Allgemeine Informationen zu Temperaturmessgeräten

Auswahlkriterien für Thermometertypen

Kriterien

Thermometertyp

Bimetall

Gasdruck

Flüssigkeitsausdehnung

Anzeigebereich

-100 °C bis +600 °C

-40 °C bis +800 °C-60 °C bis +200 °C

Genauigkeitsklasse

Klassen 1 und 2

Klassen 1 und 2

Klassen 1 und 2

Einfluss der Umgebungstemperatur

kein Einfluss

ja

ja

Kompensation

nicht erforderlich

Teilkompensation

Vollkompensation

Abhängigkeit von der Lage

nein

nein

ja

Beständigkeit gegenüber Vibration durch Dämpfung

weniger gut

gut

gut

Länge des Temperaturaufnehmers

ca. 1000mm

keine Begrenzung

keine Begrenzung

Ausführung mit Fernleitung möglich

nein

ja

ja

Umweltverträglichkeit

gut

gut

weniger gut wegen einiger, nicht umweltverträglicher Flüssigkeiten

Montage- und Betriebshinweise für Thermometer

Anwendungsbereich

Je nach Anforderung und Einsatzbedingungen stehen unterschiedliche Geräteausführungen zur Verfügung. Zur Beurteilung und Inbetriebnahme unserer Geräte geben wir nachfolgend einige Hinweise.

Auswahlkriterien

Der Anwender muss sicherstellen, dass das richtige Temperaturmessgerät hinsichtlich

  • Anzeigebereich und

  • Ausführung (z.B. Beständigkeit der Materialien gegen Messstoffe, Messbereich, etc.)

ausgewählt wird.

Die für den Anwendungsfall geltenden Vorschriften sind zu beachten.

Messprinzipien

Mechanische Temperaturmessgeräte sind im Aufbau einfach, robust und zuverlässig. Sie benötigen für ihre Funktion keine Fremdenergie. Für Zeigerthermometer werden im Wesentlichen Bimetallsysteme oder Gasdruck- bzw. Flüssigkeitsmesssysteme eingesetzt.

Bimetall-Thermometer

Das Bimetall-Thermometer besteht im Wesentlichen aus dem Temperaturaufnehmer mit fixierter Bimetall-Wendel und einer damit fest verbundenen Anzeigeeinheit mit Zifferblatt und Zeiger. Die Drehbewegung von 270° der Bimetall-Wendel wird direkt über eine Welle auf den Zeiger übertragen. Durch verschiedene Materialkombinationen des Bimetalls können Anzeigebereiche zwischen -100°C und +600°C gewählt werden. Bauformen und Abmessungen sind in der EN 13190 festgelegt.

Folgende Ausführungen können mit Bimetall angeboten werden:

  • Bimetall-Thermometer mit axialem Tauchrohr (Bimetall-Wendel ist über eine Anlenkwelle direkt mit dem Zeiger verbunden)

  • Bimetall-Thermometer mit senkrechtem Tauchrohr (Bimetall-Wendel und Zeiger sind über eine 90° Umlenkfeder oder bei Industrieausführungen mit einem Winkelwerk miteinander verbunden)

  • Bimetall-Thermometer mit verstellbarem Gelenkschaft (Bimetall-Wendel und Zeiger sind über eine Umlenkfeder miteinander verbunden und durch ein Gelenk bis zu 90° verstellbar)

Funktion des Bimetalls

Die Bimetall-Wendel besteht aus zwei fest miteinander verbundenen Metallstreifen unterschiedlicher Temperaturausdehnung. Diese Streifen werden spiralförmig gewickelt. Durch geeignete Wahl von Wickellänge, Durchmesser und Materialpaarung erfolgt eine Abstimmung derart, dass bei Nenntemperaturbereich eine Drehbewegung von 270° erreicht wird. Bimetall-Wendeln sind für Dauergebrauchstemperaturen bis 500°C verfügbar. Kurzfristige Belastungen bis 600°C sind bei Geräten mit entsprechenden Anzeigebereichen zulässig.

