Zeigerthermometer

Was ist ein Elektronik-Kontakt (Typ 830.E)?

Elektronik-Kontakte sind mit berührungslos arbeitenden Schlitzinitiatoren ausgerüstet. Sie eignen sich besonders für ölgefüllte Messgeräte und sollten bei niedrigen Spannungen und kleinen DC-Lasten bevorzugt werden, z. B. für den Signaleingang einer SPS (speicherprogrammierbare Steuerung).

Was sind mechatronische Messgeräte?

In mechanische Messgeräte werden elektronische Komponenten oder Baugruppen integriert. Somit handelt es sich um eine rein mechanische Vor-Ort-Anzeige, die zusätzlich ein elektrisches Signal abgibt oder eine elektrische Schaltfunktion beinhaltet. Der Vorteil solcher Geräte: Fällt die Versorgungsenergie aus oder wird das Messsignal gestört bzw. unterbrochen, kann der Messwert trotzdem vor Ort zuverlässig abgelesen werden.

Was bedeutet NAMUR?

NAMUR ist die Abkürzung für Normenausschuss Mess- und Regeltechnik.

Welche Funktion hat der Hall-Sensor in Geräten vom Typ intelliGAUGE/intelliTHERM?

Geht das Magnetfeld, das einen Hall-Sensor beeinflusst, von einem sich bewegenden Permanentmagneten aus, der in einem festen Abstand zum Hall-Sensor angeordnet ist, so kann man den Drehwinkel des Permanentmagneten im Verhältnis zum Hall-Sensor messen.
In Geräten vom Typ intelliGAUGE/intelliTHERM wird ein Permanentmagnet mittig zur Zeigerwelle auf dem Zeiger befestigt. Dreht sich der Zeiger wird der Magnet mitgedreht. Somit verändert sich der Winkel der magnetischen Feldlinien, die zwischen den beiden magnetischen Polen verlaufen, relativ zum Hall-Sensor. Da je nach Winkel der Feldlinien zum Hall-Sensor ein unterschiedlich starkes Feld wirkt, erzeugt der Hall-Sensor eine Hall-Spannung, die proportional zum Drehwinkel des Zeigers und somit proportional zum Druck ist.

Was ist der Halleffekt?

Fließt durch ein Halbleiterbauteil ein konstanter Strom und setzt man dieses Bauteil einem Magnetfeld aus, so wird in diesem Halbleiter eine Spannung (Hall-Spannung) erzeugt, die proportional zur Stärke des Magnetfeldes ist.

Was bedeutet „Heißleiter“?

Heißleiter leiten Strom bei hohen Temperaturen besser als bei kalten Temperaturen. Sie werden auch als NTC-Widerstände (Negative Temperature Coefficent) bezeichnet. Typischerweise werden NTC in der Kunststoff- und Lebensmittelindustrie eingesetzt..

Wie funktioniert ein Widerstandsthermometer?

Bei einem Widerstandsthermometer ändert sich der elektrische Widerstand eines Sensors mit der Temperatur. Da der Widerstand bei Messwiderständen nach EN 60751 (2009-05) mit der Temperatur steigt, spricht man von PTC (Positive Temperature Coefficient). Im industriellen Einsatz werden üblicherweise Pt100- oder Pt1000-Messwiderstände verwendet. Die auf EN 60751 basierenden Thermometer sind in der DIN 43735 beschrieben.

Dürfen die mechanischen Zeigerthermometer mit einem CE-Kennzeichen in Verkehr gebracht werden?

Mit der CE-Kennzeichnung erklärt der Hersteller, Inverkehrbringer oder EU-Bevollmächtigte, „dass das Produkt mit allen zutreffenden europäischen Richtlinien übereinstimmt".
Da es keine verbindliche Anweisung (Richtlinie) für mechanischen Thermometer gemäß DIN EN 13190 gibt, dürfen solche Geräte auch nicht mit einem CE-Kennzeichen in Verkehr gebracht werden.

Fallen Gasdruck-Thermometer unter die Druckgeräterichtlinie und darf ein entsprechendes CE-Kennzeichen aufgebracht werden?

