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Die Erfindung bezieht sich auf einen Temperaturfühler, mit einer Fühlerspitze, die am Ende eines etwa rohrförmigen Schafts in diesem unter Vermittlung einer Hülse aufgenommen und befestigt ist, und mit einem vom Ende der Fühlerspitze ausgehenden und durch diese und den Schaft hindurch geführten Temperaturleiter, der an dem der Fühlerspitze gegenüberliegenden Ende mittels eines Kontaktsteckers kontaktierbar ist.
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Der betreffende Temperaturfühler ist zur Verwendung in Gasturbinen-Flugzeugmotoren vorgesehen. Hierbei läuft das Kabel entlang eines helixförmigen Weges an der Innenoberfläche der Hülle und ist an der Hülle mindestens in bestimmten Abständen entlang dieses Weges befestigt. Auf diese Weise soll der Temperaturfühler Vibrationen und thermische Spannungen aushalten, wie sie bei Gasturbinen-Flugzeugmotoren vorkommen. Als Temperaturfühler ist ein Thermoelement mit einer metallverkapselten und geschweißten Verbindung zwischen zwei Drähten vorgesehen, die als Innenleiter eines zweiadrigen Kabels mit Mineralisolation verlaufen. Das Kabel ist mittels einer Stopfendichtung an der Innenfläche der Hülle festgelegt. Hierbei kann zusätzlich eine Hartverlötung verwendet sein.
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Der betreffende Temperaturfühler ist allerdings nicht zur Temperatursensierung in einer Kunststoffschmelze ausgelegt, wo nicht nur mit sehr hohen Temperaturen, sondern insbesondere mit sehr hohen Drücken zu rechnen ist.
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Aus der
DE 101 57 068 A1 ist ein weiterer Temperaturfühler bekannt, der insbesondere als Abgastemperatursensor zum Erfassen der Abgastemperatur bei einem Verbrennungsmotor geeignet ist. Hierbei ist ein Schutzmantel um den Temperaturleiter vom Kontaktstecker bis zum Schaft vorgesehen. Zur Festlegung des Schutzmantels am Schaft kann ein aus Glas bestehendes Formelement vorgesehen sein.
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Der bekannte Temperaturfühler ist für die Messung von Abgastemperaturen bei einem Verbrennungsmotor ausgelegt, jedoch nicht für die Temperatursensierung in einer Kunststoffschmelze.
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Ein weiterer Temperatursensor, der aus der
DE 10 2004 021 634 B4 bekannt ist, ist gleichfalls zur Messung von Abgastemperaturen im Kraftfahrzeugbereich, insbesondere im Innern eines Katalysators oder im Auspuffrohr eines Abgasreinigungssystems eines Kraftfahrzeugs, ausgebildet.
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Hierbei weist der Temperaturfühler eine Kappe auf, in der ein Temperatursensor aufgenommen ist, der über ein sogenanntes MI-Kabel, das mit metallischen Kernen ausgebildet ist, die in einem metallischen Außenzylinder isoliert und gehalten sind, angeschlossen ist. Das MI-Kabel ist in der Kappe aufgenommen, wobei die paarweisen elektrischen Drähte des Temperatursensors mit den Enden der Kerne des MI-Kabels verschweißt sind.
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Auch eine derartige Ausführung ist nicht für die Temperatursensierung in einer Kunststoffschmelze ausgelegt.
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Temperaturfühler zur Erfassung der Temperatur einer Kunststoffschmelze in einer kunststoffverarbeitenden Maschine müssen hohe Drücke aushalten. Sie werden mit einem auf dem Schaft vorgesehenen Gewindeabsatz in eine Gewindebohrung einer z. B. kunststoffverarbeitenden Maschine eingeschraubt, derart, dass die Fühlerspitze mit ihrem Endabschnitt in den Formhohlraum einer Form für zu formende Kunststoffgegenstände hineinragt.
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Die Fühlerspitze ist besonderen Beanspruchungen ausgesetzt, denen sie bei herkömmlicher Gestaltung ohne Beschädigungsgefahr und bei langer Lebensdauer zuverlässig standhalten kann. Es können jedoch durch Fehlbedienungen der Maschine verursachte Störungen vorkommen, die überraschend hohe Kräfte im Inneren der Form, verursacht durch unter hohem Druck stehende Gase und/oder Kunststoffschmelze, freimachen, bei denen die Gefahr besteht, dass der in den Formraum hineinragende Endbereich der Fühlerspitze beschädigt oder abgerissen wird, derart, dass unter hohem Druck im Formraum stehende Gase und/oder die Kunststoffschmelze durch die beschädigte Fühlerspitze hindurch in den Schaft und in den Schutzmantel gelangen und daraus aus dem Bereich der Maschine in die Umgebung dieser austreten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Temperaturfühler zur Temperaturerfassung bei einer Kunststoffschmelze zu schaffen, dessen an die Fühlerspitze anschließendes Inneres gegen Austritt etwaiger unter hohem Druck stehender Gase und/oder heißer Kunststoffschmelze nach außen zuverlässig gesichert ist.
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Die Aufgabe wird durch einen Temperaturfühler gemäß Anspruch 1 gelöst. Mittels der Sicherheitseinrichtung ist somit das Innere des Schaftes quer zu dessen Längserstreckung völlig abgeschlossen, wobei lediglich eine Durchführung für den Temperaturleiter vorhanden ist, damit dieser, der von der Fühlerspitze ausgeht, hindurch bis zum anderen Ende des Temperaturfühlers und dem dortigen Kontaktstecker geführt werden kann. Sollte die Fühlerspitze schadhaft werden oder gar abgerissen werden, kann in der Form der Maschine befindliches Medium selbst bei hohem Druck nicht durch den Temperaturfühler nach außen entweichen und etwaige Schäden in der Umgebung der Maschine anrichten. Die Sicherheitseinrichtung gewährleistet den Abschluss des Inneren des Schafts zuverlässig gegenüber der Umgebung. Der Temperaturfühler gemäß der Erfindung ist einfach, kostengünstig und arbeitet in hohem Maße zuverlässig einschließlich der integrierten Sicherheitseinrichtung.
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Erfindungsgemäß ist der Temperaturleiter mittels mindestens eines Befestigungsabschlusses zwischen der Sicherheitseinrichtung und dem Temperaturleiter abgeschlossen. Der Befestigungsabschluss dient einerseits zur Befestigung des Temperaturleiters an der Sicherheitseinrichtung und andererseits zum Abschluss der für die Hindurchführung nötigen Durchführung für den Temperaturleiter. Der Befestigungsabschluss ist als Schweißung oder Lötung, insbesondere Hartlötung ausgebildet. Der Befestigungsabschluss ist für die Befestigung des Temperaturleiters an der Sicherheitseinrichtung vorgesehen.
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Erfindungsgemäß weist die Sicherheitseinrichtung ferner eine den Durchlass durch den Schaft quer absperrende Sperrwand auf. Diese Sperrwand kann dann im Inneren des Schaftes mittels Schweißen, Löten, insbesondere Hartlöten befestigt sein.
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Ferner weist die Sicherheitseinrichtung eine Hülse auf, die endseitig, vorzugsweise damit einstückig, die Sperrwand aufweist und im Inneren des Schaftes aufgenommen und gehalten ist.
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Eine derartige Hülse hat eine größere Führungslänge und zugleich den Vorteil, dass der Schutzmantel mit einem Ende in die Hülse eingesteckt und darin gehalten werden kann, z. B. durch Kleben. Im Falle einer derartigen Hülse ist dann diese am Schaft mittels Schweißen, Löten, insbesondere Hartlöten, od. dgl. befestigt.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die Hülse einen Endflansch aufweist, mit dem die Hülse an einer axialen Stirnfläche des Schaftes anliegt und daran befestigt ist, z. B. durch Schweißen, Löten, insbesondere Hartlöten, od. dgl. In dieser Form ist die Sicherheitseinrichtung besonders einfach und lässt sich in einfacher Weise und sichtbar außen mittels Schweißen, Löten, insbesondere Hartlöten, od. dgl. am Schaft befestigen.
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Weitere besondere Erfindungsmerkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Temperaturfühlers ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.
