DE1294516B

DE1294516B - Edelmetall-Thermoelement

Info

Publication number: DE1294516B
Application number: DEE26174A
Authority: DE
Inventors: Schneider Julius F
Original assignee: Engelhard Industries Inc
Current assignee: Engelhard Industries Inc
Priority date: 1963-01-07
Filing date: 1964-01-07
Publication date: 1969-05-08
Also published as: US3328209A; GB1011903A

Description

Thermoelement ab. Darüber hinaus offenbaren diese deutsche Patentschrift und die französische Patentschrift 1 244 569 nicht die für die Erfindung wesentliche Kombination der positiven und negativen Schenkel und Leitungsdrähte. Eine Kombination eines Edelmetall-Thermoelements mit bestimmten Leitungsdrähten ist zwar in der USA.-Patentschrift 3 066177 vorgesehen, und die dort erwähnten Leitungsdrähte bestehen aus Legierungen von Nickel moelement zur Messung von Temperaturen inner- io und Chrom bzw. Nickel, Mangan, Aluminium halb des vorgesehenen Bereichs hat einen Platin- und Silicium; aber einmal unterscheidet sich die Schenkel, der mit einem Schenkel verbunden ist, Zusammensetzung der Leitungsdrähte bei diesem welcher aus etwa 10% Rhodium, Rest Platin, hergestellt ist. Dieses Thermoelement hat einen Ausgangsspannungsbereich von etwa 3 Millivolt bei 15 anderen ist die Zusammensetzung der Leitungs-400⁰C, bis etwa 14 Millivolt bei 1425°C. Im Gegen- drähte gemäß der Erfindung hinsichtlich der Thermosatz dazu hat ein erfindungsgemäßes Thermoelement einen Ausgangsspannungsbereich von etwa
15 bis 69 Millivolt oder etwa das Fünffache der

Ausgangsspannung dieses herkömmlichen Thermo- 20 1000 und 1425°C abgestimmt. Die Kombination elements im gleichen Temperaturbereich. des negativen Schenkels bzw. des positiven Schenkels

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Thermoelement mit einer hohen Empfindlichkeit für Temperaturveränderungen im Temperaturbereich

bis etwa 1425 ⁰C zu schaffen, das Schenkel aus 25 raturveränderungen aus, so daß geringe Verände-Edelmetallegierungen aufweist, an denen Leitungs- rungen mit weniger empfindlichen und damit drahte aus Metallegierungen befestigt sind, durch
welche die von den Edelmetallegierungsschenkeln
gelieferte Klemmenspannung nicht verfälscht wird.

Diese Aufgabe wird bei einem Thermoelement 30 werten technischen Fortschritt liegt darin, daß mit einem negativen Schenkeldraht, der aus 25 bis jeder der Leitungsdrähte gegenüber dem ihm zuge-40 Gewichtsprozent Gold, 50 bis 70 Gewichtsprozent Palladium und 0 bis 15 Gewichtsprozent
Platin besteht, und mit einem positiven Schenkeldraht, der aus 0 bis 70 Gewichtsprozent Palladium, 35 keit bildet wie das andere Leitungsdrahtschenkelpaar. 25 bis 90 Gewichtsprozent Platin und 2 bis 15 Ge- Ein erfindungsgemäßes Thermoelement hat eine

wichtsprozent Rhodium besteht, erfindungsgemäß Ausgangsspannung, die mehr als drei- bis viermal dadurch gelöst, daß der mit dem negativen Schenkel höher als die Ausgangsspannung der herkömmlichen verbundene Leitungsdraht aus 78,5 bis 98,5 Ge- Thermoelemente für Temperaturen bis etwa 1425°C wichtsprozent Nickel, 1 bis 5 Gewichtsprozent Alu- 40 ist. Außerdem haben die erfindungsgemäßen Thermominium, 0,5 bis 1,5 Gewichtsprozent Silicium und elemente eine hohe Oxydationsbeständigkeit und eine 0 bis 15 Gewichtsprozent Kupfer besteht und daß stabile Thermokraft und sind deshalb für eine lange der mit dem positiven Schenkel verbundene Leitungs- Gebrauchsdauer innerhalb des vorgesehenen Tempedraht aus 33 bis 85 Gewichtsprozent Nickel, 10 bis raturbereichs bis zu etwa 1425° C ohne Auswechseln 20 Gewichtsprozent Chrom, 0 bis 45 Gewichts- 45 oder Nacheichung zuverlässig. Sie sind besonders Prozent Eisen, 0 bis 1,5 Gewichtsprozent Silicium für Anwendungsfälle geeignet, in welchen Genauig- und 0 bis 0,5 Gewichtsprozent Mangan besteht. keit und Zuverlässigkeit für lange Zeiträume bei