Gasdruck-Thermometer ohne zusätzliche adaptiertes Schutzrohr fallen im eingebauten Zustand als sog. „druckhaltende Ausrüstungsteile“ sowie im nicht eingebautem Zustand oder eingebaut im Schutzrohr als sog. „Druckbehälter“ in den Geltungsbereich der Richtlinie 2014/68/EU (vormals DGRL 97/23/EG). Die Einstufung erfolgt nach Artikel 4, Absatz 3 der anzuwendenden Richtlinie 2014/68/EU (Auslegung, Fertigung und Prüfung erfolgt gemäß geltender guter Ingenieurpraxis). Die Produkte dürfen hinsichtlich der oben genannten Richtlinie nicht mit CE gekennzeichnet werden bzw. eine Konformität bestätigt werden. Eine Herstellererklärung kann auf Bedarf angefordert werden.


Hat die Umgebungstemperatur Einfluss auf die Messfeder im Gasdruckgehäuse?

Ja, deshalb wird eine Bimetallkompensation zwischen Werk und Messfeder installiert. Diese ist technisch in einem bestimmten Bereich begrenzt. Die Standardumgebungstemperatur ist bei WIKA-Gasdruckgeräten bei 23 ± 10 °C. Abweichende Umgebungstemperaturen sind möglich, müssen aber spezifiziert werden.


Wie kann man verhindern, dass sich die Nullpunktslage der gefertigten Thermometer bereits im Fertigungsprozess, sicher aber im späteren Gebrauch verschiebt (driften)?

Solches Driften kann durch eine geeignete Wärmebehandlung (Alterung) vorweggenommen werden. Die für den Einbau fertiggestellten Bimetallfedern werden bei einer Temperatur von 350 °C … 400 °C, wenn erforderlich auch bei noch höheren Temperaturen, aber unterhalb ihrer Anwendungsgrenze stabilisiert und anschließend langsam abgekühlt.

Wie funktioniert ein Bimetall-Thermometer?

Ein Streifen aus zwei untrennbar aufeinander gewalzten Blechen aus Metallen verschiedener Ausdehnungskoeffizienten („Bimetall”) krümmt sich bei Temperaturänderung. Die Krümmung ist annähernd proportional der Temperaturänderung. Aus den Bimetallstreifen wurden zwei verschiedene Messsystemformen entwickelt: Schraubenfeder oder Spiralfeder. Durch mechanische Verformung der Bimetallstreifen in vorgenannte Federformen entsteht bei Temperaturänderung eine Drehbewegung. Wird das eine Ende der Bimetallmesssysteme fest eingespannt, dreht das andere Ende die Zeigerwelle. Die Anzeigebereiche liegen zwischen -70 und +600 °C bei Genauigkeiten Klasse 1 und 2 nach EN 13190.

Wie funktioniert ein Gasdruck-Thermometer?

Das Messsystem des Zeigerthermometers besteht aus Tauchschaft, Kapillarleitung und Rohrfeder im Gehäuse. Diese Teile sind zu einer Einheit verbunden. Das komplette Messsystem ist unter Druck mit einem inerten Gas gefüllt. Eine Temperaturänderung bewirkt im Tauchschaft eine Veränderung des Innendruckes. Der Druck verformt die Messfeder, deren Auslenkung über ein Zeigerwerk auf den Zeiger übertragen wird. Schwankungen der Umgebungstemperatur auf das Gehäuse können vernachlässigt werden, da zwischen dem Zeigerwerk und der Messfeder ein Bimetallelement zur Kompensation eingebaut ist. Die Anzeigebereiche liegen zwischen -200 und +700 °C bei Genauigkeit Klasse 1 nach EN 13190.

Wie funktioniert ein Tensionsthermometer?

Die Messwerterfassung erfolgt über das flüssigkeitsgefüllte Messsystem, das aus Temperaturfühler, Kapillarleitung und Bourdonfeder besteht. Alle drei Systeme stellen ein geschlossenes Rohrsystem dar. Der Innendruck in diesem System ändert sich mit der anliegenden Temperatur. Dadurch wird die mit der Feder verbundene Zeigerachse gedreht und der Temperaturwert auf der Skala angezeigt. Die Fernleitung, mit Längen zwischen 500 und 10.000 mm, ermöglicht Messungen auch an entfernten Messstellen. Die Anzeigebereiche liegen zwischen -40 und +400 °C bei Genauigkeiten Klasse 1 und 2 nach EN 13190.

Wie lange dauert es, bis ein Tensionsthermometer die reale Mediumstemperatur anzeigt?

Faustregel: nach 90 sek Angleichdauer sind ca. 99% des Messwertes erreicht.

Ist eine Ersteichung bei mechanischen Thermometern möglich?

