Temperaturmessung
Die Temperaturmessung liefert in der Kunststoffverarbeitung und im Maschinenbau die Messwerte, auf deren Basis Heizzonen geregelt und Prozesse überwacht werden.
Die Frenz GmbH liefert dafür Komponenten für die berührende industrielle Temperaturmessung: Thermoelemente in verschiedenen Bauformen, Widerstandsfühler und Massetemperaturfühler für die Messung direkt in der Kunststoffschmelze. Standardausführungen der Thermoelemente sind als Lagerware verfügbar, Sonderanfertigungen fertigen wir nach Ihren Maßen.
Temperaturmessung in der Kunststoffverarbeitung
In Spritzgießmaschinen und Extrusionsanlagen wird die Temperatur an mehreren Stellen erfasst, weil jede Zone eigene Anforderungen an die Messung stellt. Für die meisten dieser Messstellen kommen Thermoelemente für die industrielle Temperaturmessung zum Einsatz, ergänzt durch Massetemperaturfühler für die Schmelze.
Typische Messstellen in der Kunststoffverarbeitung sind:
- Zylinder: Thermoelemente in Bohrungen oder an der Oberfläche des Zylinders erfassen die Temperatur der einzelnen Heizzonen.
- Düse: An der Maschinendüse sitzt das Thermoelement in einer Bohrung oder ist bereits in das Düsenheizband integriert.
- Heißkanal: In Heißkanalsystemen erfassen Thermoelemente die Temperatur der beheizten Düsen, die Regelung übernehmen Heißkanalregler.
- Werkzeug: Im Werkzeug erfassen kompakte Thermoelemente die Temperatur an schwer zugänglichen Stellen.
- Schmelze: Ein Massetemperaturfühler misst die Temperatur direkt im Material, statt an der Wand des Zylinders.
Die Messstelle bestimmt, welche Bauform geeignet ist: Eine Bohrung im Werkzeug erfordert einen anderen Fühler als eine Messung an einem zylindrischen Rohr oder in der Schmelze. Erst danach folgt die Wahl des Messprinzips und des Thermoelementtyps.
Messprinzipien: Thermoelement und Pt100
Für die berührende Temperaturmessung stehen zwei Messprinzipien zur Verfügung: das Thermoelement und der Widerstandsfühler, in der Praxis meist als Pt100. Ein Thermoelement besteht aus zwei Drähten aus unterschiedlichen Metallen, die an einem Ende miteinander verbunden sind.
Wird diese Verbindungsstelle erwärmt, entsteht aufgrund des thermoelektrischen Effekts eine Thermospannung. Gängige Thermoelementtypen sind Typ J (Fe-CuNi), Typ L (Fe-CuNi) und Typ K (NiCr-Ni).
Ein Platin-Widerstandsfühler wie der Pt100 enthält einen Platinwiderstand, dessen elektrischer Widerstand mit steigender Temperatur zunimmt. Aus dem Spannungsabfall bei einem geringen konstanten Messstrom wird die Temperatur abgeleitet.
Widerstandsfühler sind weniger anfällig für elektrische Störeinflüsse und erreichen dadurch eine höhere Messgenauigkeit. Neben dem Pt100 sind Pt500 und Pt1000 in 2-, 3- oder 4-Leiter-Schaltung sowie NTC-Fühler erhältlich.
| Merkmal | Thermoelement | Widerstandsfühler (Pt100) |
| Messprinzip | Thermospannung zwischen zwei unterschiedlichen Metallen | Temperaturabhängiger Widerstand eines Platinelements |
| Stärken | In sehr kompakten Bauformen herstellbar, etwa als Mantel-Thermoelement mit Ø 1,5 mm | Höhere Messgenauigkeit, weniger störanfällig |
| Anschluss | Passende Thermo- oder Ausgleichsleitung zum Thermoelementtyp | 2-, 3- oder 4-Leiter-Schaltung zur Kompensation der Leitungswiderstände |
| Typische Einsatzstellen | Zylinder, Düse, Heißkanal, Werkzeug, Schmelze | Messstellen mit hohen Anforderungen an die Messgenauigkeit |
Neben der berührenden gibt es die berührungslose Temperaturmessung, etwa mit Pyrometern oder Wärmebildkameras, die die Wärmestrahlung einer Oberfläche erfassen. Diese Verfahren gehören nicht zum Lieferprogramm der Frenz GmbH. Ausführliche Informationen zu Aufbau, Thermoelementtypen und Anwendungen finden Sie im Leitfaden zu Thermoelementen.
Thermoelemente von Frenz: Bauformen im Überblick
Die Frenz GmbH liefert Thermoelemente in vier Bauformen, die jeweils auf eine bestimmte Einbausituation ausgelegt sind. Die Standardausführungen sind mit einem Thermoelement Typ J (Fe-CuNi) nach DIN EN 60584, Klasse 1, ausgeführt. Jede Bauform ist auch als Widerstandsfühler oder mit einem anderen Thermoelementtyp erhältlich.
| Bauform | Einbausituation | Standardausführung | Temperaturbereich (indikativ)* |
| Bajonett-Thermoelement | Messung in Bohrungen, feste Verriegelung über die Bajonettkappe | Messspitze Ø 6 mm oder Ø 8 mm, Spitzenwinkel 118°, mit Druckfeder | bis 400 °C |
| Mantel-Thermoelement | Begrenzter Einbauraum und schwer zugängliche Stellen, z. B. in Formen | Messspitze Ø 1,5 mm, Länge 90, 150 oder 240 mm, Messstelle isoliert vom Mantel | Messspitze bis 800 °C, Übergangsstück bis 200 °C |
| Steck-Thermoelement | Messstellen mit Vibrationen, z. B. in Spritzguss- und Extrusionsprozessen | Messspitze Ø 3,5 mm, Spitzenlänge 40 mm, mit Montagestreifen | bis 400 °C |
| Oberflächen-Thermoelemente | Messung an ebenen und zylindrischen Oberflächen wie Rohrleitungen und Extrusionszylindern | Flächen-, Klemm-, Rohrschellen-, Winkel-, Anschraub-, Unterleg- und Spannband-Thermoelement | bis 400 °C (Flächen-, Klemm- und Rohrschellen-Thermoelement) |
* Die Temperaturbereiche sind indikativ und abhängig von Ausführung, Thermoleitung und Einsatzbedingungen.
Die Bauform richtet sich nach dem Problem an der Messstelle. Ein Steck-Thermoelement bleibt durch den Montagestreifen auch bei konstanten Vibrationen sicher in Position. Ein Mantel-Thermoelement passt sich durch seine Flexibilität dem verfügbaren Raum an und eignet sich damit für enge Einbausituationen in Werkzeugen. Bei dieser Bauform gilt die höhere Temperaturangabe für die Messspitze, das Übergangsstück ist für niedrigere Temperaturen ausgelegt. Für die Befestigung von Bajonett-Thermoelementen liefert die Frenz GmbH passende Montagenippel aus Messing mit metrischem und Zoll-Gewinde.
Die Standardausführungen sind mit glasseidenisolierter Thermoleitung und einem Drahthohlgeflecht als mechanischem Schutz ausgestattet. Weichen Messstelle, Länge oder Anschluss vom Standard ab, fertigen wir das Thermoelement nach Ihren Vorgaben.
Massetemperaturfühler für die Schmelzetemperatur
Ein Massetemperaturfühler misst die Temperatur der Kunststoffschmelze direkt im Material. Die Thermoelemente am Zylinder erfassen die Temperatur der Heizzonen, nicht die Temperatur der Schmelze selbst. Für eine direkte Aussage über den Zustand des Materials in der Extrusion und im Spritzguss wird deshalb häufig zusätzlich ein Massetemperaturfühler eingesetzt.
Die Frenz GmbH liefert Massetemperaturfühler für Extrusion und Spritzguss in vier Serien: FM-0802, FM-0802-M, FM-2209 und FM-2209-M. Die Serien sind für unterschiedliche Prozesse und Einsatzbedingungen ausgelegt. Bei der Auswahl der passenden Serie für Ihre Maschine unterstützen wir Sie telefonisch.
Das passende Messsystem auswählen
Die Auswahl eines Temperaturfühlers beginnt an der Messstelle und endet beim Auswertegerät. Die folgenden Kriterien bestimmen, welche Bauform und welcher Thermoelementtyp für Ihre Anwendung geeignet sind:
- Messstelle: Bohrung, Oberfläche oder Schmelze bestimmt die Grundform des Fühlers, etwa Bajonett-, Oberflächen- oder Massetemperaturfühler.
- Temperaturbereich: Maßgebend ist die Temperatur an der Messspitze und am Übergangsstück, nicht nur die Prozesstemperatur.
- Einbausituation: Verfügbarer Raum, Vibrationen und Zugänglichkeit entscheiden zwischen Mantel-, Steck- und Bajonett-Thermoelement.
- Thermoelementtyp und Auswertegerät: Der Eingang des Temperaturreglers ist auf den verwendeten Thermoelementtyp oder Widerstandsfühler abzustimmen.
- Leitungslänge und Anschluss: Mit zunehmender Leitungslänge steigen Störanfälligkeit und Spannungsabfall, daher sind Leitungsweg und Anschlussart mit einzuplanen.
Ist ein Kriterium unklar, etwa bei einer bestehenden Maschine ohne Dokumentation, kann der passende Fühler anhand der Einbaumaße und des vorhandenen Reglers bestimmt werden. Wir unterstützen Sie dabei telefonisch.
Messen, Regeln und Heizen aus einer Hand
Die Temperaturmessung ist Teil eines Regelkreises aus Fühler, Regler und Heizelement. Die Frenz GmbH liefert alle drei Komponenten, sodass Thermoelementtyp, Reglereingang und Heizleistung von Anfang an aufeinander abgestimmt werden können.
Für die Regelung bieten wir Temperaturregler für Spritzguss und Extrusion, darunter Einschub-Temperaturregler und Heißkanalregler. Auf der Heizseite sind mehrere Heizelemente mit integriertem Thermoelement erhältlich: Düsenheizbänder optional mit Thermoelement Typ J, Heizpatronen optional mit integriertem Thermoelement und Wendelrohrpatronen optional mit integriertem Thermoelement Typ J, L, K oder N. Messstelle und Heizelement bilden damit eine Einheit, ein separater Fühler ist an dieser Stelle nicht erforderlich.
Thermoelemente fertigen wir nach Maß ab Stückzahl 1. Anpassbar sind unter anderem der Sensortyp (J, K, L oder Pt100), der Durchmesser und die Länge der Messspitze sowie die Länge der Thermoleitung.
Temperaturmessung mit Frenz GmbH
Sie sind unsicher, welche Bauform oder welcher Thermoelementtyp für Ihre Messstelle geeignet ist? Die Frenz GmbH berät Sie bei der Auswahl der passenden Temperaturmessung für Ihre Anwendung und fertigt Thermoelemente nach Maß ab Stückzahl 1.
Zum Lieferprogramm gehören Thermoelemente der Typen J, K und L sowie Widerstandsfühler wie der Pt100 in verschiedenen Bauformen, darunter Bajonett-, Mantel-, Steck- und Oberflächenthermoelemente, sowie Massetemperaturfühler in vier Serien.
Häufig gestellte Fragen zur Temperaturmessung
Welche Methoden der Temperaturmessung gibt es?
Die Methoden der Temperaturmessung lassen sich in berührende und berührungslose Verfahren einteilen. Berührende Verfahren nutzen Thermoelemente oder Widerstandsfühler wie den Pt100, die direkt an oder in der Messstelle sitzen. Berührungslose Verfahren wie Pyrometer erfassen die Wärmestrahlung einer Oberfläche.
Was ist der Unterschied zwischen einem Thermoelement und einem Pt100?
Der Unterschied zwischen einem Thermoelement und einem Pt100 liegt im Messprinzip: Ein Thermoelement erzeugt eine Thermospannung, ein Pt100 ändert seinen elektrischen Widerstand mit der Temperatur. Der Pt100 ist weniger anfällig für elektrische Störeinflüsse und misst dadurch genauer. Thermoelemente sind dafür in sehr kompakten Bauformen herstellbar.
Wo wird die Temperatur beim Spritzgießen gemessen?
Beim Spritzgießen wird die Temperatur am Zylinder, an der Düse, im Heißkanal, im Werkzeug und in der Schmelze gemessen. An Zylinder, Düse, Heißkanal und Werkzeug kommen Thermoelemente zum Einsatz, in der Schmelze ein Massetemperaturfühler. Die Messwerte dienen der Regelung der Heizzonen und der Überwachung des Prozesses.
Was misst ein Massetemperaturfühler?
Ein Massetemperaturfühler misst die Temperatur der Kunststoffschmelze direkt im Material. Im Unterschied zu den Thermoelementen am Zylinder erfasst er nicht die Temperatur der Heizzone, sondern die des Materials selbst. Er wird vor allem in der Extrusion und im Spritzguss eingesetzt.
Sind Thermoelemente nach Maß ab Stückzahl 1 erhältlich?
Ja. Thermoelemente nach Maß sind bei der Frenz GmbH ab Stückzahl 1 erhältlich. Anpassbar sind unter anderem der Sensortyp (J, K, L oder Pt100), Durchmesser und Länge der Messspitze sowie die Länge der Thermoleitung.