Thermoelemente, deren negativer Schenkeldraht hohen Temperaturen erforderlich sind. Beispielsaus einer Legierung von Gold, Palladium und Platin weise sind sie besonders gut geeignet zur Verwendung und deren positiver Schenkeldraht aus einer Legie- 50 in Verbindung mit Strahltriebwerken, in welchen rung von Palladium und Platin besteht, sind in der ständige und genaue Messung der Temperatur zur USA.-Patentschrift 3 066 177 und der französischen überwachung und Einstellung des Betriebs der Patentschrift 1 244 569 beschrieben. Aber abgesehen Triebwerke erforderlich ist.

davon, daß die mengenmäßige Zusammensetzung Mit Rücksicht auf die Kosten von Edelmetallegie-

der Legierungsbestandteile dieser bekannten Thermo- 55 rungsdrähten für die erfindungsgemäßen Thermoelemente von der gemäß der Erfindung abweicht, elemente ist es zweckmäßig, daß die Edelmetallschenkel so kurz wie möglich sind. Jedoch muß das thermoelektrische Verhalten der Legierungen der Zuleitungsdrähte derart sein, daß dadurch die 60 Klemmenspannung der Edelmetallschenkel nicht verfälscht wird.

In der nachfolgenden Beschreibung werden die Stellen, an welchen die Leitungsdrähte mit den Edelmetallschenkeln verbunden sind, als Verbin-

draht aus einer Legierung von Platin und Rhodium; 65 dungspunkte bezeichnet. Die Verbindungsstelle der aber die Mengen der Hauptbestandteile der Legie- Edelmetallschenkel, welches die Stelle ist, die der rungen, aus denen beide Schenkel bestehen, weichen zu messenden Temperatur ausgesetzt ist, wird da- wesentlich von denen beim erfindungsgemäßen gegen als heißer Punkt bezeichnet. Die Wärme wird

bekannten Thermoelement von der Zusammensetzung, wie sie die Erfindung vorschlägt, und zum

spannung an den Verbindungspunkten spezifisch auf das aus Edelmetallegierungen bestehende Thermoelement für Messungen von Temperaturen zwischen

jeweils mit den darauf abgestimmten Leitungsdrähten in dem erfindungsgemäßen Thermoelement wirkt sich in einer hohen Empfindlichkeit für Tempe-

billigeren Meßinstrumenten, als bisher bei den bekannten Thermoelementen erforderlich, gemessen werden können. Der Grund für diesen bemerkens-

ordneten Schenkeldraht bei den an den Verbindungspunkten auftretenden Temperaturen ein Element mit der gleichen Spannung und derselben Empfindlich

findet sich in diesen Patentschriften kein Hinweis darauf, daß in den positiven Schenkeln der Thermoelemente, wie in denen nach der Erfindung, Rhodium enthalten ist.

Aus der deutschen Patentschrift 448 474 ist ferner ein Thermoelement bekannt mit einem negativen Schenkeldraht aus einer Legierung von Gold, Palladium und Platin und einem positiven Schenkel-

vom heißen Punkt über die Schenkel zu den Ver- F i g. 2 eine graphische Darstellung eines Zu-

bindungspunkten geleitet, und die Temperatur an sammensetzungsbereichs von Legierungen für den

den Verbindungspunkten ist geringer als die Tempe- negativen Schenkel eines erfindungsgemäßen Ther-

ratur am heißen Punkt, jedoch zu dieser proportional. moelementes.