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Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Zeichnung zeigt einen schematischen axialen Längsschnitt eines Teils eines Temperaturfühlers.
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Temperaturfühler dieser Art kommen vielfältig zum Einsatz. Sie können insbesondere dazu dienen, die Temperatur der Kunststoffschmelze in einer kunststoffverarbeitenden Maschine zu messen. Ein Temperaturfühler dieser Art hat an einem Ende eine Fühlerspitze 10 aus insbesondere Edelstahl, die am Ende eines etwa rohrförmigen Schaftes 11 unter Vermittlung einer Isolierhülse 12, vorzugsweise aus Keramik, aufgenommen und befestigt ist. Die Fühlerspitze 10 ist hier rotationssymmetrisch gestaltet und verjüngt sich zum Ende 13 hin. Am dem Ende 13 gegenüberliegenden Endbereich ist die Fühlerspitze 10 mit einem Gewindeabsatz 14 versehen, auf den eine Kontermutter 15 aufgeschraubt ist. Die Isolierhülse 12 sitzt mit einem zylindrischen Teil 16 auf der Fühlerspitze 10 passend auf und wird mittels der Kontermutter 15 mit einer radialen Anschlagfläche 17 gegen eine radiale Schulter 18 axial festgespannt. Die Isolierhülse 12 ist mit der Fühlerspitze 10 in eine Bohrung 19 des Schaftes 11 eingesteckt, und zwar so, dass die Isolierhülse 11 mit einer Radialschulter 20 axial am Schaft 11 anliegt. Die Isolierhülse 12 ist mit der Fühlerspitze 10 im Bereich der Bohrung 19 in den Schaft 11 eingeschrumpft und somit durch Schrumpfbefestigung sicher gehalten. Die Fühlerspitze 10 enthält einen inneren Kanal 21, der ausgehend vom Ende 13 durch die Fühlerspitze 10 hindurch bis zum Gewindeabsatz 14 und durch diesen hindurchreicht.
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Der Temperaturfühler enthält im Inneren einen Temperaturleiter 22, z. B. in Form eines Drahtes aus Inconel, der im Bereich der Spitze 13 innen mit dieser fest verbunden ist, z. B. durch Hartlötung, und der durch die Fühlerspitze 10 und den Schaft 11 hindurchgeführt ist bis zu einem hier nicht weiter gezeigten, der Fühlerspitze 10 gegenüberliegenden Ende des Temperaturfühlers, an dem der Temperaturleiter 22 mittels eines nicht dargestellten Kontaktsteckers kontaktierbar ist. Vom Kontaktstecker ausgehend bis zum Schaft 11 ist der Temperaturleiter 22 auf seiner Erstreckungslänge von einem Schutzmantel 23 umhüllt, der vorzugsweise biegsam ist und z. B. aus einer gewendeten Schutzfeder gebildet ist.
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Der Schaft 11 ist am in der Zeichnung rechten, vorderen Ende mit einem Absatz mit Außengewinde 24 versehen, mit dem der Temperaturfühler in eine entsprechende Gewindebohrung eines nicht weiter gezeigten Gehäuses z. B. einer kunststoffverarbeitenden Maschine einschraubbar ist.
