DD281580A5

DD281580A5 - THERMOELEMENT ARRANGEMENT FOR THE CONTINUOUS MEASUREMENT OF MELTING TEMPERATURES IN GLASS MELTING OVENS AND METHOD FOR OPERATING

Info

Publication number: DD281580A5
Application number: DD31615588A
Authority: DD
Inventors: Rainer Haft; Karl-Heinz Nuerbchen; Wolfgang Hippius; Hans-Juergen Linz
Original assignee: Glasindustrie Waermetech Inst
Priority date: 1988-05-30
Filing date: 1988-05-30
Publication date: 1990-08-15

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Thermoelementanordnung zur kontinuierlichen Messung von Schmelzentemperaturen in Glasschmelzoefen oder aehnlichen Einrichtungen, mit einem einseitig geschlossenen Auszenrohr, z. B. aus Molybdaen, das im Bereich der Ofenwandung eine Verbindungsstelle besitzt, die von Schmelzenmaterial luftdicht umgeben ist und mit einem Hochtemperatur-Thermopaar, z. B. Wolfram/Rhenium. Erfindungsgemaesz ist das Auszenrohr mit einem an der Ofenwandung auszen anliegenden Anpreszflansch verbunden, Durchmesser von Anpreszflansch und Bohrloch stehen im Verhaeltnis 1,6:1 bis 2:1. Im Inneren ist ein aus dem Werkstoff des Auszenrohres bestehendes, das Thermopaar isoliert aufnehmendes Leitrohr zentrisch angeordnet. Es endet im Abstand vom 0,3- bis 0,5fachen seines Durchmessers vor dem Meszort und ragt, gasdicht durchgefuehrt, aus dem ofenabgewandten Ende heraus. Beim Thermopaaraus- oder -einbau wird ein Schutzgasstrom auszen am Leitrohr entlang und durch dieses hindurch nach auszen geleitet. Figur{Thermoelementanordnung; Schmelzentemperatur; Glasschmelzofen, kontinuierlich; Auszenrohr; Molybdaen; Hochtemperaturthermopaar; Anpreszflansch; Leitrohr; Anschluszstutzen, absperrbar; Schutzgas}The invention relates to a thermocouple assembly for the continuous measurement of melt temperatures in Glasschmelzoefen or similar devices, with a closed on one side Auszenrohr, z. B. from molybdenum, which has a junction in the furnace wall, which is surrounded by melt material airtight and with a high-temperature thermocouple, z. Tungsten / rhenium. According to the invention, the discharge tube is connected to a pressure flange abutting the furnace wall, the diameter of the pressure flange and the borehole are in the ratio 1.6: 1 to 2: 1. Inside, an existing from the material of the Auszenrohres, the thermocouple insulated receiving guide tube is arranged centrally. It ends at a distance of 0.3 to 0.5 times its diameter in front of the Meszort and protrudes, gas-tight, out of the furnace-facing end out. When Thermopaaraus- or installation a shielding gas stream auszen the guide tube along and passed through this auszen out. FIG {thermocouple assembly; Melting temperature; Glass melting furnace, continuous; Auszenrohr; Molybdenum; High temperature thermocouple; Anpreszflansch; guide tube; Connection piece, lockable; Inert gas}

Description

-2- 281580 Anwendungsgebiet der Erfindung-2- 281580 Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Thermoelementanoidnung zur kontinuierlichen Messung von Schmelztemperaturen in Glasschmelzofen oder ähnlichen Einrichtungen, mit einem ofenseitig geschlossenen Außenrohr aus einem hitzebeständigen und glasresitstenten, metallischen Werkstoff, z. B. Molybdän, das im Bereich der Ofenwandung eine Verbindungsstella besitzt, die von Schmelzenmaterial luftdicht umgeben ist und das an der ofenabgewandten, kalten Seite gasdicht abgeschlossen ist und mit mindestens einem oxydationsempfindlichen Hochtemperatur-Thermopaar, z.B. einem Wolfram/Rhenium-Thermopaar, und die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben der Thermoelementanordnung.The invention relates to a Thermoelementanoidnung for continuous measurement of melting temperatures in glass melting furnace or similar devices, with an oven-side closed outer tube made of a heat-resistant and glass-resistant, metallic material, eg. B. molybdenum, which has a Verbindungsstella in the region of the furnace wall, which is surrounded by melt material airtight and which is closed gas-tight at the furnace-facing, cold side and with at least one oxidation-sensitive high-temperature thermocouple, e.g. a tungsten / rhenium thermocouple, and the invention relates to a method of operating the thermocouple assembly.

Characteristic of the known state of the art

Mit der Einführung der elektrischen Beheizung von Glasschmelzöfen gewinnt der Aspekt der direkten Temperaturmessung im Schmelzbad auf Grund des Einsatzes als Prozeßführungsgröße eine entscheidende verfahrenstechnische und damit ökonomische Bedeutung.With the introduction of electric heating of glass melting furnaces, the aspect of direct temperature measurement in the melt pool, due to its use as a process control variable, gains a decisive procedural and thus economic significance.

