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DE4431291B4 - Hochtemperatursonde - Google Patents

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DE4431291B4
DE4431291B4 DE4431291A DE4431291A DE4431291B4 DE 4431291 B4 DE4431291 B4 DE 4431291B4 DE 4431291 A DE4431291 A DE 4431291A DE 4431291 A DE4431291 A DE 4431291A DE 4431291 B4 DE4431291 B4 DE 4431291B4
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tube
probe
thermocouple
temperature probe
inner bore
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DE4431291A
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Anton Deak
Dieter Glaser
Caroline Marchmont
Ung-Lap Dr. Ngo-Beelmann
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GE Vernova GmbH
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Alstom SA
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K13/00Thermometers specially adapted for specific purposes
    • G01K13/02Thermometers specially adapted for specific purposes for measuring temperature of moving fluids or granular materials capable of flow
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/02Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using thermoelectric elements, e.g. thermocouples

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Abstract

Hochtemperatursonde (10), insbesondere für den Einsatz im Heissgasstrom einer Gasturbine bei Temperaturen bis 1200°C, umfassend ein metallisches Sondenrohr (11) mit einer in Richtung der Rohrachse des Sondenrohres (11) verlaufenden Innenbohrung (12, 13) und einem am unteren Ende angeordneten Messraum, welcher von der Innenbohrung (12, 13) durch eine Verengung (16a,b) getrennt ist und mit der Umgebung des Sondenrohres (11) in Verbindung steht, sowie wenigstens ein Thermoelement (31, 32), welches in der Innenbohrung (12, 13) isoliert nach unten und durch die Verengung (16a,b) in den Messraum geführt ist, der Messraum als ein quer zur Richtung der Rohrachse orientierter und durch das Sondenrohr (11) mit einer lichten Weite (W) hindurchgehender Durchströmkanal (15) für die zu messenden heissen Gase ausgebildet ist, und das wenigstens eine Thermoelement (31, 32) mit seinem Verbindungspunkt (47) innerhalb des Durchströmkanals (15) angeordnet ist, wobei der Durchströmkanal (15) seitlich von Wandungen (30) des Sondenrohres (11) begrenzt ist, welche einen...

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Temperaturmesstechnik. Sie betrifft eine Hochtemperatursonde, insbesondere für den Einsatz im Heissgasstrom einer Gasturbine bei Temperaturen bis 1200°C, umfassend ein metallisches Sondenrohr mit einer in Richtung der Rohrachse des Sondenrohres verlaufenden Innenbohrung und einem am unteren Ende angeordneten Messraum, welcher von der Innenbohrung durch eine Verengung getrennt ist und mit der Umgebung des Sondenrohres in Verbindung steht, sowie wenigstens ein Thermoelement, welches in der Innenbohrung isoliert nach unten und durch die Verengung in den Messraum geführt ist.
  • Eine solche Hochtemperatursonde ist aus der Druckschrift DE-OS 24 13 909 bekannt.
  • Beim Betrieb von Gasturbinen ist es meist notwendig, die Temperatur der heissen Verbrennungsgase, die von einigen 100°C bis über 1200°C betragen kann, zu messen. Zu diesem Zweck sind bereits Hochtemperatursonden vorgeschlagen worden, die in entsprechende Oeffnungen am Heissgasgehäuse der Turbine eingesetzt werden können und mit einem Sondenrohr, welches am unteren Ende das eigentliche Messelement enthält, in den Heissgasstrom hineinragen.
  • So ist aus der Druckschrift US 5,180,227 A eine optisch arbeitende Hochtemperatursonde bekannt, bei der ein optisches Sensorelement aus Saphir in einem am unteren Ende des Sondenrohres gebildeten Messraum angeordnet ist. Der Messraum ist über eine unterhalb des Sensorelementes angebrachte Einlassöffnung und eine auf der Höhe des Sensorelementes angebrachte Auslassöffnung mit dem umgebenden Heissgasraum verbunden. Das aus dem Heissgasstrom durch die Einlassöffnung eintretende Gas wird aufgrund der Anordnung in dem Messraum abgebremst und umströmt mit sehr geringer Geschwindigkeit das Sensorelement, bevor er durch die Auslassöffnung wieder austritt. Der Messraum wird daher auch als "stagnation chamber" bezeichnet. Die Sonde kann bis zu Temperaturen von 1300°C eingesetzt werden und wird im oberen Teil des Sondenrohres mittels Luft oder einem anderen Gas gekühlt, welches) am Sondenflansch zugeführt und kurz oberhalb einer thermischen Barriere wieder herausgelassen wird, die das Sensorelement vom oberen Teil der Sonde trennt.
