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Title:
PRODUCTION METHOD FOR A THERMAL ELEMENT AND THERMAL ELEMENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2016/066496
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a production method for a thermal element (1). The production method involves providing a base module for the thermal element (1). The base module comprises a sleeve (2) having a measuring tip (3). Two cables (4) are directed inside the sleeve (2). The cables (4) are also directed out of the sleeve (2) through an opening (5) of the sleeve (2). The production method also involves providing a seal (6) for sealing the opening (5) of the sleeve (2), said seal having two cable feed-throughs (7). The seal (6) is then introduced into the opening (5) of the sleeve (2), wherein each cable (4) is directed through one of the respective cable feed-throughs (7). In addition, the introduced seal (6) is secured to the sleeve (2). The invention also relates to a thermal element (1).

Inventors:
SOTKOVSKY, Radim (Lesni 1828, Frydek-Mistek, 73801, CZ)
Application Number:
EP2015/074379
Publication Date:
May 06, 2016
Filing Date:
October 21, 2015
Export Citation:
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Assignee:
CONTINENTAL AUTOMOTIVE GMBH (Vahrenwalder Straße 9, Hannover, 30165, DE)
International Classes:
G01K1/08; G01K7/02
Foreign References:
EP2537013A12012-12-26
DE202013100708U12013-04-05
EP2410306A22012-01-25
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Claims:
Herstellungsverfahren für ein Thermoelement (1), umfassend die Schritte:

- Bereitstellen eines Grundmoduls für ein Thermoelement

(1) , das Grundmodul umfassend eine Hülse (2) mit einer Messspitze (3) und zwei innerhalb der Hülse (2) geführte Kabel (4), die durch eine Öffnung (5) der Hülse (2) aus der Hülse (2) geführt sind;

- Bereitstellen einer Dichtung (6), zum Abdichten der Öff¬ nung (5) der Hülse (2), die zwei Kabeldurchführungen (7) aufweist ;

- Einbringen der Dichtung (6) in die Öffnung (5) der Hülse

(2) , wobei jeweils ein Kabel (4) durch jeweils eine der Kabeldurchführungen (7) geführt wird;

- Festlegen der eingebrachten Dichtung (6) an der Hülse (2) .

Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, wobei die Hülse (2) des Grundmoduls einen Metallwerkstoff aufweist.

Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Dichtung (6) einen Kunst StoffWerkstoff aufweist.

Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Schritt des Festlegens der Dichtung (6) ein Um formen der Hülse (2) umfasst.

Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Schritt des Festlegens der Dichtung an der Hülse (2) ein Crimpen oder Rollen der Hülse (2) umfasst.

6. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Schritt des Festlegens der Dichtung (6) ein Um formen der Dichtung (6) umfasst. Thermoelement (1), umfassend:

- ein Grundmodul, umfassend eine Hülse (2) mit einer Mess¬ spitze (3), und zwei, innerhalb der Hülse (2) geführte Kabel (4), die durch eine Öffnung (5) der Hülse (2) aus der Hülse (2) geführt sind;

- eine Dichtung (6) mit zwei Kabeldurchführungen (7), die in die Öffnung (5) der Hülse (2) eingebracht ist, wobei jeweils ein Kabel (4) durch jeweils eine der Kabeldurch¬ führungen (7) geführt ist;

wobei die Dichtung (6) an der Hülse (2) festgelegt ist und die Öffnung (5) der Hülse (2) abdichtet.

Thermoelement (1) nach Anspruch 7, wobei die Hülse (2) aus einem Metallwerkstoff gefertigt ist.

Thermoelement (1) nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Dich¬ tung (6) aus einem KunstStoffwerkstoff gefertigt ist.

Thermoelement (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Dichtung (6) mittels einer Umformung der Hülse (2) an der Hülse (2) festgelegt ist.

Thermoelement (1) nach Anspruch 10, wobei die Umformung der Hülse (2) eine Eindrückung an ihrer äußeren Oberfläche umfasst und eine nach innen gerichtete Ausbuchtung an ih¬ rer inneren Oberfläche umfasst.

Description:
Beschreibung

Herstellungsverfahren für ein Thermoelement und Thermoelement

Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für ein Ther ¬ moelement und ein Thermoelement.

Thermoelemente wandeln durch Thermoelektrizität Wärme in elek ¬ trische Energie und werden auch Temperaturmessgeber oder Wärme ¬ fühler genannt. Hierdurch lässt sich eine Temperatur elektrisch messen. Derartige Thermoelemente verlangen eine elektrische Kontaktierung, die gegen Umwelteinflüsse wie Feuchtigkeit zu schützen ist. Gleichzeitig soll eine Beständigkeit gegen hohe Temperaturschwankungen aber auch mechanische Beanspruchung ge ¬ währleistet sein.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Herstellungsverfahren für ein Thermoelement und ein Thermoelement aufzuzeigen, die oben ge ¬ nannte Probleme überwinden.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Herstellungsverfahren für ein Thermoelement gelöst . Das Herstellungsverfahren umfasst die Schritte:

- Bereitstellen eines Grundmoduls für ein Thermoelement, das Grundmodul umfassend eine Hülse mit einer Messspitze und zwei innerhalb der Hülse geführte Kabel, die durch eine Öffnung der Hülse aus der Hülse geführt sind;

- Bereitstellen einer Dichtung, zum Abdichten der Öffnung der Hülse, die zwei Kabeldurchführungen aufweist;

- Einbringen der Dichtung in die Öffnung der Hülse, wobei je ¬ weils ein Kabel durch jeweils eine der Kabeldurchführungen geführt wird;

- Festlegen der eingebrachten Dichtung an der Hülse. Durch die Öffnung der Hülse wäre das Grundmodul des Thermoele ¬ ments beispielsweise für ein Eindringen einer Feuchtigkeit an ¬ fällig, was zu einer Beschädigung des Thermoelements führen kann. Das Vorsehen einer Dichtung, die zwei Kabeldurchführungen aufweist, erlaubt es, eine separat gefertigte Dichtung über die Kabel und in die Öffnung der Hülse einzuschieben. Durch ein Festlegen der eingebrachten Dichtung an der Hülse wird die Öff ¬ nung der Hülse abgedichtet, sodass die Hülse, beziehungsweise das Thermoelement geschützt ist.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Hülse des Grundmoduls einen Metallwerkstoff auf.

Dadurch, dass die Hülse einen Metallwerkstoff aufweist, kann die Dichtung einfach hergestellt werden. Darüber hinaus bietet ein Metallwerkstoff ein hohes Maß an Robustheit gegenüber me ¬ chanischen Beanspruchungen. Insbesondere ist die Hülse aus ei ¬ nem Metallwerkstoff gefertigt.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Dichtung einen Kunststoffwerkstoff auf.

Dadurch, dass die Dichtung einen KunstStoffWerkstoff aufweist, kann zum einen eine einfache Produktion der Dichtung aber auch eine einfache Isolation und Dichtung der einzelnen Kabel und der Öffnung der Hülse des Thermoelements zueinander und gegen Einflüsse von außen gewährleistet werden. Insbesondere ist die Dichtung aus einem Kunst StoffWerkstoff, beispielsweise PTFE ge ¬ fertigt .

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Schritt des Festlegens der Dichtung ein Umformen der Hülse.

Dadurch, dass die Hülse umgeformt wird, kann die Dichtung me ¬ chanisch, insbesondere durch eine mechanische Verformung an der Hülse festgelegt werden. Dies ist gerade bei widrigen Umweltbe ¬ dingungen, wie beispielsweise in einem Motorraum eines Kraft ¬ fahrzeugs oder einer Maschine vorteilhaft

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Schritt des Festlegens der Dichtung an der Hülse ein Crimpen oder Rollen der Hülse.

Crimpen und Rollen lassen sich einfach in einen Fertigungspro- zess integrieren und automatisiert durchführen.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Schritt des Festlegens der Dichtung ein Umformen der Dichtung.

Dadurch, dass die Dichtung beim Festlegen umgeformt wird, ist sichergestellt, dass die Hülse und die Dichtung so miteinander verbunden sind, dass ein Lösen der Dichtung blockiert wird.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Thermoelement gelöst. Das Thermoelement umfasst ein Grund ¬ modul. Das Grundmodul umfasst eine Hülse mit einer Messspitze und zwei, innerhalb der Hülse geführte Kabel, die durch eine Öffnung der Hülse aus der Hülse geführt sind. Das Thermoelement umfasst des Weiteren eine Dichtung mit zwei Kabeldurchführun ¬ gen. Die Dichtung ist in die Öffnung der Hülse eingebracht. Hierbei ist jeweils ein Kabel durch jeweils eine der Kabel ¬ durchführungen geführt. Des Weiteren ist die Dichtung an der Hülse festgelegt und dichtet die Öffnung der Hülse ab.

Ein derart abgedichtetes und geschütztes Thermoelement kann bei unterschiedlichen Umweltbedingungen wie beispielsweise starken Temperaturschwankungen von -40 bis +260 °C eingesetzt werden. Ein Einsatz kann beispielsweise in einem Kraftfahrzeug, insbe ¬ sondere in einem Motorraum erfolgen. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Hülse aus einem Metallwerkstoff gefertigt.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Dich- tung aus einem Kunststoffwerkstoff gefertigt.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Dich ¬ tung mittels einer Umformung der Hülse an der Hülse festgelegt. Die Vorteile dieser Ausgestaltungen entsprechen im Wesentlichen Vorteilen der entsprechenden Ausgestaltungen des ersten As ¬ pekts .

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Umformung der Hülse eine Eindrückung an ihrer äußeren Oberflä ¬ che. Des Weiteren umfasst die Umformung der Hülse eine nach in ¬ nen gerichtete Ausbuchtung an ihrer inneren Oberfläche.

Durch eine derartige Umformung kann die Dichtung fixiert wer- den. Die Eindrückung sowie die Ausbuchtung sind insbesondere in einem axialen Bereich der Hülse angeordnet, in dem sich die Dichtung befindet.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispie- len und Figuren näher erläutert. In den Figuren zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung eines Thermoelements,

Figur 2 eine Schnittdarstellung eines Teils eines Thermoele- ments gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung,

Figur 3A Draufsicht auf eine Dichtung gemäß einer Ausgestal ¬ tung der Erfindung, Figur 3B Schnittdarstellung der Dichtung gemäß Figur 3A ent ¬ lang einer Schnittlinie III, III

Figur 4 eine Dichtung gemäß einer Ausgestaltung der Erfin- dung,

Figur 5 eine schematische Darstellung eines Teils eines Ther ¬ moelements gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung, Figur 6 eine schematische Schnittdarstellung eines Thermoele ¬ ments gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung,

Figur 7 eine schematische Schnittdarstellung eines Thermoele ¬ ments gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung.

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Thermoele ¬ ments 1. Das Thermoelement 1 weist hierbei eine Hülse 2 auf. Die Hülse 2 endet in einer Messspitze 3. Im Ausführungsbeispiel ist die Messspitze 3 durch eine Abplattung, beziehungsweise ei- ne Abflachung der Hülse 2 gebildet. Die Ausgestaltung der Mess ¬ spitze 3 ist hier jedoch unwesentlich, so dass auch beliebige andere Ausgestaltungen denkbar sind. Das Thermoelement weist zwei Kabel 4 auf, die längs durch das Thermoelement 1 laufen und in der Messspitze 3 miteinander verbunden sind. Typischer- weise bestehen die Kabel 4 hierbei aus unterschiedlichen Mate ¬ rialien. Die Kabel 4 sind durch eine Öffnung 5 aus einem der Messspitze 3 gegenüberliegenden Ende der Hülse 2 aus dem Ther ¬ moelement 1 herausgeführt. Dieses Ende wird üblicherweise als kaltes Ende bezeichnet.

Figur 2 zeigt eine Schnittdarstellung eines kalten Endes eines Thermoelements 1 gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung. Das Thermoelement 1 ist hier von der Hülle 2 im Bereich der Öffnung 5 umgeben. Die Kabel 4 sind längs durch die Hülle 2 geführt und von einem Isoliermaterial umgeben, das vor der Öffnung 5 so en- det, dass sich an das Isoliermaterial ein freier Bereich 8 an ¬ schließt, der zur Öffnung 5 offen ist.

Figur 3 zeigt zwei konstruktive Schnitt Zeichnungen einer Dich- tung 6 gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung. Die Dichtung 6 weist hierbei zwei Kabeldurchführungen 7 auf. Die Dichtung 6 weist einen runden Querschnitt auf und erstreckt sich längs ih ¬ rer Mittelachse in axialer Richtung. Im Ausführungsbeispiel entspricht die axiale Erstreckung der Dichtung 6 dem sich an das Isoliermaterial in der Hülse 2 anschließenden freien Be ¬ reichs 8. Die Dichtung 6 kann jedoch auch kürzer oder länger als der freie Bereich 8 sein, solange eine axiale Erstreckung der Dichtung 6 ausreichend groß dimensioniert ist, um ein Fest ¬ legen der Dichtung 6 zu gewährleisten. Ist die Dichtung 6 län- ger als der freie Bereich 8, so steht die Dichtung 6 über das kalte Ende der Hülse 2 und die Öffnung 5 hinaus, ohne einen Dichtungseffekt zu verlieren.

Figur 4 zeigt die Dichtung 6. Hierbei ist ersichtlich, dass die Dichtung 6 eine im Wesentlichen zylindrische Form aufweist. In die Dichtung 6 sind die beiden Kabelführungen 7 eingebracht. Im Ausführungsbeispiel weist die Dichtung 6 Teflon, beziehungswei ¬ se PTFE auf, insbesondere besteht die Dichtung aus Teflon, bzw. PTFE . Dies hat den Vorteil, dass die Dichtung 6 temperatur- und stoßunempfindlich ist. Darüber hinaus lässt sich Teflon einfach verarbeiten. Beispielsweise kann die Dichtung 6 durch Fräsen hergestellt werden. In einer anderen Ausgestaltung kann die Dichtung 6 extrudiert. Selbstverständlich sind weitere Herstel ¬ lungsverfahren und unterschiedliche Materialien möglich, die an jeweilige Temperatur- und Umgebungsgegebenheiten angepasst sind .

Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung eines Thermoele ¬ ments 1 im Bereich des kalten Endes des Thermoelements 1 mit der Öffnung 5. In Figur 5 ist die Dichtung 6 über die Kabel 4 geschoben, sodass die Kabel 4 durch die Kabeldurchführungen 7 ragen. Die Dichtung 6 ist hierbei so in die Öffnung 5 einge ¬ bracht, dass die Dichtung 6 ein Inneres der Hülse 2 nach außen abdichtet .

Die Hülse 2 ist in einem axialen Bereich der Hülse 2, innerhalb dessen die Dichtung 6 angeordnet ist, eingedrückt. Die Eindrü ¬ ckung wurde im Ausführungsbeispiel durch Crimpen der Hülse 2 vorgenommen. Selbstverständlich sind auch andere Möglichkeiten, die Hülse 2 einzudrücken, denkbar, wie beispielsweise ein Rol ¬ len der Hülse 2. Die Hülse 2 weist im Ausführungsbeispiel Blech auf, insbesondere besteht die Hülse 2 aus Blech. Dies ermög ¬ licht eine Umformung der Hülse 2, sodass die Dichtung 6 fixiert werden kann. Im Allgemein kann die Hülse 2 aus einem beliebigen Metallwerkstoff oder aber auch einem anderen Material bestehen, das entsprechende Umweltbedingungen aushält und eine permanente Umformung der Hülse 2 erlaubt .

Durch die Umformung der Hülse 2 im Bereich der Dichtung 6 wird auf der äußeren Oberfläche der Hülse 2 eine Eindrückung vorge ¬ nommen, was auf einer inneren Oberfläche der Hülse 2 eine nach innen gerichtete Ausbuchtung der Hülse 2 zur Folge hat . Die nach innen gerichtete Ausbuchtung der Hülse 2 führt wiederum zu einer Quetschung bzw. einer Stauchung der Dichtung 6. Auf diese Weise ist die Dichtung 6 in der Hülse 2 festgelegt.

Figur 6 zeigt eine Schnittdarstellung des kalten Endes des Thermoelements 1 in einem Zustand des Herstellungsverfahrens, in dem die Dichtung 6 über die Kabel 4 und in die Öffnung 5 eingebracht wurde, bevor die Hülse 2 zum Festlegen der Dichtung 6 umgeformt wurde.

Figur 7 zeigt eine Schnittdarstellung des kalten Endes des Thermoelements 1 nach einer Umformung der Hülse 2, wobei die eingebrachte Dichtung 6 durch das Umformen der Hülse 2 im axia- len Bereich der Dichtung 6 festgelegt wird. Die Dichtung 6 ist hierbei so deformiert, dass die äußere Oberfläche der Dichtung 6 im Wesentlichen an die innere Oberfläche der Hülse 2 im Kon ¬ taktbereich angepasst ist.