Um eine Verfälschung der Klemmenspannung 5 Das in Fig. 1 dargestellte Thermoelement be-

der Schenkel zu vermeiden, werden Leitungsdrähte sitzt im wesentlichen einen negativen Schenkel 10

* gewählt, die, wenn sie als ein Thermoelement be- und einen positiven Schenkel 11, die bei dem heißen

trachtet werden, für den an den Verbindungspunkten Punkt 12 miteinander verschmolzen sind. Der heiße

zu erwartenden Temperaturbereich annähernd die Punkt ist derjenige Teil des. Thermoelements, der

gleiche Thermospannung und die gleiche Empfind- io der zu messenden Temperatur ausgesetzt ist. An

lichkeit wie die Schenkel haben. Die Ausgangs- den Schenkeln 10 und 11 sind Leitungsdrähte 14

spannung und der Änderungsyerlauf in der Emp- und 15 zu nicht gezeigten Meßinstrumenten, wie

findlichkeit auf Temperaturveränderungen der Lei- Voltmeter oder Galvanometer, an den Verbindungs-

tungsdrähte und der Schenkel soll für den vorge- punkten 16 und 17 befestigt. Wie gezeigt, bedeckt

sehenen Temperaturbereich so weit wie möglich 15 ein Isolier- und Schutzmantel 18 einen Teil der

gleich sein. Bei den beim erfindungsgemäßen Thermo- Schenkel 10 und 11 und der Leitungen 14 und 15.

element vorliegenden Schenkeln aus Edelmetall- Der Mantel 18 besteht normalerweise aus einer

legierungen entspricht eine Abweichung der Thermo- Hülse aus hitzebeständigem Metall, die mit einem

spannung der Zuleitungsdrähte von der Thermo- Isoliermaterial, wie Magnesia oder Aluminiumoxyd

spannung der Schenkel von ±0,35 Millivolt einer 20 gefüllt ist, das die Schenkel und Leitungsdrähte

sehr engen Anpassung, und durch eine Abweichung innerhalb des Mantels voneinander in Abstand und

bis etwa ±0,75 Millivolt wird die Genauigkeit des isoliert hält.

Thermoelementes nicht wesentlich verringert. Die Edelmetallegierungen für den negativen Die Temperatur, welcher die Edelmetallschenkel Schenkel eines erfindungsgemäßen Thermoelements am heißen Punkt ausgesetzt werden, ist, wie schon 25 sind Legierungen aus Gold (Au), Palladium (Pd) erwähnt, höher als die Temperatur an den Ver- und Platin (Pt) in den Gewichtsanteilen von 25 bis bindungspunkten, jedoch ist zur Anpassung der 40% Au, 50 bis 70% Pd und 0 bis 15% Pt.
Zuleitungsdrähte an die Schenkel die Empfindlich- Der Zusammensetzungsbereich dieser Edelmetallkeit der Leitungsdrähte und Schenkel auf die Tempe- legierungen für den negativen Schenkel ist in F i g. 2 raturen, welche an den Verbindungspunkten auf- 30 in Dreieckskoordinaten gezeigt. Die besondere Zutreten, kritisch. sammensetzung der Schenkel 10 und 11 und der Die genaue Temperatur an den Verbindungs- Leitungsdrähte 14 und 15 tragen alle zu den Eigenpunkten mit Bezug auf die Temperatur am heißen schäften des Thermoelements bei, wobei die ZuPunkt wird natürlich durch die Länge der Edel- sammensetzung der negativen Schenkel zur Bemetallschenkel und das Ausmaß in welchem die 35 Stimmung und Einstellung der Eigenschaften eines Verbindungspunkte gegen Wärmezufuhr, mit Aus- erfindungsgemäßen Thermoelements am wichtigsten nähme der durch die Schenkel geleiteten Wärme, ist.

