Thermoelemente

Insgesamt sind in der DIN EN 60584 acht verschiedene Thermoelement-Typen genormt: Typ B, Typ E, Typ J, Typ K, Typ N, Typ R, Typ S und Typ T.

In der verarbeitenden Industrie und im Maschinenbau sind Typ K und Typ J erfahrungsgemäß am beliebtesten (bis zu 1.200 °C). Der Typ N, praktisch eine Art Nachfolger des Typ K, gewinnt unter den „unedlen“ Thermoelementen langsam an Bedeutung.

Die Edelmetall-Thermoelemente Typ B, Typ R und Typ S bestehen aus Platin und Rhodium und sind entsprechend hochpreisig. Sie kommen hauptsächlich in der Glas- und Schwerindustrie zum Einsatz (bis zu 1.700 °C).

Das Thermoelement Typ J besteht aus einem Eisen- und einem Konstantan-Draht. Es ist für Temperaturen zwischen -40 und 750 °C genormt. Der Typ J kommt häufig in der Kunststoffindustrie zum Einsatz, beispielsweise zur Messung im Extruder oder im Heißkanal.

Das Thermoelement Typ K besteht aus einem Nickel-Chrom- und einem Nickel-Draht. Es ist für Temperaturen zwischen -40 und 1.200 °C genormt. Es kommt beispielsweise zur Messung von Brennraum- und Abgastemperaturen zum Einsatz.

Ja, Thermoelemente altern in Abhängigkeit von ihren Umgebungsbedingungen. Durch Einflüsse wie die thermische Alterung oder chemische Verunreinigungen verändert sich mit der Zeit die Thermospannung – es entsteht ein Messfehler, auch Drift genannt. Thermoelemente mit Edelmetallen wie Typ R und S sind davon weniger betroffen.

Die Funktionsweise des Thermoelements basiert auf seiner Materialpaarung. Die thermoelektrischen Eigenschaften der Anschlussleitung müssen unbedingt denen des Thermoelementes entsprechen, damit das Messergebnis nicht verfälscht wird. Je nach Anforderungen kommt eine Thermoleitung oder eine Ausgleichsleitung zum Einsatz.

Bei der Thermoleitung besteht die Anschlussleitung aus der gleichen Materialpaarung wie das Thermoelement selbst. Das ist die technisch beste Lösung, allerdings häufig auch die teuerste.

Die Ausgleichsleitung ist eine günstigere Alternative. Dabei kommen Werkstoffe zum Einsatz, die in einem bestimmten Temperaturbereich sehr ähnliche thermoelektrische Eigenschaften haben wie das Thermoelement selbst.

Gleiches gilt natürlich auch für Steckverbinder: bei unseren Thermoelementen setzen wir ausschließlich kompensierte Stecker ein.

Thermoelemente und ihre Grenzabweichungen sind in der DIN EN 60584 genormt. Dabei gibt es die Toleranzklassen 1 bis 3. Die Klasse 1 ist dabei die mit der höchsten Genauigkeit.

Grundsätzlich sind Thermoelemente weniger genau als z.B. Pt100 und Pt1000. Falls Sie also maximale Genauigkeit brauchen, fahren Sie (passender Temperaturbereich vorausgesetzt) mit einem Widerstandsthermometer besser.

Thermoelemente haben dafür andere Vorteile: einige Typen sind in sehr breiten Temperaturbereichen einsetzbar und vertragen wesentlich höhere Temperaturen. Außerdem haben Thermoelemente eine geringere thermische Masse und sind in kleineren Durchmessern realisierbar. Beides trägt zu extrem geringen Antwortzeiten bei.

Das Mantelthermoelement fertigen wir aus einer mineralisolierten Mantelleitung. Deren Außenmantel besteht aus Edelstahl, im Inneren verlaufen die beiden Drähte in dicht gepresstem Magnesiumoxid-Pulver. Gegenüber offenen oder nur durch eine Hülse geschützten Thermoelementen sind Mantelthermoelemente langlebiger und robuster.

Mehr über diesen Aufbau erfahren Sie bei unserem Partner Temperatur Profis: Aufbau Mantelthermoelement 

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Bezüglich der Ansprechzeit eines Fühlers gilt folgende Faustregel: Wenn Sie den Durchmesser verdoppeln, vervierfachen Sie die Ansprechzeit. Wählen Sie den Durchmesser also mit Bedacht! 

Wie bei allen Temperaturfühlern sollte die Eintauchlänge mindestens 5x den Durchmesser des Fühlers betragen, um thermische Brücken zu vermeiden.