Seit dem 01.01.2015 ist das neue Mess- und Eichgesetz in Kraft. Dieses lässt für das Zeigerthermometer keine Ersteichung mehr zu. Wenn für das erstmalige Inverkehrbringen eines Messgerätes eine Ersteichung gefordert ist, so wird diese Forderung mit einem Konformitätsbewertungsverfahren ersetzt. Die Konformitätsbewertung eines Messgerätes ersetzt grundsätzlich die frühere Ersteichung.

Anstelle des zuständigen Eichamtes bestätigt eine vom Hersteller ausgewählte Konformitätsbewertungsstelle (die wiederum ein Eichamt sein kann) die Konformität eines Messgerätes mit den geltenden Rechtsvorschriften durch Ausstellung einer Konformitätsbescheinigung. Der Hersteller des Messgerätes erstellt auf dieser Basis eine schriftliche Konformitätserklärung für das Messgerät. Nach Ablauf der Gültigkeit ist - sofern die Voraussetzungen vorliegen – wie gewohnt eine (Re-)Eichung erforderlich, um das Messgerät wieder im geschäftlichen und/oder amtlichen Verkehr zu verwenden.

Sowohl die Konformitätsbescheinigung als auch der Eichschein haben die gleiche Wertigkeit - nach den Richtlinien des New Approach 2004/22/EG und 2009/23/EG sowie nach dem Mess- und Eichgesetz (MessEG) in Verbindung mit der darauf gestützten Mess- und Eichverordnung (MessEV).


Nach welcher Norm sind Gasdruck-Thermometer bzw. Bimetall-Thermometer gefertigt?

Gasdruck- bzw. Bimetall-Thermometer werden nach der Norm EN 13190 gefertigt. Sind elektrische Schaltkontakte mit verbaut, greift die DIN 16 196.

Was versteht man unter der aktiven Länge eines Thermometers?

Die aktive Länge eines Thermometers ist die Länge, über die das Thermometer die Temperaturen durch Zu- und Abflüsse der Wärme effektiv mittelt.

Welchen Einfluss hat die Umgebungstemperatur auf das Messergebnis?

Dies hängt von folgenden Parametern ab:
1. Verhältnis Volumen Fühler (Tubus) zu Messleitung und Bourdonfeder (Faustregel: 99:1)
2. Länge der Messleitung (Kapillarleitung), je länger desto mehr Einfluss
3. Höhe der Umgebungstemperatur (Wert), hohe Temperaturen bewirken einen Offset in der Anzeige, niedrige bewirken Verminderung

Möglichkeiten der Kompensation:
1. über Bimetall-Kompensationsfeder (entgegengesetzt der Zeigerlaufrichtung)
2. über Fehljustage (nur möglich wenn die Umgebungstemperatureinfluss konstant und bekannt ist)


Wie lang kann die Fernleitung beim Gasdruck- bzw. Tensionsthermometer maximal sein?

Theoretisch kann die Fernleitung eines Gasdruck-Thermometers bis zu 100 m lang sein. Jedoch ist ein großes Volumen des Fühlers notwendig, so dass das Gasdruck-Thermometer in Klasse 1 funktioniert. Bei den Tensionsthermometern ist die maximale Länge auf 15 m begrenzt, da das benötigte Flüssigkeitsvolumen sonst zu groß werden würde.

Welche mechanischen Einflüsse, außer die Betätigung von Schaltkontakten, können bei Bimetall-Thermometern Messfehler verursachen?

Bei schraubenförmiger Ausführung der Bimetallfeder tritt eine Hubbewegung des Zeigers auf, die unter Umständen dazu führt, dass der Zeiger auf dem Zifferblatt oder der Sichtscheibe aufsetzt. Mit Hilfe moderner Konstruktions- und Fertigungsmethoden werden Fehler dieser Art heute vermieden.

Wann verwendet man ein Gasdruck- bzw. Tensionsthermometer mit Fernleitung?

Gasdruck- bzw. Tensionsthermometer mit Fernleitung kommen an schwer zugänglichen Stellen und zur Überbrückung längerer Strecken zum Einsatz. Als Schutzüberzug für Fernleitungen ist ein flexibler Spiralschutzschlauch oder eine PVC-Beschichtung erhältlich.

Welches Gas wird als Füllmedium für Gasdruck-Thermometer verwendet?

Helium.

