Temperaturmessvorrichtung zur nichtinvasen Temperaturmessung, Temperaturmesssystem und Computerprogrammprodukt

Die Erfindung betri f ft eine Temperaturmessvorrichtung zu einer nichtinvasiven Temperaturmessung . Die Erfindung betri f ft auch ein Temperaturmesssystem, das über eine solche Temperaturmessvorrichtung verfügt . Ebenso betri f ft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt zum Simulieren eines Betriebsverhaltens einer derartigen Temperaturmessvorrichtung .

Die Internationale Patentanmeldung WO 2019/ 063519 Al of fenbart eine Temperaturmessvorrichtung, die auf einem Rohr montierbar ist . Die Temperaturmessvorrichtung umfasst zwei Temperatursensoren, die mit ihren Messspitzen in unterschiedlichen Radialabständen zu einer Wandung des Rohrs zu montieren sind . Die Messspitzen der Temperatursensoren sind hierbei in einer I solationsschicht aufgenommen, um durch Wärmeverluste entstehende Fehler zu minimieren .

Aus der Druckschri ft WO 2017 / 131546 Al ist eine Temperaturmessvorrichtung bekannt , die zwei Temperatursensoren umfasst , die separate Messwerte erzeugen, aus denen die Temperatur eines Mediums in einem Rohr berechenbar ist . Dabei werden thermische Widerstandswerte unterschiedlicher Komponenten berücksichtigt .

Nichtinvasive Temperaturmessungen werden in zunehmendem Maß in unterschiedlichen Anwendungsgebieten, wie beispielsweise der Prozessindustrie , eingesetzt . Es wird hierbei eine zunehmende Messgenauigkeit , Zuverlässigkeit und Kostenef fi zienz angestrebt . Ebenso wird Montagefreundlichkeit gefordert , um bestehende Anlagen schnell nachrüsten zu können . Der Erfindung liegt die Aufgabenstellung zugrunde , eine Temperaturmessvorrichtung bereitzustellen, die in zumindest einem der beschriebenen Aspekte eine Verbesserung bietet . Die Aufgabenstellung wird durch eine erfindungsgemäße Temperaturmessvorrichtung gelöst , die zu einem nichtinvasiven Messen einer Temperatur eines Mediums ausgebildet ist , das sich in einem Rohr befindet . Das Medium kann beispielsweise eine Flüssigkeit , ein Gas , ein Dampf , ein Gemisch hieraus , oder ein Dickstof f sein . Die Richtung, in der sich das Rohr erstreckt , definiert dabei eine Axialrichtung . Die Temperaturmessvorrichtung umfasst einen Sensorhalter, der in einem montierten Zustand an einem Wärmekopplungselement befestigt ist . Das Wärmekopplungselement ist dazu ausgebildet , einen thermisch leitenden Kontakt zu einer Wandung des Rohrs herzustellen . Das Wärmekopplungselement ist selbst zumindest teilweise thermisch leitend ausgebildet und ist dazu geeignet , einen Wärmeleitungspfad zu definieren . Die Temperaturmessvorrichtung weist ferner einen ersten Temperatursensor auf , der dazu ausgebildet ist , eine ersten Temperaturmesswert bereitzustellen . Hierzu ist der erste Temperatursensor mit dem Wärmekopplungselement thermisch leitend verbindbar . Das Wärmekopplungselement ist dazu ausgebildet , einen Wärmeleitungspfad von der Wandung des Rohrs zum ersten Temperatursensor herzustellen . Der Wärmeleitungspfad ist hierbei ein Abschnitt im und/oder am Wärmekopplungselement , entlang dem sich ein Wärmestrom, der von der Wandung des Rohrs in das Wärmekopplungselement fließt , im Wesentlichen ausbreitet . Thermische Verluste , beispielsweise aus dem Wärmekopplungselement an die Umgebung, sind dem Wärmeleitungspfad von der Wandung zum ersten Temperatursensor nicht zuzurechnen . Derartige thermische Verluste können beispielsweise durch eine I solationsschicht minimiert oder konstant gehalten werden .