durch Isolierung geschützt sind, bestimmt. In F i g. 2 stellt die Fläche des Koordinaten-Die erfindungsgemäßen Thermoelemente sind be- systems innerhalb der Ziffern 1, 2, 3 und 4 die Zusonders zur genauen Messung von Temperaturen 40 sammensetzungsbereiche der Legierungen der negabis etwa 1425° C geeignet. Wenn der heiße Punkt tiven Schenkel aus Gold, Palladium und Platin eine Temperatur von etwa 1400⁰C hat, ist die für erfindungsgemäße Hochtemperaturthermoele-Temperatur der Verbindungspunkte um etwa 400 mente dar. Die Zusammensetzung des negativen bis 700⁰C geringer oder kann um diesen Betrag Schenkels verändert sich innerhalb des Bereiches 1, 2, erniedrigt werden. Es wurde daher eine Gruppe 45 3 und 4, je nach den gewünschten Eigenschaften, von Leitungsdrähten aus geeigneten Metallegierungen Im allgemeinen liegt die Grenze für Gold bei etwa gefunden, deren Spannungsverlauf eng dem Span- 40%, da ein noch höherer Prozentsatz eine so nungsverlauf der erfindungsgemäßen Schenkel im starke Herabsetzung des Schmelzpunkts des Sehen-Temperaturbereich von etwa 500 bis 1000⁰C an- kels bewirken würde, daß dieser für die vorgesehenen gepaßt ist, was durch die oben angegebene pro- 50 hohen Temperaturen nicht geeignet wäre. Die zentuale Zusammensetzung erreicht wird. praktisch obere Grenze für Palladium liegt bei etwa Der Spannungsverlauf einiger dieser Metall- 70%, da ein höherer Prozentsatz die gewünschte leitungsdrähte ist dem Spannungs verlauf der Schenkel hohe Klemmenspannung des Schenkels verringern bei einer Verbindungspunkttemperatur im Bereich würde.

von 500 bis 1000⁰C enger angepaßt als der von 55 Wie erwähnt, liegt der Bereich für Platin im anderen. Die bevorzugt verwendeten sind diejenigen, negativen Schenkel zwischen 0 und 15%. Ein höherer welche der Ausgangsspannung der Schenkel bei Prozentsatz würde die Klemmenspannung nachteilig der Temperatur der Verbindungspunkte eng ange- beeinflussen. Das Platin wird in der Legierung verpaßt sind, wenn die Temperatur am heißen Punkt wendet, um Festigkeit und Widerstandsfähigkeit innerhalb des besonderen Temperaturbereichs bis 60 gegen Schwingung zu erzielen, jedoch ist bei manchen etwa 1425⁰C liegt, in welchem das Thermoelement Anwendungsfällen, beispielsweise das Messen von verwendet werden soll. Ofentemperaturen, das Thermoelement keinerwesent-Das erfindungsgemäße Thermoelement wird an liehen Belastung oder Schwingung ausgesetzt, so Hand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit daß Platin weggelassen werden kann,
den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt 65 Thermoelemente, die zur überwachung der Tempe-F i g. 1 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, raturen in Strahltriebwerken verwendet werden, eines Thermoelements, das die erfindungsgemäße müssen jedoch gegen Belastungen und Schwingungen Zusammensetzung aufweisen kann, Widerstand leisten können, so daß hierzu Platin

in der Legierung verwendet wird. In F i g. 2 sind die Legierungen für negative Schenkel, die zur Verwendung bei Strahltriebwerken besonders geeignet sind, durch die Fläche innerhalb der Ziffern 5, 6, 7 und 8 angegeben, durch welche Legierungen, die 26. bis 39% Gold, 52 bis 68°/o Palladium und 3 bis 12% Platin enthalten, graphisch dargestellt werden.

Der positive Schenkel 11 ist eine Legierung aus Palladium (Pd), Platin (Pt) und Rhodium (Rh) mit den Gewichtsanteilen 0 bis 70% Pd, 25 bis 90% Pt und 2 bis 15% Rh.

Die nachfolgenden Tabellen zeigen die mit Platin als Bezugsmetall gemessenen Thermospannungen von Beispielen der erwähnten Legierungen bei verschiedenen Temperaturen.

Tabelle I Thermospannung des negativen Schenkels in Millivolt

	Gewichtsprozent	Pd	Pt	400⁰C	600"C	800 C	lOOO'C	1200C	1400C	1425=C
Legierung		70	0
	Au	60	0	-8,14	-13,70	-19,88	-26,53	-32,87	-39,25	-40,15
1	30	58,5	2,5	-10,07	-17,04	-24,66	-32,41	-40,07	-47,37	-48,26
2	40	57,3	4,5	-8,67	-14,91	-21,82	-29,00	-36,15	-43,06	-43,92
3	39	57	5	-7,79	-13,56	-20,08	-26,90	-33,60	-40,30	-41,12
4	38,2	55,5	7,5	-7,58	-13,20	-19,60	• -26,30	-33,00	-39,55	-40,35
5	38	55,4	7,7	-6,74	-11,82	-17,70	-23,90	-.30,17	-36,39	-37,15
6	37	55	8	-6,67	-11,70	-17,54	-23,70	-29,96	-36,13	-36,89
7	36,9	54	10	-6,58	-11,52	-17,29	-23,41	-29,64	-35,74	-37,49
8	37			-5,89	-10,46	-15,82	-21,60	-27,50	-30,31	-34,02
9	36

Tabelle II Thermospannung des positiven Schenkels in Millivolt

	Gewichtsprozent	Pt	Rh	•	400 C	600 C	800 C	1000 C	1200 C	1400°C	1425 C
Legierung		90	10
	Pd	87	13	+ 3,25	+5,22	+7,33	+9,57	+ 11,93	+ 14,34	+14,64
10	0	57	5	+ 3,40	+ 5,56	+ 7,93	+ 10,47	+ 13,19	+ 15,97	+16,32
11	0	38	5	+4,17	+6,90	+9,74	+ 12,67	+ 15,58	+ 18,40	+ 18,73
12	38	33	6	+4,75	+7,66	+ 10,60	+ 13,43	+ 16,08	+ 18,45	+ 18,77
13	57	32	8	+ 5,00	+7,96	+ 11,00	+ 13,86	+ 16,55	+ 18,91	+ 19,23
14	61		+ 5,20	+8,42	+ 11,71	+ 14,94	+ 18,02	+20,81	+ 21,10
15	60

Die Thermospannung eines Thermoelements, die durch das Verbinden einer Legierung nach Tabelle I mit einer Legierung nach Tabelle II bei einer bestimmten Temperatur erzeugt wird, ist der Unterschied zwischen der Thermospannung jeder der Legierungen bei dieser Temperatur. Beispielsweise beträgt bei 1000^cC die Thermospannung eines Thermoelements zwischen den Legierungen 1 und 14 als negative und positive Schenkel eines Thermoelements 40,39 Millivolt.

Wie vorangehend erwähnt, werden Leitungsdrähte, beispielsweise die Leitungsdrähte 14 und 15, normalerweise dazu verwendet, die Schenkel 10 und 11 mit einem Voltmeter oder anderen Meßinstrumenten zu verbinden. Damit die durch die Meßinstrumente aufgezeichneten Messungen dadurch so wenig als möglich verfälscht werden, werden Leitungsdrähte verwendet, deren Thermokraft der Thermokraft der Schenkel bei den an den Verbindungspunkten 16 und 17 zu erwartenden Temperaturen möglichst nahe kommt.

Bei einem erfindungsgemäßen Thermoelement, das zur Messung von Temperaturen in einem Bereich bis etwa 1425° C bestimmt ist, sind Leitungsdrähte 14 und 15, deren Gesamttherniospannung bei Temperaturen von etwa 500 bis 1000 ⁰C um nicht mehr als etwa ±0,75 Millivolt von der Thermospannung der Schenkel 10 und 11 abweicht, vorzuziehen.

Geeignete Metallegierungen für die Zuleitungsdrähte sind jeweils in Gewichtsanteilen für die Drähte zum negativen Schenkel 78,5 bis 98,5% Nickel (Ni), 1 bis 5% Aluminium (Al), 0,5 bis 1,5% Silicium (Si) und 0 bis 15% Kupfer (Cu); und für die Leitungsdrähte zum positiven Schenkel: 33 bis 85% Nickel (Ni), 10 bis 20% Chrom (Cr), 0 bis 45% Eisen (Fe), 0 bis 1,5% Silicium (Si) und 0 bis 0,5% Mangan (Mn).

