Thermoelement – Aufbau und Funktionsweise

Thermoelemente (thermoelektrische Sensoren) sind weit verbreitete Temperatursensoren, die in zahlreichen Industriebereichen eingesetzt werden. Sie bestehen aus zwei Leitern unterschiedlicher Materialien, die an einem Ende miteinander verbunden sind und die sogenannte Messstelle bilden. Wird diese Messstelle erwärmt oder gekühlt, entsteht aufgrund des thermoelektrischen Effekts ein elektrisches Signal, aus dem die Temperatur bestimmt werden kann. Die freien Enden der Leiter werden als Kaltstellen bezeichnet und dienen als Referenz für die Temperaturmessung.

Normen und Standardisierung von Thermoelementen

Die Eigenschaften von Thermoelementen sind international standardisiert. Die thermoelektrischen Kennwerte verschiedener Materialkombinationen sowie die zulässigen Toleranzen sind in Normen wie EN 60584 und ITS‑90 festgelegt.

Was ist ein Thermoelement vom Typ S?

Thermoelemente vom Typ S (PtRh10-Pt) bestehen aus einer Platin-Rhodium-Legierung .Dieser Sensortyp eignet sich besonders für Hochtemperaturanwendungen und ermöglicht Messungen von bis zu 1.600 °C. Im Vergleich dazu haben die gängigen Thermoelemente vom Typ J einen Messbereich von bis zu 750 °C und Thermoelemente vom Typ K einen Messbereich von bis zu 1200 °C.

Thermoelemente vom Typ S zeichnen sich zudem durch eine hohe Messgenauigkeit aus. Ihre thermoelektrische Empfindlichkeit liegt bei etwa 10 µV/K, was eine zuverlässige Temperaturerfassung auch unter anspruchsvollen Bedingungen ermöglicht.

Typ‑S‑Thermoelemente – Vorteile und Eigenschaften

Thermoelemente vom Typ S zeichnen sich durch ihre hohe Genauigkeit und Stabilität aus, insbesondere bei hohen Temperaturen. Sie sind für den Einsatz in anspruchsvollen industriellen Umgebungen ausgelegt und bieten eine zuverlässige Temperaturmessung über lange Zeiträume.

Zudem sind sie beständig gegenüber Oxidation und Korrosion und verfügen über eine schnelle Ansprechzeit, was sie besonders für dynamische Prozesse geeignet macht.

Typ‑S‑Thermoelemente können in verschiedenen Umgebungen eingesetzt werden, darunter oxidierende Atmosphären, inerte Atmosphären und Vakuum. In reduzierenden Atmosphären ist ihr Einsatz jedoch nur mit geeigneter Schutzbeschichtung zu empfehlen.

Vorteile im Überblick:

• breiter Messbereich bis zu 1.600 °C
• hohe Messgenauigkeit, auch bei hohen Temperaturen
• sehr gute Langzeitstabilität
• hohe Beständigkeit gegenüber rauen Prozessbedingungen
• resistent gegen Oxidation und Korrosion
• schnelle Ansprechzeit
• geeignet für verschiedene Atmosphären (oxidierend, inert, Vakuum)

S-Typ-Thermoelemente – Anwendungsbereiche

Aufgrund ihres großen Temperaturbereichs und ihrer hohen Messgenauigkeit werden Thermoelemente vom Typ S in zahlreichen industriellen Anwendungen eingesetzt.

Typische Einsatzbereiche sind unter anderem:

• Temperaturüberwachung in Öfen und Hochtemperaturanlagen
• Einsatz in Wärmebehandlungsprozessen
• Überwachung von Gasturbinen

Darüber hinaus finden Typ‑S‑Thermoelemente Anwendung in Branchen wie:

• Luft- und Raumfahrt
• Metallurgie
• Petrochemie

Auch in der Forschung und Entwicklung sowie im akademischen Bereich werden sie aufgrund ihrer Zuverlässigkeit und Stabilität häufig eingesetzt.

Installation und Wartung von Thermoelementen vom Typ S

Thermoelemente vom Typ S müssen fachgerecht installiert werden, um zuverlässige und genaue Messergebnisse zu gewährleisten. Der Wartungsaufwand ist in der Regel gering, sodass die Sensoren über lange Zeiträume stabil betrieben werden können. Eine regelmäßige Rekalibrierung ist dennoch erforderlich, um die Messgenauigkeit dauerhaft sicherzustellen.

Bei der Installation sind einige wichtige Punkte zu beachten:

• Verwendung geeigneter Ausgleichsleitungen, um störende Umgebungseinflüsse zu minimieren
• Auswahl eines passenden Schutzrohrmaterials, abgestimmt auf Medium und Einsatzbedingungen