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DE202007004440U1 - Temperature probe for measuring temperature of medium flowing in flow channel, has pipeline with surface exhibiting recess covered by shield, where temperature of medium is measured close to center of pipeline and medium is mixed at recess - Google Patents

Temperature probe for measuring temperature of medium flowing in flow channel, has pipeline with surface exhibiting recess covered by shield, where temperature of medium is measured close to center of pipeline and medium is mixed at recess Download PDF

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DE202007004440U1
DE202007004440U1 DE202007004440U DE202007004440U DE202007004440U1 DE 202007004440 U1 DE202007004440 U1 DE 202007004440U1 DE 202007004440 U DE202007004440 U DE 202007004440U DE 202007004440 U DE202007004440 U DE 202007004440U DE 202007004440 U1 DE202007004440 U1 DE 202007004440U1
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Abstract

The probe has a pipeline (3) that is inserted into a flow channel (1), where an upper surface of the pipeline exhibits a recess (5) that is arranged at a base of a recess of a temperature sensor (6). The recess is covered by a thermal shield (8), where temperature of the medium is measured close to a center of the pipeline and medium (2) is mixed at the recess of the pipeline. The pipeline is made of metal or metal alloy, and seals (4.1, 4.2) are formed at ends of the pipeline.

Description

Die Erfindung betrifft einen Temperaturfühler zur Messung der Temperatur eines in einem Strömungskanal strömenden Mediums.The The invention relates to a temperature sensor for measuring the temperature one in a flow channel flowing Medium.

Um die Temperatur eines Mediums, welches durch einen Strömungskanal strömt, zu messen, werden üblicherweise diskret aufgebaute Temperaturfühler durch ein Loch in der Wand des Strömungskanals in diesen eingebaut. In der rohrförmigen Fühlerspitze ist dabei der Temperatursensor eingebaut.Around the temperature of a medium flowing through a flow channel flows, to measure, become common discreet temperature sensor built into it through a hole in the wall of the flow channel. In the tubular probe tip the temperature sensor is installed.

Bei diesen Anwendungen ist eine Reinigung des Temperaturfühlers und insbesondere der Grenzfläche, die zwischen dem Temperatursensor und dem Loch im Strömungskanal angeordnet ist, nur schwer möglich, da sich durch den Strömungswiderstand des rohrförmigen Temperaturfühlers Verunreinigungen an Stellen anlagern können, die durch den Temperaturfühler von der Strömung abgeschattet werden. Für Anwendungsfälle, bei denen eine hohe hygienische Reinheit des Mediums erforderlich ist, ist diese Messmethode ungeeignet.at These applications is a cleaning of the temperature sensor and especially the interface, between the temperature sensor and the hole in the flow channel arranged is difficult, because of the flow resistance of the tubular temperature sensor Contaminants can accumulate in places caused by the temperature sensor of the flow to be shaded. For Use cases, where a high hygienic purity of the medium required is, this method of measurement is inappropriate.

Eine weitere Methode der Temperaturmessung eines durch einen Strömungskanal strömenden Mediums besteht darin, dass auf einer meist aus Keramik bestehenden Rohrleitung, welche in den Strömungskanal eingesetzt wird, Temperatursensoren appliziert sind. Durch diese Temperatursensoren wird die Temperatur des strömenden Mediums an der Rohrleitungswand gemessen.A another method of measuring temperature through a flow channel flowing medium is that on a mostly ceramic existing pipeline, which in the flow channel is used, temperature sensors are applied. Through this Temperature sensors become the temperature of the flowing medium at the pipe wall measured.

Bei dieser Messmethode kann es leicht zu einer Verfälschung des Messwertes durch die Umgebungstemperatur kommen. Der verursachte Messfehler ist dabei umso größer, je mehr die Umgebungstemperatur von der Temperatur des Mediums abweicht und je geringer die Strömungsgeschwindigkeit des Mediums ist. Weiterhin bildet sich bei kleinen Strömungsgeschwindigkeiten in der Rohrleitung ein etwa parabelförmiges Strömungsgeschwindigkeitsprofil aus, wobei an der Rohrleitungswand das Medium eine Geschwindigkeit Null und in der Mitte der Rohrleitung die maximale Strömungsgeschwindigkeit besitzt. Damit einher geht auch ein etwa parabelförmiges Temperaturprofil über den Rohrleitungsquerschnitt. Bei den an der Rohrleitungswand gemessenen Temperaturen handelt es sich demnach stets um eine Temperatur, die sich von der mittleren Temperatur des Mediums und damit von der zu messenden Temperatur unterscheidet. Die Messung der mittleren Temperatur des Mediums ist mit diesem Verfahren nicht möglich.at This measurement method can easily lead to a falsification of the measured value the ambient temperature come. The measurement error caused is all the more bigger, ever more the ambient temperature deviates from the temperature of the medium and the lower the flow rate of the medium. Furthermore, it forms at low flow rates in the pipeline an approximately parabolic flow velocity profile from, wherein at the pipe wall, the medium at a speed Zero and in the middle of the pipeline the maximum flow velocity has. This is accompanied by an approximately parabolic temperature profile over the Pipe cross-section. At the measured at the pipe wall Temperatures are therefore always a temperature that from the medium temperature of the medium and thus from the different temperature to be measured. The measurement of the mean Temperature of the medium is not possible with this method.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Temperaturfühler anzugeben, der zur Messung von Temperaturen strömender Medien dient. Dabei soll dieser Temperaturmessfühler gut spülbar sein und die Messung der Temperatur des Mediums weitgehend ohne Verfälschung durch die Temperaturverteilung in dem strömenden Medium oder durch die Umgebungstemperatur möglich sein.Of the The invention is based on the object of specifying a temperature sensor, which serves to measure temperatures of flowing media. It should this temperature sensor good washable and measuring the temperature of the medium largely without adulteration by the temperature distribution in the flowing medium or by the ambient temperature possible be.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Anordnung gelöst, welche die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.The Task is according to the invention with an arrangement solved, which has the features specified in claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.advantageous Embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Bei dem erfindungsgemäßen Temperaturfühler ist eine Rohrleitung in einen Strömungskanal eingebracht, wobei die Oberfläche dieser Rohrleitung eine Vertiefung aufweist und am Boden der Vertiefung ein Temperatursensor angeordnet ist. Die Vertiefung wird durch ein Wärmeschutzschild vollständig abgedeckt.at the temperature sensor according to the invention is a pipeline is introduced into a flow channel, the surface this pipe has a recess and at the bottom of the recess a temperature sensor is arranged. The recess is through a Heat shield completely covered.

Die Messung der Temperatur eines Mediums, welches durch einen Strömungskanal strömt, erfolgt durch Temperaturleitung vom Medium zur Rohrleitung und von der Rohrleitung zum Temperatursensor. Durch die Befestigung des Tempera tursensors am Boden der Vertiefung findet die Temperaturmessung mehr zur Mitte der Rohleitung hin statt und durch den Strömungswiderstand der Vertiefung wird das Medium durchmischt. Weiterhin kann durch die Abdeckung der Vertiefung mittels eines Wärmeschutzschildes ein Temperaturübergang zwischen der Umgebungstemperatur und dem Temperatursensor vermieden werden.The Measurement of the temperature of a medium flowing through a flow channel flows, takes place by temperature conduction from the medium to the pipeline and from the pipeline to the temperature sensor. By attaching the tempera ture sensor at the bottom of the depression, the temperature measurement is more centered the raw line instead and through the flow resistance of the recess is mixed the medium. Furthermore, by the cover of the recess by means of a heat shield a temperature transition between the ambient temperature and the temperature sensor avoided become.

Der erfindungsgemäße Temperaturfühler ermöglicht die Messung der Temperatur eines strömenden Mediums, wobei der Messwert durch das Wärmeschutzschild nicht von der Umgebungstemperatur beeinflusst ist. Durch die Messung der Temperatur nahe der Mitte der Rohrleitung und die Durchmischung des Mediums an der Vertiefung, kann die mittlere Temperatur des Mediums mit hoher Genauigkeit gemessen werden.Of the Temperature sensor according to the invention enables the Measuring the temperature of a flowing Medium, wherein the measured value by the heat shield not from the Ambient temperature is affected. Close by measuring the temperature the middle of the pipeline and the mixing of the medium at the Deepening, the medium temperature of the medium can with high accuracy be measured.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.One embodiment The invention will be explained in more detail below with reference to a drawing.

Darin zeigt:In this shows:

1 eine Schnitt-Zeichnung eines erfindungsgemäßen Temperaturfühlers 1 a sectional drawing of a temperature sensor according to the invention

Die in 1 dargestellte Anordnung verfügt über einen Strömungskanal 1, durch welchen ein Medium 2 strömt und in den eine Rohrleitung 3 eingebracht ist. Dabei ist die Rohrleitung 3 an ihren Enden so geformt, dass sie mit an dem Strömungskanal 1 angeordneten Dichtungen 4.1 und 4.2 kraftschlüssig oder formschlüssig verbunden ist. Weiterhin weist die Rohrleitung 3 eine Einbeulung in ihrer Oberfläche zum Rohrleitungsinneren auf, durch die eine Vertiefung 5 in der Oberfläche der Rohrleitung 3 gebildet ist. Am Boden der Vertiefung 5 ist ein Temperatursensor 6 durch eine Klebeverbindung 7.1 fixiert. Die Vertiefung 5 ist durch ein Wärmeschutzschild 8 vollständig abgedeckt. Hierbei ist das Wärmeschutzschild 8 durch eine Klebeverbindung 7.2 an der Rohrleitung 3 fixiert. Der Temperatursensor 6 ist mit einer elektrischen Leitung 9 verbunden, welche durch die Klebeverbindung 7.1 und das Wärmeschutzschild 8 hindurch führt.In the 1 The arrangement shown has a flow channel 1 through which a medium 2 flows and into a pipeline 3 is introduced. Here is the pipeline 3 formed at their ends so that they are on the flow channel 1 arranged seals 4.1 and 4.2 positively or positively connected. Furthermore, the pipeline 3 a dent in its surface to the pipe interior, through which a depression 5 in the surface of the pipeline 3 is formed. At the bottom of the depression 5 is a temperature sensor 6 through an adhesive bond 7.1 fixed. The depression 5 is through a heat shield 8th completely covered. Here is the heat shield 8th through an adhesive bond 7.2 on the pipeline 3 fixed. The temperature sensor 6 is with an electrical line 9 connected, which by the adhesive bond 7.1 and the heat shield 8th leads through.