Die Tabellen III und IV zeigen die mit Platin als Bezugsmetall gemessenen Thermospannungen in

Millivolt für Beispiele der erwähnten Legierungen bei Temperaturen von 400 bis 1000° C.

Tabelle III Thermospannung des negativen Leitungsdrahts in Millivolt

Legie rung	G Ni	ewichts Al	prozen Si	1 Cu	400C	500" C	600" C	700" C	800" C	900° C	1000⁰C
16	96	3	1	0	-5,32	-6,79	-8,35	-9,96	-11,61	-13,25	-14,84
17	92	3	1	4	-6,26	-8,07	-9,93	-11,81	-13,73	-15,62	-17,43
18	90,6	3	1	5,4	-6,53	-8,38	-10,31	-12,30	-14,28	-16,24	-18,14
19	90	3	1	6	-6,73	-8,63	-10,65	-12,68	-14,71	. -16,73	-18,69
20	87	3	1	9	-7,35	-9,45	-11,60	-13,83	-16,05	-18,12	-20,25
21	86,4	3	1	9,6	-7,58	-9,73	-11,84	-14,15	-16,39	-18,58	-20,70

Tabelle IV Thermospannung des positiven Leitungsdrahts in Millivolt

Legie

Ni

Gewichtsprozent

Fe

Si

Mn

400 C

500° C

600" C

700" C

800" C

900° C

1000"C

77

7

0

rung

78,6

Cr

00

1,3

0,1

+ 7,3

+ 9,67

+ 12,20

+ 14,99

+ 17,81

+20,80

+23,60

22

65

16

20

0

+ 6,59

+ 8,82

+ 11,04

+ 13,56

+ 16,09

+ 18,80

+21,71

23

60

20

23,6

1,3

ο,ι

+ 5,00

+ 6,84

+ 8,60

+10,80

+ 13,00

+15,47

+ 18,00

24

35

15

45

0

+4,93

+ 6,78

+ 8,56

+10,74

+ 12,89

+ 15,37

+ 17,90

25

35

15

43,6

1,3

0,1

+ 3,50

+ 4,70

+ 6,20

+7,80

+ 9,60

+ 11,72

+ 14,02

26

20

+ 3,36

+ 4,62

+ 6,12

+ 8,80

+9,52

+ 11,55

+ 13,65

27

20

Die nachfolgende Tabelle V gibt Beispiele von sechs erfindungsgemäßen Thermoelementen mit Leitungsdrahtpaaren aus Legierungen nach den Tabellen III und IV, zusammengestellt mit Schenkelpaaren aus Edelmetallegierungen nach den Tabellen I und II. Die Thermospannungen der Schenkel und der Leitungsdrähte sind bei Temperaturen von 500 bis 1000 C verglichen und der Unterschied angegeben. Die Temperatur an den Verbindungspunkten 16 und 17 liegt in diesem Bereich oder kann leicht in diesen Bereich gebracht werden, wenn die Temperatur am heißen Punkt 12 zwischen etwa 1000 bis 1425 C liegt, welches etwa der Temperaturbereich ist, innerhalb welchem erfindungsgemäße Thermoelemente zur Verwendung besonders geeignet sind. Das Verhältnis der Temperatur an den

Verbindungspunkten 16 und 17 zur Temperatur am heißen Punkt 12 kann verändert werden, indem die Länge der Schenkel 10 und 11 verändert wird und durch die Wahl und Anordnung der Isolierung für die Verbindungspunkte 16 und 17.

Wenn der Aufbau und die Anordnung des Thermoelements in bezug auf die Wärmequelle festgelegt sind, kann die Temperatur an den Verbindungspunkten 16 und 17 in bezug auf die Temperatur am heißen Punkt 12 bestimmt werden. Es kann dann ein Leitungsdraht- und eine Schenkelkombination für eine bestimmte Temperatur gewählt werden, die das Thermoelement so genau als möglich anzeigen soll. Dies wird nachfolgend näher in Verbindung mit den Beispielen in der folgenden Tabelle V erläutert.

