Die mineralstoffisolierte Leitung, oft auch abgekürzt als MI-Leitung bezeichnet, besteht aus einem Metallmantel sowie keramikisolierten Innenleitern. Bei der Keramik handelt es sich um ein Metalloxidpulver (gängiger Werkstoff ist MgO) mit einem Reinheitsgrad > 99,0%, welches die Isolierung der Innenleiter untereinander als auch die Isolierung der Leiter zum Außenmantel sicherstellt. Der Aufbau einer MI-Leitung ähnelt dem gewöhnlicher Kabel, allerdings liegt die Besonderheit in der hohen Temperaturbeständigkeit. Durch die Verwendung von Edelstählen anstelle von beispielsweise PVC oder Teflon sind Einsatztemperaturen bis ca. 850 °C (1.4571, 316L, 1.4541) oder sogar bis ca. 1150 °C (2.4816) möglich.
Aufbau
Ausgangspunkt ist ein langes Metallrohr (typische Länge ca. 15 m) des gewünschten Mantelwerkstoffs, in dessen Innerem gebohrte Keramikzylinder eingebracht werden. Passend zu den Bohrungen des Keramikzylinders und des späteren Mantelleitungstyp werden entsprechende Innenleiter eingeführt. Für den späteren Aufbau von Widerstandthermometern werden zumeist Innenleiter aus Kupfer oder Nickel eingesetzt. Beim Aufbau von Thermoelementen muss die je nach Thermoelementtyp zugehörige Materialpaarung beachtet werden. Dieses Gesamtgebilde aus Außenrohr, Keramikzylindern und Innenleitern wird anschließend durch abwechselndes Ziehen mittels Hartmetall- oder Diamant-Ziehsteinen und Erwärmen verdichtet, bis der gewünschte Durchmesser erreicht ist. Die Verdichtung der mineralischen Keramik zu Pulver gewährleistet eine schnelle Wärmeübertragung zwischen Mantelwerkstoff und Innenleitern.
Keramikzylinder
Einsatz
Da ausschließlich mineralische Bestandteile zur Isolierung verwendet werden, ist eine Verwendung auch bei deutlich höheren Temperaturen möglich als dies mit kunststoffisolierten Kabeln (wie z. B. PVC, PTFE) der Fall wäre. Geschützt durch den metallischen Mantelwerkstoff sind mineralisolierte Leitungen zudem feuerbeständig und somit hervorragend für die Temperaturmesstechnik geeignet. Der Durchmesser der MI-Leitung wird in erster Linie von den Erfordernissen der späteren technischen Anwendung bestimmt.
Varianz
Der kleinste Durchmesser, der je bei WIKA gefertigten elektrischen Thermometer betrug 0,25 mm. Vergleicht man diesen Durchmesser mit denen herkömmlicher Leitungen, so ergeben sich für den Anwender erhebliche Vorteile bei Verwendung relativ dünner Abmessungen. Die Kombination von Außendurchmesser, Mantelwerkstoff, Wandstärke, Anzahl, Material und Anordnung der Innenleiter sowie Genauigkeitsklasse (nur bei Thermodrähten) führt zu einer
großen Varianz unterschiedlicher mineralstoffisolierter Leitungen.
Schliffbild verschiedener Mantelleitungen
Besonderheit
Die Besonderheit der MI-Leitung liegt in der stets gleich bleibenden relativen Lage der Innenleitern zueinander als auch zum Außenmantel. Selbst beim Biegen oder Verdrehen der Leitung ist die Lage im Verbund sichergestellt. Der zulässige Biegeradius beträgt das Dreifache des Durchmessers. Die definierten Isolationseigenschaften aufgrund der exakten Positionierung der Innenleiter sind fundamental für den späteren Aufbau explosionsgeschützter Thermometer.
Aufbau eines Widerstandsthermometers
Weiterverarbeitung
Bei der Weiterverarbeitung der mineralstoffisoIierten Leitung muss der hygroskopischen Eigenschaft der isolierenden Keramik besondere Beachtung geschenkt werden. Wird dies nicht sichergestellt, nimmt die Leitung sofort Feuchtigkeit aus der Umgebung auf, wodurch sich innerhalb von mehreren Minuten der Isolationswiderstand verringert. Aus diesem Grund darf die MI-Leitung nur hermetisch dicht verschlossen oder in einem Ofen mit entsprechend hoher Temperatur offen gelagert werden.
Gängige Normen
- IEC 60751
- IEC 60584
- ASTM E230
Hinweis
Weitere Informationen zu Thermoelementen und Widerstandsthermometern finden Sie auf der WIKA-Webseite.
Informieren Sie sich weiterhin in folgenden Videos über die Funktionsweise eines Thermoelementes und der eines Widerstandsthermometers: