Aktive Einschraub-Thermoelemente werden in der Prozessmesstechnik eingesetzt. Durch das Einschraubgewinde und die richtige Dichtgeometrie (O-Ring) können die Temperaturfühler dauerhaft, druckdicht und vibrationsbeständig in den Prozess eingebracht werden.
Worauf Sie bei der Auswahl, beim Kauf, der Montage und Bedienung Ihres aktiven Einschraub-Thermoelements achten müssen, haben wir für Sie in diesem Ratgeber zusammengestellt.
Was ist ein aktives Einschraub-Thermoelement?
Thermoelemente sind thermoelektrische Sensoren mit zwei Drähten aus unterschiedlichen Materialien. Diese sind an einer Stelle miteinander verbunden (Messstelle) und man kann an ihren Enden (Vergleichsstelle) eine Thermospannung messen, die sich bei Änderung der Temperatur ebenfalls verändert. Dieser thermoelektrische Effekt wird auch Seebeck-Effekt genannt.
Thermoelemente messen den Temperaturunterschied zwischen Messstelle und Vergleichsstelle, d.h. die Temperatur an der Vergleichsstelle muss bekannt sein.
Wie die Platinsensoren auch sind Thermoelemente genormt und können Sie herstellerunabhängig getaucht werden. Zudem haben sie eine sehr schnelle Ansprechzeit und können auch bei sehr hohen oder sehr niedrigen Temperaturen eingesetzt werden. Sie sind günstig und es gibt sie in sehr vielen verschiedenen Bauformen. Thermoelemente haben auch Nachteile: Sie sind empfindlicher als widerstandsbasierte Temperaturfühler. Ihre Kennlinie verläuft nicht linear. Das Messprinzip sollte dem Anwender bekannt sein, um Messfehler zu vermeiden
Aktive Einschraub-Thermoelemente liefern die Messwerte nicht als Thermospannung, sondern als lineares Ausgangssignal.
Abhängig vom verwendeten Transmitter wird der Messwert entweder als Stromstärke in Milliampere (mA) oder als Spannung in Volt (v) ausgegeben.
Dazu hat der Fühler entweder einen Temperatur-Transmitter eingebaut oder angeschlossen, der die Thermospannung umwandelt.
Bei uns finden Sie praktische Sets bestehend aus einem Hutschienen-Transmitter mit einem 4-20 mA Ausgang und dem passenden passiven Einschraub-Thermoelement.
Die Verwendung eines Transmitters hat weitere Vorteile:
- es können längere Strecken überbrückt werden
- das Ausgangssignal wird verstärkt
- das Ausgangssignal ist standardisiert und kann an vielen Geräten verwendet werden
- je nach Transmittertyp können ggf. Fehlfunktion wie Kabelbruch oder ein falsches Anschließen des Fühlers detektiert werden
Es gibt auch einen Nachteil: aktive Fühler benötigen eine Versorgungsspannung oder ein Versorgungsstrom, damit das Signal umgewandelt werden kann.
Bitte beachten Sie die folgenden Punkte bei Ihrer Auswahl ihres aktiven Einschraub-Thermoelements
- Was ist der Messbereich, also in welchem Temperaturbereich soll die Messung stattfinden?
- In welcher Umgebungstemperatur wird gearbeitet? (Die Köpfe, Gehäuse oder Anschlussleitungen haben ebenso, wie die verwendeten Sensoren auch einen Temperaturbereich in dem sie eingesetzt werden dürfen.)
- Welche sonstigen Umgebungsbedingungen herrschen vor (Feuchte, Dampf, Druck, Vibration?)
- In welchem Medium soll gemessen werden?
- Wie soll der Temperaturfühler in den Prozess eingebacht werden, also welcher Prozessanschluss wird benötigt?
- Wie viel Platz haben Sie für den Einbau des Fühlers?
Welche unterschiedlichen Bauformen von Einschraub-Thermoelementen gibt es?
Bei den Einschraub-Thermoelementen mit Kabel bieten wir Ihnen die folgenden verschiedenen Prozessanschlüssen / Gewinden an.
Einschraub-Thermoelemente mit metrischem Gewinde:
Bei diesen Fühlern können Sie bestimmen, welche Einbaulänge Sie benötigen und damit die Eintauchtiefe für diese Fühler bestimmen. Wir bieten Ihnen folgenden Einbaulängen (in mm):
50, 100, 150, 200, 250, 300, 400, 500
Einschraubfühler mit Feingewinde:
Die Einschraub-Thermoelemente mit den Feingewinden bieten wir mit der festen Einbaulänge von 17mm an.
Sie können bei allen Einschraub-Thermoelementen mit Kabel zwischen Thermoelement Typ J oder Typ K wählen.
Worauf muss ich bei der richtigen Auswahl meines aktiven Einschraub-Thermoelements achten?
Das Messsystem besteht aus zwei Komponenten: dem Messumformer und dem Thermoelement.
Für das Gesamtsystem sollten Sie bitte prüfen, dass Messgenauigkeit, Toleranz und Ansprechzeit des gesamten Messsystems zu ihren Spezifikationen passen.
Der Hutschienen-Transmitter passt durch seine schlanke Bauweise und die genormten Maße in ihren Schaltschrank. Sollten Sie eine andere Bauform bspw. im Gehäuse benötigen, sprechen Sie uns bitte an.
Ferner sollten Sie prüfen, welches Signal sie zur Weiterverarbeitung benötigen: 0 bis 10 V oder 4 bis 20 mA.
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Die richtige Auswahl Ihres Thermoelements richtet sich nach ihrer Messaufgabe und den damit verbunden Anforderungen. Oft hören wir Fragen wie:
- Ist der Fühler auch mit kompatibel?
- Welches Thermoelement soll ich wählen?
- Kann ich mein Thermoelement wechseln?
- Welches Kabel benötige ich oder auch kann ich das Kabel ersetzen?
Die Beantwortung der folgenden Fragen kann Ihnen bei der Auswahl helfen:
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Welche Bauform benötigen Sie?
Wählen Sie die gewünschte Bauform in der Kategorie.
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Was ist das richtige Thermoelement für mich?
Die Wahl des Thermoelementes hängt zum einen davon ab, an welchem Messgerät Sie das Thermoelement verwenden wollen. Bitte prüfen Sie, welches Thermoelement laut den technischen Daten oder der Bedienungsanleitung des Messgerätes zu verwenden ist. Die verschiedenen Thermoelement-Typen sind untereinander nicht kompatibel und haben auch verschiedene Kennlinien. Die Kennlinien unserer Thermoelemente finden Sie hier im Überblick. -
Passt das Thermoelement zu ihrem Messbereich?
Neben dem Messgerät prüfen Sie bitte auch, in welchem Messbereich und mit welcher Genauigkeit / Toleranz Sie das Thermoelement einsetzen wollen. Angaben zum Messbereich und zur Toleranz finden Sie ebenfalls in den Kennlinien und in der Bedienungsanleitung bei jedem Fühler. Bei den Thermoelementen ist die Einhaltung des Messbereiches besonders wichtig, da bei Grenzüberschreitung die Metalllegierung irreversibel Schaden nehmen kann und dann das Thermoelement nicht mehr im angegebenen Toleranzbereich misst.
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Wie schließe ich es an? Sollte ich eine Thermoleitung oder eine Ausgleichsleitung verwenden?
Thermoelemente werden mit der Vergleichsstelle verbunden. Durch die Verwendung von Thermoleitungen oder Ausgleichsleitungen kann die Vergleichsstelle von der Messstelle räumlich getrennt sein, denn oft kann der Messwertaufnehmer nicht in unmittelbarer Nähe zur Messstelle betrieben werden, da sich diese in Maschinen oder ähnlichen heißen, schmutzigen Umgebungen befindet. Somit ist es notwendig, das Messsignal über eine bestimmte Strecke zu übertragen.
Wann verwende ich eine Ausgleichsleitung?
Ausgleichsleitungen bestehen aus kostengünstigen Ersatzwerkstoffen, die nicht mit der Metall-Paarung des Thermoelements identisch sind. Deshalb verhalten sie sich auch nur in einem bestimmten Messbereich genau gleich wie das Thermoelement. Ausgleichsleitungen kommen aufgrund ihres begrenzten Messbereichs in erster Linie aus Kostengründen zum Einsatz, denn sie sind günstiger als Thermoleitungen.
Wann verwende ich eine Thermoleitung?
Eine Thermoleitung besteht aus dem gleichen Material wie ein Thermoelement, deshalb hat die Thermoleitung auch die gleichen physikalischen Eigenschaften und auch denselben Einsatzbereich wie das Thermoelement selbst. Durch das Verbinden der beiden Drähte an einem Ende entsteht daraus ein Thermoelement.
Worauf muss ich bei der Isolierung der Ausgleichsleitung oder der Thermoleitung achten?
Neben der Art der Leitung (also ob eine Thermoleitung oder eine Ausgleichsleitung verwendet wird) ist der Einsatzbereich der Leitung auch von dem verwendeten Isolationsmaterial der Leitung und seinen Eigenschaften abhängig. Zum Einsatz kommen PVC, PFA, Silikon oder Glasfaser. Neben dem Einsatzbereich unterscheiden sich die Leitungen in weiteren Eigenschaften wie etwa der Beständigkeit gegen Staub und Feuchte (IP-Klasse) und der Beständigkeit gegen aggressive Medien. Folgende Leitungen finden Sie in unserem Sortiment: -
Brauche ich einen Stecker und welche Größe sollte der Stecker haben?
Thermoelemente werden entweder direkt mit dem Messgerät verbunden. Viel häufiger ist es jedoch, dass Thermoelemente über eine Steckverbindung an das Messgerät angebunden werden. Bei Testo Sensor finden Sie folgende Steckverbinder im Angebot: -
Wie stellen Sie die korrekte mechanische Anbindung an den Prozess sicher?
Die korrekte mechanische Anbindung des Fühlers an den Prozess stellt eine effiziente, fehler- und störungsfreie Messung sicher.
Welche Länge der Schutzhülse benötige ich für mein Thermoelement?
Bei Thermoelementen mit variabler Hülsenlänge messen Sie bitte vorab welche Länge Sie brauchen. Jeder Fühler benötigt eine Mindest-Eintauchtiefe, um die Temperatur des zu messenden Mediums annehmen und korrekt messen zu können. Als Faustformel kann ihnen folgender Hinweis dienen: optimalerweise sollte die Eintauchtiefe 10-mal dem Schutzhülsendurchmesser entsprechen, zumindest sollte jedoch ein 5-facher Wert verwendet werden.
Welchen Hülsendurchmesser sollte mein Thermoelement haben?
Überlegen Sie bitte, welchen Durchmesser Sie benötigen: Bei Temperaturmessungen in Festkörpern oder wenn der Fühler in einer Tauchhülse montiert ist, verlangsamt die den Fühler umgebende Luft die Wärmeleitung vom Medium zum Fühler. Dadurch wird auch die Temperaturmessung verlangsamt und das führt im Extremfall zu falschen Messwerten. Achten Sie bitte deshalb darauf, dass das Thermoelement wärmetechnisch bestmöglich an Ihr Messmedium angekoppelt ist, d.h. wählen Sie den Hülsendurchmesser so aus, dass der Luftspalt so klein wie möglich wird.
Genauere Angaben zur Montage und zu Eintauchtiefen haben wir in der Bedienungsanleitung hinterlegt, die Sie für jeden Fühler downloaden können.
Welchen Umwelteinflüssen unterliegt das Thermoelement?
Achten Sie bitte auch darauf, ob Sie an der Messstelle oder in ihrem Prozess gewissen Anforderungen hinsichtlich Temperatur, Druck, IP-Schutz, Dampf o.ä. haben und gleichen Sie ihre Spezifikation mit unseren Datenblättern ab. Sollten Sie Fragen haben oder sich unsicher sein, nehmen Sie gerne Kontakt mit uns auf.
Was muss ich bei der Montage des Einschraub-Thermoelementes beachten?
 | Durch die Wärmeableitung an die Umgebung können Messfehler entstehen. Um diese möglichst klein zu halten, empfehlen wir die Schutzhülse Ihres Temperaturfühlers beim Einbau möglichst tief in das zu messende Medium einzutauchen. Die optimale Einbautiefe sollte 10-15 mal dem Ø der Schutzhülse bzw. bei Verwendung einer Tauchhülse dem Ø der Tauchhülse entsprechen. Beim Einbau in Rohrleitungen, deren Ø keine ausreichend tiefe Einbautiefe hat, sollten Sie den Fühler entweder schräg oder in einem Rohrkrümmer einbauen. Achten Sie darauf, dass Sie ausreichend Platz haben, sodass der Fühler auch wieder ausgebaut werden kann. 1) Einbau mit ausreichender Einbautiefe 2) Einbau schräg bei kleinem Rohr-Ø 3) So nicht: Mindesteinbautiefe nicht erreicht |
 | Montage mittels Tauchhülse (4): Bitte beachten Sie, dass der Ø und die Länge der Tauchhülse passend zur Einbausituation gewählt wird, damit die Mindesteintauchtiefe erreicht werden kann. Achten Sie bitte auch auf den korrekten Prozessanschluss. Dadurch das der Fühler nicht direkt in das Medium eingebracht wird, sondern über die Tauchhülse sind die Ansprechzeiten etwas langsamer. Der Fühler sollte so gewählt werden, dass die Schutzhülse am Boden der Tauchhülse anschlägt und das das Luftpolster um das Schutzrohr möglichst klein ist. Der Einsatz von Wärmeleitpaste kann die Ansprechzeiten verbessern. |
| Bitte verlegen Sie das Kabel so, dass kein Wasser in den Fühler eindringen kann und mit Reserveschlaufe (4). So können Sie den Fühler ausfahren ohne den elektrischen Anschluss zu lösen. |
Welches Zubehör benötige ich?
Bitte überlegen Sie bei Ihrer Bestellung, ob Sie Zubehör benötigen. Prüfen Sie bitte in den Lieferangaben zu jedem Fühler, was im Lieferumfang enthalten ist.
Folgende Zubehörartikel bieten wir Ihnen an:
Wie konfiguriere ich mein aktives Thermoelement?
Auf der Detailseite können Sie Ihr Einschraub-Thermoelement genau konfigurieren:
Erster Schritt: wählen Sie ihren Transmitter
Als erstes wählen Sie bitte ihren Temperatur-Transmitter. Dieser sollte zu dem Eingangssignal ihrer Auswerte-Elektronik passen.
Bei uns im Onlineshop finden Sie aktuell zur Auswahl den Hutschienen-Transmitter mit einem 4-20 mA Ausgang.
Wenn Sie einen anderen Transmitter z.B. mit Ausgang 10V oder eine andere Transmitter-Bauform wie z.B. Kopf-Transmitter benötigen, fragen Sie gerne an - wir beraten Sie gerne über ihre Möglichkeiten.
Im nächsten Schritt konfigurieren Sie sich Ihr Thermoelement.
Wählen Sie für Ihr Einschraub-Thermoelement bitte den passenden Durchmesser und die passende Einbaulänge.
Bei dem Leitungsmaterial achten Sie bitte auf die zulässigen Einsatzbedingungen und Betriebstemperatur für die Temperaturmessung. Aktuell bieten wir Ihnen folgende Funktion und Messbereiche:
- PVC-Leitung (zulässiger Messbereich: -30 °C bis +105 °C | IP 54)
- Silikon-Leitung (zulässiger Messbereich: -30 °C bis +105 °C | IP 65)
- PFA-Leitung (zulässiger Messbereich: -30 °C bis +105 °C | IP 54)
- Glasseide-Leitung (zulässiger Messbereich: -30 °C bis +105 °C | IP 20)
Neben dem Kabelmaterial können Sie auch die gewünschte Leitungslänge und Ihren gewünschten Stecker wählen.
Wie auch bei unseren passiven Temperaturfühlern kann je nach Bauform optional ein Knickschutz ausgewählt werden.
Die genaue Information finden Sie ausführlich in unseren Datenblättern und Bedienungsanleitungen im unserem Online Shop.