Erfindungsgemäß ist das Wärmekopplungselement dazu ausgebildet , den Wärmeleitungspfad von der Wandung zum ersten Temperatursensor einzustellen . Das Einstellen umfasst , dass ein Wärmeleitwiderstand des Wärmeleitungspfads bzw . dessen Wärmeleitfähigkeit baulich durch das Wärmekopplungselement vorgegeben wird . Erfindungsgemäß ist das Wärmekopplungselement dazu ausgebildet , den Wärmeleitungspfad axial , also bezogen auf die Axialrichtung, umzukehren . Durch das axiale Umkehren erstreckt sich der Wärmeleitungspfad an unterschiedlichen Positionen in im Wesentlichen entgegengesetzten Richtungen . Dazu weist das Wärmekopplungselement zumindest abschnittsweise ein bogenförmiges Profil auf . Unter dem Profil kann hierbei insbesondere eine Form des Wärmekopplungselements aus einer Seitenansicht zu verstehen sein . Das axiale Umlenken erfolgt dadurch, dass sich der Wärmeleitungspfad entlang von Abschnitten des Profils erstreckt , diese also im Wesentlichen entlang einer dortigen konstruktiven Hauptachse , durchläuft . Hierdurch ist es möglich, gegenüber Lösungen aus dem Stand der Technik den Wärmeleitungspfad zwischen der Wandung des Rohrs und dem ersten Temperatursensor zu verlängern . Folglich ist ein entlang des Wärmeleitungspfades vorliegender Wärmeleitwiderstand einstellbar, was eine präzise Messung der Temperatur des Mediums erlaubt . Insbesondere ist der Wärmeleitungspfad in Radialrichtung platzsparend verlängerbar, indem das Wärmekopplungselement in Axialrichtung verlängert ausgebildet ist . Gleichzeitig ist die so erzielte Verlängerung des Wärmeleitungspfads aufgrund des bogenförmigen Profils besonders kompakt erzielbar .

In einer Aus führungs form der Erfindung kann das Wärmekopplungselement in Schichtbauweise mit Komponenten aus unterschiedlichen Werkstof fen ausgebildet ist . Dementsprechend weisen die Komponenten, die geschichtet angeordnet sind, insbesondere in eine Radialrichtung, unterschiedliche Wärmeleitfähigkeiten auf und definieren zwischen ihnen paarweise j eweils einen Wärmeübergang . Entlang des Wärmeleitungspfads erfolgt zwischen der Wandung des Rohrs und dem ersten Temperatursensor zumindest ein Wärmeübergang innerhalb des Wärmekopplungselements zwischen dessen in Schichtbauweise angeordneten Komponenten . Dadurch ist insgesamt der Wärmeleitungspfad von der Wandung des Rohrs zumindest zum ersten Temperatursensor in puncto Wärmeleitfähigkeit einstellbar . Eine der- art eingestellte Wärmeleitfähigkeit erlaubt ein präzises nichtinvasives Messen der Temperatur des Mediums .

In einer weiteren Aus führungs form der beanspruchten Temperaturmessvorrichtung weist das Wärmekopplungselement ein C- förmiges Profil , ein S- förmiges Profil , ein Z- förmiges Profil oder ein Mäanderprofil auf . Eine C-Form ist in einfacher und kostenef fi zienter Weise herstellbar . Ein S- förmiges Profil bietet eine substantielle Verlängerung des Wärmeleitungspfads und ist gleichzeitig besonders kompakt . Ein Z- förmiges Profil bietet eine erhöhte mechanische Stabilität , insbesondere gegen Beanspruchungen in einer Radialrichtung des Rohrs . Ein Mäanderprofil wiederum bietet eine weitere Steigerung bei der Verlängerung des Wärmeleitungspfads . Die beanspruchte Temperaturmessvorrichtung weist ein Wärmekopplungselement auf , das somit in einer Viel zahl von Varianten herstellbar ist und dabei die technischen Vorzüge der Erfindung bietet . Die beanspruchte Temperaturmessvorrichtung ist daher an eine breite Spanne an Einsatz zwecken in einfacher Weise anpassbar .

Darüber hinaus kann die Temperaturmessvorrichtung über einen zweiten Temperatursensor verfügen, der dazu ausgebildet ist , einen zweiten Temperaturmesswert bereitzustellen . Der zweite Temperatursensor ist wie der erste Temperatursensor thermisch leitend mit dem Wärmekopplungselement verbindbar . Hierdurch stellt sich im montierten Zustand im Wärmekopplungselement auch ein Wärmeleitungspfad von der Wandung des Rohrs um zweiten Temperatursensor ein . Es liegt dadurch auch zwischen den ersten Temperatursensor und dem zweiten Temperatursensor ein Wärmeleitungspfad vor, der im Wesentlichen durch das Wärmekopplungselement verläuft . Der erste und zweite Temperatursensor sind zueinander beabstandet montierbar . Dadurch ist zwischen diesen ein verlängerter Wärmleitungspfad mit einem definierten Wärmeleitwiderstand ausbildbar . Insbesondere kann der Wärmeleitwiderstand zu einem beschleunigten Ansprechen der Temperaturmessvorrichtung auf eine Änderung der Temperatur des Mediums ausgebildet sein . Ebenso kann das Wärmekopplungselement zu einem Minimieren eines Überschwingens beim nichtinvasiven Messen der Temperatur in Medium ausgebildet sein . Der durch das Wärmekopplungselement definierte Wärme- leitwiderstand wirkt hierbei , in einer mechanischen Analogbetrachtung, als Widerstands- und Dämpfungselement . Durch ein gemeinsames Verarbeiten des ersten Temperaturmesswerts vom ersten Temperatursensor und des zweiten Temperaturmesswerts vom zweiten Temperatursensor ist die Temperatur des Mediums mit erhöhter Genauigkeit ermittelbar .

