非侵入式温度计制造技术

本发明专利技术涉及一种用于确定和/或监视容纳体(2)中的介质(M)的温度(T)的设备(1)，包括：温度传感器(5)，以记录温度(T)；以及柔性、导热支撑元件(7)，其可布置在容纳体(2)的壁(W)的外表面上，并且其中，温度传感器(5)被固定至支撑元件(7)。元件(7)。元件(7)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】非侵入式温度计


[0001]本专利技术涉及一种用于在自动化技术中确定和/或监视容纳体中的介质温度的设备。例如，容纳体是容器或管道。

技术介绍

[0002]在现有技术的各种实施例中，温度计是已知的。因而，存在用于测量温度的温度计，其使用具有已知热膨胀系数的液体、气体或固体等的膨胀，将材料的电导率或由此衍生的变量与温度相关联，例如，在应用电阻元件的情况下的电阻或在热电偶的情况下的热电效应。相反，在辐射温度计，尤其是高温计的情况下，为了确定物质的温度，利用其热辐射。这些测量装置的测量原理在大量出版物中都有描述。
[0003]在电阻元件形式的温度传感器的情况下，已知所谓的薄膜和厚膜传感器以及所谓的NTC热敏电阻等。在薄膜传感器，尤其是电阻温度检测器(RTD)的情况下，使用传感器元件，例如，配备有连接线并被施加在基板上的传感器元件，其中，支撑基板的后面通常有金属涂层。用作传感器元件的是所谓的电阻元件，电阻元件例如基于铂元件并且也可以按名称PT10、PT100和PT1000等商购。
[0004]在热电偶形式的温度传感器的情况下，温度又由热电压确定，热电压发生在不同材料的单侧连接的热电偶线之间。对于温度测量，通常采用DIN标准IEC584的热电偶作为温度检测器，例如：K、J、N、S、R、B、T或E型热电偶。然而，其他材料对，尤其是具有可测量塞贝克效应的材料对也是可能的。
[0005]温度测量的准确性敏感地取决于热接触和特别占主导地位的热传导。在这种情况下，介质、介质位于其中的容纳体、温度计和过程环境之间的热流动起着决定性的作用。为了可靠地确定温度，重要的是温度传感器和介质基本上处于热平衡，至少持续记录温度所需的一定时间。温度计对温度变化的反应时间也称为温度计的响应时间。
[0006]当温度传感器浸入介质中时，尤其可以实现测量的高准确性。因而，已知有许多温度计，在这些温度计的情况下，温度传感器或多或少地与介质直接接触。这样可以实现介质与温度传感器之间比较好的耦合。
[0007]然而，对于不同的过程和许多容纳体，尤其是小型容器或管道，温度的非侵入式确定是有利的。因而，同样地，已知下列温度计，其可以从外部/内部被固定到介质位于其中的容纳体中。这种装置，也称为表面温度计或接触式传感器，例如从文献如DE102014118206A1或DE102015113237A1中已知。在这种测量装置的情况下，温度传感器不与过程直接接触。这就要求，为了确保良好的热耦合，必须考虑各种附加方面。因而，例如，容器与温度计之间的机械接触以及随之而来的热接触对于可实现的测量准确性是决定性的。在接触不充分的情况下，不可能进行精确的温度确定。
[0008]用作表面温度计或表皮点温度计的测量插件通常带有热电偶形式的温度传感器，热电偶被直接焊接到管子或容器的外表面或表皮上。在这种情况下，热电偶的更换可能既费时又昂贵，尤其是因为更换可能需要暂时关闭过程和/或应用。为了克服这些缺点，例如
通过US5382093和截至本申请的最早提交日未公开的欧洲专利申请No.18198608.4，在每种情况下，已知能够简单地更换温度传感器的温度计的实施例。
[0009]此外，已知有许多用于非侵入式温度测量的温度计的不同实施例，诸如在文献US2016/0047697A1、DE102005040699B3、EP3230704B1或EP2038625B1中所描述的。
[0010]在非侵入式温度确定的情况下，核心问题是将热从过程排出到环境。与将温度传感器直接引入过程的情况相比，这导致显著更大的测量误差。