  • Weiterhin ist aus der eingangs genannten Druckschrift eine Hochtemperatursonde für den Einsatz in Gasturbinen-Flugzeugmotoren bei Temperaturen bis 800°C bekannt, die mit einem Thermoelement als Temperatursensor arbeitet. Das Thermolement ist in einem metallumhüllten Kabel mit Mineralisolation in einem Sondenrohr nach unten und durch eine abdichtende Verengung in einen Messraum geführt, so dass der Verbindungspunkt zwischen den beiden Drähten des Thermoelements etwa in der Mitte des Messraumes angeordnet ist. Auch hier ist für den Kontakt mit den zu messenden heissen Gasen eine unterhalb des Verbindungspunktes angebrachte Einlassöffnung und eine oberhalb des Verbindungspunktes angebrachte Auslassöffnung vorgesehen, welche den Messraum mit dem umgebenden Heissgasraum verbinden. Auch hier wird durch die Anordnung und Ausbildung der Oeffnungen das Heissgas im Messraum gestaut und beruhigt.
  • Bei den bekannten Sonden wird das zu messende Heissgas im Hinblick auf seine Strömungsgeschwindigkeit stark abgebremst und in nahezu ruhendem Zustand mit dem jeweiligen Sensorelement in Kontakt gebracht. Hierdurch ist der Wärmeübergang zwischen Gas und Sensorelement herabgesetzt, was sich in einer vergrösserten Zeitkonstante und einer erhöhten Abweichung zwischen tatsächlicher und gemessener Temperatur bemerkbar macht.
  • Bei den in DE-GM 1834764 und EP 0282216 A2 publizierten Lösungen wird dieser Nachteil vermieden.
  • Gemäss DE-GM 1834764 sind die Leiter des Thermoelements in einem vorzugsweise pulverförmigen Isolationskern einer zylindrischen Hülle eingelagert, welche in den zu messenden Gasstrom hineingeführt ist. Die Hülle ist an ihrem Ende mit einem Stöpsel abgeschlossen. Die Leiter durchdringen den Stöpsel und liegen mit ihrer Verbindungsstelle frei in einem durch Öffnungen der Hülle freigegebenen horizontalen Durchströmkanal. Diese exponierte Lage beschränkt die Lebensdauer und auch die Einsatzbedingungen.
  • Nach EP 0282216 A2 ist die der Gasströmung ausgesetzte Verbindungsstelle innerhalb einer Ummantelung geschützt untergebracht.
  • In beiden Fällen ist der Durchströmkanal seitlich von Wandungen des Sondenrohrs begrenzt, welche einen Strahlungsschutzschild bilden und die störenden Einflüsse der Umgebung auf das Messergebnis verringern.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Hochtemperatursonde der eingangs genannten Art dahingehend weiterzuentwickeln, dass sie bei einem verbesserten Wärmeübergang zwischen Gas und Sensorelement gleichzeitig eine verbesserte Langzeitstabilität aufweist und damit die Eigenschaften der Sonde erheblich verbessert werden.
  • Erfindungsgemäss wird die Aufgabe durch eine Sonde der im Anspruch 1 genannten Art gelöst.
  • Das Wesen der Erfindung besteht darin, das wenigstens eine Thermoelement in der Innenbohrung des Sondenrohres in einem mit entsprechenden Durchgangsbohrungen versehenen ersten Keramikrohr aus Al203 heruntergeführt ist, wobei sich der Verbindungspunkt des Thermoelements am unteren Ende des ersten Keramikrohres befindet, und dass das erste Keramikrohr durch die Verengung hindurch in den Durchströmkanal hineinragt. Hierdurch wird die Langzeitstabilität der Messanordnung wesentlich verbessert.
  • Eine weitere Erhöhung der Langzeitstabilität ergibt sich, wenn gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Sonde das wenigstens eine Thermoelement ein PtRh-Thermoelement ist, dass Mittel vorgesehen sind, damit das wenigstens eine Thermoelement während des Einsatzes der Hochtemperatursonde im oberhalb der Verengung liegenden Teil von Sauerstoff umströmt wird, und dass zumindest der vom Heissgas umströmte Teil des ersten Keramikrohres und des wenigstens einen Thermoelements mit einer Ummantelung aus PtRh umgeben ist.
  • Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Sondenrohr aus einer Oxid-dispersionsverfestigten (ODS) Superlegierung auf Eisenbasis mit einem hohen Chrom- und Aluminiumgehalt. Mit einem solchen Sondenrohr weist die Sonde selbst bei Temperaturen bis zu 1200°C aufgrund der hohen Kriech- und sehr guten Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit der Legierung eine hohe Lebensdauer auf.
  • Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
  • Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen
  • 1 im Längsschnitt den Aufbau einer Hochtemperatursonde gemäss einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 2 mehrere Querschnitte durch den unteren Teil der Sonden nach 1 entlang der Linie A-A (2a), B-B (2b) und C-C (2c);
  • 3 in vergrösserter Seitenansicht das eigentliche Sondenelement der Sonde nach 1;
  • 4 mehrere Querschnitte entlang der Linien D-D ( 4a), E-E (4b) und F-F (4c), sowie einen vergrösserten Längsschnitt (4d) durch die Spitze des Sondenelements nach 3; und
  • 5 ein weitere Ausführungsbeispiel einer Sonde nach der Erfindung mit Bajonett-Befestigung im eingebauten Zustand in einer Gasturbine.
  • WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
  • Bevor anhand der Zeichnungen die Erfindung näher erläutert wird, sollen zunächst die Arbeitsbedingungen in einer typischen Gasturbine umrissen werden, denen eine Hochtemperatursonde der vorliegenden Art ausgesetzt ist:
    Wandtemperatur = 900°C
    Gastemperatur = bis zu 1200°C
    Gasdruck = 20 bar
    Gasgeschwindigkeit = 150 m/s (max. 200 m/s)
    Sauerstoffanteil = 15% (min. 10%).
  • Um unter diesen extremen Arbeitsbedingungen, zu denen noch Vibrationen und andere mechanische Belastungen kommen, bei gleichzeitig hoher Langzeitstabilität und Zeitstandfestigkeit präzise Messungen der Gastemperatur zu ermöglichen, ist eine spezielle Auslegung der Hochtemperatursonde erforderlich, wie sie zunächst am Beispiel der 1 bis 3 erläutert werden soll.
  • In 1 ist im Längsschnitt den Aufbau einer Hochtemperatursonde gemäss einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Hochtemperatursonde 10 umfasst im wesentlichen ein (zylindrisches) Sondenrohr 11, welches in ein Rohroberteil 11a mit grösserem Aussendurchmesser und ein Rohrunterteil 11b mit kleinerem Aussendurchmesser unterteilt ist. Kurz oberhalb des Uebergangs zwischen dem Rohroberteil 11a und dem Rohrunterteil 11b ist das Sondenrohr 11 mit einer aussen umlaufenden Ringnut 18 versehen, welche Dichtungsringe 28 aufnehmen kann. Im Bereich der Ringnut 18 ist das Sondenrohr 11 in einem Flansch 27 gehaltert, mittels dessen es am Heissgasgehäuse einer Gasturbine lösbar befestigt werden kann.
  • Konzentrisch zur Rohrachse verläuft im Inneren des Sondenrohres 11 eine am oberen Ende beginnende erste Innenbohrung 12, die weiter unten unter Verringerung des Innendurchmessers in eine zweite Innenbohrung 13 übergeht. Die zweite Innenbohrung 13 ihrerseits geht am unteren Ende des Sondenrohres 11 in zwei hintereinander liegende Durchströmkanäle 14 und 15 über, die quer zur Rohrachse orientiert sind (siehe 2b und 2c), und untereinander sowie von der zweiten Innenbohrung 13 jeweils durch eine Verengung 16a und 16b getrennt sind. Im eingebauten Zustand ragt die Sonde so weit in den Heissgasraum 29, dass die Durchströmkanäle 14 und 15 im Heissgasstrom liegen. Die Sonde ist dabei um ihre Achse so gedreht, dass die zu messenden heissen Gase in Kanalrichtung durch die Durchströmkanäle 14, 15 strömen. Im Falle der 1 ist somit die Gasströmung senkrecht zur Zeichnungsebene orientiert.
  • Innerhalb des Sondenrohres 11 ist das eigentliche Sondenelement 20 angeordnet, welches in 3 und 4 noch einmal separat in Seitenansicht gezeigt ist. Das Sondenelement 20 umfasst zwei Keramikrohre 20a und 20b aus Al2O3-Keramik. Das Keramikrohr 20a ist ein hohlzylindrisches Rohr und verläuft vom unteren Ende der ersten Innenbohrung 12 bis zur oberen Verengung 16a. Das Keramikrohr 20b ist ein zylindrisches Vollrohr mit vier in Richtung der Rohrachse parallel zueinander angeordneten Durchgangsbohrungen (siehe 4b bzw. 4c). Es verläuft vom unteren Ende der ersten Innenbohrung 12 bis in die Mitte des unteren Durchströmkanals 15 und endet dort in einer Rohrspitze 20c. Zwischen der Innenbohrung 12 und der oberen Verengung 16a ist es von dem Keramikrohr 20a konzentrisch umgeben, während es durch die beiden Verengungen 16a,b und die beiden Durchströmkanäle 14, 15 frei verläuft und nur von einer metallischen Ummantelung 46 (3 bzw. 4d) aus PtRh umgeben ist.
  • Im Keramikrohr 20b bzw. in dessen Durchgangsbohrungen sind aus Gründen der Redundanz zwei gleichartige Thermoelemente (31 und 32 in 4b-d) in der Sonde nach unten geführt und enden mit ihrem Verbindungspunkt 47 in der Rohrspitze 20c, wo sie in MgO- bzw. Al2O3-Pulver eingebettet sind. Die beiden Thermoelemente sind vorzugsweise PtRh-Elemente vom Typ B mit einem Drahtdurchmesser von 0,5 mm. Die Drähte der Thermoelemente 31, 32 werden zur Erzielung einer ausreichenden Beweglichkeit oberhalb der Keramikrohre 20a, 20b paarweise durch eine Gruppe von hintereinander angeordneten Keramikperlen 21 aus Al2O3 mit jeweils zwei Durchgangsbohrungen geführt (4a).
  • Das Sondenrohr 11 ist oben mit einer einschraubbaren Durchführung 19 verschlossen, in die zentral ein Durchführungsrohr 23 aus Inconel mit zwei Durchgangsbohrungen eingesetzt ist. Durch diese Durchgangsbohrungen werden die Drähte der Thermoelemente 31, 32 geführt, wobei sie mit Ummantelungen 22a,b aus "Alloy 600" umgeben sind. Ausserhalb der Hochtemperatursonde 10 sind die Drähte über eine direkte Schweissverbindung 24 (in 1 angedeutet durch einen Kasten) mit Verlängerungsdrähten 25 (ebenfalls angedeutet durch einen Kasten) verbunden, die schliesslich am Eingang eines Messwandlers 26 angeschlossen sind.
  • Wie bereits oben beschrieben, durchquert das Keramikrohr 20b mit den innenliegenden Thermoelementen 31, 32 die beiden Durchströmkanäle 14, 15 ganz bzw. bis etwa zur Mitte. Der Aussendurchmesser DM des Keramikrohres 20b (3) ist dabei deutlich kleiner ist als die lichte Weite W ( 2c) der Durchströmkanäle 14, 15. Das Rohr wird daher nahezu ungehindert und ohne Geschwindigkeitsverlust von den zu messenden heissen Gasen umströmt und kann so sehr schnell und effektiv Wärme aus den Gasen aufnehmen und an die innenliegenden Thermoelemente weiterleiten. Auf diese Weise wird eine Zeitkonstante der Thermoelemente von t < 1 s erreicht. Zugleich sind die Differenzen zwischen der tatsächlichen und der gemessenen Gastemperatur mit DTr = 9 K (+/– 30%) klein. Hierzu tragen insbesondere die Wandungen 30 bei, welche die Durchströmkanäle 14, 15 seitlich begrenzen und einen Strahlungsschutzschild bilden.
  • Die Hochtemperatursonde 10 der 1 zeichnet sich aber auch durch eine hohe Langzeitstabilität aus: Die Drift ist mit
    DTdrift = –2 K nach einer Betriebszeit von 24000 Stunden sehr gering. Hierzu trägt bei, dass die PtRh-Thermoelemente in den Al2O3-Keramikrohren 20a und 20b nach oben geführt werden und dass zusätzlich die Möglichkeit besteht, die Thermoelemente im Sondenrohr von O2 umströmen zu lassen, der durch eine obere Gaseinlassöffnung 17a in die Innenbohrung 13 eingespeist und kurz oberhalb der ersten Verengung 16a durch eine Gasauslassöffnung 17b wieder nach aussen abgelassen wird.
  • Mit einer Genauigkeit des Messystems von DTsystem = +/– 2 K (bis 1200°C) ergibt sich insgesamt eine Unsicherheit des korrigierten Messwertes von DT = DTsystem + DTdrift + D(DTr) = [–7K, +5K].
  • Eine besonders lange Lebensdauer von 10000 bis 16000 Stunden bei den angegebenen Arbeitstemperaturen, und zwar ohne jegliche Kühlung, ergibt sich, wenn das Sondenrohr 11 aus einer Oxid-dispersionsverfestigten (ODS) Superlegierung auf Eisenbasis mit einem hohen Chrom- und Aluminiumgehalt besteht. Eine solche Legierung für Hochtemperaturanwendungen, die ein hohe Kriech- sowie eine sehr gute Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit aufweist, ist kommerziell erhältlich. Diese Legierung enthält fein verteilt eingelagerte Y203-Partikel, welche eine hohe Kriechfestigkeit bis 1350°C gewährleisten. Die guten Oxidations- und Korrosionseigenschaften resultieren aus einer sehr dichten und fest anhaftenden Al2O3-Schicht, die sich auf der Materialoberfläche bildet.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Hochtemperatursonde ist im eingebauten Zustand in einer Gasturbine in 5 dargestellt, wobei gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Die Gasturbine hat ein aussenliegendes Turbinengehäuse 38 und ein innenliegendes Heissgasgehäuse 33, welches den Heissgasraum 29 umschliesst. Zwischen dem Turbinengehäuse 38 und dem Heissgasgehäuse 33 liegt das sogenannte Plenum 37. Die Hochtemperatursonde 10 ist mit dem Sondenrohr 11 durch eine Sondenöffnung 45 im Heissgasgehäuse 33 in den Heissgasraum 29 eingeführt und liegt mit einem ringförmigen Ansatz 34 auf dem oberen Rand eines die Sondenöffnung 45 umgebenden Flansches 27 auf. Sie wird in dieser Position gehalten durch einen am Flansch 27 einrastenden Bajonettverschluss 35 mit einer innenliegenden Feder 36, die von oben auf den Ansatz 34 drückt.
  • Oberhalb des Bajonettverschlusses 35 sind die aus dem Rohroberteil 11a herausgeführten Drähte der Thermoelemente 31, 32 in einem Schutzrohr 39 durch das Plenum 37 und eine Sondenöffnung 40 im Turbinengehäuse 38 nach aussen geführt. Auf der Aussenseite des Turbinengehäuses 38 ist ein weiteres Schutzrohr 41 angeflanscht, welches die Sondenöffnung 40 umgibt und oben durch einen Einsatz 42 und Deckel 43 abgeschlossen ist. Im Zentrum von Einsatz 42 und Deckel 43 ist eine Durchführung 44 angeordnet, durch welche die Thermoelemente nach aussen geführt und dort mittels der direkten Schweissverbindung 24 verlängert sind. Die obere Sondenöffnung 40 ist so gross gewählt, dass die Hochtemperatursonde 10 mitsamt dem Bajonettverschluss 35 nach oben herausgenommen werden kann. Auf diese Weise ist eine leichte Installation und Auswechselung der Sonde ohne Oeffnung des Turbinengehäuses 38 möglich. Darüber hinaus ist wegen der flexiblen Führung der Thermoelemente 31, 32 im Schutzrohr 39 eine relative Bewegung zwischen Turbinengehäuse 38 und Heissgasgehäuse 33 ohne weiteres möglich.
  • Insgesamt ergibt sich mit der Erfindung eine Hochtemperatursonde mit hoher Genauigkeit und Langzeitstabilität
  • sowie hoher Lebensdauer, die ohne Kühlung bis zu Temperaturen von 1200°C, insbesondere im Heissgasstrom einer Gasturbine, einsetzbar ist.
  • 10
    Hochtemperatursonde
    11
    Sondenrohr
    11a
    Rohroberteil
    11b
    Rohrunterteil
    12,13
    Innenbohrung
    14,15
    Durchströmkanal
    16a,b
    Verengung
    17a
    Gaseinlassöffnung
    17b
    Gasauslassöffnung
    18
    Ringnut
    19
    Durchführung
    20
    Sondenelement
    20a,b
    Keramikrohr
    20c
    Rohrspitze
    21
    Keramikperle
    22a,b
    Ummantelung
    23
    Durchführungsrohr
    24
    direkte Schweissverbindung
    25
    Verlängerungsdrähte
    26
    Messwandler
    27
    Flansch
    28
    Dichtungsring
    29
    Heissgasraum
    30
    Wandung
    31,32
    Thermoelement
    33
    Heissgasgehäuse
    34
    Ansatz (ringförmig)
    35
    Bajonettverschluss
    36
    Feder
    37
    Plenum
    38
    Turbinengehäuse
    39
    Schutzrohr
    40,45
    Sondenöffnung
    41
    Schutzrohr
    42
    Einsatz
    43
    Deckel
    44
    Durchführung
    46
    Ummantelung
    47
    Verbindungspunkt (Thermoelement)
    DM
    Aussendurchmesser (Keramikrohr 20b)
    W
    lichte Weite (Durchströmkanal)

Claims (9)

  1. Hochtemperatursonde (10), insbesondere für den Einsatz im Heissgasstrom einer Gasturbine bei Temperaturen bis 1200°C, umfassend ein metallisches Sondenrohr (11) mit einer in Richtung der Rohrachse des Sondenrohres (11) verlaufenden Innenbohrung (12, 13) und einem am unteren Ende angeordneten Messraum, welcher von der Innenbohrung (12, 13) durch eine Verengung (16a,b) getrennt ist und mit der Umgebung des Sondenrohres (11) in Verbindung steht, sowie wenigstens ein Thermoelement (31, 32), welches in der Innenbohrung (12, 13) isoliert nach unten und durch die Verengung (16a,b) in den Messraum geführt ist, der Messraum als ein quer zur Richtung der Rohrachse orientierter und durch das Sondenrohr (11) mit einer lichten Weite (W) hindurchgehender Durchströmkanal (15) für die zu messenden heissen Gase ausgebildet ist, und das wenigstens eine Thermoelement (31, 32) mit seinem Verbindungspunkt (47) innerhalb des Durchströmkanals (15) angeordnet ist, wobei der Durchströmkanal (15) seitlich von Wandungen (30) des Sondenrohres (11) begrenzt ist, welche einen Strahlungsschutzschild bilden, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Thermoelement (31, 32) in der Innenbohrung (13) des Sondenrohres (11) in einem mit entsprechenden Durchgangsbohrungen versehenen ersten Keramikrohr (20b) heruntergeführt ist, wobei sich der Verbindungspunkt des Thermoelements (31, 32) am unteren Ende des ersten Keramikrohres (20b) befindet, und das erste Keramikrohr (20b) durch die Verengung (16a,b) hindurch in den Durchströmkanal (15) hineinragt.
  2. Hochtemperatursonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussendurchmesser (DM) des ersten Keramikrohres (20b) deutlich kleiner ist als die lichte Weite (W) des Durchströmkanals (15).
  3. Hochtemperatursonde nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Keramikrohr (20b) oberhalb der Verengung (16a,b) von einem zweiten, hohlzylindrischen Keramikrohr (20a) konzentrisch umgeben ist.
  4. Hochtemperatursonde nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Keramikrohr (20b, 20a) aus einer Al2O3-Keramik bestehen.
  5. Hochtemperatursonde nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Thermoelement (31, 32) ein PtRh-Thermoelement ist, und dass Mittel vorgesehen sind, damit das wenigstens eine Thermoelement (31, 32) während des Einsatzes der Hochtemperatursonde (10) im oberhalb der Verengung (16a,b) liegenden Teil von Sauerstoff umströmt wird.
  6. Hochtemperatursonde nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel eine im oberen Teil des Sondenrohres (11) angeordnete Gaseinlassöffnung (17a) und eine kurz oberhalb der Verengung (16a,b) angeordnete Gasauslassöffnung (17b) umfassen, und die beiden Öffnungen (17a, 17b) die Innenbohrung (13) des Sondenrohres (11) mit dem jeweiligen Aussenraum des Sondenrohres (11) verbinden.
  7. Hochtemperatursonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der vom Heissgas umströmte Teil des ersten Keramikrohres (20b) und des wenigstens einen Thermoelements (31, 32) mit einer Ummantelung (46) aus PtRh umgeben ist.
  8. Hochtemperatursonde nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Sondenrohr (11) aus einer Oxid-dispersionsverfestigten Superlegierung auf Eisenbasis mit einem hohen Chrom- und Aluminiumgehalt besteht.
  9. Hochtemperatursonde nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass aus Redundanzgründen in der Sonde mindestens zwei Thermoelemente (31, 32) parallel nebeneinander angeordnet sind.
DE4431291A 1994-09-02 1994-09-02 Hochtemperatursonde Expired - Lifetime DE4431291B4 (de)

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