Ferner kann der erste Temperatursensor zu einem Erfassen des ersten Temperaturmesswerts in einem ersten Axialabschnitt des Wärmekopplungselements angeordnet sein . Korrespondierend kann der zweite Temperatursensor zu einem Erfassen des zweiten Temperaturmesswerts in einem zweiten Axialabschnitt des Wärmekopplungselements angeordnet sein . Der erste bzw . zweite Axialabschnitt sind hierbei Abschnitte des Wärmekopplungselements , die sich j eweils im Wesentlichen in Axialrichtung, also entlang des Rohrs , erstrecken . Im ersten bzw . zweiten Axialabschnitt verläuft der Wärmeleitungspfad im Wesentlichen im Axialrichtung, also parallel zum Rohr . Der erste und der zweite Axialabschnitt können in Radialrichtung zueinander be- abstandet ausgebildet sein . Der erste und zweite Axialabschnitt des Wärmekopplungselements können zum zumindest abschnittweise bogenförmigen Profil gehören . Hierdurch erreicht der Wärmestrom entlang des Wärmeleitungspfads zuerst den zweiten Temperatursensor und danach den ersten Temperatursensor . Zwischen dem ersten und zweiten Temperatursensor liegt damit ein definierter Wärmeleitwiderstand vor, der eine präzise Messung der Temperatur des Mediums erlaubt . Die beanspruchte Temperaturmessvorrichtung kann auch einen dritten Temperatursensor aufweisen . Die Funktionsweise des ersten und zweiten Temperatursensors ist dadurch verviel fältigbar und so die ski z zierten technischen Vorteile in erhöhten Umfang erzielbar .

In einer weiteren Aus führungs form der beanspruchten Temperaturmessvorrichtung kann das Wärmekopplungselement zumindest teilweise aus einem Werkstof f hergestellt sein, der betrags- mäßig einen temperaturbezogenen Wärmeleitf higkeitsgradienten von bis zu 0 , 025 (W/ (m*K) ) / ° C aufweist . Je höher der Wärmeleit fähigkeitsgradient betragsmäßig ist , umso empfindlicher ist die Messung der Temperatur des Mediums . Umgekehrt bietet ein betragsmäßig geringer temperaturbezogener Wärmeleit fähigkeitsgradient eine einfache und gleichzeitig präzise Messung über eine breite Temperaturspanne . Ein derartiger temperaturbezogener Wärmeleitfähigkeitsgradient kann hierbei beispielsweise in einem Bereich von 0 ° C bis 1200 ° C für den ersten und/oder zweiten Temperaturmesswert vorliegen . Die beanspruchte Temperaturmessvorrichtung erzielt so eine weiter gesteigerte Messgenauigkeit .

Weiter kann bei der beanspruchten Temperaturmessvorrichtung das Wärmekopplungselement aus einem Edelstahl hergestellt sein . Edelstahl bietet , für einen metallischen Werkstof f , eine relativ niedrige Wärmeleitfähigkeit . Dementsprechend ergibt für den Wärmeleitungspfad zu ersten bzw . zweiten Temperatursensor j eweils ein erhöhter Wärmeleitwiderstand . Analog ergibt sich auch ein zwischen dem ersten und zweiten Temperatursensor ein erhöhter Wärmeleitwiderstand . In Kombination mit dem temperaturbezogenen Wärmeleitungsgradienten von Edelstahl ergibt sich eine erhöhte Messgenauigkeit für den ersten bzw . zweiten Temperaturmesswert . Die beanspruchte Temperaturmessvorrichtung bietet somit ein breites mögliches Einsatzspektrum . Darüber hinaus bietet Edelstahl eine gesteigerte Korrosionsbeständigkeit und Hitzebeständigkeit , so dass die beanspruchten Temperaturmessvorrichtung auch für Anwendungen mit anspruchsvollen Umgebungsbedingungen hinreichend robust und langlebig ist .

Ferner kann eine dem Rohr zugewandte Seite des Wärmekopplungselements als Schwalbenschwanz ausgebildet sein . Die dem Rohr zugewandte Seite weist dabei in einem mittigen Bereich eine Vertiefung auf , so dass das Wärmekopplungselement im montierten Zustand im Wesentlichen auf zwei seitlichen Stützabschnitten auf dem Rohr aufsitzt , die sich im Wesentlichen in Axialrichtung erstrecken . Die Vertiefung weist dazu bei- spielsweise ein trapez förmiges oder trapezoidf örmiges Profil auf . Dadurch umfasst der thermisch leitende Kontakt zwischen der Wandung des Rohrs und dem Wärmekopplungselement im Wesentlichen zwei Linienkontakte . Dadurch ist über unterschiedliche Rohrdurchmesser ein im Wesentlichen gleichbleibender thermisch leitender Kontakt zwischen der Wandung und dem Wärmekopplungselement gegeben . Hierdurch bietet die beanspruchte Temperaturmessvorrichtung auch bei unterschiedlichen Rohrdurchmessern eine exakte nichtinvasive Temperaturmessung .