Da sich, speziell für die Produktion von Spezialgläsern für die Elektronikindustrie, international eine Hinwendung zu relativ kleinen Elektroschmelzöfen mit hoher spezifischer Schmelzleistung und demzufolge Schmelztemperaturen im Temperaturbereich zwischen 1900K und 2100K abzeichnet, ergeben sich bezüglich Genauigkeit und Zuverlässigkeit an die Temperaturmeßtechnik ebenfalls erhöhte Anforderungen.Since, especially for the production of special glasses for the electronics industry, a turn towards relatively small electric melting furnaces with high specific melting capacity and consequently melting temperatures in the temperature range between 1900K and 2100K is emerging, there are also increased demands on accuracy and reliability of the temperature measuring technique.

Die aus .Silikattechnik" 24 (1973) H. 11 bekannten Glasbadthermoelemente mit einem Schutzrohr aus einer Platin/Rhodium-Legierung mit Stahl-Verlängerung und Edelmetallthermopaaren erweisen sich hierfür als ungeeignet, da sie bei Temperaturen bis 1900 K ohnehin bereits an bzw. über der Grenze der Dauerbenutzungstemperatur betrieben werden. Hohe Drift der Thermospannung und rasche Zerstörung des Schutzrohres mit nachfolgendem Ausfall des Thermopaares sind die Folgen. Dem ist durch Schutzrohrwerkstoffe mit höherem Schmelzpunkt, Thermopaaren höherer Dauerbenutzungstemperatur und zur metrologischen Kontrolle oder zum Ersatz ausbaufähigen Meßeinsätzen zu begegnen.The known from .Silikattechnik "24 (1973) H. 11 glass bath thermocouples with a protective tube made of a platinum / rhodium alloy with steel extension and Edelmetallthermopaaren prove to be unsuitable for this, since they at temperatures up to 1900 K already at or above the High drift of the thermovoltage and rapid destruction of the thermowell with subsequent failure of the thermocouple are the consequences, which can be counteracted by thermowell materials with a higher melting point, thermocouples with a higher continuous use temperature and metrological control or the replacement of expandable measuring inserts.

Die Verwendung von Molybdän für den mit dem geschmolzenen Glas in Kontakt stehenden Schutzrohrteil einer Temperaturmeßsonde ist aus DE-AS 1648273 bekannt. Das Molybdänrohr ist mit einem verlängernden Stahlrohr verbunden; Molybdänrohr und Verbindungsstelle werden durch dia in die Bohrung der Einbaustelle zurücklaufende und erstarrende Glasschmelze vor Oxydation geschützt.The use of molybdenum for the protective tube part of a temperature measuring probe which is in contact with the molten glass is known from DE-AS 1648273. The molybdenum tube is connected to an elongated steel tube; Molybdenum pipe and joint are protected from oxidation by dia in the bore of the place of installation and solidifying glass melt.

In das Schutzrohr ist ein feuerfestes Innenrohr gasdicht eingeführt. In den Ringspalt zwischen beiden Rohren wird durch einen Rohrstutzen ein Gas eingefüllt, das gegen die Werkstoffe der Rohre inert ist. Die Oxydation, insbesondere des Molybdänrohros im Inneren, soll so vermieden werden.In the protective tube, a refractory inner tube is inserted gas-tight. In the annular gap between the two tubes through a pipe socket, a gas is filled, which is inert to the materials of the tubes. The oxidation, in particular of the Molybdänrohros inside, should be avoided.

Eine derartige Inertgaszuführung erweist sich als ungeeignet, den Luftsauerstoff vollständig aus dem Ringspalt zu entfernen. Es sind liuch keinerlei Mittel vorgesehen, die geeignet wären ein in das Innenrohr eingeführtes Hochtemperatur-Thermopaar, das aus kostengünstigen, unedlen und zumeist oxydationsempfindlichen Werkstoffpaarungen, wie Wolfram/Rhenium oder Molybdän/Rhenium besteht, wirksam zu schützen.Such an inert gas supply proves to be unsuitable to completely remove the atmospheric oxygen from the annular gap. There is no provision for any means which would be suitable for effectively insulating a high-temperature thermocouple inserted in the inner tube, which consists of cost-effective, non-precious and mostly oxidation-sensitive material pairings, such as tungsten / rhenium or molybdenum / rhenium.

Letzteren Nachteil kann auch die aus DD-WP 149501 bekannte Schutzvorrichtung für Thermoelemente nicht vermeiden. In den Ringspalt zwischen Molybdän-Außenrohr und oxidkeramisches li.nenrohr führen jedoch hierbei ein Einführungsstutzan und ein nach Inbetriebnahme zu verschließender Spülstutzen, so daß eine Inertgasspülung und Inertgasdruckbeaufschlagung erfolgen kann.The latter disadvantage can not be avoided by the protective device for thermocouples known from DD-WP 149501. In the annular gap between molybdenum outer tube and oxide ceramic li.nenrohr lead here, however, a Einführungsstutzan and to be closed after start-up flushing, so that an inert gas purging and inert gas can be applied.

Der Spüleffekt ist hierbei gering. Beide Stutzen führen am ofenabgewandten Ende der Schutzvorrichtung in den Ringspalt; Kurzschlußströmungen des Inertgases beim Spülen sind dio Folge. Beiden Lösungen ist darüber hinaus der Nachteil eigen, daß bei Temperaturen über 19O0K, die für das Innenrohr und den Meßeinsatz verwendbare bzw. verfügbare Oxidkeramik eine Glasphase ausscheidet und diese Bauteile verkleben. Ein Ausbau des Meßeinsatzes ist ohne seine Zerstörung ausgeschlossen. Aus US-PS3923552 ist eine für geschmolzenes Glas anwendbare Thermoelementanordnung bekannt, deren Außenrohr und Innenrohr inertgasgefüllt, dicht verschlossen ist.The rinsing effect is low here. Both nozzles lead at the furnace end facing away from the protection device in the annular gap; Short-circuit flows of the inert gas during rinsing are the consequence. Both solutions is beyond the disadvantage own that at temperatures above 19O0K, which can be used for the inner tube and the measuring insert or available oxide ceramic excretes a glass phase and glue these components. An expansion of the measuring insert is excluded without its destruction. From US-PS3923552 a usable for molten glass thermocouple assembly is known, the outer tube and inner tube inert gas filled, sealed.

Eine besondere Dichtung zwischen dem Molybdänteil und dem Stahlteil des Außenrohres gestattet einen beachtlichen Überdruck im Inneren. Zwar sind in der Länge gestufte Edelmetallthermopaare eingesetzt, jedoch ist auch die Füllung des Innenrohres mit Inertgas erforderlich, da es ebenfalls aus Metall, z.B. aus Molybdän, besteht. Äußerlich wird das Molybdänteil durch die Glasschmelze vor Oxydation geschützt.A special seal between the molybdenum part and the steel part of the outer tube allows a considerable overpressure inside. Although lengthwise graded precious metal thermocouples are used, the filling of the inner tube with inert gas is also required since it is also made of metal, e.g. made of molybdenum. Externally, the molybdenum part is protected by the molten glass from oxidation.

Ein derart abgeschlossenes System, in das eir, Inertgas lediglich bei seiner Montage eingebracht ist, bietet keine Gewähr dafür, daß im Laufe des über Jahre andauernden Einsatzes der Thermoelementanordnung Luftsauerstoff vom Thermopaar sicher ferngehalten wird.Such a closed system, in which eir, inert gas is introduced only during its assembly, provides no guarantee that in the course of years of continuous use of the thermocouple arrangement of atmospheric oxygen from the thermocouple is kept safe.

Bei einem η Dtwendigen Ausbau des Meßeinsatzes der eingebauten Thermoelementanordnung geht die Inertgasfüllung verloren, kf nn auf Grund des Fehlens von Anschlußstutzen nicht wiederhergestellt werden und führt zur erhöhten Drift der Thermospannung bzw. zur Zerstörung der Thermopaare.In a η Dtwendigen expansion of the measuring insert of the built-in thermocouple assembly, the inert gas filling is lost, kf nn not be restored due to the lack of connecting piece and leads to increased drift of the thermoelectric voltage or destruction of the thermocouples.

Bei der aus „Steklo i Keramika" Moskva 43 (1986) 11, S. 25-26 bekannten thermoelektrischen Vorrichtung zur Messung der Glasbadtemperatur ist der aus Molybdän bestehende vordere Schutzrohrteil innerhalb der Wandung mit einem hitzebeständigen Übergangsstück verschraubt und dieses wiederum durch ein Stahlrohr verlängert. Zurücklaufende Glasschmelze schützt das Molybdän bis zur Verbindungsstelle, die etwa 1 275 K annimmt, äußerlich vor Oxydation. Ein W/Re 5/20-Thermopaar wird von einem U-förmigen Quarzröhrchen aufgenommen und ist luftdicht durch einen das Innere der Vorrichtung verschließenden Stopfen herausgeführt. Ein luftdichter Abschluß des Schutzrohrinneren erweist sich als unzureichend und kann die Oxydation von Molybdänrohr und Thermopaar nicht verhindern. Des weiteren muß bei Temperaturen oberhalb 1750K mit Deformation des Quarzröhrchens und Verkleben desselben innerhalb des Schutzrohres gerechnet werden. Ein notwendiger Ausbau des Thermopaares verspricht somit wenig Erfolg.In the known from "Steklo i Keramika" Moskva 43 (1986) 11, pp 25-26 thermoelectric device for measuring the glass bath temperature of the existing molybdenum front Schutzrohrteil is screwed within the wall with a heat-resistant transition piece and this in turn extended by a steel tube. Returning molten glass externally protects the molybdenum from oxidation up to the point of junction which assumes about 1 275 K. A W / Re 5/20 thermocouple is received by a U-shaped quartz tube and is airtightly led out through a stopper closing the interior of the device. An airtight closure of the protective tube inside proves to be inadequate and can not prevent the oxidation of molybdenum tube and thermocouple Furthermore, at temperatures above 1750K with deformation of the quartz tube and gluing of the same within the protective tube can be expected A necessary expansion of the thermocouple thus promises small success.