Tabelle V Vergleich der Thermospannungen in Millivolt von Schenkelpaaren und Leitungsdrahtpaaren

Thermo element	Legierungen	500 C	600 C	700 C	800 C	900C	1000 c
A	Schenkel 14· 1	17,43	21,66	26,24	30,88	35,53	40,39
	Leitung 23 · 19	17,45	21,69	26,24	30,80	35,53	40,40
	Spannungsunterschied	+0,02	+0,03	±0	-0,08	±0	+0,01
B	Schenkel 12- 8	14,41	18,39	22,74	27,03	31,52	36,08
	Leitung 23 · 18	15,16	18,87	23,04	27,17	31,61	36,04
	Spannungsunterschied	+0,75	+0,48	+0,30	+0,14	+0,09	-0,04

909519/373

Fortsetzung

Thermo element	Legierungen	500° C	600° C	700° C	800° C	90O⁰C	1000°C
C	Schenkel 12· 7	14,72	18,60	22,94	27.28	31,83	36,37
	Leitung 24-18	15,22	18,91	23,10	27,28	31,71	36,14
	Spannungsunterschied	+0,50	+0,31	+0,16	±0	-0,12	-0,23
D	Schenkel 12· 6	14,81	18,72	23.08	27,44	32,00	36,57
	Leitung 25-18	15,16	18,87	23,04	27,17	31,61	36,04
	Spannungsunterschied	+0,25	+0,15	-0.04	-0,27	-0,39	-0,53
E	Schenkel 10· 4	14,91	18,78	23,10	27.41	31,94	36,47
	Leitung 24-18	15,22	18,91	23,10	27,28	31,71	36,14
	Spannungsunterschied	+ 0,31	+0,13	±0	-0,13	-0,23	-0,33
F	Schenkel 12· 9	13,55	17,36	21,37	25,56	29,80	34,27
	Leitung 26 · 20	14,15	17,80	21,63	25,65	29,84	34,27
	S pannungsuntersch ied	+0,60	+0,44	+ 0,26	+0.09	+0,04	±0

Wie aus der Tabelle V ersichtlich ist, sind die Schenkel und Leitungen der Thermoelemente A bis F über den ganzen Bereich von 500 bis 1000' C angepaßt. Unter enger Anpassung ist hier zu verstehen, daß der Unterschied in der Thermospannung zwischen den Schenkeln und Leitungen geringer ist, als etwa ±0,75 Millivolt. Wenn der Unterschied innerhalb dieser Grenzen liegt, hat die durch den Leitungsdraht verursachte Verfälschung keinen wesentlichen Einfluß auf die Genauigkeit der Messungen der Thermospannung der Edelmetallschenkel und bleibt das Thermoelement innerhalb brauchbarer Genauigkeitsgrenzen für die beabsichtigten Zwecke, nämlich die überwachung der Betriebstemperaturen von Strahltriebwerken oder von Ofentemperaturen bei der Herstellung von Metallen und Legierungen.

Wie durch die in der Tabelle V gegebenen Leitungsdraht- und Schenkelkombinationen beispielsweise gezeigt ist, hat jede Kombination einen »Überschneidungspunkt«, welches die Temperatur ist, bei welcher die Thermospannung der Leitungsdrähte 14 und 15 genau gleich der Thermospannung der Edelmetallschenkel 10 und 11 ist. Wie angegeben, ist der Unterschied in der Thermospannung positiv, wenn die Thermospannung der Leitungsdrähte höher als die Thermospannung der Schenkel bei einer gegebenen Temperatur ist. Im umgekehrten Fall ist der Unterschied negativ. Das Thermoelement ist bei der Temperatur am genauesten, bei welcher die Verbindungspunkttemperatur der »Überschneidungspunkt« ist, und diese Tatsache ist bei der Wahl eines erfindungsgemäßen Thermoelements wichtig, um hohen Anforderungen an Genauigkeit zu genügen. Wenn es z. B. in einem besonderen Fall wichtig ist, möglichst genau zu wissen, wenn eine Temperatur von 1200 C erreicht wird z. B. in einem Strahltriebwerk oder in einem Ofen und der Aufbau sowie die Anordnung des Thermoelements derart sind, daß der Unterschied in der Temperatur zwischen dem heißen Punkt 12 und den Verbindungspunkten 16 und 17 etwa 400 C ist, würde das Thermoelement C in der Tabelle V besonders geeignet sein, da sein Uberschneidungspunkt bei 8(X) C liegt, welches dann die Temperatur an den Verbindungspunkten ist, wenn der heiße Punkt 1200 C hat.