Des Weiteren kann das Wärmekopplungselement in einem dem Rohr zugewandten Bereich zumindest eine Ausnehmung ausgebildet sein . Die Ausnehmung ist zu einem Durchführen eines Befestigungsmittels , beispielsweise eines Bandes , einer Kette oder einer Schelle , geeignet . Das Befestigungsmittel ist hierdurch nahe an der Wandung des Rohrs durch das Wärmekopplungselements durchführbar, was eine vereinfachte Montage erlaubt , bei der einem Kippen des Wärmekopplungselements entgegengewirkt wird . Insbesondere wird die Temperaturmessvorrichtung bei der Montage dadurch stabilisiert . Infolgedessen ist die beanspruchte Temperaturmessvorrichtung in einfacher Weise auch in reduziertem Bauraum schnell montierbar . Die zumindest eine Ausnehmung ist beispielsweise in einem radial inneren Axialabschnitt des Wärmekopplungselements ausgebildet , das auch unmittelbar die Wandung des Rohrs kontaktiert . Ferner wird durch die Ausnehmung ein Volumen des Wärmekopplungselements reduziert , was wiederum ein Ansprechen der Temperaturmessvorrichtung beschleunigt .

Darüber hinaus kann die beanspruchte Temperaturmessvorrichtung einen Endaxialabschnitt aufweisen, der entlang des Wärmeleitungspfads stromab des ersten und/oder zweiten Temperatursensors positioniert ist . Der Endaxialabschnitt kann als dabei Teil des ersten, zweiten, dritten, usw . Axialabschnitts ausgebildet sein . Durch den Endaxialabschnitt ist gewährleistet , dass der Wärmeleitungspfad im Wesentlichen störungs frei den ersten bzw . zweiten Temperatursensor passiert . Die Wirkung von Randef fekten des Wärmeleitungspfads , beispielsweise das Ausbilden eines Hitze-Endes , an dem der entlang des Wärmeleitungspfads transportierte Wärmestrom durch Konvektion an die Umgebung abgegeben wird, wird im Bereich des ersten bzw . zweiten Temperatursensors verringert . Je weiter sich der Endaxialabschnitt vom ersten bzw . zweiten Temperatursensor befindet , umso stärker werden Randef fekte minimiert . Infolgedessen ist in einfacher Weise eine präzise Messung der Temperatur des Mediums verwirklichbar .

In der beanspruchten Temperaturmessvorrichtung können ferner der erste und/oder zweite Temperatursensor in einer Radialrichtung des Rohrs montierbar ausgebildet sein . Dazu können der erste bzw . zweite Sensor im Wesentlichen stabförmig ausgebildet sein, beispielsweise als Widerstandsthermometer . Der erste und/oder zweite Temperatursensor können einen ersten bzw . zweiten Messaufnehmer aufweisen, der an einem dem Rohr zugewandten Bereich, insbesondere an einem dem Rohr zugewandten Ende des j eweiligen Temperatursensors , angebracht sein . Der erste bzw . zweite Messaufnehmer stellt hierbei die Stelle des j eweiligen Temperatursensors dar, die in unmittelbaren thermischen Kontakt mit dem Wärmekopplungselement steht . Der erste und/oder zweite Temperatursensor können ferner durch Bohrungen im Wärmekopplungselement montiert werden . Hierdurch sind eine stabile Montage , eine einfache Entnahme zur Reka- librierung und ein einfacher Austausch der Temperatursensoren möglich . Vorzugsweise sind der erste und/oder zweite Temperatursensor als j eweils als Dünnfilmwiderstand ausgebildet , der eine vorteilhafte thermische Anbindung an das Wärmekopplungselement bietet .

Alternativ können der erste und/oder zweite Temperatursensor in einer Axialrichtung des Rohrs montiert sein . Dazu kann in einem der Axialabschnitte des Wärmekopplungselements eine Bohrung, insbesondere eine Sackbohrung, ausgebildet sein, die im Wesentlichen parallel zur Rohrachse verläuft . Beispielsweise kann der erste Temperatursensor in einem ersten Axialabschnitt zumindest teilweise aufgenommen sein und der zweite Temperatursensor kann in einem zweiten Axialabschnitt zumin- dest teilweise aufgenommen sein . Dadurch, dass der Wärmeleitwiderstand entlang des Wärmeleitungspfads durch den ersten und zweiten Axialabschnitt infolge des zumindest abschnittsweise bogenförmigen Profils des Wärmekoppelelements verlängert ist , ist auch bei einem derartigen Aufbau eine erhöhte Messgenauigkeit gegeben . Durch das erfindungsgemäße Wärmekopplungselement sind folglich in Radialrichtung besonders kompakte Temperaturmessvorrichtungen umsetzbar .

Die zugrundeliegende Aufgabenstellung wird auch durch ein erfindungsgemäßes Temperaturmesssystem gelöst . Das Temperaturmesssystem ist zu einem Messen einer Temperatur eines Mediums in einem Rohr ausgebildet und weist eine Temperaturmessvorrichtung auf , die mit einer Auswertungseinheit verbunden ist . Die Auswertungseinheit ist dazu ausgebildet , zumindest einen Temperaturmesswert von der Temperaturmessvorrichtung zu empfangen und aus zuwerten . Die Auswertungseinheit kann in einem Gehäuse auf genommen sein, das am Sensorhalter befestigt ist . Alternativ oder ergänzend kann die Auswertungseinheit auch separat ausgebildet sein und über eine kommunikative Datenverbindung mit der Temperaturmessvorrichtung verbunden sein . Insbesondere kann die Auswertungseinheit zumindest funktionell in einer Industriesteuerung, einem Leitrechner und/oder einer Computer-Cloud verwirklicht sein . Erfindungsgemäß ist die Temperaturmessvorrichtung gemäß einer der oben ski z zierten Aus führungs formen ausgebildet . Dadurch sind die technischen Vorzüge der Temperaturmessvorrichtung auf das Temperaturmesssystem übertragbar .

Gleichermaßen wird die eingangs beschriebene Aufgabe durch ein erfindungsgemäßes Computerprogrammprodukt gelöst . Das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt ist dazu eingerichtet , das Betriebsverhalten einer Temperaturmessvorrichtung zu simulieren . Hierzu kann das Computerprogrammprodukt Befehle umfassen, die bei einem Aus führen das Betriebsverhalten der Temperaturmessvorrichtung zu simulieren . Insbesondere kann das Computerprogrammprodukt dazu eingerichtet sein, das Betriebsverhalten der Temperaturmessvorrichtung zu simulieren, indem dessen Aufbau darin fest vorgegeben ist , also ein Abbild dessen hinterlegt ist . Alternativ kann das Betriebsverhalten auch durch ein abstrahiertes Rechenmodell dargestellt werden, das vom räumlichen Aufbau der Temperaturmessvorrichtung unabhängig ist . Weiter alternativ kann das Betriebsverhalten auch anhand einer Kombination hieraus ermittelt werden . Die zu simulierende Temperaturmessvorrichtung ist erfindungsgemäß nach einer der oben beschriebenen Aus führungs formen ausgebildet . Das Computerprogrammprodukt kann zur Simulation über ein Physik-Modul verfügen, in dem die Temperaturmessvorrichtung abgebildet ist und beispielsweise ihr elektrisches oder signaltechnisches Verhalten unter einstellbaren Betriebsbedingungen nachstellbar ist . Beispielsweise gehören zu den einstellbaren Betriebsbedingungen ein Durchfluss im Querschnitt des Rohrs , eine Temperatur, ein Druck, eine Viskosität des Mediums im Rohr, ein Wärmeübergangsverhalten einer Wandung des Rohrs , ein Wärmeleitungsverhalten eines Wärmekopplungselements , und/oder ein Konvektionsverhalten . Hierzu kann das Computerprogrammprodukt über eine Datenschnittstelle verfügen, über die entsprechende Daten über eine Benutzereingabe und/oder andere simulationsgerichtete Computerprogrammprodukte vorgebbar sind . Das Computerprogrammprodukt kann auch über eine Datenschnittstelle zum Ausgeben von Simulationsresultaten an einen Benutzer und/oder andere simulationsgerichtete Computerprogrammprodukte verfügen . Mittels des Computerprogrammprodukts sind beispielsweise Temperaturmesswerte von Temperatursensoren der Temperaturmessvorrichtung, oder andere Sensorwerte einer Anlage , in der die Temperaturmessvorrichtung einzusetzen ist , auf Plausibilität prüfbar . Dadurch kann unter anderem ein defekter Sensor, insbesondere ein Temperatursensor der Temperaturmessvorrichtung, identi fi ziert werden . Die Erfindung beruht unter anderem auch auf der überraschenden Erkenntnis , dass die oben ski z zierten Verfahren bei relativ geringem Rechenaufwand mit gesteigerter Präzision modellierbar sind, beispielsweise das Wärmeleitungsverhalten im Wärmekopplungselement . Dementsprechend wird durch das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt eine umfangreiche und gleichzeitig rechenkapazitätenschonende Möglichkeit zum Überwachen und/oder Erproben einer entsprechenden Temperaturmessvorrichtung zur Verfügung gestellt . Das Computerprogrammprodukt kann als sogenannter Digitaler Zwilling ausgebildet sein, wie beispielsweise in der Druckschri ft US 2017 /286572 Al näher beschrieben . Der Of fenbarungsgehalt von US 2017 /286572 Al wird durch Verweisung in die vorliegende Anmeldung mit einbezogen . Das Computerprogrammprodukt kann monolithisch ausgebildet sein, also vollständig auf einer Hardwareplattform aus führbar . Alternativ kann das Computerprogrammprodukt modular ausgebildet sein und eine Mehrzahl an Teilprogrammen umfassen, die auf separaten Hardwareplattformen aus führbar sind und über eine kommunikative Datenverbindung Zusammenwirken . Insbesondere kann das Computerprogrammprodukt in einer Computer-Cloud aus führbar ausgebildet sein . Ferner kann durch das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt eine Temperaturmessvorrichtung per Simulation erprobt und/oder optimiert werden, beispielsweise bei einer geplanten Nachrüstung in einer Anlage .