All these solutions with a molybdenum protective tube also have a serious shortcoming. With

fortschreitendem /erschleiß des Schmelzaggregates verlagern sich die Isothermen in Richtung der Außenseite der Wandung. InAs the melting unit progresses / wraps, the isotherms shift towards the outside of the wall. In

Connection with the melt flow leads to increased leaching of the annular gap of the relatively large Drilling of the installation site. The temperature at the junction molybdenum steel increases and in consequence the Destroys connecting parts and thus the measuring device. The risk of melt leakage at the installation site and thus

einer ernsten Havarie des Ofens ist gegeben.a serious accident of the furnace is given.

It has therefore also been proposed that the temperature measuring probe be similar to a directly internally cooled with water Build electrode. The molybdenum protective tube in the critical zone inside the wall and these themselves can do so

einer günstigen, niedrigen Temperatur gehalten werden.be kept at a low, low temperature.

In addition to Meßwertverfälschungen by the internal cooling are unavoidable thermal shock stresses, z. B.

nach Kühlwasserausfall, bei dieser Lösung die inreren Dichtungsprobleme Meßsystem - Kühlwasser nicht beherrschbar.after cooling water failure, in this solution the inner sealing problems measuring system - cooling water not controllable.

Object of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Lebensdauer von Thermoelementanordnungen zur kontinuierlichen Messung von Schmelzentemperaturen in Glasschmelzöfen bis in den Temperaturbereich von 1900 K bis 2100 K zu erhöhen und die durch die Einbaustelle bedingte Gefahr von Havarien des Schmelzofens zu verringern.The aim of the invention is to increase the life of thermocouple assemblies for the continuous measurement of melt temperatures in glass melting furnaces up to the temperature range of 1900 K to 2100 K and to reduce the risk of damage to the furnace caused by the installation site.

Explanation of the essence of the invention The invention is based on the object, the safe protection against oxidation of existing example of molybdenum Outer tube and its junction and the example of tungsten / rhenium thermocouple one Thermocouple arrangement for the continuous measurement of melt temperatures in glass melting furnaces or the like Ensuring facilities by melt material or inert gas, both during the tempering and the

langjährigen Betriebes des Ofens als auch bei dem durch das Konstruktionsprinzip zu gewährleistenden Aus- und Einbau desyears of operation of the furnace as well as in the design principle to be ensured by removing and installing the

Thermocouples for inspection or replacement. In addition, an outlet of melt Rn is the place of installation of Thermocouple arrangement to prevent even with worn furnace wall. The object is achieved erfindungsgmäß that the provided with a coating outer tube with a on the Ofenwandung externally applied Anpreßflansch is connected, the outer diameter of the diameter of the Bohrlochos

der Einbaustelle derThermoelementanordnung im Verhältnis 1,6:1 bis 2:1 steht und der bis zum Anschlußkopf verlängert ist. Indie nahezu gleichen Durchmesser aufweisenden Hohlräume von Verlängerung, Anpreßflansch und Außenrohr ist ein aus demthe installation point of the thermocouple assembly in the ratio 1.6: 1 to 2: 1 and is extended to the terminal head. Indie almost identical diameter cavities of extension, Anpreßflansch and outer tube is one of the

Material of the outer tube existing, the thermocouple insulated receiving guide tube inserted centrally. It ends in

einem Abstand, der dem 0,3- bis 0,5fachen seines Durchmessers entspricht vor dem Meßort und ragt mit seinem anderen Ende,gasdicht abgeschlossen, aus der Verlängerung heraus. Nahe dem ofengewandten Ende der Thermoelementanordnung ist einabsperrbarer Eintrittsstutzen angebracht., der Verbindung zu dem ringförmigen Raum um das Leitrohr besitzt, und der mit demofenabgewandten Ende dar Zentrolbohrung des Leitrohres in Verbindung stehende Innenraum der Thermoelementanordnungist durch einen absperrbaren Austrittsstutzen verschlossen; hierdurch erfolgt die Ein- und Ableitung eines Schutzgases.a distance which corresponds to 0.3 to 0.5 times its diameter in front of the measuring location and protrudes with its other end, gas-tight, out of the extension. Near the furnace-facing end of the thermocouple assembly there is mounted a shut-off inlet nozzle communicating with the annular space around the draft tube and the interior of the thermocouple assembly communicating with the remote end of the central bore of the draft tube being closed by a shut-off outlet nozzle; This causes the introduction and discharge of a protective gas.