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Der Schaft 11 weist im Inneren 25 in axialem Abstand von der Fühlerspitze 10 eine allgemein mit 30 bezeichnete Sicherheitseinrichtung auf, die den Durchlass im Inneren 25 durch den Schaft 11 versperrt und eine Durchführung 31 lediglich für den Temperaturleiter 22 enthält. Diese Durchführung 31 hat die Form einer Bohrung, die den Querabmessungen des Temperaturleiters 22, z. B. dessen Durchmesser, im Wesentlichen entspricht. Die Durchführung 31 für den Temperaturleiter 22 ist mittels mindestens eines Befestigungsabschlusses 32 zwischen der Sicherheitseinrichtung 30 und dem Temperaturleiter 22 abgeschlossen. Dieser Befestigungsabschluss 32 ist für die Befestigung des Temperaturleiters 22 an der Sicherheitseinrichtung 30 vorgesehen und z. B. als Schweißung oder Lötung, insbesondere Hartlötung, od. dgl. ausgebildet. Die Sicherheitseinrichtung 30 weist eine den Durchlass durch das Innere 25 des Schaftes 11 quer absperrende Sperrwand 33 auf, die mit ihrem Außenumfang auf der Innenseite des Schaftes 11 dicht anliegt und mit dem Schaft 11 fest verbunden ist. Die Sicherheitseinrichtung 30 kann zusätzlich noch eine Hülse 34 aufweisen, die im Inneren des Schaftes 11 aufgenommen und gehalten ist und die dann endseitig, vorzugsweise damit einstückig, die Sperrwand 33 aufweist. Die Sicherheitseinrichtung 30, insbesondere die Hülse 34, ist am Schaft 11 mittels Schweißen, Löten, insbesondere Hartlöten, od. dgl. befestigt. Man erkennt, dass die Hülse 34 einen Endflansch 35 aufweist, mit dem die Hülse 34 an einer axialen Stirnfläche 36 am Ende des Schaftes 11 anliegt und daran befestigt ist. In diesem Bereich erfolgt hier die Befestigung der Sicherheitseinrichtung 30 am Schaft 11 durch z. B. Schweißen, Löten, insbesondere Hartlöten, od. dgl. Die Schweißbefestigung ist mit 37 gekennzeichnet. Das in der Zeichnung sichtbare Ende des Schutzmantels 23 ist in die Hülse 34 eingesteckt und darin gehalten, z. B. durch Kleben. Der Schaft 11 weist an dem mit dem Endflansch 35 zusammenwirkenden Ende eine radial überstehende Werkzeugangriffsfläche 38, z. B. in Form eines Sechskants, auf.
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Die Sicherheitseinrichtung 30 hat den Vorteil, dass diese den Durchlass im Inneren 25 durch den Schaft 11 versperrt und nur im Bereich der Durchführung 31 die Hindurchleitung des Temperaturleiters 22 zulässt, der mittels des Befestigungsabschlusses 32 dauerhaft fest mit der Sicherheitseinrichtung 30, insbesondere der Sperrwand 33 dieser, verbunden ist. Sollte es je im Falle einer Fehlfunktion z. B. der kunststoffverarbeitenden Maschine, in die der Temperaturfühler mit der Fühlerspitze 10 hineinragt, zu einer solchen Beschädigung des Temperaturfühlers kommen, bei der das Innere 25 des Schaftes 11 in Verbindung mit dem Inneren der kunststoffverarbeitenden Maschine gelangt und dann z. B. mit unter hohem Druck stehendem Gas und/oder geschmolzener Kunststoffmasse beaufschlagt werden könnte, verhindert die Sicherheitseinrichtung 30 ein Hindurchtreten durch den Schaft 11 und Austreten nach außen mit allen damit etwa verbundenen Schäden für den Umgebungsbereich der Maschine und etwaiges Bedienungspersonal dieses. Sollte als z. B. bei Fehlfunktion der Maschine die Fühlerspitze 10, die in das Innere einer Form für die Kunststoffformgebung hineinragt, am Endbereich vom Inneren der Maschine her beschädigt und insbesondere abgerissen oder aufgerissen werden, so ist das Innere 25 des Schaftes 11 zuverlässig durch die Sicherungseinrichtung 30 abgesperrt.
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Bei einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Sicherheitseinrichtung 30 lediglich eine den Durchlass durch den Schaft 11 quer absperrende Sperrwand 33 auf, die dann auf der Innenseite des Schaftes 11 mit diesem durch Schweißen, Löten, insbesondere Hartlöten, od. dgl. fest verbunden ist. Da der Temperaturleiter 22 durch den Befestigungsabschluss 32 an der Sperrwand 33 befestigt ist, ist dadurch die Durchführung 31 zwischen dem Temperaturleiter 22 und der Sperrwand 33 abgeschlossen, so dass auch dadurch kein Hindurchdringen nach außen geschehen kann.
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Die beschriebene Sicherheitseinrichtung 30 und überhaupt der erläuterte Aufbau des Temperaturfühlers sind einfach, kostengünstig und bieten im hohen Maße Sicherheit.