hitzebeständigen Schrumpfschlauches (23) zusammengehalten und isoliert wird.

12. Elektrische Schaltung zum Betrieb der Vorrichtungen nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß als'Schaltverstärker ein Transistor verwendet ist, daß der als Meßfühler dienende Kaltleiter (2) in den Basis-Kollektor-Kreis, der als Überwacher dienende Kaltleiter (20) in den Basis-Emitter-Kreis geschaltet jst, und daß der als Wärmequelle dienende Kaltleiter (1) an einer konstanten Spannungsquelle liegt.

13. Elektrische Schaltung zum Betrieb der Vorrichtungen nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Schaltverstärker ein Triac verwendet ist, daß der als Meßfühler dienende Kaltleiter (2) zwischen Triggerspannungsquelle U₁ und Steuerelektrode G, der als Überwacher dienende Kaltleiter (20) zwischen Steuer-

elektrode G HnU Masse geschaltet ,si »no daß der bindung. So ist«. B. ein Wasserstandsniveaufühler be-

als Wärmequelle dienende Kaltleiter (1) an einer kannt, bei dem Wärmequelle und Meßfühler als

Konstanten Spannungsquelle liegt. Drahtwendeln ausgebildet sind. Oh Heiz- und Meß-

drähte bestehen aus einer Eisen-Nickel-Legierung mit 5 positivem Temperaturkoeffizienten- Zum Betrieb dieser bekannten Vorrichtung ist jedoch eine aufwendige elektronische Schaltung nötig, da die Ausgangs-

. .„ . signale des Meßfühlers dieser bekannten Schaltung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Mes- sehr gering sind.

sen und/oder Überwachen von Temperaturen, Ni- io Es ist weiterhin ein eiektrothermischer Strömungsyeauhöhen und/oder Slrömungszuständen flüssiger wächter zum Überwachen von Kühlmittelkreisen be- oder gasförmiger Medien, bei der der unterschiedliche kannt, dessen Meßfühler eine Heizwendel enthält, die Wärmeübergang zwischen einer Wärmequelle und ei- als Wendelleiter ausgeführt ist. Die Heizwende! umnem Meßfühler zum Erzeugen eines elektrischen Si- schließt einen Heißleiter und steht mit diesem in eignals ausgenutzt wird. _{l5 nem} definierten Wärmekontakt. Die Wärmeleit-

Diedichte Bauelementepackung in großen elektro- strecke zwischen Heizwendel und Heißleiter ist so nischen Geräten, wie z.B. Datünverarbeitungsanla- ausgebildet, daß in einem bestimmten Bereich eine gen, bringt mit sich, daß erhebliche Leistungen je der Strömungsgeschwindigkeit angenähert proportio-Raumeinheit umgesetzt werden. Es werden besondere nale Wärmemenge an das Kühlmittel abgeführt wird. Belüftungsmaßnahmen zur Ableitung der entstände- _Io Bei maximaler Kühlmittelströrr.ung wird dem Fühler „en Verlustwärme notwendig. Bei Verwendung von so viel Wärme entzogen, daß der Heißleiter die Tem-Kühlgebläsen muß der Betriebszustand der Belüftung peratur des Kühlmittels und damit den Höchstwert durch geeignete Fühler überwacht werden, eic im Siö- seines ohmschen Widerstandes annimmt, rungsfall, d.h. bei Ausfall der Geblase oder bei zu Es ist auch schon eine elektrisch betriebene Tem-