Federthermometer

Federthermometer bestehen im wesentlichen aus dem Tauchrohr mit einem Druckkessel und der Anzeigeeinheit. Beide Teile sind über eine Kapillare miteinander verbunden. Der Kessel gilt als der aktive Teil des Tauchrohres und ist mit einem Gas oder einer Flüssigkeit als Ausdehnungsstoff gefüllt. Eine Temperaturänderung im Kessel bewirkt eine Auslenkung des Schneckenfedermesswerkes und wird so zur Anzeige gebracht. Durch geeignete Wahl der Kessel lassen sich unterschiedliche Messbereiche verwirklichen:

  • Systeme mit Gasfüllung:                   -200°C bis +400°C

  • Systeme mit Flüssigkeitsfüllung:      -50°C bis +600°C

Bauformen und Abmessungen richten sich nach EN 13190. Folgende Ausführungen können als Federthermometer ausgeführt werden:

  • Federthermometer mit senkrechtem Tauchrohr

  • Federthermometer mit axialem Tauchrohr

  • Federthermometer mit verstellbarem Gelenkschaft (Tauchrohr und Anzeiger können bis zu einem Winkel von 90° zueinander verstellt werden)

  • Federthermometer mit Fernleitung (Tauchrohr und Anzeiger ist über eine Fernleitung miteinander verbunden)

Schneckenfedermesswerk

Dieses setzt sich zusammen aus der Schneckenfeder, einem spiralförmig aufgewickelten Flachrohr aus Spezialstahl und dem Zeigerwerk. Eine Druck- bzw. Volumenveränderung des Ausdehnungsstoffes im Kessel bewirkt eine Verformung der  Schneckenfeder, die über das Zeigerwerk in eine Drehbewegung von 270° umgesetzt und zur Anzeige gebracht wird. Das Inhaltsvolumen der Schneckenfeder ist extrem klein, um eine Beeinflussung der Anzeige durch die Umgebungstemperatur gering zu halten.

Tauchrohr

Das Tauchrohr besteht aus einem geschlossenem Rohrkörper aus Stahl bzw. Edelstahl. Im oberen Bereich des Tauchrohres befindet sich die Anschlussarmatur, die in verschiedenen Gewindeausführungen lieferbar ist. Der Bereich des Druckkessels gilt als der  aktive Teil des Tauchrohres, der vollständig die Prozesstemperatur erreichen muss.

Fernleitung

Die Fernleitung aus Stahl, Kupfer oder Edelstahl verbindet das Tauchrohr mit der Anzeigeeinheit. Um einen minimalen Anzeigefehler durch schwankende Fernleitungstemperaturen zu erhalten, sind bei Gasthermometern möglichst große Kesselvolumen anzustreben. Bei Flüssigkeitsthermometern kann durch eine Fernleitung mit Doppelkapillare und einem speziellen Kompensationswerk der Anzeigefehler durch äußere Temperatureinwirkungen aufgehoben werden. Diese Methode nennt man Vollkompensation.

Anzeige- und Messbereiche

Bei Temperaturmessgeräten unterscheiden sich der Anzeigebereich und der Messbereich. Die Fehlergrenzen werden innerhalb des Messbereichs eingehalten. Das Temperaturmessgerät ist deshalb so zu wählen, dass der Messbereich bei Normalbetrieb nicht überschritten wird. Die entsprechenden Anzeige- und Messbereiche entnehmen Sie bitte der Tabelle unter Anzeigebereiche, Genauigkeitsklassen und Fehlergrenzen (Auszug) nach EN 13190.

Fehlergrenzen

Die Fehlergrenzen für Thermometer teilen sich in 2 Klassen (1 und 2) und sind in der Norm EN 13 190 festgelegt. Siehe dazu auch unter Anzeigebereiche, Genauigkeitsklassen und Fehlergrenzen (Auszug) nach EN 13190.

Umgebungsbedingungen

Erschütterungen

Können Erschütterungen des Temperaturmessgerätes nicht durch geeignete Installation vermieden werden, so sind Geräte mit Zeigerwerkdämpfung oder Flüssigkeitsfüllung einzusetzen.

Korrosive Atmosphäre

Bei korrosiver Atmosphäre sind entsprechend geeignete Gehäuse und Bauteile aus beständigen Werkstoffen vorzusehen. Dem Außenschutz dienen auch besondere Oberflächenbehandlungen.

Schutzrohre

Ein besonderes Problem bei der Installation von Temperaturmessstellen ist der Wärmetransport in den Prozess hinein oder aus dem Prozess heraus über das Messgerät. Dies hat zur Folge, dass der aktive Teil des Tauchrohres nicht die volle Prozesstemperatur erreicht und es damit zu Fehlanzeigen kommt.

Wird die Mindesteintauchtiefe am Tauchrohr nicht angegeben, so muss die volle Prozesstemperatur bis zur Verschraubung des Gerätes anstehen. Bei Geräten mit Fernleitung ist der Temperatureinfluss auf die Kapillaren zu berücksichtigen. Soweit diese ganz oder zum Teil der Prozesstemperatur ausgesetzt sind, ist eine Kalibrierung werkseitig möglich. Bei Bedarf kann der Temperatureinfluss auf die Fernleitung berechnet werden.

Verschiedene Formen von Schutzrohren finden sie unter Ausführung der Schutzrohre für Universal-Bimetall-Thermometer, Ausführung der Schutzrohre für Bimetall-Thermometer und Ausführung der Schutzrohre für Gasdruckthermometer.

Montage

Die Belastbarkeit des Thermometers ist abhängig von folgenden Parametern:

  • Messstoff

  • Messstoffdruck

  • Messstofftemperatur

  • Strömungsgeschwindigkeit

  • Einbaulänge und

  • Werkstoff

Vor der Montage ist sicherzustellen, dass das Gerät hinsichtlich

  • Prozessanschluss

  • Medienverträglichkeit

  • Temperaturbeständigkeit und

  • Messbereich

geeignet ist. Dichtungen müssen für den Prozessanschluss geeignet und gegen den Messstoff beständig sein.

Um den Messfehler durch Wärmeableitung klein zu halten, sollte der Fühler so tief wie möglich in das zu messende Medium eintauchen.

Vibrationen und pulsierende Messstoffe können die Lebensdauer von Messwerken wesentlich beeinflussen. Es wird empfohlen, Gehäuse mit Flüssigkeitsdämpfung einzusetzen.

Bei Betrieb mit Fernleitung ist diese fest und vibrationsarm zu verlegen. Der Temperatureinfluss auf die Fernleitung ist zu berücksichtigen. Soweit die Fernleitung der Prozesstemperatur ausgesetzt wird, ist eine Kalibrierung werksseitig möglich.

Bei der Montage mit Schutzrohren sind für den Wärmefluss und damit verbundene Messfehler zusätzlich die Wärmeleitwiderstände Medium-Schutzhülse-Tauchrohr zu berücksichtigen. Der Wärmewiderstand zwischen Schutzrohr und Tauchrohr lässt sich dabei durch Wärmeleitpasten bzw. Öle wesentlich verbessern.

Wartung und Reparatur

Temperaturmessgeräte sind im allgemeinen Wartungsfrei, eine Wartung der Geräte ist prinzipiell nicht erforderlich.

Reparaturen dürfen ausschließlich vom Hersteller vorgenommen werden. Vor Einsendung eines Gerätes zur Reparatur sind die messstoffberührten Teile sorgfältig vom Messstoff zu reinigen, insbesondere bei gefährlichen Messstoffen. Die Warenrücksendung ist mit dem Warenrücksendeformular abzuhandeln.

Elektrische Zusatzeinrichtungen

Die Montage und der elektrische Anschluss darf nur durch geschultes Fachpersonal erfolgen. Geräte mit elektrischen Zusatzeinrichtungen sind mit einem Typenschild gekennzeichnet, aus dem sich ergibt, wie der elektrische Anschluss zu erfolgen hat.

Die Belastungsgrenzen sind unbedingt zu berücksichtigen. Ein Überschreiten könnte zu Beschädigungen führen. Die nationalen und internationalen Sicherheitsvorschriften (z.B. VDE 0100) sind bei Montage, Inbetriebnahme und Betrieb der Geräte unbedingt zu beachten. Es ist darauf zu achten, dass die Kabeldurchmesser mit den Nennweiten der Dichteinsätze übereinstimmen. Verschraubungen sind fest anzuziehen. Nur dann sind bestätigte Schutzarten gegeben. Bei Ausführungen mit Winkelstecker, Steckverbinder oder Kabelanschlussdose sind die zentral angeordneten Befestigungsschrauben handfest anzuziehen.

Bei Geräten mit Magnetsprungkontakt ist zu beachten, dass die CE-Kennzeichnung nach EMV- Richtlinie nur gilt, soweit die Schalthäufigkeit 5 Schaltspiele pro Minute nicht überschreitet.

Soweit vorgegeben, sind geeignete Trennschaltverstärker oder Multifunktionsrelais zu verwenden (z.B. bei Geräten mit Induktivkontakt). Die gültigen Bedienungsvorschriften hierzu sind zu beachten.

Lagerung

Die Thermometer unter trockenen und sauberen Bedingungen und möglichst in den Originalverpackungen lagern und transportieren. Zulässige Lagertemperatur: -20°C bis +60°C.  Stöße und Vibrationen sind zu vermeiden.

Im Fall von Unklarheiten oder Unsicherheiten wenden Sie sich im Zweifelsfalle bitte an den Hersteller.

Einbauhinweise

Die Einbaurichtlinien des Herstellers sollten beachtet werden. Wichtig beim Einbau der Thermometer ist die Wahl des geeigneten Einbauortes unter Beachtung des uneingeschränkten Zugangs bei der Montage/Demontage/Wartung; beim Ablesen. Wärmetechnisch-tote Stellen sind zu vermeiden. Der Einfluss der Umgebungstemperatur muss durch geeignete Maßnahmen so begrenzt werden, dass sie dem Nenngebrauchsbereich der Umgebungstemperatur entsprechen. Umgebungstemperaturen außerhalb dieses Bereiches beeinflussen das Messergebnis und führen zu Abweichungen der Anzeige. Soweit möglich, sollten Thermometer dort eingebaut werden, wo der Einfluss durch Vibrationen gering oder nicht vorhanden ist. Bei Thermometern mit Kapillaren dürfen deren Leitungen nicht geknickt werden. Die Herstellerangaben für den kleinsten Biegeradius sind zu beachten.

Anzeigebereiche

Grad Celsius, abgekürzt durch °C, ist die bevorzugte Einheit für die Temperaturmessung.

AnzeigebereichVarianten
0 °C bis 60 °C-20 °C bis +40 °C-30 °C bis +30 °C 
0 °C bis 80 °C-20 °C bis +60 °C-30 °C bis +50 °C-40 °C bis +40 °C
0 °C bis 100 °C-30 °C bis +70 °C-40 °C bis +60 °C 
0 °C bis 120 °C   
0 °C bis 160 °C   
0 °C bis 200 °C   
0 °C bis 250 °C   
0 °C bis 300 °C   
0 °C bis 400 °C   
0 °C bis 500 °C   
0 °C bis 600 °C   
Andere Anzeigebereiche auf Anfrage.

Genauigkeitsklassen

Festgelegt sind die folgenden Genauigkeitsklassen: Klasse 1 und Klasse 2. Die Klasse 1 ist für die Nenngrößen von 63 bis 160, die Klasse 2 für die Nenngrößen 40 bis 160 vorgesehen.

Fehlergrenzen

Anzeigebereich °C

Messbereich °C

Fehlergrenzen ±°C Klasse 1

Fehlergrenzen ±°C Klasse 2

-20 bis +40-10 bis +301,02,0
-20 bis +60-10 bis +501,02,0
-20 bis +120-10 bis +1102,04,0
-30 bis +30-20 bis +201,02,0
-30 bis +50-20 bis +401,02,0
-30 bis +70-20 bis +601,02,0
-40 bis +40-30 bis +501,02,0
-40 bis +60-30 bis +501,02,0
-100 bis +60-80 bis +402,04,0
0 bis 6010 bis 501,02,0
0 bis 8010 bis 701,02,0
0 bis 10010 bis 901,02,0
0 bis 12010 bis 1102,04,0
0 bis 16020 bis 1402,04,0
0 bis 20020 bis 1802,04,0
0 bis 25030 bis 2202,55,0
0 bis 30030 bis 2705,010,0
0 bis 40050 bis 3505,010,0
0 bis 50050 bis 4505,010,0
0 bis 600100 bis 50010,015,0
0 bis 700100 bis 60010,015,0
50 bis 650150 bis 55010,015,0
100 bis 700200 bis 60010,015,0
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