Widerstandsthermometer und Verfahren zu dessen Herstellung. Für Temperaturen bis zu 500 C bediente inan sich bisher einer Ausfühitingsform von Widerstandsthermometern, bei denen die Pla tinspirale in Glas eingeschmolzen ist. Bei Tem peraturen über 500 C konnten derartige Thermometer wegen der Gefahr des Plastisch- werdens des Glases nicht verwendet werden.
Zur Erfassung des Temperaturbereiches zum Beispiel, zwischen 500 und 1000 C hat man eine andere Ausführungsform von Wider standsthermometern verwendet, bei der ein Platindraht auf einen hochtemperaturbestän- digen, nichtmetallischen Träger, wie Quarz, aufgewickelt ist. Da die Ofenatmosphäre die Platinwicklung ungünstig beeinflusst und da durch die Genauigkeit der Messung herabmin dern würde, ist die Platinwicklung von einem Schutzrohr umhüllt. Der Hauptnachteil dieser Ausführungsform besteht jedoch darin, dass die Anzeigegeschwindigkeit gering ist und sehr häufig den praktischen Anforderungen nicht genügt.
Aus den angeführten Gründen konnten sich bisher Widerstandsthermometer trotz ihrer theoretisch genaueren Temperaturmessmöglich- keit nicht. in dem Masse in der Praxis ein bürgern, wie das bei Thermoelementen der Fall ist.
Die vorliegende Erfindung bezweckt nun, die geschilderten Nachteile in einfacher Weise zu überwinden und betrifft daher Wider- standsthermometer mit Platinwicklung sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben. Das Widerstandsthermometer ist gemäss der Er findung dadurch gekennzeichnet, dass auf einem Träger, . welcher mindestens auf der Aussenfläche aus einem elektrisch isolierenden "Terkstoff besteht, dessen Erweichungspunkt oberhalb 750 C liegt, eine Platinmesswicklung und unmittelbar auf dieser eine Deckschicht angebracht ist.
Das Verfahren zur Herstellung eines solchen Thermometers ist dadurch ge kennzeichnet, dass auf einen Träger, welcher mindestens auf der Aussenfläche aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff besteht, des sen Erweichungspunkt oberhalb von 750 C liegt, eine Platinmesswicklung und auf dieser eine Deckschicht aufgebracht wird.
Mit dem Widerstandsthermometer gemäss der Erfindung kann eine gute mechanische Festigkeit auch bei hohen Temperaturen er reicht werden,. selbst dann, wenn die Verwen dungstemperatur wesentlich über dem Erwei- chungspunkt des als Deckschicht benutzten Stoffes liegt.
Selbst in diesem Falle ist die Messwick- lung immer noch vor schädlichen Einflüssen von aussen, zum Beispiel aus dem zu messen den Medium, geschützt. Bei geeigneter Aus bildung kann eine verhältnismässig grosse An sprechgeschwindigkeit erzielt werden, da le diglich der Wärmeleitwiderstand der Deck- schicht, die verhältnismässig sehr dünn sein kann, zu überwinden ist.
Die Anzeigegeschwin- digkeit lässt sich noch erhöhen, wenn der keramische Träger als offenes Röhrchen aus gebildet ist. Diese Vorteile erlauben eine An wendung solcher Thermometer für präzise Temperaturmessingen in strömenden Gasen oder Flüssigkeiten innerhalb eines bisher nicht möglichen weiten Temperaturbereiches.
Der Träger kann aus einem Stab oder zweckmässig einem Röhrchen, zum Beispiel aus keramischem oder oxydkeramischem Material, bestehen, dessen Erweichungspunkt oberhalb von ' 1200 C liegt, vorzugsweise aus Sinter korund. Auch Mehrfach - Kapillarröhrchen kommen in Frage. Auf diesem Träger ist die Platinmesswicklung angebracht, sei es in Zick- zacklagen parallel zur Längsachse des Trä gers, sei es als mono- oder bifilare schrauben- linienförmige Wicklung.
