DE1489267A1 - Thermoelement - Google Patents

Description

Die Erfindung besieht sich auf Thermoelemente und Insbesondere auf Zuleitungedrähte aus unedlem Metall» die den Metallechenkeldrfihten eines Thermoelements von der in den USA-Patent Nr. 3·o66,177 beschriebenen Art angepaßt sind.

Bei dem Thermoelement, auf das die Erfindung gerichtet ist, sind swii ungleichartige Sdelnetallsohenkeldr&hte an Ihre» einen Ende verbunden, so daß sie ein thermoelektrlsones Paar an ihrer Verbindungsstelle bilden» die nachstehend als JmIss· Lötstelle beseichnet wird. Die Schenkel sind norealerweise ▼on eines Schuts- and Isolieraantel uasoblossen, und das thernoeleketriscbe Verhalten bei Temperaturveränderungen an der heiasen Lötstelle wird durch ein Potentiometer gea*s-_v sen, das an die freien Enden der Schenkel angeschaltet 1st·

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Mil

Die Edelraetallechenkol sind teuer, so da£ die Schenkel kur» und mit weniger teueren Zuleitungedrähten aus unedlen Metall zwischen den freien Enden der Schenkel und dem VoIteeter verwendbar sein sollen. Es 1st Jedoch ein Problem, Zuleitungedrähte aus unedlem Metall zu finden, die so »u den Schenkeldrahten passen, daß das thernoeleketrisohe Verhalten der Schenkeldrähte am Potentiometer Ober den Temperaturbereich, der durch das Thermoelement gemessen werden soll, nicht verserrt wird.

Venn Zuleitungsdrähte verwendet werden, werden die Verbindungen ■wischen diesen und den Schenkeldrähten nachstehend als kalte Lötstellen bezeichnet. JKIr eine geeignete Anpassung muft der Verlauf den thermoelektrlsohen Verhaltens eines durch die Zuleitungedrähte gebildeten Paares innerhalb suläs»iger Orensen mit dem Verlauf des thermoelektrische^ Verhalten· der Sohenkeldräbte fiber den Bereich der Temperaturen Oberelestimmen, die an den kalten Lötstellen bestehen, wenn die helsse Lötstelle eine Temperatur innerhalb des durch da« Tbmrf moelement su messenden Bereiches bat· Die Temperatur an den kalten Lötstellen wird durch die Umgebungβtemperatur und dl« Wärmeleitung von der helssen Lötstelle her bestimmt. Dl· Temperatur an den kalten Lötstellen 1st deshalb niedriger miß die Temperatur an der helssen Lötstelle, Jedoch dl·*·!» proportional. .

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BAD ORIGINAL

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B-8Ü7

Ein Hauptsiel dex» Erfindung let dl« Verwendung von Zulelt« ungsdr&hten aus unedlen Metallen für ein Paar Edelmetallacoett-? keldrähte nach den Patent 3·066.177» die den thermoelektrisch*» Vornalten der Sobenkeldrfihte Ober einen Temperaturbereich von 0 bis 250 °C an den kalten Lötstellen eng angepaßt sind« Di« Edelmotallechenkel eignen sich zum genauen Kessen von Teaperaturen in den oberen Grensen eines Bereiches bis tu etwa 1300 ⁰C an der heiseen Lötstelle und es handelt sich ledig-Hch darum, durch Versuche die richtige Länge der Edelmetallehenkel und den Umfang der Isolierung zu bestinnen, davit die Temperatur an den kalten Lötstellen innerhalb des Bereiches von 0 bis 25o ⁰C bei de» Temperaturbereich liegt,' In welchem das Thermoelement verwendet werden soll·

Die Sdelmetallsohenkeldrlhte nach dem vorgenannten Patent, mit welchem die erfindungegemassen Zulcfcungsdrihte verwandet

werden können, sind:

ι «

positiver Schenkel:

Palladium — etwa 5*.5 - 55,5 %

^ Platin — etwa 3o_#5 - 31.« %

S Oold — etwa 13,2 - 1*1,5 %

/908	negativer Schenkel:	-etwa	64,5	- 65,5	%
ο	• Oold	— etwa		- 35,2	%
S	Palladium	T O bii	> et*	ι ο, Η	%
	Platin

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Alle ffir die Metalle angegebenen Prozentsätze sind Gewichteprozentsätze.

