Mantelthermometer gliedern sich in Mantelthermoelemente und Mantelwiderstandsthermometer. Entsprechend dem verwendeten Sensor bekommen die Typbezeichnungen noch den Index T oder W.
Aufbau
Mantelthermometer bestehen aus der namengebenden Mantelleitung mit einem konfektioniertem Sensor (oder Sensoren) am „heißen Ende“ und einem elektrischen Anschluß am anderen Ende. Bei Mantelthermoelementen wird durch verschweißen der Thermodrähte ein oder mehrere Thermopaare gebildet. Bei Mantelwiderstandsthermometern wird ein Messwiderstand mit den neutralen Innenleitern (Kupfer oder Nickel) verbunden und anschließend verkapselt. Die Ausführung des elektrischen Anschlusses bestimmt den Typ dieser Baureihe.
Die Thermodrähte der Thermoelementmantelleitungen entsprechen den internationalen Normungen DIN EN, IEC, ASTM, BS, JIS. Die neutralen Innenleiter für Wiederstandsthermometer-Mantelleitungen bestehen am häufigsten aus Kupfer. Es kommen auch Nickel-, Nickel-Kupfer- oder Nickel-Chrom-Legierungen zur Anwendung. Als Keramikisolator wird hauptsächlich Magnesiumoxid oder auch Aluminiumoxid verwendet.
Geometrien und weitere Eigenschaften von Mantelleitungen sind in der DIN EN IEC 61515 definiert.
Die Herstellung erfolgt durch Ziehprozesse in mehreren Stufen. Hierbei wird die Isolationskeramik hoch verdichtet und Mantelleitungen haben ein gute Duktilität. Der Biegeradius beträgt min. 5x Außendurchmesser. Zu beachten sind die nichtbiegbaren Bereiche der Sensorseiten. Auf dieser Basis sind in einer Vielzahl von Kombinationenherstellbar. Die Kombinationsmöglichkeit ist durch die maximale Temperaturbelastung und die notwendige Wärmebehandlung beim Ziehprozess eingeschränkt. Mantelleitungen gibt es in Außendurchmessern zwischen 0,25 bis 12,7 mm. Für spezielle Anforderungen können Mantelleitungen auch mit doppelter Wandstärke hergestellt werden. Das kann im Anfrage- oder Bestellfall als Anforderung spezifiziert werden.
Isolationswiderstand R iso
Der Isolationswiderstand, gemessen zwischen Außenmantel und Innenleitern, beträgt mindestens 1000 Mohm bei Umgebungstemperaturen bis 40 °C. Das ist höher als von den Normen DIN EN IEC 60584 und 60751 gefordert.
Betriebstemperaturen
Der Betriebstemperaturbereich ist durch die Kombination von Sensor (Thermopaar, Messwiderstand) und Mantelwerkstoff bestimmt.
Im Tieftemperaturbereich kommen Mantelwerkstoffe mit guter Kaltzähigkeit wie 1.4541 und 1.4571 zum Einsatz. Bei einigen Thermopaaren steht nach DIN EN IEC 60584 die Toleranzklasse 3 zur Auswahl, bei ANSI – ASTM ist der Betriebsbereich separat anzugeben und das Material muss entsprechend selektiert werden. Die Widerstandsthermometernorm DIN EN IEC 60751 deckt den Bereich bis -200 °C ab.
Im Hochtemperaturbereich ist die maximale Betriebstemperatur in der Regel durch das Korossions-verhalten des Mantelwerkstoffes bei gegebenen Einsatzbedingungen entscheidend. Die maximaleDauerbetriebstemperatur den angewandten Sensors bestimmt ebenfalls die obere Grenze.
Nachfolgende Übersicht über Mantelwerkstoffe und deren Eigenschaften bietet eine Orientierungshilfe. Für besondere Anforderungen sind auch Beschichtungen mit ECTFE oder PFA oder Stellitierungen im besonders korossionsgefährdeten Bereich realisierbar.
Für weiterführende Beratung steht Ihnen die Anwendungstechnik der Böhme + Ewert GmbH gern zur Verfügung.