Wie aus der Tabelle V ersichtlich ist, hat die Leitungsdraht- und Schenkelkombination für das Thermoelement A keinen definierten Uberschneidungspunkt, da die Thermospannungsunterschiede um den Nullpunkt herum mit den maximalen Abweichungen von +0,03 und —0,08 schwanken. Diese Schenkel- und Leitungselemente können praktisch als identisch betrachtet werden, soweit es die Thermospannung zwischen 5(K) und 1000 C betrifft.

Die Kombinationen 5, C, D, E und F zeigen jedoch einen definierten Uberschneidungspunkt bei 960, 800, 675, 700 bzw. 1000 C. Ein Thermoelement mit einem bestimmten Uberschneidungspunkt kann dadurch erhalten werden, daß eine geeignete Kombination von Schenkeln und Leitungsdrähten aus den in der Tabelle I bis IV gegebenen gewählt wird und geringfügige Abänderungen in der Zusammensetzung vorgenommen werden. In der Praxis kann, wie vorangehend erwähnt, eine feine Einstellung der Eigenschaften in zufriedenstellender Weise durch eine Veränderung der Zusammensetzung des negativen Schenkels durchgeführt werden.

Die Zusammensetzungen der Schenkellegierungen 6, 7 und 8 der Tabelle I, die für die negativen Schenkel der Thermoelemente B, C und D der Tabelle V verwendet werden, unterscheiden sich z. B. dadurch, daß der Platingehalt von 7,5 auf 7,7 bzw. 8»/o verändert und die Differenz in der Hauptsache durch eine Erhöhung des Palladiumgehalts ausgeglichen wurde.

Thermoelemente mit Schenkeln und Leitungsdrähten aus den vorangehend beschriebenen erfindungsgemäßen Legierungen sind wie erwähnt zur Messung von Temperaturen im Bereich von etwa HKX) bis 1425 C besonders geeignet. Bei diesen hohen Temperaturen haben die erfindungsgemäßen Edelmetallegierungen eine gute Oxydationsbeständigkeit und eine hohe Thermospannung sowie eine verhältnismäßig große Veränderung in der Thermospannung je Grad Temperaturveränderung, im Vergleich zu den bisher bekannten in dem gleichen hohen Temperaturbereich verwendeten Thermoelemente.

Claims

Patentanspruch:

Thermoelement mit einem negativen Schenkeldraht, der aus 25 bis 40 Gewichtsprozent Gold, 50 bis 70 Gewichtsprozent Palladium und 0 bis 15 Gewichtsprozent Platin besteht, und mit einem positiven Schenkeldraht, der aus 0 bis 70 Gewichtsprozent Palladium, 25 bis 90 Gewichtsprozent Platin und 2 bis 15 Gewichtsprozent Rhodium besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem nega-

tiven Schenkel verbundene Leitungsdraht aus 78,5 bis 98,5 Gewichtsprozent Nickel, 1 bis 5 Gewichtsprozent Aluminium, 0,5 bis 1,5 Gewichtsprozent Silicium und 0 bis 15 Gewichtsprozent Kupfer besteht und dai3 der mit dem positiven Schenkel verbundene Leitungsdraht aus 33 bis 85 Gewichtsprozent Nickel, 10 bis 20 Gewichtsprozent Chrom, 0 bis 45 Gewichtsprozent Eisen, 0 bis 1,5 Gewichtsprozent Silicium und 0 bis 0,5 Gewichtsprozent Mangan besteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen