DE2411995A1 - Vorrichtung zur temperaturmessung mittels thermoelementen - Google Patents
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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)
- 6621/42/Ch/Fr - β - 20. Februar 1974 *AnsprücheVorrichtung 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.409844/06456621/42/Ch/Fr - y - 20. Februar 1974Vorrichtung 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 4098447084S6621/42/Ch/Fr - 10 - 20. Februar 1974Verfahren 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.409844/0645Le e rs e 11 e
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| US3960604A (en) | 1976-06-01 |
| NL7405356A (de) | 1974-10-22 |
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