Warum kann man den Tauchschaft des Bimetall-Thermometers nicht länger als ca. 1 m fertigen?

Da die Gewichtskraft der Zeigerwelle größer ist, als die Kraft der sich drehenden Bimetallwendel, d. h. der Zeiger würde sich nicht mehr bewegen.

Warum ist bei hohen Vibrationen eine Flüssigkeitsdämpfung von Vorteil?

Da der Zeiger gedämpft wird und die Temperatur besser abgelesen werden kann.

Warum ist bei negativer Umgebungstemperatur eine Flüssigkeitsdämpfung von Vorteil?

Da bei ungefüllten Geräten durch eventuelle Bildung von Kondenswasser die Sichtscheibe beschlagen kann. Bei gefüllten Geräten ist dies nicht möglich.

Warum ist bei einem Bimetall-Thermometer eine Flüssigkeitsdämpfung nur bis 250 °C Mediumstemperatur möglich?

Da sich die Füllflüssigkeit (Silikonöl) im kompletten Thermometer, sprich auch im Tauchschaft befindet, erhitzt sich die Füllflüssigkeit auf die Mediumstemperatur. Dies kann zum Brand des Silikonöls führen.

Warum ist bei Gasdruck-Thermometern eine Flüssigkeitsdämpfung auch bei Mediumstemperaturen über 250 °C möglich?

Da nur das Gehäuse gefüllt wird, und somit sich die Mediumstemperatur nicht auf die Füllflüssigkeit übertragen kann, sind alle Temperaturbereiche von -200 °C … 700 °C möglich.

Warum ist die Ausbiegung über den gesamten Temperaturbereich nicht linear zur Temperaturerhöhung?

Da der spezifische Wärmeausdehnungskoeffizient der Bimetallkomponenten temperaturabhängig ist.

Warum wird der Abstand zwischen Tauchrohrwandung und Bimetallwendel so gering wie möglich gehalten?

Da der Wärmedurchgang des medienberührten Tauchrohrs auf die Bimetallfeder verbessert wird.

Was sind mechatronische Messgeräte?

In mechanische Messgeräte werden elektronische Komponenten oder Baugruppen integriert. Somit handelt es sich um eine rein mechanische Vor-Ort-Anzeige, die zusätzlich ein elektrisches Signal abgibt oder eine elektrische Schaltfunktion beinhaltet. Der Vorteil solcher Geräte: Fällt die Versorgungsenergie aus oder wird das Messsignal gestört bzw. unterbrochen, kann der Messwert trotzdem vor Ort zuverlässig abgelesen werden.

Wofür steht die Abkürzung TGT?

Ein Gerät vom Typ TGT (Temperature Gauge Transmitter) ist ein mechatronisches Temperaturmessgerät, das die Temperatur fremdenergiefrei anzeigt und gleichzeitig ein elektrisches Ausgangssignal erzeugt.

Welche Funktion hat der Hall-Sensor in Geräten vom Typ intelliTHERM?

Geht das Magnetfeld, das einen Hall-Sensor beeinflusst, von einem sich bewegenden Permanentmagneten aus, der in einem festen Abstand zum Hall-Sensor angeordnet ist, so kann man den Drehwinkel des Permanentmagneten im Verhältnis zum Hall-Sensor messen.
In Geräten vom Typ intelliTHERM wird ein Permanentmagneten mittig zur Zeigerwelle auf dem Zeiger befestigt. Dreht sich der Zeiger wird der Magnet mitgedreht. Somit verändert sich der Winkel der magnetischen Feldlinien, die zwischen den beiden magnetischen Polen verlaufen, relativ zum Hall-Sensor. Da je nach Winkel der Feldlinien zum Hall-Sensor ein unterschiedlich starkes Feld wirkt, erzeugt der Hall-Sensor eine Hall-Spannung, die proportional zum Drehwinkel des Zeigers und somit proportional zur Temperatur ist.

Was ist der Halleffekt?

Fließt durch ein Halbleiterbauteil ein konstanter Strom und setzt man dieses Bauteil einem Magnetfeld aus, so wird in diesem Halbleiter eine Spannung (Hall-Spannung) erzeugt, die proportional zur Stärke des Magnetfeldes ist.

Existieren für Schutzrohre GOST-Zertifikate?

Nein, da GOST-Zertifikate nur für Messgeräte existieren und ein Schutzrohr ein Zubehörteil eines Thermometers ist.