FOr die Zwecke der Erfindung kann die Zusamensetsung der Schenkeldr&hte in den vorangehend angegebenen Bereichen verändert werden. Um die enge Anpassung zwischen den SchenfceX*.. und den erfindungegenässen Zuleitungsdrähten sichercusteilen. Müssen die ZusaMsensetsungen der positiven und negativen Sehenkeldrähte so zueinander eingestellt werden, daß die Sehenkel nach den Paaren ein thensoelektrlsohes Verhalten. MIgen, das de« Verhallten eines Schenkels aus 55 % Palladlua, 31 % Platin, 14 Ji Oold gepaart mit eine« Schenkel au* 65 % öold, 35 * Palladium, wie in der nachstehenden Tabelle J angegeben, ähnlich ist.

Die Zuleltungsdrthte atm unedlen Itetallen, die su den vorgs* nannten Sobenkeln passen, bestehen erfindungei·»·* aus folgenden Leglerttngent

positiver Zuleitunesdraht für den positiven Sobensalt Jiickel — 8t - 91 t Chrc« — $ - 13 %

negativ«!* Zuleitungedraht für den negativen Kupfer — 96 - 99 %

Hickel — l. U

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Hinsichtlich der Moreen, nach welchen die Eignung der An* passung der Zuleltungsdrähte für die vorgenannten Schenkeldrahte bestiant werden kann, kann eine Abweichung von - o,o25 Millivolt «wischen den thermo©lektriechen Verhalten eines durch die Schenkeldrähte gebildeten Paares und eine· durch die Zuleltungedrtthte gebildeten Paares bei den an den kalten Lötstellen su erwartenden Teaperaturen als eine sehr enge Anpassung betrachtet werden. Durch eine Abweichung bis su etwa - Oftloo Millivolt wird die Genauigkeit des Thereoele-

»ent* nicht wesentlich beeinträchtigt.

Die Eigenschaften und dio enge Anpassung der erfindungsge^ Massen Zuleitungedrahte an die vorgenannten Schenkeldrthte sind durch die folgende Tabelle Z geceigt. FOr die la der Tabelle X sus*js*engefa»ten Versuche wurden die Zuleitungsdrahte und die Sebenkeldrthte als gesonderte Paar« hergestellt und fiber den gleichen Temperaturbereich geprüft. MUtread des Versuchs wurde die Besugsverbindungsstelle, d.h. die VerbindungsstsU« der PrüTdrfthte «lt des Potentioaeter, auf einer konstanten Temperatur von 0 ⁰C gehalten·