According to further features of the invention, the Anpreßflansch on cooling channels, which with Kühlmittelzu- and -abführungen

verbunden sind. Der Anpreßflansch und das Außenrohr sind an o?r Verbindungsstelle verschraubt. Durch eine an sich bekannteisolierende Halterung wird der Anpreßflansch gegen die Ofenwanoong gedruckt, wobei sich dazwischen eine Dichtung, z.B.are connected. The Anpreßflansch and the outer tube are bolted at oÖR junction. By a per se known insulating holder of the pressure flange is printed against the Ofenwanoong, between them a seal, e.g.

keramisches Papier befindet.ceramic paper is located.

In εη known manner, the thermocouple is received by a one-piece, electrically insulating capillary tube,

wobei sich der Meßort in einem Längsschlitz des Kapillarrohres befindet. Die Anschlüsse der Thermoschenkel sind gasdicht ausdem Innenraum der Thermoelementanordnung herausgeführt.wherein the measuring location is located in a longitudinal slot of the capillary tube. The connections of the thermo legs are led out of the interior of the thermocouple arrangement in a gas-tight manner.

The Schutzgas'üllung the thermocouple assembly has an overpressure of 10Pa to 20Pa. A related to the outer tube feature provides that this in a conventional manner prior to commissioning of Thermocouple assembly is covered by a glass layer of 1 mm to 3 mm, preferably 2mm thick, the airtight

allseitig das Außenrohr und die Verbindungsstelle zum Anpreßflansch umgibt.surrounds the outer tube and the connection point to the pressure flange on all sides.

Finally, it is envisaged that the pressure flange of a ferro-chromium alloy or in another advantageous Execution consists of a Ferronickellegierung. The method for operating the thermocouple arrangement provides, during the Dt uer a required expansion or Inserting the thermocouple with capillary tube to introduce a protective gas flow into the annular space around the guide tube,

diesen durchströmen zu lassen und den Schutzgasstrom aus der Zentralbohrung am ofenabgewandten Ende des Leitrohresabzuleiten.to let flow through this and derive the protective gas flow from the central bore at the furnace end remote from the guide tube.

Ausführungsheispiel

Die Erfindung wird anhand einer schematischen Zeichnung, die die in den Boden eines Glasschmelzofens eingebaute Thermoelementanordnung vor dem Tempern des Ofens zeigt, beispielsweise erläutert.The invention will be explained with reference to a schematic drawing, which shows the built-in the bottom of a glass melting furnace thermocouple assembly before annealing of the furnace, for example.

Das aus einem bis zu Temperaturen von 2100K einsetzbaren und gegen die Schmelze weitgehend resistenten Werkstoff geeignet hierzu ist Molybdän, Wolfram oder ähnliches - bestehende Außenrohr 1 ist mit dem Anpreßflansch 2 verschraubt. Die entstehende Verbindungsstelle 26 zwischen diesen Bauteilen liegt notwendigerweise innerhalb der Bohrung 10 durch den Wannenstein 8. Dieses und die mögliche Berührung mit in der Bohrung 10 gegebenenfalls zurücklaufender Schmelze macht die Verwendung hochhitzebeständigar Werkstoffe, wie Ferrochrom- oder -nickellegierung für den Anpreßflansch 2 erforderlich.Molybdenum, tungsten or the like, which can be used from a material that can be used up to temperatures of 2100K and is largely resistant to the melt, is screwed to the pressure flange 2. The resulting junction 26 between these components is necessarily within the bore 10 through the well stone 8. This and the possible contact with in the bore 10 optionally returning melt makes the use hochhitzebeständigar materials such as ferrochromic or nickel alloy for the Anpreßflansch 2 required.

An der mit dem Anpreßflansch 2 verbundenen Verlängerung 13 ist der Halteflansch 7 befestigt, wodurch der Anpreßflansch 2 mittels einer isolierenden Halterung - ähnlich einer Heizelektrodenbefestigung aus Isolatoren 3, Gewindebolzen 4, Mutter 5 und Halteteil 6 bestehend- außen gegen die Ofenwandung gedrückt wird. In der dargestellten Ausführung stellt die Ofenwandung den von Isolierschichten außen abgeschirmten Wannenstein 8 des Ofenbodens dar. Es ist für den Erfindungsgedanken ohne Belang, wenn die Ofenwandung davon abweichend aus mehrlagigen Wannensteinen 8 oder durch einen Palisadenstein einer Ofenseitenwand gebildet wird.At the connected to the Anpreßflansch 2 extension 13 of the retaining flange 7 is fixed, whereby the Anpreßflansch 2 by means of an insulating holder - similar to a Heizelektrodenbefestigung of insulators 3, threaded bolt 4, nut 5 and holding part 6 existing outside pressed against the furnace wall. In the illustrated embodiment, the furnace wall is the outside of insulating shielded tub stone 8 of the furnace bottom. It is irrelevant for the inventive idea, if the furnace wall deviating from multilayer wells 8 or is formed by a Palisadenstein a furnace side wall.