Man kann durch Verwendung oberflächlich entsprechend profi lierter Träger die Befestigung des Platin drahtes erleichtern. Zur Stromzuführung kann bei Verwendung von Röhrchen das Rohrinnere verwendet werden, das gegebenenfalls . durch Bohrungen mit der Oberfläche in Verbindung steht.
NTTach Aufbringung der Messwicklung wird diese nun noch mit der Deckschicht über zogen, die vorzugsweise aus Glas mit einem oberhalb von 750 C liegenden Erweichimgs- punkt besteht, und zwar so, dass keinerlei Luftspalt zwischen Deckschicht und Platin entsteht -und daher ein guter Wärmeüber gang gewährleistet ist.
Das Aufbringen der Deckschicht kann auf verschiedene Weise ge schehen, beispielsweise durch Bepudern mit Glaspulver oder Umwickeln mit Glasfasern und anschliessendes Erhitzen über die Verflüs sigungstemperatur des betreffenden .Glases. Zur Bildung der Deckschicht kann das Glas auch in anderer Form aufgebracht werden, beispielsweise in Form gezwirnter Fäden. Lunte, Gespinst usw. Auch kann der Deck- schiehtüberzug aufgespritzt werden.
Beson ders bewährt haben sich alkaliarme oder alkali- freie Gläser, zum Beispiel Erdalkalisilikate. Es kann auch erdalkali- oder tonerdereiches Glas verwendet werden.
Überraschenderweise hat. sich gezeigt, dass ein Widerstandsthermometer, bestehend aus einem keramischen Träger, der Platinspirale und einer Glasdeekschicht, bei wesentlich hö heren Temperaturen verwendet werden kann, als es bei den bisher üblichen aus Glas beste henden Widerstandsthermometern der Fall war, was voraussichtlich auf die Verwendung eines stabilen Trägers zurückzuführen ist.
So hat sich zum Beispiel gezeigt, dass bei Anwen dung erdalkalireicher bzw. hochtonerdehaltiger Gläser Messungen bis z11 800 C bedenkenlos durchgeführt werden können. An Stelle von Glasüberzügen können auch solche ans Email verwendet werden, wobei darauf zu achten ist, dass sie einen angenähert gleichen Ausdeh nungskoeffizienten wie das Trägermaterial haben und weder mit dem Trägermaterial noch mit dem Platin reagieren und dadurch die Messgenauigkeit beeinträchtigen.
Handelt es sich um besonders hohe Temperaturen, so kann man sich auch einer Deckschicht aus hochtemperaturbeständigen Oxyden, Oxvd- gemischen und dergleichen bedienen. Beson ders günstige Ergebnisse wurden mit kera mischen Deckschichten ans Aluminiumoxvcl erzielt.
Dieses braucht nicht bei der hohen Brenntemperatur des Sinterkorunds von mehr als 1700 C aufgebrannt zu werden, was der Platinwicklung nicht zuträglich wäre; es ge nügt vielmehr, den mit der -N#@Ticklung ver- sehenen-Träger anzufeuchten, mit feinem Al1i- miniumoxydpulver einzupudern und bei Tem peraturen von etwa 1100 C aufzubrennen, sowie schliesslich diesen Vorgang noch ein- bis zweimal zu wiederholen.
Man kann das Auf bringen der keramischen Deckschicht auch dadurch erleichtern, dass man zum Beispiel eine Mischung mit mindestens 95 Gewichts prozent Aluminiumoxydpulv er und mit höch stens 5 Gewichtsprozenten eines oberhalb von 750 C erweichenden, Trittenden oder sin- ternden Zusatzes, zum Beispiel aus Glaspulver, verwendet, wodurch schon bei verhältnismässig niedrigeren Temperaturen Frittung bzw. Sin- terung erzielt wird.
An Stelle eines Trägers aus Keramik kann auch ein solcher mit. einem Metallkern ver- wendet werden, auf dem dann zunächst eine elektrisch isolierende Mantelschicht nach obi gen Angaben, hierauf die Platinmesswicklung und anschliessend eine Deckschicht zweck mässig der gleichen Art wie diejenige des Mantels aufbringt.