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BAD ORIGINAL

Tabelle I — XMK in Millivolt
btiO ⁰C an der Be«ugsverbindung»atelle

Weperatur Positiver 3oaenkel Positive Zuleitung Unterschied

Pd 55 %, Pt 31 f, Au Ik % Mi 9οϊ, Cr Io S

gegenüber den * gegenüber der

negativen Schenkel negativen Zuleitung

Au 65 *, Pd 35 < Cu 98 %, Ni 2 K

O ⁰C O O O

Io o»31o o*3o9 ♦ ο,οοΐ

f2o o,63o 0,629 ♦ o,oo4

Jo 0*950 o,952 - 0,012

Jo J.afo 1,277 - o,ol7

I.580 1,605 · o,o25

1.93ο j,939 - 0,019

2,260 2,276 - o,ol6

2,6lo 2,614 - o,oo4

2.960 2,958 ♦ 0,002

co S⁰ 3·?¹⁰ 3,3o5 ♦ o,oö5

ο 190 5,15o 5,066 + o,oS*

to aeo 7.150 6.89L ♦ o,259

» 85o 9.22ο 8,7*7 ♦ o,*73

ο
er»*

β ■ ■ ■ ' ■

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Bisher beotandon die Zuleltuhgsdr&hto, welch· in der Praxis nit den vorgenannten Sehenkeln verwendet wurden, au« Drehten aus "Chroa".el "-Legierung und aus ·Alurne1" -Legierung. Die "Chroael"-Leglerung, die für einen positiven Zuleitungedraht verwendet wurde, besteht aus etwa 9o % Nickel und Io % Chrom. Die "Alumel"-Legierung, die für einen negativen Zuleitungen draht verwendet wurde, besteht aus etwa 9* % Nickel, 3 % Mangan, 2 % Aluminium und 1 % Silicium. Die durch die erfindangegeaässen Zuleitungen verbesserte Anpassung ergibt sieh, durch den Vergleich dev Zahlen In der vorstehenden Tabelle! alt den Zahlen in der folgenden Tabelle II, welche das ther**- elektrische Verhalten eines "Chro«el"-"Alun»l"-Paaree und des Paares se igt, das durch JlIe vorgenannten Edelaatallsobenkel gebildet wird. Ebenso wie bei den In Tabelle Σ an* gegebenen Versuchen wurde die Besugsverbindungsstelle ffir dies· Versuche auf einer Temperatur von O ⁰C gehalten«

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Tabelle II - EMK In Millivolt Besiuesverbindungsstelle bei_Q_Pc

Temperatur

Positiver Schenkel Pd 55 *, Pt 31 *» Au

gegenüber

neg»tirer3chenkel Au 65 Jf, Pd 35 Ϊ

"Chromel".

gegenüber "Alunel· Untersehled

O (O OO O CD ■v O

3o 5o loo 15o 2oo 250

1,5So 3.31ο 5»15o 7,15o 9,22ο

1,199 2,ol9 4.Ο98

6,135

8,133 lo,156 ο, 259

ο ,768 o,985 ο,983 0,936

Claims (4)

1. Patentanspruches

   f1.JTbereoeleeent-Zuleitungedrähto für einen positiven The elenent-Schenkeldraht aus 54,5 * 55*5 GewicMeprosent Palladium» 3o,5 - 31,8 Gewichtsprozent Platin und 13,2 1*,5 Gewichtsprozent Gold und für einen negativen Tberaoeleawnt-Schenkeldraht aus 64,5 - 6*»,5 Gewichtsprozent Gold» 34 ₉o · 35,2 Gewichtsprozent Palladium und 0 - 0,99 Gewichts* prosent Platin, gekennzeichnet dureb einen positiven ZU-leitungsdraht aus 87 - 91 Gewiehtsprosent Nickel und 9 * 13 Qewlehtsprosent Chrosi und einen negativen Zuleltung·« draht aus 96-99 Gewlohtsprosent Kupfer und 1-4 Qewiohts« prosent Mlokel· ;, >
2. 2. Tbermoelement-ZuleltungsdrOhte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das der positiv· Zuleitungsdraht aus etwa 9o % Nickel, und etwa Io % Chrom besteht und der negative Zuleltungcdraht aus etwa 98 $ Xuper und etwa 2 % Nickel b·*» steht.
3. 3. Thermoelement-Schenkel- und Xuleltungsdraht-Komb!nation, gekennselehnet durch »ioen Soheakeldrsht aus etwa 64,5 *

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   BADORiGlNAL

   65,5 Gewichtsprozent Gold, 3*,ο - 35,2 Gewichtsprozent PalladiuB und 0 - ο,99 Gewichtsprozent Platin und «inen Zuleitungsdrabt aus etwa 96 - 99 Gewichtsprozent Kupfer und 1-4 Gewichtsprozent Nickel.
4. 4. Tberooeleaent-Zuleitungsarabt nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dall der Zuleitungsdraht aus etwa 98 Jt Kupfer und etwa 2 % nickel bestellt·

   5· Tberaoeleiaent-Zuleitungsdrähte für einen positiven Thereoeleaent-Schenkeldraht aus etwa 55 Gewichtsprozent Palladiua, etwa 31 Oewicht sprosent Platin und etwa 14 Oewioht»- prozent Gold und für einen negativen TheraoeleBMtnt-Schenkeldraht aus etwa 65 Gewichtsprozent Gold und etwa 35 0·- wiohtsprozent Palladiua_t gekennnzelchnet durch einen poslr ' tiYen Zuleitungsdraht aus= etwa 9© Gewlobtsprozent Mick«! und etwa Io Gewichtsprozent Chroa tiod einen negativen Suleltungsdraht aus etwa 98 Gewichtsprozent Kupfer und,.etwa

   ' 2 % Gewichtsprozent Nickel.

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