DE2157029A1

DE2157029A1 - Sonde zum messen von temperaturen

Info

Publication number: DE2157029A1
Application number: DE19712157029
Authority: DE
Inventors: Alfred Dipl Ing Kuhn
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1971-11-17
Filing date: 1971-11-17
Publication date: 1973-05-24

Description

"Sonde zum Messen von Temperaturen" Die Erfindung bezieht sich auf eine Sonde zum Messen von Temperaturen von strömenden Medien. Solche Messungen werden besonders bei hohen Temperaturen der Gase oder Flüssigkeiten durch das entsprechend hohe W ärmegefälle zwischen der Strömung und der Umgebung erschwert, das zu einer von der Spitze der Sonde ausgehenden Wärmeableitung führt.
Dadurch verringert sich die Temperatur des Temperaturfühlers, so daß die Meßwerte verfälscht werden.
Die durch die Wärmeableitung verursachten Meßfehler können dadurch verringert werden, daß ein Teil des zu messenden Mediums ständig an der Meßstelle entnommen und in einem Ringkanal am Sondenschaft entlang geführt wird. Dadurch wird die Sonde in diesem Bereich erwarmt und das Temperaturgefälle und damit die V"ärmeableitung in der Sonde vermindert. Eine völlige Unterbindung der Wärmeleitung ist durch diese Maßnahme jedoch nicht möglich, so daß auch hier ein Meßfehler in Kauf genommen werden muß.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil zu beseitigen und eine Sonde zum Messen von Temperaturen zu schaffen, dLe genaue Ergebnisse liefert. Dies geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß der Schaft der Sonde mit einer Eeizeinrichtung versehen ist, deren Heizleistung in Abhängigkeit der Temperaturdifferenz zwischen dem in der Spitze der Sonde befindlichen Temperaturfühler und einem weiteren, im Abstand dazu im Schaft der Sonde angeordneten Temperaturfühler so geregelt ist, daß der im hZeßbereich liegende Teil der Sonde durchweg die Temperatur der Meßstelle aufweist. Damit ist in diesem Bereich kein Temperaturgefälle und somit auch keine Wärmeableitung mehr vorhanden. Der Meßwert des Temperaturfühlers entspricht deshalb genau der Temperatur des hIediums an der Meßstelle.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht die Heizeinrichtung aus einer auf dem Schaft der Sonde angeordneten Heizwicklung. Diese Maßnahme-läßt sich ohne großen baulichen Aufwand verwirklichen und erleichtert besonders die Regelung der Heizleistung.
Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine Seitenansicht einer Sonde zum Messen von Temperaturen von heißen Gasen, Fig. 2 eine Draufsicht auf diese Sonde, Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen Teil der Sonde in vergrößertem Maßstab und Fig. 4 das Schema einer in einen Gaskanal eingeführten Sonde.
Die mit 11 bezeichnete Sonde besteht im wesentlichen aus einem an einer Stirnseite eines Rohres 12 angeordneten Temperaturfflhler 13, einem Schaft 14, der in einer Bohrung 15 den größten Teil des Rohres 12 aufnimmt, und aus einem Ansclilußstück 16 am Ende des Schaftes 14.
Der Temperaturfühler 13 wird von einer kugelförmigen Verleindungsstelle eines Thermoelementes gebildet, dessen beide Leitungen 17 und 18 durch das Rohr 12 zum Anschlußstück 16 geführt sind.
Das Rohr 12 ragt mit seinem den Temperaturfühler 13 tragenden Ende aus dem Schaft 14 heraus und wird in diesem Teil von einem Leitrohr 19 mit abstand umgeben, so daL ein Ringkanal 20 entsteht. Das Leitrohr 19 hat die Aufgabe, der Strömung im Bereich des Temperaturfühlers 13 entnommene heiße Gase entlang dem Rohr 12 zu fuhren, um dadurch in diesem Bereich die Temperatur der Sonde 11 derjenigen der Meßstelle anzugleichen. Zu diesem Zweck weist däs Leitrohr 19 an seinem heråusragenden lande eine seitliche Offnung 21 auf, die der Strömung zugewandt wird, sowie eine Querwand 22, die der Bildung einer Stauzone dient.