Wenn das Medium 2 durch die Rohrleitung 3 strömt, passt sich die Temperatur der Rohrleitung 3 an die Temperatur des Mediums 2 an. Die Rohrleitung 3 besteht hierbei aus einem dünnwandigen gut temperaturleitfähigen Material, welches gegenüber dem Medium 2 und dessen Temperatur beständig ist. Dieses Material kann beispielsweise Titan oder Edelstahl sein. Dadurch können auch Temperaturdifferenzen, die innerhalb eines kurzen Zeitraumes auftreten, schnell weitergeleitet werden. Die Temperatur des Mediums 2 wird über die Wand der Rohrleitung 3 an die Klebeverbindungen 7.1 und 7.2 weitergeleitet. Diese Klebeverbindungen 7.1 und 7.2 bestehen aus einem Klebstoff mit sehr guter Temperaturleitfähigkeit, welcher beispielsweise Keramikpulver für eine bessere Haftfähigkeit enthalten kann und vorzugsweise UV-aushärtend ist. Die Klebeverbindung 7.1 verbindet den Temperatursensor 6 am Boden der Vertiefung 5 mit der Rohrleitung 3. Durch die gute Temperaturleitfähigkeit der Rohrleitung 3 und der Klebeverbindung 7.1 wird die Temperatur des Mediums 2 sehr schnell an den Temperatursensor 6 weitergeleitet. Der Temperatursensor 6 sendet über die elektrische Leitung 9 ein elektrisches Signal, an dem beispielsweise von einer über die elektrische Leitung 9 mit dem Temperatursensor 6 verbundenen Auswerteeinheit die Temperatur ermittelt und anzeigt. Da der Temperatursensor 6 in der Vertiefung 5 angeordnet ist, kann eine mittlere Temperatur des Mediums 2 sehr genau bestimmt werden. Der Grund hierfür ist darin zu sehen, dass sich der Temperatursensor 6 am Boden der Vertiefung 5 nahe der Mitte der Rohrleitung 3 befindet und dass das Medium 2, welches durch die Rohrleitung 3 strömt, an der Vertiefung 5 verwirbelt und dadurch durchmischt wird. Das in dem durch den Strömungskanal 1 strömenden Medium 2 vorherrschende Temperaturgefälle von der Mitte des Strömungskanals 1 zu seiner Wand hin wird so stark vermindert. Ein weiterer Vorteil der Vertiefung 5 ist, besonders bei einer konischen Vertiefung 5, dass die Rohrleitung 3 dadurch gut spülbar ist. Durch die Klebeverbindung 7.2, welche das Wärmeschutzschild 8 mit der Rohrleitung 3 verbindet, findet ein Temperaturaustausch zwischen der Rohrleitung 3 und dem Wärmeschutzschild 8 statt. Das Wärme schutzschild 8 verhindert eine Beeinflussung der Temperaturmessung des Temperatursensors 6 durch die Umgebungstemperatur. Das Wärmeschutzschild 8 ist dabei beispielsweise als eine tiefgezogene Aluminiumfolie ausgebildet.If the medium 2 through the pipeline 3 flows, the temperature of the pipeline adapts 3 to the temperature of the medium 2 at. The pipeline 3 consists here of a thin-walled good temperature conductive material, which compared to the medium 2 and whose temperature is stable. This material may be, for example, titanium or stainless steel. As a result, temperature differences that occur within a short period of time can be forwarded quickly. The temperature of the medium 2 gets over the wall of the pipeline 3 to the adhesive joints 7.1 and 7.2 forwarded. These adhesive joints 7.1 and 7.2 consist of an adhesive with very good thermal conductivity, which may contain, for example, ceramic powder for better adhesion and is preferably UV-curing. The adhesive connection 7.1 connects the temperature sensor 6 at the bottom of the depression 5 with the pipeline 3 , Due to the good thermal conductivity of the pipeline 3 and the adhesive bond 7.1 becomes the temperature of the medium 2 very fast to the temperature sensor 6 forwarded. The temperature sensor 6 sends over the electrical line 9 an electrical signal to which, for example, from one via the electrical line 9 with the temperature sensor 6 connected evaluation unit determines the temperature and displays. Because the temperature sensor 6 in the depression 5 can be arranged, an average temperature of the medium 2 be determined very accurately. The reason for this is to be seen in the fact that the temperature sensor 6 at the bottom of the depression 5 near the middle of the pipeline 3 located and that the medium 2 passing through the pipeline 3 flows, at the depression 5 is swirled and thereby mixed. That in through the flow channel 1 flowing medium 2 prevailing temperature gradient from the middle of the flow channel 1 towards its wall is so greatly diminished. Another benefit of deepening 5 is, especially with a conical depression 5 that the pipeline 3 This is good flushable. Through the adhesive connection 7.2 which the heat shield 8th with the pipeline 3 connects, finds a temperature exchange between the pipeline 3 and the heat shield 8th instead of. The heat protection shield 8th prevents influencing the temperature measurement of the temperature sensor 6 by the ambient temperature. The heat shield 8th is designed for example as a deep-drawn aluminum foil.

Durch den beschriebenen Temperaturfühler ist es möglich, die mittlere Temperatur eines Mediums 2 zu messen, welches durch einen Strömungskanal 1 strömt, ohne dass diese Messung durch die Umgebungstemperatur verfälscht wird. Weiterhin sind durch die sehr gute Temperaturleitfähigkeiten sowie der kleinen Wärmekapazitäten der Materialien des Temperaturfühlers auch Temperaturänderungen, welche in kurzen zeitlichen Abständen aufeinander folgen, gut messbar. Durch den geringen Strömungswiderstand des Temperaturfühlers und der damit verbundenen guten Spülbarkeit ist der Temperaturfühler für Applikationen, bei denen die Einhaltung hygienischer Bedingungen im Strömungskanal wichtig ist, besonders geeignet. Der Temperaturfühler kann auch für die Temperaturmessung von aggressiven Medien 2 eingesetzt werden, da nur das Material der Rohrleitung 3 mit diesen Medien in Berührung kommt und ein unempfindliches Material hierfür eingesetzt werden kann. Die Konstruktion des Temperaturfühlers ist einfach (verformter Rohrabschnitt, keine spanabhebende Bearbeitung, kein Materialverlust), so dass die Herstellungskosten im Vergleich zu herkömmlichen Systemen gering sind.The described temperature sensor makes it possible to determine the mean temperature of a medium 2 to measure, which through a flow channel 1 flows without this measurement being distorted by the ambient temperature. Furthermore, due to the very good temperature conductivities and the small heat capacities of the materials of the temperature sensor, temperature changes, which follow one another at short time intervals, are also easily measurable. Due to the low flow resistance of the temperature sensor and the associated good flushability, the temperature sensor for applications in which compliance with hygienic conditions in the flow channel is important, particularly suitable. The temperature sensor can also be used for temperature measurement of aggressive media 2 be used, since only the material of the pipeline 3 comes into contact with these media and an insensitive material can be used for this purpose. The design of the temperature sensor is simple (deformed pipe section, no machining, no loss of material), so that the manufacturing costs compared to conventional systems are low.

11
Strömungskanalflow channel
22
Mediummedium
33
Rohrleitungpipeline
4.1...4.24.1 ... 4.2
Dichtungpoetry
55
Vertiefungdeepening
66
Temperatursensortemperature sensor
7.1...7.27.1 ... 7.2
Klebeverbindungenadhesive bonds
88th
WärmeschutzschildHeat shield
99
Elektrische Leitungelectrical management

Claims (4)

Temperaturfühler zur Messung der Temperatur eines in einem Strömungskanal strömenden Mediums, dadurch gekennzeichnet, dass in den Strömungskanal eine Rohrleitung eingebracht ist, wobei eine Oberfläche dieser Rohrleitung eine Vertiefung aufweist, am Boden der Vertiefung ein Temperatursensor angeordnet ist.Temperature sensor for measuring the temperature of a medium flowing in a flow channel medium, characterized in that in the flow channel a pipe is introduced, wherein a surface of said pipe has a recess at the bottom of the recess, a temperature sensor is arranged. Temperaturfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung durch ein Wärmeschutzschild abgedeckt ist.temperature sensor according to claim 1, characterized in that the recess through a heat shield is covered. Temperaturfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitung aus Metall oder einer Metalllegierung besteht.temperature sensor according to claim 1, characterized in that the pipeline Metal or a metal alloy exists. Temperaturfühler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an den Enden der Rohrleitung Dichtungen angeformt sind.Temperature sensor according to one of claims 1 to 3, characterized in that at the ends of the pipe seals are formed.
DE202007004440U 2007-03-27 2007-03-27 Temperature probe for measuring temperature of medium flowing in flow channel, has pipeline with surface exhibiting recess covered by shield, where temperature of medium is measured close to center of pipeline and medium is mixed at recess Expired - Lifetime DE202007004440U1 (en)

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