Die Abdichtung der Anpreßfuge gegen herauslaufende Schmelze wird durch eine Dichtung 9 verbessert, die vorteilhaft aus keramischem Papier besteht und sie ist dann optimal, wenn der Durchmesser des Anpreßflansches 2 den 1,6- bis 2fachen Durchmesser der Bohrung 10 besitzt. Während eine Unterschreitung dieses Verhältnisses die Abdichtung stark in Frage stellt, verschlechtert sich diese bei zu großem Durchmesser des Anpreßflansches 2 durch die Unebenheit des Wannensteines 8 und es vergrößern sich die Wärmeverluste des Ofens durch unzureichende thermische Abschirmung des Wannensteines 8 mit der Isolierschicht.The sealing of the pressure against the outflowing melt is improved by a seal 9, which advantageously consists of ceramic paper and it is optimal when the diameter of the Anpreßflansches 2 has 1.6 to 2 times the diameter of the bore 10. While falling below this ratio seriously compromises the seal, if the diameter of the pressure flange 2 is too large, it will be degraded by the unevenness of the trough 8 and the heat losses of the furnace will increase due to insufficient thermal shielding of the trough 8 with the insulating layer.

In bestimmten Fällen (geringe Schmelzenviskosität, starke Abnutzung der Ofenwandung) wird es vorteilhaft sein, den Anpreßflansch 2 mit Kühlkanälen 11 zu versehen, die an geeignete Kühlmittel- und -abführungen 12 für den Zwangsdurchlauf oder Zwangsumlauf eines Kühlmediums angeschlossen sind.In certain cases (low melt viscosity, severe wear of the furnace wall), it will be advantageous to provide the pressure flange 2 with cooling channels 11, which are connected to suitable coolant and -abführungen 12 for the forced circulation or forced circulation of a cooling medium.

Zur Verhinderung der Oxydation des Außenrohres 1 bzw. der Korrosion der Verbindungsstelle 26 beim Antempern des Ofens und wä hrend seines Betriebes ist das Außenrohr 1 bis über die Verbindungsstelle 26 mit einer festhaftenden Glasschicht 25 überzogen. Ähnlich dem Verglasen von Heizelektroden aus Molybdän vor ihrem Einbau in den Ofen wird hierbei ein einseitig geschlossenes, kalibriertes Glasrohr aus Molybdäneinschmelzglas oder Borosilikatglas verwendet. Die Dicke der Glasschicht 25 ist so gewählt, daß zwischen Bohrung 10 des Wannensteins 8 und Glasschicht 25 ein geringer Spalt besteht. Sie sollte, in Abhängigkeit von der Viskosität der Schmelze, im Bereich zwischen 1 mm und 3mm, vorzugsweise bei 2 mm liegen. Das Innere von Verlängerung 13, Anpreßflansch 2 und Außenrohr 1 bildet einen durchgehenden Hohlraum von etwa gleichem Durchmesser. Darin ist das Leitrohr 16 zentrisch angeordnet. Am ofenabgewsndten kalten Ende ist es gasdicht durch das einseitig geschlossene Ende der Verlängerung 13 geführt; am herausragenden En 'β ist der Anschlußkopf 22 befestigt. Das Leitrohr 16 besteht mindestens im vorderen Teil aus dem Werkstoff des Außenroi,, js 1, z. B. aus Molybdän und ist am kalten Ende aus ökonomischen Gründen aus Stahl gefertigt.In order to prevent the oxidation of the outer tube 1 or the corrosion of the connection point 26 during the annealing of the furnace and during its operation, the outer tube 1 is coated with a firmly adhering glass layer 25 through the connection point 26. Similar to the vitrification of molybdenum heating electrodes prior to their incorporation into the furnace, a calibrated glass tube of molybdenum fused silica or borosilicate glass closed on one side is used. The thickness of the glass layer 25 is selected so that there is a small gap between the bore 10 of the tub stone 8 and the glass layer 25. It should be in the range between 1 mm and 3 mm, preferably 2 mm, depending on the viscosity of the melt. The interior of extension 13, Anpreßflansch 2 and outer tube 1 forms a continuous cavity of approximately the same diameter. Therein, the guide tube 16 is arranged centrally. At the end of the furnace, which is turned off from the furnace, it is guided in a gastight manner through the end of the extension 13 which is closed at one end; at the outstanding En 'β the connection head 22 is attached. The guide tube 16 is at least in the front part of the material of Außenroi ,, js 1, z. B. made of molybdenum and is made of steel at the cold end for economic reasons.

In die Zentralbohrung 17 des Leitrohres 16 ist das elektrisch isolierende Kapillarrohr 20 eingeführt. Es ist im Anschlußkopf 22 fixiert und nimmt ein Thermopaar 21 vom Typ Wolfram/Rhenium 5/20 auf; andere Hochtemperaturthermopaare sind ebenso geeignet.In the central bore 17 of the guide tube 16, the electrically insulating capillary tube 20 is inserted. It is fixed in the connection head 22 and receives a thermocouple 21 of the type tungsten / rhenium 5/20; other high temperature thermocouples are also suitable.

Der Meßort 18- die Schweißstelle der Thermoschenkel - liegt innerhalb eines Längsschlitzes 19 des Kapillarrohres 20 und ragt um das 0,3- bis O.öfache des Durchmessers des Leitrohres 16 über dessen Ende hinaus. Durch diese Maßnahmen wird eine Verfälschung des Meßwertes durch Wärmeabstrahlung vom Meßort 18 zum kühleren Leitrohr 16 weitgehend vermieden. Ein weiterer Schutz des Thermopaares 21 gegen Einflüsse des Außenrohres 1 oder des Leitrohres 16 erübrigt sich, wenn alle Bauteile aus ähnlichen Werkstoffen bestehen.The measuring location 18 - the welding point of the thermo leg - lies within a longitudinal slot 19 of the capillary tube 20 and protrudes by 0.3 to O.öfache the diameter of the guide tube 16 beyond its end. By these measures, a distortion of the measured value by heat radiation from the measuring location 18 to the cooler guide tube 16 is largely avoided. Further protection of the thermocouple 21 against influences of the outer tube 1 or the guide tube 16 is unnecessary if all components consist of similar materials.

Nahe dem Ende der Verlängerung 13, welches dem Anschlußkopf 22 zugewandt ist, kann durch das Eintrittsventil 15 und den Eintrittsstutzen 14 ein Schutzgas, z.B. Argon, in den ringförmigen Raum um das Leitrohr 16 eingeleitet werden. Das erfolgt mindestens bei der Inbetriebnahme der Thermoelementanordnung beim Tempern des Ofens. Das Schutzgas durchströmt den ringförmigen Raum bis zum Meßort und tritt von dort in die Zentralbohrung 17 des Leitrohres 16 ein. Aus dieser tritt es in das Innere des Anschlußkopfes 22 aus, der gasdicht am Leitrohr 16 befestigt ist und dessen Anschlüsse 24 der Thermoschenkel ebenfalls gasdicht sind. Um den Luftsauerstoff vor dem Erhitzen der Thermoelementanordnung aus dem Inneren zu entfernen, wird das Austrittsventil 23 am Thermoelemen'kopf 22 geöffnet und das Innere durchgespült. Danach wird durch aufeinanderfolgendes Schließen dieser Absperrorgane ein Schutzgas-Überdruck von 10Pa bis 20Pa im Innoren eingestellt. Gegebenenfalls kann durch zeitweiliges Öffnen des Eintrittsventils 15 der Innendruck kontrolliert und korrigiert werden. Wird das Spülen und Unterdrucksetzen der Thermoelementanordnung vor der Montage in den Ofen vorgenommen, so entspricht es dem Erfindungsgedanken in gleicher Weise.Near the end of the extension 13, which faces the connection head 22, through the inlet valve 15 and the inlet connection 14 a protective gas, e.g. Argon, are introduced into the annular space around the guide tube 16. This occurs at least during the commissioning of the thermocouple assembly during annealing of the furnace. The protective gas flows through the annular space to the measuring location and from there into the central bore 17 of the guide tube 16 a. From this it enters the interior of the connection head 22, which is gas-tightly attached to the guide tube 16 and its connections 24 of the thermo leg are also gas-tight. In order to remove the oxygen from the air before heating the thermocouple assembly, the outlet valve 23 is opened at the Thermoelemen'kopf 22 and rinsed the interior. Thereafter, an inert gas pressure of 10Pa to 20Pa is set in the Innoren by successive closing of these shut-off valves. Optionally, by temporarily opening the inlet valve 15, the internal pressure can be controlled and corrected. If the rinsing and pressurization of the thermocouple assembly made prior to assembly in the oven, it corresponds to the spirit of the invention in the same way.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist der mögliche Ausbau des Meßeinsatzes (Kapiilarrohr 20 und Thermopaar 21) bei laufendem Betrieb des Ofens zur Einhaltung der technologischen oder metrologischen Disziplin bzw. bei vorzeitigem Ausfall des Thermopaares 21. Nach Öffnen des Eintritts- und Austrittsventils 15; 23 wird ein Schutzgasstrom durch das Innere der Thermoelementanordnung geleitet und während des Aus- und Einbaues des Meßeinsatzes aufrechterhalten. Nach einer Spüldauer von etwa 10 Minuten wird - wie dargelegt - der Schutzgas-Überdruck von 10 Pa bis 20 Pa eingestellt. Ein Aneinanderheften von Kapillarrohr 20 und Leitrohr 16 tritt bei der erfindungsgemäßen Thermoelementanordnung nicht auf, so daß ein Ausbau des Meßeinsatzes nicht behindert wird. Die Oxydation des Außenrohres 1 in seinem Inneren und des Thermopaares 21, gegebenenfalls nimmt das Leitrohr 16 auch mehrere Thermopaare 21 in einem oder mehreren Kapillarrohren 20 auf, wird durch das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben der Thermoelementanordnung sicher vermieden.A significant advantage of the invention is the possible expansion of the measuring insert (Kapiilarrohr 20 and thermocouple 21) during operation of the furnace to comply with the technological or metrological discipline or premature failure of the thermocouple 21. After opening the inlet and outlet valve 15; 23, a protective gas flow is passed through the interior of the thermocouple assembly and maintained during the removal and installation of the Meßeinsatzes. After a purging time of about 10 minutes, the protective gas overpressure is adjusted from 10 Pa to 20 Pa, as explained. A juxtaposition of capillary tube 20 and guide tube 16 does not occur in the thermocouple assembly according to the invention, so that an expansion of the Meßeinsatzes is not hindered. The oxidation of the outer tube 1 in its interior and the thermocouple 21, optionally the guide tube 16 also receives a plurality of thermocouples 21 in one or more capillary tubes 20 is reliably avoided by the inventive method for operating the thermocouple assembly.

Claims

A thermocouple assembly for the continuous measurement of melting temperatures in glass melting furnaces or similar devices, having an oven-side closed outer tube of a heat-resistant and glass-resistant metallic material, e.g. Molybdenum, which has a junction in the region of the furnace wall, which is surrounded airtight by melt material and which is gas-tight closed at the furnace-facing, cold side; and with at least one oxidation-sensitive high temperature: thermopair, z. B. a tungsten / rhenium thermocouple, characterized in that the provided with a coating outer tube (1) with a, on the furnace wall externally applied Anpreßflansch (2) τ composite whose outer diameter to the diameter of the well of the installation point of the thermocouple assembly in proportion 1.6: 1 to 2: 1 and is extended to the connection head (22) that in the almost equal diameter cavities of extension (13), pressure flange (2) and outer tube (1) from the material of the outer tube (1) existing, the thermocouple (21) isolated receiving guide tube (16) is inserted centrally, which ends at a distance which corresponds to 0.3 to 0.5 times its diameter before the measuring point (18) and with its other end gas-tight Completely protruding from the extension (13) protrudes that near the furnace end facing away from the thermocouple assembly a lockable inlet nozzle (14) is attached, the connection to the annular n has space around the guide tube (16), for introducing a protective gas and that the standing with the furnace end facing away from the central bore (17) of the guide tube (16) in conjunction interior of the thermocouple assembly by an outlet valve (23) is closed, for discharging the protective gas ,

2. Thermocouple arrangement according to claim 1, characterized in that the pressure flange (2) cooling channels (11) which are connected to Kühlmittelzu- and -abf jhnjngen (12).

3. thermocouple assembly according to claim 1 and 2, characterized in that the outer tube (1) and the Anpreßflansch (2) at the connection point (26) is screwed.

4. Thc / moelementanordnung according to claim 1 to 3, characterized in that the A.ipreßflansch (2) is pressed by a known insulating holder against the furnace wall and that between the pressure flange (2) and the furnace wall, a seal (9), z. As ceramic paper is located.

5. thermocouple assembly according to claim 1 to 4, characterized in that one or more thermocouples (21) in a conventional manner each of a one-piece, electrically insulating capillary tube (20) is received, wherein the measuring location (18) in each case a Längacchlitz (19) of the capillary tube (20).

6. thermocouple assembly according to claim 1 to 5, characterized in that the connections (24) of the thermo legs are led out gas-tight from dc ^ rn interior of the thermocouple assembly.

7. thermocouple assembly according to claim 1 to 6, characterized in that the inert gas filling of the Thermoelementanordnuno has an overpressure of 10Pa to 20Pa.

8. Thermoelomentanordnung according to claim 1 to 7, characterized in that the outer tube (1) in a known manner before commissioning of the thermocouple of a glass layer (25) of 1 mm to 3 mm, preferably coated by 2 mm thickness, the airtight on all sides the outer tube (1) and the connection point (26) surrounds.

9. thermocouple arrangement according to claim 1 to 8, characterized in that the Anpreßflansch (2) consists of a ferrochrome alloy.

10. Thermoelementanordnurg according to claim 1 to 8, characterized in that the Anpreßflansch (2) consists of a Ferrronickellegierung.

11. A method for Betroiben the thermocouple assembly according to claim 1 to 8 and 9 or 10, characterized in that during the period of a required removal or installation of the thermocouple with capillary a protective gas stream is introduced into the annular space around the guide tube, flows through it and from the Central bore of the guide tube emerges at the end facing away from the furnace.

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