技术实现思路

[0011]因此，本专利技术的目的在于提供一种用于非侵入式温度测量的温度计，其特征在于测量的高准确性。
[0012]该目的通过根据权利要求1所述的用于确定和/或监视过程变量，尤其是容纳体(尤其是容器或管道)中的介质的温度或流量的设备实现。本专利技术的设备包括：温度传感器，以记录温度；以及柔性、导热支撑元件，其可布置在容纳体的外表面上，其中，温度传感器被固定至支撑元件。
[0013]支撑元件尤其被实施为，使得其可配合到容纳体的轮廓。支撑元件可以例如至少部分地围绕容纳体的壁布置。在管道形式的容纳体的情况下，尤其优选的是沿着垂直于容纳体的纵轴的横截面的周边线布置。
[0014]温度传感器优选地在支撑元件的背对容纳体的区域中以布置在其上的状态被固定到支撑元件。设备从容纳体的外部区域与容纳体热接触。因而，介质的温度经由容纳体的壁间接地确定。在这种情况下，通过导热支撑元件，将热从过程引导到至少一个温度传感器，因而，温度传感器与过程基本热平衡。因而，温度传感器基本上暴露于过程温度，即使其位于容纳体外部。这进而使得设备的测量准确性提高。
[0015]设备可以可选地进一步具有电子设备。可替选地，电子设备也可以是可与设备连接的单独组件。此外，与温度传感器有利地相关联的是至少一根用于电接触的连接线。
[0016]实施例包括温度传感器其是电阻元件或热电偶。
[0017]设备还可以进一步包括一个以上的温度传感器，其中，所有温度传感器都被固定至支撑元件。
[0018]另一实施例包括用于至少温度传感器的原位校准和/或验证的设备包括至少一个参考元件，参考元件被固定至支撑元件并且至少部分地由至少一种材料组成，该材料在与校准第一温度传感器相关的温度范围内，在至少一个预定相变温度下具有至少一种相变，在该相变情况下，材料保持固态。在这方面，全面参考本专利技术上下文中的EP02612122B1。有利地，通过使用导热支撑元件，温度传感器与参考元件始终彼此热平衡，而与支撑元件上相对于彼此的确切布置无关。
[0019]在又一实施例中，设备包括被固定到支撑元件的加热元件。通过加热元件，设备可以另外被加热到可预定温度。再次，导热支撑元件确保被固定到支撑元件的设备的所有组件都暴露于基本可预定的温度。
[0020]此外，通过加热元件，可以根据现有技术中本身公知的热流量测量的测量原理来执行流量的确定。
[0021]据此，可以以两种不同的方式确定流量。在本专利技术的范围内，术语“流量”包括介质
的体积流量以及质量流量两者。同样地，可以确定介质的流速或流率。
[0022]在第一测量原理中，传感器元件暴露在流经管道的介质中并被加热，使得其温度基本保持恒定。在已知且至少有时是介质的恒定特性的情况下，诸如介质的温度、其密度或成分，可以基于将温度保持在恒定值所需的加热功率确定流经管道的介质的质量流量。在这种情况下，介质的温度是介质在没有加热元件的附加热输入的情况下所具有的温度。相反，在第二测量原理的情况下，加热元件以恒定的加热功率运行，并且在加热元件下游测量介质的温度。在这种情况下，介质的测得温度提供了与质量流量有关的信息。
[0023]例如，加热元件可以是电阻加热器。例如，使用所谓的电阻元件，例如，RTD电阻元件(电阻温度检测器)，尤其是铂元件，诸如可以按名称PT10、PT100和PT1000等商购的。电阻元件经由转本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于确定和/或监视过程变量，尤其是容纳体(2)中的介质(M)的温度(T)或流量的设备(1)，所述设备包括：温度传感器(5)，所述温度传感器记录温度(T)；以及柔性、导热支撑元件(7)，所述柔性、导热支撑元件能够布置在所述容纳体(2)的壁(W)的外表面上，并且其中，所述温度传感器(5)被固定至所述支撑元件(7)。2.根据权利要求1所述的设备(1)，其中，所述温度传感器(5)是电阻元件或热电偶。3.根据权利要求1或2所述的设备(1)，进一步包括用于至少所述温度传感器(5)的原位校准和/或验证的至少一个参考元件(8)，其中，所述参考元件(8)被固定至所述支撑元件(7)并且至少部分地由至少一种材料组成，所述材料在与校准所述第一温度传感器(5)相关的温度范围内，在至少一个预定相变温度下具有至少一种相变，在所述相变情况下，所述材料保持固态。4.根据上述权利要求中的至少一项所述的设备(1)，进一步包括加热元件(9)，所述加热元件被固定到所述支撑元件(7)。5.根据上述权利要求中的至少一项所述的设备(1)，其中，所述支撑元件(7)由金属编织或毡织物构成，尤其是使用铜。6.根据上述权利要求中的至少一项所述的设备(1)，包括绝热单元(11)，所述绝热单元至少部分地围绕所述支撑元件(7)。7.根据权利要求6所述的设备(1)，其中，所述绝热单元(11)至少部分地由硅...

【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼尔，
申请(专利权)人：恩德莱斯豪瑟尔韦泽尔有限商业两合公司，
类型：发明
国别省市：