Durch die Öffnung 21 iIl den Itingkanal 20 einströmende Gase treten durch eine im Unterdruckgebiet der Sonde 11 liegende Querbohrung 23 am Ende des Ringkanales 20 wieder aus.
Im Schaft 14 ist ein weiterer Temperaturfühler 24 angeordnet, mit dem die Wandtemperatur der Sonde 11 an dieser Stelle gemessen wird. Der Temperaturfuhler 24 ist ebenso wie der Temperaturfühler 13 als Therinoelement ausgebildet, dessen beide Leitungen 25 und 26 durch ein in der Bohrung 15 untergebrachtes Polar 27 zum Ansclllußstück 16 geführt sind.
In einer Ausnellmung 28 an der Außenseite des Schaftes 14 der Sonde 11 iSl. eine elektrische Heizwicklung 29 angeordnet. Leitungen 30 und 31 führen von der Heizwicklung 29 durch eine Schrägbohrung 32 im Schaft 14 in die Bohrung 15 und von dort zum Anschlußstück 16, das damit insgesamt sechs Pole aufweist.
Wie das Schema in Fig. 4 zeigt, ist die in einen, von heißen Gasen durchströmten Kanal 33 eingeführte Sonde 11 über das Anschlußstück 16 und ein sechsadriges Kabel 34 mit einem Heizregler 35 verbunden, der die Stromzufuhr von einer Stromquelle 36 zur Ileizwicklung 29 in Abhängigkeit von der Differenz der von den Temperaturfühlern 13 und 24 gemessenen Temperaturen regelt. 37 ist ein Anzeigegerät für die vom Temperaturfühler 13 an der Spitze der Sonde 11 gemessene Temperatur der heißen Gase.
Die von den Temperaturfühlern 13 und 24 gemessene Temperaturdifferenz innerhalb der Sonde 11, die eine Folge des Temperaturgefälles zwischen den im Kanal 33 strömenden heißen Gasen und der verhältnismäßig kühlen Umgebung des Kanales 33 ist, wird durch die im Ringkanal 20 strömenden heißen Gase zwar sTerringert, jedoch nicht ganz aufgehoben. Der Temperaturfühler 13 zeigt deshalb gegenüber der tatsächlichen Temperatur der Gase an der Meßstelle noch einen zu kleinen Wert an.
Dieser Meßfehler wird durch die erfindungsgemäße Ileizwicklung 29 beseitigrt, deren Ileizleistung vom Ileizregler 35 so geregelt wird, daß bei einer großen Temperaturdifferenz eine große Iieizleistung aufgebracht wird, die dann mit kleiner werdender Temperaturdifferenz laufend verringert wird, bis zwischen den beiden Temperaturfühlern 13 und 24 keine Temperaturdifferenz mehr herrscht. In gleichem Maße wird die vom Temperaturfüliler 13 ausgehende Wärmeableitung entlang dem Schaft 14 der Sonde 11 ständig vermindert, wobei die Temperatur der Verbindungsstelle des Temperaturfühlers 13 sich immer mehr der tatsächlichen Gastemperatur an dieser Stelle nähert und diese sc'1ließlich erreicht, wenn keine Temperaturdifferenz zwischen den Meßstellen mehr vorhanden ist, so daß keine Wärme mehr vom Temperaturfühler 13 abgeleitet wird. Damit zeigt das Anzeigegerät 37 die tatsächliche Temperatur der Gase an der Stelle des Temperaturfühlers 13 an.
Die erfindungsgemäBe Ileizeinrichtung kann sowohl bei Sonden, die, wie im Beispiel, mit einem Leitrohr ausgestattet sind, als auch bei solchen ohne ein leitrohr mit Vorteil angewandt werden. Neben einer elektrischen Ileizeinrichtung kann auch eine regelbare Heizung durch heiße Gase oder Flüssigkeiten benutzt werden. Als Temperaturfühler können statt Thermoelementen auch andere nIel3einrichtungen, z. B. \ der standsfühler aus Draht oder aus lIalbleitern, verwendet werden.

Claims

Ansprüche

I.I Sondc zum Messen von Temperaturen von strömenden Medien, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (1) der Sonde (11) niit einer Heizeinrichtung (29) versehen ist, deren Heizleistung in ahängigkeit der Temperaturdifferenz zwischen dem in der Spitze der Sonde (11) befindlichen Temperaturfillller (13) und einem weiteren, im Abstand dazu im Schaft (14) der Sonde (11) angeordneten Temperaturfühler (24) so geregelt ist, daß der in NIc!'bereich liegende Teil der Sonde (11) durchweg die Temperatur der Meßstelle aufweist.
2. Sonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die IIeizeinrichtung aus einer auf dem Schaft (14) der Sonde angeordneten Heizwicklung (2ü) besteht.