DE2157029A1 - PROBE FOR MEASURING TEMPERATURES - Google Patents

PROBE FOR MEASURING TEMPERATURES

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DE2157029A1
DE2157029A1 DE19712157029 DE2157029A DE2157029A1 DE 2157029 A1 DE2157029 A1 DE 2157029A1 DE 19712157029 DE19712157029 DE 19712157029 DE 2157029 A DE2157029 A DE 2157029A DE 2157029 A1 DE2157029 A1 DE 2157029A1
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Alfred Dipl Ing Kuhn
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Daimler Benz AG
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Daimler Benz AG
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K13/00Thermometers specially adapted for specific purposes
    • G01K13/02Thermometers specially adapted for specific purposes for measuring temperature of moving fluids or granular materials capable of flow

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."Probe for Measuring Temperatures" The invention relates to a probe for measuring temperatures of flowing media. Such measurements will be especially at high temperatures of the gases or liquids by the corresponding high heat gradients between the current and the environment make it difficult to achieve a conducts heat dissipation from the tip of the probe.

Dadurch verringert sich die Temperatur des Temperaturfühlers, so daß die Meßwerte verfälscht werden.This reduces the temperature of the temperature sensor, so that the measured values are falsified.

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.The measurement errors caused by the heat dissipation can thereby be reduced that a part of the medium to be measured is constantly at the measuring point is removed and guided in a ring channel along the probe shaft. This will the probe warms up in this area and the temperature gradient and thus the heat dissipation decreased in the probe. A complete prevention of the heat conduction is through this However, this measure is not possible, so that a measurement error must also be accepted here got to.

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.The invention is based on the object of eliminating this disadvantage and to provide a probe for measuring temperatures that provides accurate results. According to the invention, this is done in that the shaft of the probe is equipped with a heating device is provided whose heating power depending on the temperature difference between the temperature sensor located in the tip of the probe and another, at a distance from this, the temperature sensor arranged in the shaft of the probe is regulated in such a way that that the part of the probe lying in the hZeßbereich is consistently the temperature of the measuring point having. This means that there is no temperature gradient in this area, and therefore none Heat dissipation is more available. The measured value of the temperature sensor therefore corresponds to exactly the temperature of the medium at the measuring point.

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.According to a further advantageous embodiment of the invention there is the heating device consists of a heating coil arranged on the shaft of the probe. This measure can be implemented and facilitated without great structural effort especially the regulation of the heating power.

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.The invention is based on an embodiment shown in the drawing explained in more detail. 1 shows a side view of a probe for measuring Temperatures of hot gases, FIG. 2 a plan view of this probe, FIG. 3 a Longitudinal section through part of the probe on an enlarged scale and FIG. 4 the scheme a probe inserted into a gas duct.

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.The probe labeled 11 consists essentially of an on temperature sensor 13 arranged on an end face of a pipe 12, one Shank 14, which receives most of the tube 12 in a bore 15, and from a connecting piece 16 at the end of the shaft 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.The temperature sensor 13 is from a spherical Verleindungsstelle a thermocouple formed, the two lines 17 and 18 through the tube 12 are guided to the connector 16.

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.The tube 12 protrudes with its end carrying the temperature sensor 13 out of the shaft 14 and is in this part of a guide tube 19 with a distance surrounded so that an annular channel 20 is created. The guide tube 19 has the task of Flow in the area of the temperature sensor 13 removed hot gases along the pipe 12 to lead to thereby the temperature of the probe 11 of those in this area to match the measuring point. For this purpose, the guide tube 19 has its protruding part land a side opening 21 facing the flow, as well as one Transverse wall 22, which serves to form a storage zone.

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.Gases flowing into the iting duct 20 pass through the opening 21 iIl through a transverse bore 23 located in the negative pressure area of the probe 11 at the end of the Ring channel 20 off again.

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.A further temperature sensor 24 is arranged in the shaft 14, with which the wall temperature of the probe 11 is measured at this point. The temperature sensor 24, like the temperature sensor 13, is designed as a Therino element, its both lines 25 and 26 through a polar 27 housed in the bore 15 to the Ansclllußstück 16 are performed.

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.In a recess 28 on the outside of the shaft 14 of the probe 11 iSl. an electrical heating coil 29 is arranged. Lines 30 and 31 to lead from the heating coil 29 through an inclined bore 32 in the shaft 14 into the bore 15 and from there to the connector 16, which thus has a total of six poles.

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.As the diagram in Fig. 4 shows, it is in one of hot gases flowed through channel 33 introduced probe 11 via the connector 16 and a six-wire Cable 34 connected to a heating controller 35, which receives power from a power source 36 to Ileizwick 29 depending on the difference between the temperature sensors 13 and 24 regulates the measured temperatures. 37 is a display device for the temperature sensor 13 temperature of the hot gases measured at the tip of the probe 11.

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.The temperature difference measured by the temperature sensors 13 and 24 inside the probe 11, which is a consequence of the temperature gradient between those in the duct 33 flowing hot gases and the relatively cool environment of the channel 33 is, although sTerringert is sTerredert by the hot gases flowing in the annular channel 20, however not entirely canceled. The temperature sensor 13 therefore shows against the actual Temperature of the gases at the measuring point is still too low.

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.This measurement error is caused by the winding 29 according to the invention eliminated, whose Ileizkraft is controlled by the Ileizroller 35 so that at one large temperature difference a large Iieizkraft is applied, which then with decreasing temperature difference is continuously reduced until between the there is no longer a temperature difference between the two temperature sensors 13 and 24. In the same The heat dissipation emanating from the temperature filler 13 is measured along to the Shaft 14 of the probe 11 is constantly reduced, the temperature of the connection point of the temperature sensor 13 is more and more of the actual gas temperature at this And this is finally reached if there is no temperature difference between the measuring points is no longer available, so that no more heat from the temperature sensor 13 is derived. The display device 37 thus shows the actual temperature of the gases at the point of the temperature sensor 13.

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.The Ileizeinrichtung invention can be used both with probes, as in the example, are equipped with a guide scope, as well as those without a guide tube can be used with advantage. In addition to an electrical heating device adjustable heating by hot gases or liquids can also be used. Instead of thermocouples, other leveling devices can be used as temperature sensors. z. B. \ the level sensor made of wire or solid conductors can be used.

Claims (2)

Ansprüche Expectations 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.I.I Sondc for measuring temperatures of flowing media, thereby characterized in that the shaft (1) of the probe (11) with a heating device (29) is provided, the heating power of which depends on the temperature difference between the temperature filler (13) located in the tip of the probe (11) and a further temperature sensors arranged at a distance in the shaft (14) of the probe (11) (24) is regulated in such a way that the part of the probe (11) lying in the NIc! 'Area is continuous has the temperature of the measuring point. 2. Sonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die IIeizeinrichtung aus einer auf dem Schaft (14) der Sonde angeordneten Heizwicklung (2ü) besteht. 2. Probe according to claim 1, characterized in that the heating device consists of a heating coil (2ü) arranged on the shaft (14) of the probe.
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