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DE2411995A1 - Vorrichtung zur temperaturmessung mittels thermoelementen - Google Patents

Vorrichtung zur temperaturmessung mittels thermoelementen

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Publication number
DE2411995A1
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DE
Germany
Prior art keywords
thermocouple
molybdenum
rhenium
tube
metal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE2411995A
Other languages
English (en)
Inventor
Friedrich Dipl Ing Heitzinger
Wilhelm Lechleitner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Metallwerk Plansee GmbH
Original Assignee
Metallwerk Plansee GmbH
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Publication date
Priority claimed from AT358873A external-priority patent/AT325330B/de
Priority claimed from AT43374A external-priority patent/AT329299B/de
Application filed by Metallwerk Plansee GmbH filed Critical Metallwerk Plansee GmbH
Publication of DE2411995A1 publication Critical patent/DE2411995A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K1/00Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
    • G01K1/08Protective devices, e.g. casings

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Temperaturmessung, insbesondere von Metallschmelzen, mittels Thermoelementen aus Molybdän-Rhenium- bzw. Wolfram-Rhenium-Legierungen.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, zur Messung von hohen Temperaturen, zum Beispiel von Temperaturen von 1000-25000C, Thermoelemente.zu verwenden, deren Drähte aus Molybdän- Rhenium- bzw. Wolfram-Rhenium-Legierungen bestehen.
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Bekannt sind hierbei Thermoelemente, bei denen ein Schenkel aus einer Wolfram-Legierung mit 5 % Rhenium und der andere Schenkel aus einer Wolfram-Legierung mit 26 % Rhenium besteht. Ferner sind Thermoelemente bekannt, bei denen ein Schenkel aus unlegiertem Molybdän und der andere aus einer Molybdän-Legierung mit 41 % Rhenium gebildet ist. Der Einsatz von Molybdän-Rhenium- bzw. Wolfram-Rhenium-Thermoelementen ist insoferne mit Schwierigkeiten verbunden, als sich diese Legierungen schlecht verschweißen lassen. Es hat sich herausgestellt, daß derartige Thermoelemente in der Umgebung der Schweißstelle sehr spröde sind und oft schon bei schwachen Erschütterungen zum Brechen neigen.
Weiterhin ist es bereits bekannt, die Temperatur von Metallschmelzen durch Thermoelemente zu messen, die durch Quarzrohre geschützt sind und kurzzeitig in die Metallschmelze eingetaucht werden. Die Lebensdauer dieser Temperaturmeßanordnungen ist jedoch gering, weil die Quarzrohre üblicherweise schon nach 1 bis 2 Messungen zerstört werden.
Zur kontinuierlichen Temperaturmessung von Metallschmelzen, zum Beispiel Stahlschmelzen, hat man auch schon Thermoelementschutzröhre verwendet, die aus metallkeramischen Werkstoffen, zum Beispiel aus Sinterwerkstoffen aus Molybdän und Zirkoniumoxyd, bestehen. Diese Schutzrohre weisen zwar eine gute Beständigkeit gegen Metallschmelzen und gute Wärmeübertragungseigenschaften auf; beim Einsatz dieser
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Rohre erwies es sich aber bisher als notwendig, die Thermoelemente zusätzlich mit gasdichten keramischen Rohren zu schützen, um zu vermeiden, daß von den metallkeramischen Rohren aus Metallen oder Metalloxiden bestehende Komponenten zu den Thermoelementmeßstellen gelangen und diese vergiften. Die Gefahr ist besonders dann gegeben, wenn für die Temperaturmessung die üblichen Thermoelemente auf der Basis von Platin verwendet werden und das Schutzrohr eine Komponente eines hochschmelzenden Metalles, wie Molybdän oder Wolfram, enthält. Die Verwendung eines gasdichten Rohres erhöht jedoch die Ansprechzeit des Thermoelements.
Es besteht die Aufgabe, die Thermoelementenmeßstelle so auszubilden, daß dort ein Verschweißen der Drahtenden entfallen kann.
Bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art wird dies erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Enden der Thermoelementdrähte an der Meßstelle über einen aufgesinterten Molybdän- bzw. Wolfram-Pfropfen, der gegebenenfalls mit Rhenium legiert ist, verbunden sind. Auf diese Weise kann eine leitende Verbindung zwischen den Thermoelementdrähten an der Meßstelle hergestellt werden, ohne daß es notwendig ist, die Enden der Drähte miteinander zu verschweißen. Der Pfropfen kann in einfacher Weise dadurch hergestellt werden, daß er aus Molybdän- bzw. Wolfram-Pulver und einem Bindemittel um die Enden der Thermoelementdrähte geformt-wird. Das Sintern des Pfropfens erfolgt dann zwansläufig durch die beim Einsatz des
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Thermoelementes auftretenden hohen Temperaturen. Die für den Pfropfen verwendeten Pulver können gegebenenfalls auch mit Rhemium legiert sein.
Für die erfindungsgemäße Anordnung haben sich neben Thermoelementen, die aus Wolfram-Rhenium-Legierungen bestehen, auch Thermoelemente auf der Basis von Molybdän bewährt, beispielsweise wenn ein Schenkel mit 1 bis 10 % Rhenium und der andere Schenkel mit 30 bis 48 % Rhenium legiert war.
Als Thermoelementschutzrohre für die erfindungsgemäße Anordnung sind sowohl gasdichte keramische Rohre als auch metallkeramische Rohre geeignet. Als keramische Rohre werden zweckmäßig Rohre aus hochschmelzenden Oxyden, zum Beispiel aus Siliziumoxyd, Aluminiumoxyd, Berylliumoxyd, Zirkoniumoxyd oder Thoriumoxyd, verwendet.
Eine weitere Aufgabe besteht darin, bei der Verwendung _metallkeramischer Rohre für diese einen solchen Werkstoff zu wählen, daß unter Verzicht auf das gasdichte Rohr zwischen der Thermoelementenmeßstelle und dem metallkeramischen Rohr keine Vergiftung der Thermoelementenmeßstelle stattfindet.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, für das Rohr Werkstoffe auszuwählen, deren metallische Komponente mit dem Basismetall der Thermoelementdrähte übereinstimmt. Bestehen die Thermoelementdrähte aus Molybdän-Rhenium-Legierungen, so kann für das Thermoelementschutzrohr vorteilhaft ein-metallkeramischer Werkstoff verwendet-werden, dessen metallische Komponente ebenfalls aus Molyb-
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dän besteht. Ein Beispiel hierfür ist ein metallkeramischer Werkstoff aus feinverteiltem Molybdän und einem hochschmelzenden Oxyd, zum Beispiel Zirkoniumoxyd, Aluminiumoxyd, Berylliumoxyd, Thoriumoxyd oder Siliziumoxyd. Sinngemäß würde man bei Verwendung von Thermoelementdrähten aus Wolfram-Rhenium-Legierungen ein metallkeramisches Schutzrohr verwenden, dessen metallische Phase aus Wolfram besteht.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 stellt eine erfindungsgemäße Meßanordnung dar, die mit dem gasdichten Thermoelementschutzrohr 1 aus Tonerde ausgerüstet ist. Die Thermoelementdrähte 2 und 3 bestehen aus Molybdän-Legierungen mit 5 bzw. 41 % Rhenium. Sie werden durch das mit zwei Bohrungen versehene keramische Röhrchen 4 der Meßstelle zugeführt. An der Meßstelle sind die Enden der Thermoelementdrähte über den aus gesintertem Molybdänpulver gebildeten Pfropfen 5 verbunden. An dem der Meßstelle abgewandten Ende des Schutzrohres sind die zugeführten Thermoelementdrähte durch einen Pfropfen 6 aus Kunststoff abgedichtet. Damit wird ein Verschluß des Schutzrohres gebildet, der zwar nicht ganz vakuumdicht aber für den vorliegenden Zweck ausreichend ist. Der Molybdänpfropfen wirkt nämlich in beschränktem Umfange als Getter. Er ist in der Lage, geringe im Schutzrohr enthaltene SauerStoffreste oder geringe Mengen an Sauerstoff, die währrend des Betriebes eindiffundieren, -zu binden. Beim Einsetzen des dargestellten Meßelementes
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kann an den der Meßstelle abgewandten Enden 7 der Thermoelementdrähte ein Klemmorgan eingesetzt werden, mit dessen Hilfe die elektrische Verbindung mit dem eigentlichen Meßgerät hergestellt werden kann.
Fig. 2 stellt eine erfindungsgemäße Meßanordnung dar, mit der Temperaturen von Metallschmelzen bis zu 20000C ermittelt werden können. Sie ist_ sowohl für kurzzeitige als auch kontinuierliche Messungen geeignet. Der in die Metallschmelzen zu tauchende Teil 1 des Thermoelementschutzrohres besteht aus einem metallkeramischen Werkstoff, der feinverteilt (in Volumprozenten)
60 % Molybdän und 40 % Zirkoniumoxyd,enthält, das durch Zusätze von 4 bis 10 % Kalzium- öder Magnesiumoxyd stabilisiert sein kann. Der kühlere Teil 8 des Schutzrohres besteht aus Stahl und ist mittels eines warmfesten Kittes mit dem Teil 1 verbunden. Zur Zuführung der Thermoelementdrähte zur Meßstelle dient das mit zwei Bohrungen versehene keramische Röhrchen 4. Die beiden Enden 2, 3 der Thermoelementdrähte sind an der Meßstelle mit dem Molybdänpfropfen 5 umgeben.
In Fig. 3 ist eine Anordnung zur Herstellung des aus Molybdän bzw. Wolfram bestehenden Pfropfens 5 dargestellt. Sie besteht aus der Form 9, dem Halterungsteil 10 und dem Führungsteil 11. Das mit den Thermoelementdrähten und dem Kunststoffpfropfen 6 ausgerüstete keramische Röhrchen 4 wird mit seinem
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unteren Ende in eine Ausnehmung der Form 9 gebracht. Die Ausnehmung der Form wird mit einer Masse ausgefüllt, die aus Molybdän-Pulver und einem leicht verdampfbaren Bindemittel besteht. Mit dieser Masse werden die Thermoelementdrähte umgeben und so lange in der Form belassen, bis sich der Pfropfen durch Trocknen oder Aushärten des Bindemittels verfestigt hat. Dann kann die Meßanordnung in das eigentliche Thermoelementschutzrohr eingebracht werden. Durch die im Betrieb auftretenden hohen Temperaturen erfolgt eine weitere Verfestigung des Pfropfens.
- 8 Ansprüche
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Claims (1)

  1. 6621/42/Ch/Fr - β - 20. Februar 1974 *
    Ansprüche
    Vorrichtung zur Temperaturmessung mittels Thermoelementen aus Molybdän-Rhenium- bzw. Wolfram-Rhenium-Legierungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Thermoelementdrähte über einen aufgesinterten Molybdänbzw. Wolframpfropfen, der gegebenenfalls mit Rhenium legiert ist, verbunden ist.
    2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Schenkel des Thermoelements aus einer Molybdän-Legierung mit 1 bis 10 % Rhenium und der andere Schenkel aus einer Molybdän-Legierung mit 30 bis 48 % Rhenium besteht.
    3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Thermoelementschutzrohr ein gasdichtes keramisches ■ Rohr vorgesehen ist.
    4, Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das gasdichte keramische Rohr aus hochschmelzenden Oxyden besteht.
    409844/0645
    6621/42/Ch/Fr - y - 20. Februar 1974
    Vorrichtung nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Thermoelementschutzrohr ein metallkeramisches Rohr vorgesehen ist, dessen metallische Komponente aus dem gleichen Basismetall besteht wie die Thermoelementdrähte.
    6. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das metallkeramische Rohr neben hochschmelzenden Oxyden feinverteiltes Molybdän bzw. Wolfram enthält.
    Vorrichtung nach den Ansprüchen 6, dadurch gekennzeichnet, daß das hochschmelzende Oxyd des metallkeramischen Rohres Zirkoniumoxyd ist, das gegebenenfalls noch stabilisierende Zusätze von 4 bis 10 % Kalziumoder Magnesiumoxyd enthält (Gew.%).
    8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet , daß die Einführung der Thermoelementdrähte in das Schutzrohr durch einen Kunststoffpfropfen abgedichtet ist.
    - 10 4098447084S
    6621/42/Ch/Fr - 10 - 20. Februar 1974
    Verfahren zur Herstellung von Vorrichtungen nach den Ansprüchen 1 und, dadurch gekennzeichnet , daß die Meßstelle des Thermoelements mit Molybdän- bzw. Wolfram-Pulver, das mit einem Bindemittel versehen ist, in einer geeigneten Form umgeben wird, daß danach der Pfropfen durch Trocknen oder Aushärten des Bindemittels verfestigt und anschließend das Thermoelement in das Schutzrohr.eingebaut .wird.
    409844/0645
    Le e rs e 11 e
DE2411995A 1973-04-20 1974-03-13 Vorrichtung zur temperaturmessung mittels thermoelementen Pending DE2411995A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

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AT358873A AT325330B (de) 1973-04-20 1973-04-20 Anordnung zur temperaturmessung von metallschmelzen
AT43374A AT329299B (de) 1974-01-18 1974-01-18 Anordnung zur temperaturmessung von metallschmelzen

Publications (1)

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DE2411995A1 true DE2411995A1 (de) 1974-10-31

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DE2411995A Pending DE2411995A1 (de) 1973-04-20 1974-03-13 Vorrichtung zur temperaturmessung mittels thermoelementen

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