Die Erfindung wird im Folgenden anhand einzelner Aus führungsformen in Figuren näher erläutert . Die Figuren sind insoweit in gegenseitiger Ergänzung zu lesen, dass gleiche Bezugs zeichen in unterschiedlichen Figuren die gleiche technische Bedeutung haben . Die Merkmale der einzelnen Aus führungs formen sind untereinander auch kombinierbar . Ferner sind die in den Figuren gezeigten Aus führungs formen mit den oben ski z zierten Merkmalen kombinierbar . Es zeigen im Einzelnen :

FIG 1 schematisch einen Aufbau einer ersten Aus führungs form der beanspruchten Temperaturmessvorrichtung in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht ;

FIG 2 eine Detailansicht eines Wärmekopplungselements der ersten Aus führungs form der beanspruchten Temperaturmessvorrichtung; FIG 3 eine zweite Aus führungs form der beanspruchten Temperaturmessvorrichtung in einer Detailansicht im Querschnitt .

Ein schematischer Aufbau einer ersten Aus führungs form der beanspruchten Temperaturmessvorrichtung 10 ist in FIG 1 teilweise geschnitten in einer Seitenansicht dargestellt . Die Temperaturmessvorrichtung 10 ist auf einem Rohr 12 montiert das einen Durchmesser 13 aufweist und in dem sich ein Medium 14 befindet . Das Rohr 12 erstreckt sich entlang einer Rohrachse 15 , durch die auch eine Axialrichtung 19 definiert ist . Senkrecht zur Axialrichtung 19 ist eine Radialrichtung 18 definiert . Die Temperatur 17 des Mediums 14 ist durch die Temperaturmessvorrichtung 10 zu erfassen . Die Temperaturmessvorrichtung 10 weist ein Wärmekopplungselement 20 auf , das durch Befestigungsmittel 31 an einer Wandung 16 des Rohrs 12 lösbar befestigt ist . Die Befestigungsmittel 31 sind hierbei als Schellen ausgebildet . Am Wärmekopplungselement 20 ist eine Sensorhalterung 30 angebracht , in der ein erster und ein zweiter Temperatursensor 32 , 34 aufgenommen sind . Der erste und zweite Temperatursensor 32 , 34 sind als im Wesentlichen stabförmige Widerstandsthermometer ausgebildet , an deren Ende sich j eweils ein Messaufnehmer 33 , 35 befindet . Durch den ersten Messaufnehmer 33 ist der erste Temperatursensor 32 dazu ausgebildet , an einer Stelle im Wärmekopplungselement 20 eine Temperatur zu erfassen und der zweite Temperatursensor 34 durch den zweiten Messaufnehmer 35 an einer anderen Stelle im Wärmekopplungselement 20 . Ferner ist an der Sensorhalterung 30 ein Gehäuse 40 angeordnet , in dem eine Auswertungseinheit 42 aufgenommen ist . Das Gehäuse 40 mit der Auswertungseinheit 42 bildet mit der Temperaturmessvorrichtung 10 ein Temperaturmesssystem 50 . Die Auswertungseinheit 42 ist mit dem ersten und zweiten Temperatursensor 32 , 34 gekoppelt und dazu ausgebildet , von diesen einen ersten Temperaturmesswert 41 bzw . einen zweiten Temperaturmesswert 43 zu empfangen und zur Ermittlung der Temperatur 17 des Mediums 14 zu verarbeiten und aus zuwerten . Der erste Temperaturmesswert 41 entspricht hierbei der Temperatur am ersten Messaufnehmer 33 und der zweite Temperaturmesswert 43 der Temperatur am zweiten Messaufnehmer 35 .

Durch die im Medium 14 vorliegende Temperatur 17 wird ein Wärmestrom 45 aus der Wandung 16 des Rohrs 12 in das Wärmekopplungselement 20 hervorgerufen . Durch den Wärmestrom 45 sind mittels des ersten und zweiten Temperatursensors 32 , 34 Temperaturmesswerte 41 , 43 erfassbar, die voneinander abweichen . Basierend auf den unterschiedlichen Temperaturmesswerten 41 , 43 ist die Temperatur 17 des Mediums 14 ermittelbar . Das Wärmekopplungselement 20 weist ein im Wesentlichen Z- förmiges oder S- förmiges Profil 29 auf , durch das der Wärmestrom 45 durch das Wärmekopplungselement 20 gelenkt wird . Durch das Z- förmige bzw . S- förmige Profil 29 wird eine gesteigerte Messgenauigkeit bei der Ermittlung der Temperatur 17 des Mediums 14 verwirklicht . Das Betriebsverhalten der Temperaturmessvorrichtung 10 ist durch ein Computerprogrammprodukt 60 simulierbar, das im Wesentlichen als Digitaler Zwilling der Temperaturmessvorrichtung 10 ausgebildet ist .