Dürfen Schutzrohre CE gekennzeichnet werden?

Schutzrohre dürfen grundsätzlich nicht CE gekennzeichnet werden. Ausnahme bildet durch sein besonderes Design, das zum orbitalen Einschweißen geeignete Schutzrohr Typ TW61 mit DN>25. Dieses fällt in den Anwendungsbereich der Druckgeräterichtlinie (2014/68/EU) und wird mit CE gekennzeichnet.

Wie hoch ist die zulässige Druckbelastung für Schutzrohre?

Im Anhang der DIN 43772 befinden sich Belastungsdiagramme, aus denen abhängig von Temperatur und Medium bezogen auf unterschiedliche Geometrien die zulässige maximale Druckbelastung abzulesen ist. Falls die Schutzrohrgeometrie nicht der DIN 43772 entspricht, können individuelle Schutzrohrberechnungen nach ASME PTC 19.3 oder Dittrich/Klotter durchgeführt werden, die als statische Ergebnisse u.a. die max. Druckbelastung beinhalten.

Was sind geeignete Werkstoffe für negative Temperaturen bei Schutzrohren?

Erste Wahl bei Tieftemperaturanwendungen sollten immer Edelstähle wie z. B. 1.4404 oder 316L sein. (Zulassung gem. AD2000 W10 bis zu -270 °C). Kohlenstoffstähle sind durch den Effekt des Steilabfalles detailliert zu betrachten.

Was sind die Einflussfaktoren auf die Ansprechzeiten bei Schutzrohren?

Vereinfacht kann gesagt werden, dass je stabiler ein Schutzrohr aufgebaut ist, desto langsamer es auf Temperaturänderungen anspricht. Um die Ansprechzeit zu optimieren, sind dünne Wandstärken sowie geringe Luftspalte zwischen Sensor und Bohrungsinnenwandung einzuhalten. Weitere Optimierung im Design sind fachgebohrte Böden und ausreichende Einbaulängen > 100 mm.

Was ist der Unterschied zwischen einteiligen und mehrteiligen Schutzrohren?

Mehrteilige Schutzrohre werden aus Rohren hergestellt, die prozessseitig z. B. mit einem verschweißten Bodenstück verschlossen werden. Einteilige Schutzrohre werden aus Stangenmaterial (Rund oder Sechskant) aus dem Vollen gefertigt.

Was ist die maximale Einbaulänge eines Schutzrohres?

Bei mehrteiligen Schutzrohren wird die maximale Länge durch die Herstelllänge von Rohren begrenzt, die bei ca. 5 ... 6 m liegt. Einteilige Schutzrohre aus Vollmaterial sind durch die Fertigungslänge der Tieflochbohrmaschine begrenzt, die je nach Modell zwischen 1.000 mm ... 2.000 mm liegt. Längere einteilige Schutzrohe müssen durch das Aneinanderschweißen von Einzelstücken aufgebaut werden.

Wie hoch ist die zulässige maximale Einsatztemperatur für Schutzrohre?

Die maximale Temperatur ist abhängig von verwendetem Werkstoff und den zu erfüllenden Standards. So kann z. B. ein Standard-Edelstahl an Luft bis zu ca. +900 °C eingesetzt werden, die maximale Einsatztemperatur beträgt ca. +600 °C und eine Zulassung kann bis ca. +450 °C bestehen.

Was ist die Mindesteinbaulänge eines Schutzrohres?

Die Einbaulänge eines Schutzrohres wird durch das verwendete Thermometer bestimmt. Generell kann bei mechanischen Thermometern von einer Mindesteinbaulänge von 60 ... 100 mm ausgegangen werden. Elektrische Thermometer benötigen eine Einbaulänge von mind. 35 ... 50 mm. Der Einzelfall ist jedoch zu prüfen.

Welche Tests und Prüfungen sind für Schutzrohre vorgeschrieben?

Gemäß DIN 43772 Punkt 4.6 sind alle Prüfungen und Bescheinigungen zwischen dem Hersteller und Anwender zu vereinbaren.

Wann werden einteilige oder mehrteilige Schutzrohre typischerweise eingesetzt?

Mehrteilige Schutzrohre sind generell für geringe bis mittlere Prozessbelastungen empfohlen. Einteilige Schutzrohre sind je nach Design für höchste Prozessbelastungen geeignet. So werden International oder in der petrochemischen Industrie fast ausschließlich einteilige Schutzrohre eingesetzt.