Die Art des Metalles für den Trägerkern wird zweckmässig so gewählt, dass es einerseits oxydationsbeständig sowie bei erhöhter Temperatur zunderfest ist und weiterhin einen angenähert gleichen Ausdeh nungskoeffizienten wie das für den Mantel und die Deckschicht gewählte Material besitzt., also beispielsweise bei glasartigen Mantel- und Deckschichten Eisen - Nickel - Mangan- oder Eisen-Chrom-Legierungen. Thermometer dieser Art; eignen sich speziell für die Messung in sehr stark störmenden Medien, in denen unter Umständen auch mit dem Aufprall fester Teilchen gerechnet werden muss.
Sie besitzen gegenüber den Thermometern mit kerami schem Trägerkörper eine erhöhte Knick- und Bruchfestigkeit.
Die beiliegende Zeichnung zeigt. zwei Aus führungsbeispiele des Erfindungsgegenstan des.
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform in An sicht, teilweise im Mittellängsschnitt.
Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform im Längsmittelschnitt.
Bei der Ausführungsform gemäss 'Fig. 1 ist auf einen rohrförmigen Träger a, aus kera: misehem Material, zum Beispiel aus Sinter tonerde, eine Messwicklung 2v aus Platin und auf dieser eine Deckschicht b aus hochschmel zendem Glas mit, einem oberhalb von 750 C liegenden 1i,rweicliungspunkt angebracht. Die Stromzuführung erfolgt durch den Rohrhohl raum.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 be steht der Träger aus einem rohrförmigen Trä gerkern a1 aus Metall, der auf der Aussen seite mit einem elektrisch isolierenden Man tel d aus Email oder Glas versehen ist, dessen Erweichungspunkt oberhalb 750 C liegt und auf dem die Platinmesswicklung angebracht ist. Auf dieser befindet sich die Deckschicht b aus Email oder Glas.
Resistance thermometer and process for its manufacture. For temperatures of up to 500 C, an embodiment of resistance thermometers has been used in which the platinum spiral is fused in glass. At temperatures above 500 C, such thermometers could not be used because of the risk of the glass becoming plastic.
To detect the temperature range, for example, between 500 and 1000 C, another embodiment of resistance thermometers has been used in which a platinum wire is wound onto a high-temperature-resistant, non-metallic carrier such as quartz. Since the furnace atmosphere has an unfavorable influence on the platinum winding and would reduce the accuracy of the measurement, the platinum winding is encased in a protective tube. However, the main disadvantage of this embodiment is that the display speed is slow and very often does not meet practical requirements.
For the reasons given, resistance thermometers have so far not been able to establish each other despite their theoretically more accurate temperature measurement capability. to the extent that it becomes a citizen in practice, as is the case with thermocouples.
The present invention now aims to overcome the disadvantages outlined in a simple manner and therefore relates to resistance thermometers with platinum winding and a method for producing the same. The resistance thermometer is characterized according to the invention He is characterized in that on a carrier. which at least on the outer surface consists of an electrically insulating "material, the softening point of which is above 750 C, a platinum measuring winding and a cover layer is attached directly to this.
The method for producing such a thermometer is characterized in that a platinum measuring winding and a cover layer is applied to a carrier, which at least on the outer surface consists of an electrically insulating material whose softening point is above 750 ° C.
With the resistance thermometer according to the invention, good mechanical strength can be achieved even at high temperatures. even if the use temperature is significantly above the softening point of the material used as the top layer.
Even in this case, the measuring winding is still protected from harmful external influences, for example from the medium to be measured. With a suitable design, a relatively high response speed can be achieved since only the thermal resistance of the cover layer, which can be relatively very thin, has to be overcome.
The display speed can be increased if the ceramic carrier is designed as an open tube. These advantages allow such thermometers to be used for precise temperature measurements in flowing gases or liquids within a previously impossible wide temperature range.