Das Wärmekopplungselement 20 aus der Aus führungs form nach FIG 1 ist in FIG 2 detailliert abgebildet . Das Wärmekopplungselement 20 ist auf einer Wandung 16 des Rohrs 12 positioniert , so dass ein Wärmestrom 45 von der Wandung 16 in das Wärmekopplungselement 20 erfolgt . Der Wärmestrom 45 tritt von der Wandung 16 in einen zweiten Axialabschnitt 24 des Wärmekopplungselements 20 ein, der in thermisch leitendem Kontakt mit der Wandung 16 steht . Im zweiten Axialabschnitt 24 sind Ausnehmungen 21 ausgebildet , die zu einer Durchführung der Befestigungsmittel 31 , wie in FIG 1 gezeigt , geeignet sind . Der zweite Axialabschnitt 24 geht in Radialrichtung 18 in einen ersten Axialabschnitt 22 über . Der erste und der zweite Axialabschnitt 22 , 24 sind durch einen abgesetzten Trennspalt 23 voneinander getrennt . Analog dazu ist zwischen dem ersten Axialabschnitt 22 und einem dritten Axialabschnitt 26 ein Übergang ausgebildet , wobei der erste Axialabschnitt 22 vom dritten Axialabschnitt 26 ebenfalls durch einen abgesetzten Trennspalt 23 getrennt ist . Hierdurch ist ein im Wesentlichen Z- förmiges bzw . S- förmiges Profil 29 des Wärmekopplungselements 20 ausgebildet . Dem Wärmestrom 45 wird dadurch im zweiten Axialabschnitt 24 ein im Wesentlichen axialer Wärmeleitungspfad 47 aufgeprägt . Beim Übergang vom zweiten Axialabschnitt 24 in den ersten Axialabschnitt 22 wiederum wird der Wärmestrom 45 , und damit auch der Wärmeleitungspfad 47 , umgelenkt . Der Übergang zwischen dem ersten und dem zweiten Axialabschnitt 22 , 24 bildet eine Bogenform aus , der der Wärmeleitungspfad 47 folgt . Im ersten Axialabschnitt 22 erstreckt sich der Wärmeleitungspfad 47 im Wesentlichen in Axialrichtung 19 . Die Richtung des Wärmeleitungspfads 47 , in FIG 2 durch Pfeile versinnbildlicht , ist im ersten Axialabschnitt 22 der im zweiten Axialabschnitt 24 entgegengesetzt . Dementsprechend erfolgt zwischen dem ersten und zweiten Axialabschnitt 22 , 24 eine Umkehr 25 des Wärmeleitungspfads 47 . In analoger Weise erfolgt auch eine Umkehr 25 des Wärmeleitungspfads 47 bei einem Übergang vom ersten Axialabschnitt 22 in den dritten Axialabschnitt 26 . Der Wärmestrom 45 entfernt sich entlang des Wärmeleitungspfads 47 in Radialrichtung 18 von der Wandung 18 , erstreckt sich dabei j edoch in alternierender Axialrichtung 19 . Infolgedessen ist der Wärmeleitungspfad 47 durch das Profil 29 des Wärmekopplungselements 20 verlängert . Die Trennspalte 23 sind mit einem I solator, insbesondere Luft , gefüllt , so dass eine Wärmeübertragung per Konvektion vom zweiten Axialabschnitt 24 in den ersten Axialabschnitt 22 oder vom ersten Axialabschnitt 22 in den dritten Axialabschnitt 26 im Wesentlichen vernachlässigbar ist .

Im Wärmekopplungselement 20 sind Bohrungen 27 ausgebildet , die sich im Wesentlichen in Radialrichtung 18 erstrecken . In den Bohrungen 27 sind j eweils der erste bzw . zweite Temperatursensor 32 , 34 aufnehmbar, wie in FIG 1 abgebildet . Die Bohrung 27 , die zum Aufnehmen des ersten Temperatursensor 32 vorgesehen ist , endet als Sackbohrung im ersten Axialabschnitt 22 . Der erste Messaufnehmer 33 am ersten Temperatursensor 32 steht im montierten Zustand folglich mit dem ersten Axialabschnitt 22 des Wärmekopplungselements 20 in thermisch leitendem Kontakt . Die Bohrung 27 , die zum Aufnehmen des zweiten Temperatursensors 34 vorgesehen ist , endet als Sackbohrung im zweiten Axialabschnitt 24 . Der zweite Messaufnehmer 35 am zweiten Temperatursensor 34 steht im montierten Zustand mit dem zweiten Axialabschnitt 24 in thermisch leitenden Kontakt . Der Wärmestrom 45 , der den zweiten Messaufnehmer 35 erreicht , erreicht deshalb auch den ersten Messaufnehmer 33 . Das Wärmekopplungselement 20 ist aus einem Edelstahl hergestellt . Infolge des Profils 29 des Wärmekopplungselements 20 liegt zwischen dem ersten Messaufnehmer 33 , also dem ersten Temperatursensor 32 , und dem zweiten Messaufnehmer 35 , also dem zweiten Temperatursensor 34 , ein definierter Wärmeleitungspfad 47 vor . Hierdurch ist die Temperatur 17 des Mediums 14 , wie in FIG 1 abgebildet , mit gesteigerter Präzision ermittelbar . Durch die Umlenkung 25 vom ersten Axialabschnitt 22 in den dritten Axialabschnitt 26 wird der Wärmestrom 45 , und damit der Wärmeleitungspfad 47 , weiter in Axialrichtung 19 gelenkt . Randef fekte des Wärmeleitungspfads 47 liegen dadurch in einem Bereich eines Endaxialabschnitts 38 des dritten Axialabschnitts 26 vor . Auch dadurch wird im ein definierter Wärmeleitungspfad 47 im Bereich des ersten Messaufnehmers 33 gewährleistet . Das in FIG 2 dargestellte Wärmekopplungselement 20 ist in seinem Betriebsverhalten, zu dem die Ausbreitung des Wärmestroms 45 , und damit die Form des Wärmeleitungspfads 47 , gehört , ist in seinem Betriebsverhalten in einem Computerprogrammprodukt 60 simulierbar . Das Computerprogrammprodukt 60 ist dazu im Wesentlichen als Digitaler Zwilling der Temperaturmessvorrichtung 10 ausgebildet , das das Wärmekopplungselement 20 nach FIG 2 umfasst .

Ein Wärmekopplungselement 20 gemäß einer zweiten Aus führungsform der Erfindung ist in FIG 3 in einem Querschnitt abgebildet . Das Wärmekopplungselement 20 gehört zu einer Temperaturmessvorrichtung 10 , die auf einer Wandung 16 eines Rohrs 12 montiert ist . Das Rohr 12 ist mit einem Medium 14 gefüllt , dessen Temperatur 17 mit der Temperaturmessvorrichtung 10 zu erfassen ist . Das Wärmekopplungselement 20 weist in einem zweiten Axialabschnitt 24 auf ein einer dem Rohr 12 zugewandten Seite 28 eine im Wesentlichen mittige Vertiefung 28 auf . Durch die Vertiefung 28 sind zwei Stützabschnitte 37 gebildet , über die das Wärmekopplungselement 20 an der Wandung 16 abgestützt ist . Über die Stützabschnitte 37 wird j eweils ein thermisch leitender Kontakt zwischen dem Wärmekopplungselement 20 und der Wandung 16 hergestellt . Die Stützabschnitte 37 bilden den thermisch leitenden Kontakt mit der Wandung 16 j eweils über einen Linienkontakt 49 aus . Ein Wärmestrom 45 aus der Wandung 16 in das Wärmekopplungselement 20 erfolgt somit über die Linienkontakte 49 . Dadurch ist auch bei unterschiedlichen Rohrdurchmessern 13 eine im Wesentlichen konstante Kontakt fläche gegeben . Des Weiteren ist das Wärmekopplungselement 20 über die im Wesentlichen mittige Vertiefung 36 in einfacher Weise an Rohre 12 mit unterschiedlichen Durchmessern 13 montierbar . Durch die Vertiefung 36 ist die dem Rohr 12 zugewandte Seite 28 als Schwalbenschwanz 39 ausgebildet . Dazu weist die Vertiefung 36 ein im Wesentlichen trapez förmiges oder trapezoidf örmiges Profil auf . Die beanspruchte Temperaturmessvorrichtung 10 ist dadurch schnell an unterschiedlichen Rohren 12 im Zuge einer Nachrüstung anbringbar . Bei einer Wiedermontage des Wärmekopplungselements 20 an der Wandung 16 sind die thermischen Auswirkungen eines Versatzes des Wärmekopplungselements 20 gegenüber seiner vorherigen Position minimiert . Insbesondere ist das Wärmekopplungselement 20 ohne Neukalibrierung wiedermontierbar . Das Betriebsverhalten der Temperaturmessvorrichtung 10 , zu dem auch der Wärmestrom 45 aus der Wandung 16 in das Wärmekopplungselement 20 gehört , ist über ein nicht näher gezeigtes Computerprogrammprodukt 60 simulierbar, das im Wesentlichen als Digitaler Zwilling der Temperaturmessvorrichtung 10 ausgebildet ist .