Schutzvorrichtung von Thermoelementen-Pyrometern gegen schädliche Gase und Dämpfe
Die Vorrichtung nach dieser Erfindung wird zum Schutz von Thermoelementen bzw. Pyrometern gegen schädliche Gase und Dämpfe bei thermischer Bearbeitung in der Metallurgie, Motor- sowie der chemischen Industrie verwendet.
Schutzvorrichtungen für Thermoelemente bzw.
Pyrometer, die bisher verwendet sind, wurden in Form von Eprouvetten aus verschiedenen Materialien angefertigt, in welche die Thermoelemente bzw.
Pyrometer eingebaut und so geliefert wurden, jedoch haben dieselben Gase und Dämpfe durchgelassen. Die Benützungsdauer solcher Thermoelemente bzw. Pyrometer, die durch derartige Vorrichtungen geschützt waren, zeigten schon nach 1 Otägigem Tauchen in Cyanidsalzbädern ein wesentliches Abweichen von genauen Temperaturwerten. Die Statistik zeigt, dass nach zehn, längstens 14 Tagen Dauer des Eintauchens die Abweichung über 10 % bei den Pyrometern aller bekannter Firmen ausgemacht hat.
Solche Abweichungen können in Normalfällen nicht toleriert werden. Differenzen kommen besonders in der Variation der aufgewiesenen Temperaturen, gelegentlich der Niveau-Änderungen in Salzbädern zum Ausdruck, welche als Folge die Salzoxydation sowie der eingebrachten als auch der entfernten Masse der Teile, die thermisch bearbeitet werden, auftreten.
So rasche Vernichtung und grosse Abweichungen im Anzeigen der tatsächlichen Temperatur werden durch die vorliegende Erfindung einer Schutzvorrichtung vermieden, und wird dadurch die Benützungsdauer des Pyrometers wesentlich verlängert, nachdem die Schutzvorrichtung bei längerer Benützung durch eine neue ersetzt werden kann. Diese Benützungsfrist ist bedeutend länger und beträgt etwa 3 Monate.
Gemäss einer in der Zeichnung dargestellten beispielsweisen Ausführungsform des Gerätes besteht dieses aus drei konzentrisch gestellten Röhren in Eprouvettenform, welche untereinander durch eine dünne Luftschicht getrennt sind.
Das äussere Rohr als Schutzrohr wird meistenteils aus reinem Eisen ausgeführt und ist am wider- standsfähigsten gegen mechanische Zerstörungen in Salzbädern mit hohen Temperaturen.
In diesem Rohr befindet sich zuerst das Innenrohr 2, das meistenteils aus Prochrom 19 oder 20 in feinkörniger Struktur und mit kleinem Kohlenstoff-Prozentsatz ausgeführt wird, das hohen Temperaturen widersteht, wobei dieses Rohr keine Molekularbewegungen, in irgendeiner Richtung (Difundation) erlaubt. In diesem Rohr befindet sich ein anderes Innenrohr 3, welches aus demselben Material angefertigt ist wie das Rohr 2.
Die Innenrohre 2 und 3 sind an den offenen Enden zusammengeschweisst und in die Flansche 5 eingezogen, bis zu deren Innenseite das Aussenrohr reicht, mit welchem sie zusammengeschweisst sind.
Zwischen dem Rohr 1 und 2 sowie zwischen dem Rohr 2 und 3 befinden sich Luftzwischenräume 6 und 7, die bei Anwärmen Molekularbewegungen verhindern, da es nach dem Gay-Lussac-Gesetz in diesen Zwischenräumen zu einem inneren Überdruck kommt, der gegenwirkend die Molekularbewegungen verhindert.
Die günstigste Wirkung dieser Schutzvorrichtung wird dann erhalten, wenn nur die Hälfte der Vorrichtung eingetaucht wird, wobei nach dem Gay Lussac-Gesetz beim Nominalzu stand der ueberdruck 2, 7 atü ausmacht. Dieser Überdnick wird ständig auf die Innenflächen wirken und keine Molekularbewegungen in irgendwelcher Richtung erlauben. Mit Rücksicht darauf, dass der Luftzwischenraum klein ist, besteht keine Gefahr eventueller unerwünschter Folgen. Der Überdruck ist ständig im Sinken, aber er wird dennoch immer grösser sein als der Aussen druck und die Bedingungen für die Verhinderung der Molekularbewegung erfüllen.
Durch diese Schutzvorrichtung wird es ermöglicht, das Thermoelement vor den Einflüssen der aus dem Bad aufsteigenden Gase und Dämpfe zu schützen, auf welche Weise auch die leistung des Pyrometers sicher und störungslos vor sich geht.
Protection device for thermocouple pyrometers against harmful gases and vapors
The device according to this invention is used to protect thermocouples or pyrometers against harmful gases and vapors during thermal processing in the metallurgy, engine and chemical industries.
Protective devices for thermocouples or
Pyrometers that have been used up to now have been made in the form of eprouvettes from various materials into which the thermocouples or
Pyrometers were installed and shipped as is, but allowed the same gases and vapors to pass through. The duration of use of such thermocouples or pyrometers, which were protected by such devices, showed a significant deviation from exact temperature values after just 1 day of immersion in cyanide salt baths. The statistics show that after ten, at most 14 days of immersion, the deviation was over 10% in the pyrometers of all well-known companies.
Such deviations cannot be tolerated in normal cases. Differences are particularly expressed in the variation of the temperatures shown, occasionally the level changes in salt baths, which occur as a result of salt oxidation and the introduced and removed mass of the parts that are thermally processed.
Such rapid destruction and large deviations in the display of the actual temperature are avoided by the present invention of a protective device, and the duration of use of the pyrometer is thereby significantly extended, since the protective device can be replaced with a new one after longer use. This period of use is significantly longer and is around 3 months.
According to an exemplary embodiment of the device shown in the drawing, this consists of three concentrically positioned tubes in the shape of a test tube, which are separated from one another by a thin layer of air.
The outer tube as a protective tube is mostly made of pure iron and is most resistant to mechanical damage in salt baths with high temperatures.
In this tube is first the inner tube 2, which is mostly made of Prochrom 19 or 20 in a fine-grain structure and with a small percentage of carbon, which withstands high temperatures, whereby this tube does not allow any molecular movements in any direction (diffusion). In this tube there is another inner tube 3 which is made from the same material as the tube 2.
The inner tubes 2 and 3 are welded together at the open ends and drawn into the flanges 5, up to the inside of which the outer tube, with which they are welded, extends.
Between the tubes 1 and 2 and between the tubes 2 and 3 there are air gaps 6 and 7, which prevent molecular movements when heated, since according to Gay-Lussac's law there is an internal overpressure in these gaps that counteracts the molecular movements.
The most beneficial effect of this protective device is obtained when only half of the device is immersed, whereby according to Gay Lussac's law the overpressure stands at 2.7 atmospheres in the nominal condition. This excess thickness will constantly act on the inner surfaces and will not allow any molecular movement in any direction. Given that the air gap is small, there is no risk of possible undesirable consequences. The overpressure is constantly falling, but it will still be greater than the external pressure and meet the conditions for preventing molecular movement.
This protective device makes it possible to protect the thermocouple from the effects of the gases and vapors rising from the bath, in which way the performance of the pyrometer is safe and trouble-free.