The carrier can consist of a rod or a small tube, for example made of ceramic or oxide-ceramic material, the softening point of which is above 1200 ° C., preferably made of sintered corundum. Multiple capillary tubes are also possible. The platinum measuring winding is attached to this carrier, either in zigzag layers parallel to the longitudinal axis of the carrier, or as a mono- or bifilar helical winding.
You can make the attachment of the platinum wire easier by using superficially profiled carriers. When using tubes, the inside of the tube can be used to supply power. is in communication with the surface through holes.
After the measuring winding has been applied, it is now covered with the cover layer, which is preferably made of glass with a softening point above 750 C, in such a way that there is no air gap between the cover layer and platinum - and therefore ensures good heat transfer is.
The top layer can be applied in various ways, for example by powdering it with glass powder or wrapping it with glass fibers and then heating it above the liquefaction temperature of the glass in question. To form the cover layer, the glass can also be applied in another form, for example in the form of twisted threads. Fuses, webs, etc. The top sheet cover can also be sprayed on.
Low-alkali or alkali-free glasses, for example alkaline earth silicates, have proven particularly useful. Alkaline earth or high alumina glass can also be used.
Surprisingly it has. It has been shown that a resistance thermometer, consisting of a ceramic carrier, the platinum spiral and a glass deek layer, can be used at significantly higher temperatures than was the case with the resistance thermometers conventionally made of glass, which is likely to result in the use of a stable one Is due to the carrier.
For example, it has been shown that when using alkaline earth or high alumina glasses, measurements up to z11800 C can be carried out without hesitation. Instead of glass coatings, enamel coatings can also be used, whereby it must be ensured that they have approximately the same coefficient of expansion as the carrier material and that they do not react with the carrier material or with the platinum and thereby impair the measurement accuracy.
If the temperatures are particularly high, a top layer of high-temperature-resistant oxides, oxide mixtures and the like can also be used. Particularly favorable results were achieved with ceramic top layers on aluminum oxvcl.
This does not need to be fired at the high firing temperature of the sintered corundum of more than 1700 C, which would not be beneficial for the platinum winding; Rather, it is sufficient to moisten the carrier provided with the -N # @ ticking, to powder it with fine aluminum oxide powder and to burn it on at temperatures of around 1100 C, and finally to repeat this process once or twice.
The application of the ceramic top layer can also be made easier by using, for example, a mixture with at least 95 percent by weight of aluminum oxide powder and with a maximum of 5 percent by weight of an additive that softens, treads or sinks above 750 C, for example made of glass powder, used, whereby fritting or sintering is achieved even at relatively lower temperatures.
Instead of a carrier made of ceramic, one can also have one. a metal core can be used, on which an electrically insulating jacket layer according to the above conditions, then the platinum measuring winding and then a cover layer expediently of the same type as that of the jacket is applied.
The type of metal for the carrier core is expediently chosen so that it is both oxidation-resistant and resistant to scaling at elevated temperatures and also has approximately the same expansion coefficient as the material selected for the jacket and cover layer, for example in the case of glass-like jacket and cover layers Iron - nickel - manganese or iron-chromium alloys. Thermometers of this type; are especially suitable for measurements in very strongly disruptive media, in which, under certain circumstances, the impact of solid particles must be expected.
Compared to thermometers with ceramic support bodies, they have increased resistance to buckling and breakage.
The accompanying drawing shows. From two exemplary embodiments of the subject invention.
Fig. 1 shows an embodiment in view, partly in the central longitudinal section.
Fig. 2 shows a further embodiment in longitudinal center section.
In the embodiment according to 'Fig. 1 is attached to a tubular carrier a made of ceramic material, for example made of sintered alumina, a measuring winding 2v made of platinum and on this a cover layer b made of high-melting glass with a flexing point above 750 ° C. Power is supplied through the tubular cavity.
In the embodiment of Fig. 2 be the carrier consists of a tubular Trä gerkern a1 made of metal, which is provided on the outside with an electrically insulating man tel d made of enamel or glass, whose softening point is above 750 C and on which the platinum measuring winding is appropriate. The top layer b made of enamel or glass is located on this.