Temperatursensoren für den Prozesseinbau

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Temperatursensoren für den Prozesseinbau messen dort, wo die Temperatur entsteht: im Medium, im Rohr, im Behälter, im Lager. Verfügbar als Einschraubfühler, modularer Kompaktsensor, Mantel- oder Kabelfühler, mit Widerstandsthermometer Pt100 und Pt1000 oder mit Thermoelement, mit Prozessanschlüssen in G- und NPT-Gewinden und Schutzrohren aus Edelstahl.

Temperatursensoren für den Prozesseinbau: Im Prozess oder von außen?

Die erste Entscheidung betrifft nicht den Fühler, sondern den Zugang zum Messobjekt.

Im Prozess messen Sie am genauesten und am schnellsten, weil der Fühler direkten Kontakt zum Medium hat. Dafür brauchen Sie eine Öffnung, einen Prozessanschluss und die Möglichkeit, die Anlage für Einbau und Tausch abzustellen.

Geht das nicht, bleiben zwei Alternativen: magnetische Oberflächensensoren, die von außen auf Rohr oder Behälter aufgesetzt werden, oder Infrarotsensoren, die berührungslos messen. Beide sind ungenauer als die Messung im Medium, aber ohne Eingriff nachrüstbar.

Diese Kategorie behandelt den Einbau in den Prozess.

Eintauchtiefe: der häufigste Einbaufehler

Wird ein Fühler zu kurz eingetaucht, leitet das Schutzrohr Wärme nach außen ab, und der Sensor misst nicht die Medientemperatur, sondern einen Mittelwert aus Medium und Umgebung. Der Fehler kann mehrere Kelvin betragen und wird meist der Sensorgenauigkeit angelastet, obwohl er aus dem Einbau stammt.

Als Faustregel gilt eine Eintauchtiefe von mindestens dem Zehn- bis Fünfzehnfachen des Schutzrohrdurchmessers, gemessen ab der Rohrinnenwand. Bei einem 6-mm-Schutzrohr sind das 60 bis 90 mm im Medium. In dünnen Leitungen erreicht man das nur mit schrägem Einbau, mit einem Einbau im Bogen entgegen der Strömung oder mit einem dünneren Mantelelement.

Weitere Einbauregeln: Der Fühler sollte in der Strömung sitzen und nicht im Totraum, und bei waagerechten Leitungen möglichst nicht von unten, weil sich dort Ablagerungen sammeln.

Schutzrohrdurchmesser: Ansprechzeit gegen Robustheit

Ein dünnes Schutzrohr reagiert schnell, ein dickes hält länger. Diesen Zielkonflikt müssen Sie bewusst entscheiden.

Für Regelungsaufgaben und schnelle Prozesse zählt die Ansprechzeit, hier sind Mantelelemente mit 1,5 bis 3 mm Durchmesser die richtige Wahl. Bei hoher Strömungsgeschwindigkeit, Vibration oder abrasiven Medien entscheidet dagegen die mechanische Festigkeit, und ein Schutzrohr ab 6 mm oder ein zusätzliches Tauchrohr ist angebracht.

Verfügbar sind Schutzrohre von 1,5 bis 15 mm Durchmesser und Nennlängen von 50 bis 1000 mm, in Edelstahl 1.4571 und 1.4401, bei Mantelelementen auch in Inconel 2.4816 für hohe Temperaturen.

Bauformen

Einschraubsensoren mit integrierter Elektronik vereinen Fühler und Messumformer in einem Gerät. Sie liefern direkt 4…20 mA, teils mit Anzeige und Grenzwertkontakten, und brauchen keinen separaten Kopftransmitter. Prozessanschlüsse von 1/4" bis 1", auch in NPT.

Modulare Kompaktsensoren sind für beengte Einbausituationen ausgelegt, vollvergossen und komplett aus Edelstahl, mit Transmitter als Option. Gefederte Ausführungen drücken das Messelement gegen eine Fläche und eignen sich für Bohrungen, Lagerstellen und Aufnahmen ohne Medienkontakt.

Fühler mit Anschlusskopf sind die klassische Prozessbauform. Ihr Vorteil liegt im Service: Der Messeinsatz lässt sich austauschen, ohne das Schutzrohr auszubauen und damit ohne den Prozess zu öffnen. In Anlagen, die nicht ohne Weiteres abgestellt werden können, ist das ein starkes Argument.

Mantel- und Kabelfühler sind biegsam, dünn und schnell. Sie eignen sich für kleine Bauräume, für Messungen an mehreren Punkten und überall dort, wo kein Gewindeanschluss vorgesehen ist.

Temperaturschalter liefern keinen Messwert, sondern einen Schaltkontakt. Wenn nur eine Grenzwertüberwachung gebraucht wird, ist das die günstigere und einfachere Lösung.

Hygieneausführungen mit entsprechenden Prozessanschlüssen und Oberflächen für Lebensmittel-, Getränke- und Pharmaanwendungen.

Prozessanschluss wählen

Festgewinde in G oder NPT sind der Standard und legen die Einbaulänge fest. Eine Klemmringverschraubung dagegen erlaubt es, die Eintauchtiefe beim Einbau stufenlos einzustellen. Das ist überall dort nützlich, wo die genaue Tiefe erst an der Anlage bestimmt wird, und rettet regelmäßig Projekte, bei denen die Zeichnung von der Realität abweicht.

Prüfen Sie zusätzlich den zulässigen Systemdruck und die Dichtform, bei Hygieneanwendungen außerdem die geforderte Oberflächengüte.

Messprinzip und Genauigkeitsklasse

Widerstandsthermometer mit Pt100 oder Pt1000 sind der Standard für den mittleren Temperaturbereich, sehr genau und langzeitstabil. Erhältlich in 2-, 3- und 4-Leiter-Schaltung sowie in den Klassen AA, A und B, bei Bedarf bis 1/10 DIN.

Thermoelemente vom Typ J, K und N decken deutlich höhere Bereiche ab, bis 1.200 °C, sind robust und reagieren schnell. Der Preis dafür ist eine geringere Grundgenauigkeit und die Notwendigkeit einer Vergleichsstellenkompensation in der Auswertung.

Zur Faustregel: Alles bis rund 400 °C spricht für Pt100, alles darüber für das Thermoelement. Mehr zu Signalen, Anzeige und HART finden Sie bei den Temperaturtransmittern, mehr zu Hochtemperaturanwendungen auf unserer Seite zur Hochtemperatur-Messtechnik.

Zulassungen

Für explosionsgefährdete Bereiche sind ATEX- und IECEx-Ausführungen verfügbar, Details unter Explosionsschutz. Für Schiffbau und Offshore gibt es Varianten mit DNV- und EU-RO-Zulassung. Kalibriert wird auf Wunsch nach ISO 17025 im eigenen Labor.