Hochleistungs-Industrie-Baugruppen

Inhalt

1. Schutzrohrwerkstoffe
2. Mechanische Verschraubungen
3. Temperaturbereiche
4. Thermoelement-Einsätze
5. Schutzrohre
   1. Für Thermoelemente
   2. Für Widerstandsthermometer (RTD)
6. Keramische Schutzrohre für hohe Temperaturen
7. Tauchhülsen
8. Zusammenfassung

Für anspruchsvolle Industrieumgebungen bieten Hochleistungs-Sensorbaugruppen robusten Schutz und hohe Temperaturbeständigkeit. Diese wetterfesten Lösungen werden typischerweise mit dickwandigen Schutzrohren geliefert, die es sowohl in gerader als auch in abgewinkelter Ausführung für Einzel- oder Mehrpunktmessungen gibt.

Schutzrohrwerkstoffe

Die Wahl des Schutzrohrwerkstoffs hängt von der Einsatzumgebung und dem Temperaturbereich ab. Häufige Optionen sind:

• Gusseisen und Baustahl
  Kostengünstig für allgemeine Anwendungen.
• Edelstahllegierungen
  Bieten gute Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit.
• Nickel-Chrom-, Eisen-Nickel- und Chrom-Eisen-Legierungen
  Bei höheren Temperaturen oder korrosiven Bedingungen bevorzugt.

Mechanische Anschlussstücke

Baugruppen können folgende Komponenten umfassen:

• Verstellbare Flansche
• Geschweißte oder verstellbare Buchsen

Diese Anschlussstücke ermöglichen Flexibilität bei Montage und Wartung.

Temperaturbereiche

• Bis 1.250 °C mit standardmäßigen Mantelthermoelementen.
• Bis 1.600 °C unter Verwendung von keramischen Schutzrohren , erhältlich in:
• Aluminaporzellan
• rekristallisiertem Aluminiumoxid
• Mullit
• Siliziumcarbid

Thermoelementmesseinsätze

Messeinsätze sind mit allen gängigen Anschlussköpfen und Mantelkonfigurationen kompatibel. Dazu gehören unter anderem:

• Metallschutzrohre
• sekundäre keramische Schutzrohre
• Tauchhülsen

Sie verfügen häufig über:

• integrierte Enddichtungen
• Keramik-Klemmleisten , teilweise mit federbelasteten Anschlüssen für optimalen Spitzenkontakt
• Optional kopfmontierte Messumformer

Schutzrohre

Schutzrohre schützen den Sensor vor rauen Umgebungen und ermöglichen gleichzeitig eine präzise Temperaturmessung. Die Materialauswahl ist entscheidend und variiert je nach Sensortyp und Einsatzumgebung.

Für Thermoelemente

• Metallrohre (bis 1.250 °C) mit Sensoren aus unedlen Metallen.
• Aluminiumoxid-Auskleidungen (bis 1.600 °C) mit Platin-Thermoelementen.

Gängige Materialien und Temperaturgrenzwerte

Für RTDs

RTDs reagieren empfindlich auf Verunreinigungen bei hohen Temperaturen, insbesondere durch unedle Metalle. Daher werden spezielle Materialien verwendet:

• Edelstahl 316 – Korrosionsbeständig
• 310 Chrom-Nickel-Stahl – Gut in schwefelhaltigen Atmosphären
• Inconel 600 / Incoloy 800  – Hohe Korrosionsbeständigkeit, nicht für Schwefel bei hohen Temperaturen geeignet
• Nickel und Nickellegierungen – Für korrosive Anwendungen
• Fluorkunststoff-Beschichtungen – Für korrosive chemische Umgebungen

Zu den Keramikoptionen gehört rekristallisiertes Aluminiumoxid.  Es wird dort eingesetzt, wo höhere Temperaturen oder chemische Trägheit erforderlich sind.

Keramik-Schutzrohre für hohe Temperaturen

Für extreme Temperaturen oder korrosive Umgebungen, in denen Metalle versagen, werden Keramik-Schutzrohre eingesetzt:

Standard-Außendurchmesser reichen von 4 mm bis 50 mm; Längen bis über 2 Meter sind verfügbar.

Tauchhülsen

Tauchhülsen sind geschlossene, wiederverwendbare Schutzrohre, die zum Einführen von Thermoelementen oder Widerstandsthermometern in Prozessumgebungen entwickelt wurden. Sie bieten einen hervorragenden mechanischen Schutz und eine Prozessisolierung, sodass Sensoren ohne Unterbrechung des Systems entfernt werden können.

Konstruktion und Ausführung

• Sie verfügen typischerweise über einen  konischen Prozessanschluss mit Außengewinde und eine Sensoraufnahme mit Innengewinde .
• Das Design zielt darauf ab, den Luftspalt zu minimieren, um eine optimierte thermische Reaktion und eine bessere atmosphärische Abdichtung zu erreichen.
• Die Innenbohrung kann an der Spitze als reduzierte Bohrung ausgeführt sein, um den Sensorkontakt zu verbessern und die Ansprechzeit zu verkürzen.

Werkstoffe und Temperaturgrenzwerte

Diese Werkstoffe werden nach denselben Umgebungsbedingungen ausgewählt wie für Schutzrohre.

Zusammenfassung

• Metallschutzrohre (bis ~1.250 °C): Häufig in industriellen Anwendungen mit Thermoelementen aus unedlen Metallen; zur Materialauswahl gehören Edelstähle, Inconel 600, Incoloy 800 und weitere.
• Keramische Schutzrohre (bis ~1.800 °C): Einsatz mit Platin-Thermoelementen oder in korrosiven Hochtemperaturumgebungen. Rekristallisiertes Aluminiumoxid, Mullit und Siliziumkarbid bieten jeweils eigene Vorteile.
• Messeinsätze : Kompatibel mit Metall- und Keramik-Schutzrohren, mit kopfmontierten Klemmleisten oder Transmittern. Federbelastete Ausführungen verbessern den Kontakt und den Wärmeübergang.
• RTD-Anwendungen : Erfordern aufgrund der Platinempfindlichkeit eine sorgfältige Werkstoffwahl; Inconel-, Incoloy- und fluorkunststoffbeschichtete Schutzrohre sind gängige Optionen.
• Tauchhülsen : Bieten mechanischen Schutz für Sensorelemente in Prozessumgebungen. Standardisierte Ausführungen sind in Messing, Edelstählen, Inconel und Incoloy verfügbar.

Tipp: Die Auswahl der Materialien und des Designs sollte sich nach dem erforderlichen Temperaturbereich, der Art der Atmosphäre (oxidierend, reduzierend, korrosiv), der mechanischen Belastung und dem Sensortyp richten.

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