DE1573310C - Eintauch Thermoelement - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Eintauch-Thermoelement zum Messen der Temperatur von Metallschmelzen, bei dem die heiße Lötstelle im Inneren einer in die Metallschmelze eintauchenden, jedoch dagegen dicht abgeschlossenen mehrschichtigen Schützhülle angeordnet ist, deren innere Schicht aus einem die heiße Lötstelle umschließenden Rohr aus Sillimanit bestellt.

Die Qualität von Metallschmelzen wird in hohem Maße von der Einhaltung bestimmter Temperaturbedingungen bei ihrer Erschmelzung bestimmt. So hängt beispielsweise die Qualität von Gußeisen, dessen Gattierung in einem Heißwind-Kupolofen erfolgt, sehr stark von den Temperaturschwankungen ab, denen die Schmelze beim Austritt aus dem Kupolofen unterliegt.

Im Interesse einer gleichbleibenden Güte der jeweiligen Metallschmelze ist also eine möglichst fortlaufende Überwachung der einzuhaltenden Temperaturen dringend erwünscht, wenn nicht überhaupt zwingend notwendig.

In der Praxis hat sich nun leider gezeigt, daß die bisher für die Messung der Temperatur von Metallschmelzen verfügbaren Eintauch-Thermoelemente insofern nicht zufriedenstellen können, als sie einem Dauerbetrieb unter ständigem Eintauchen in die zu überwachende Schmelze nicht gewachsen sind. Dies liegt im wesentlichen an Mängeln, die sich bei der elektrischen Isolierung der Verbindungsleitungen zwischen der heißen Lötstelle des Thermoelements einerseits und dem elektrischen Meßinstrument andererseits ergeben. Bei allen bekannten Eintauchelementen ist nämlich rund um die heiße Lötstelle, die im Inneren der zu überwachenden Schmelze liegen muß, eine Schutzhülle angeordnet, die entweder nur aus einer einzigen Materialschicht oder bei mehrschichtiger Ausführung aus einem in sich einheitlichen Körper besteht. Derartige Schutzhüllen erweisen sich jedoch in der Praxis den hohen thermischen und mechanischen Belastungen nicht gewachsen, denen sie bei einer dauernden Überwachung einer Metallschmelze ausgesetzt werden. Die bisher bekannten Thermoelemente eignen sich also nur für einen intermittierenden Betrieb, bei dem sie immer wieder von neuem in die Schmelze eingetaucht und daraus entfernt werden müssen, was selbstverständlich eine laufende Temperaturüberwachung ausschließt.

Ausgehend von diesem bekannten Stand der Technik liegt daher der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Eintauch-Thermoelement anzugeben, das eine kontinuierliche Messung und Überwachung der Temperatur von Metallschmelzen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Thermoelement der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die äußere Schicht der Schutzhülle aus einem zu dem Sillimanitrohr koaxialen Quarzrohr besteht, welches das Sillimanitrohr mit Spiel umschließt und gegen dieses in axialer Richtung frei verschiebbar ist.

Die Bezeichnung Sillimanit ist dabei vorstehend und im folgenden als mineralogische Bezeichnung zu verstehen und bezeichnet ein natürliches Aluminiumsilikat der Formel Al₂SiO. von örthorhombischer Kristallform.

Durch die erfindungsgemäße Bauweise für die Schutzhülle des Thermoelements ist auf jeden Fall gewährleistet, daß unterschiedliche thermische Ausdehnungen der einzelnen Schutzhüllenschichten sich nicht nachteilig auf die Dichtigkeit des Abschlusses der Thermoelementdrähte gegenüber der Metallschmelze auswirken können. Soweit sich solche unterschiedlichen thermischen Ausdehnungen zeigen, können ihnen die einzelnen Schichten der Schutzhülle ohne weiteres frei nachgeben, und es kann nicht zur Ausbildung innerer Spannungen kommen, welche die Dichtigkeit der Schutzhülle und

ίο ihrer Verbindungsstellen in Frage stellen könnten.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird nunmehr ein mögliches Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Eintauch-Thermoelement von stabförmiger Gestalt näher beschrieben, das in der Zeichnung veranschaulicht ist. Es zeigt

F i g. 1 eine Darstellung des Thermoelementstabes als Ganzes und

Fig. 2 einen Schnitt längs der Schnittlinie ΙΙ-Π der Fig. 1, der die Schutzhülle des Thermopaares und dessen Halterung in größerem Maßstab zeigt.

Wie aus der F i g. 2 ersichtlich ist, sind die beiden Drähte 1 des Thermopaares miteinander über eine Schweißstelle verbunden, die in der Nähe des kuppeiförmig gewölbten Bodens eines aus Sillimanit bestehen- den Rohres 2 liegt, das seinerseits frei verschiebbar in einem koaxialen Rohr 3 aus Quarz zentriert ist.

Die Isolierung eines der beiden Drähte 1 im Innern des Rohres 2 wird durch Röhrchen 4 gebildet, die aus gesintertem Aluminiumoxyd bestehen; oberhalb des Rohres 2 sind die beiden Drähte 1 jeweils einzeln durch solche Aluminiumoxydröhrchen geschützt; die Drähte 1 können in diesen Röhrchen 4 gleiten.

Das Quarzrohr 3 ist durch eine Schmelzverbindung 5 aus hochtemperaturfestem Oxyd od. dgl. an ein vertikales Rohr 6 aus Stahl angeschlossen, das mit seinem oberen Ende an einem T-förmigen Anschlußstück 7 befestigt ist, das wiederum am Ende eines horizontalen Tragrohres 8 aus Stahl sitzt (Fig. 1). Das andere Ende des Tragrohres 8 ist fest an einem Gehäuse 9 befestigt, das mit Halteorganen für den gesamten Thermoelementstab versehen sein kann und in dem Reserven für die Thermoelementdrähte und die Anschlußklemmen angeordnet sind, die in Fig. 1 nicht sichtbar sind. Im Inneren des Tragrohres 8 können die Thermoelementdrähte in in der Zeichnung nicht dargestellten isolierenden Hüllen gleiten, die vorzugsweise aus geklöppelten Glasfäden bestehen.

Die gesamte Baugruppe, die aus dem Schutzrohr 6, dem Verbindungsstück 7 und dem diesem benachbarten Endabschnitt des Tragrohres 8 besteht, ist von einer äußeren Umhüllung 10 umgeben, die beispielsweise durch dichtes Nebeneinanderwickeln einer Asbestschnur erzeugt ist. Auf die Umhüllung 10 ist eine Außenschicht 11 aufgebracht, etwa ein Überzug oder eine Deckschicht aus feuerfestem Lehm oder ähnlichem Material, die ein Auflösen oder Zerbröckeln der Asbestschicht verhindert.

Von der T-Verbindung 7 ist die Öffnung, die der Anschlußstelle des Tragrohres 8 gegenüberliegt, normalerweise durch einen Stopfen 12 verschlossen; nach Entfernen dieses Stopfens 12 ist das Innere der Rohre für eine etwaige Überprüfung zugänglich.

Die Eintauchtiefe ist so groß, daß das untere Ende des Stahlschutzrohres 6 in einem bestimmten Abstand oberhalb des Niveaus N des flüssigen Gußeisens bleibt.

Der Thermoelementstab kann mit seinem unteren Ende in eine geeignete Aufnahme oder Tasche eingetaucht werden, die zwischen einer am Austritt des flüssigen Gußeisens aus dem eigentlichen Kupolofen vorgesehenen Entschlackungsrinne und der Mischtasche bzw. einem Vorherd angeordnet sein kann; das untere Ende kann sich auch unmittelbar in einem Ablaufkanal des Kupolofens befinden; im letzteren Fall wird das Stabende gegen unmittelbaren Kontakt mit der aus dem Kupolofen abfließenden Schlacke durch einen Zylinder oder Rohrschuß aus feuerfestem Material geschützt, der auf dem Gußeisen schwimmt.

Die Drähte des Thermopaares können an ein Galvanometer oder an ein elektronisches, registrierendes Spannungsmeßgerät angeschlossen werden, das — wenn es mit einem Umschalter versehen ist — auch die Registrierung der Temperaturen der Schmelze vor dem Auslauf gestattet, wobei ein zweiter Thermoelementstab benutzt wird; auf diese Weise 2°* läßt sich der Temperaturabfall zwischen der Austrittsstelle aus dem Kupolofen und der Abzugsstelle der Tasche bzw. des Vorherdes erfassen.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Eintauch-Thermoelement zum Messen der Temperatur von Metallschmelzen, bei dem die heiße Lötstelle im Inneren einer in die. Metallschmelze eintauchenden, jedoch dagegen dicht abgeschlossenen mehrschichtigen Schutzhülle angeordnet ist, deren innere Schicht aus einem die heiße Lötstelle umschließenden Rohr aus Sillimanit besteht, dadurchgekennzeichnet, daß die äußere Schicht der Schutzhülle aus einem zu dem Sillimanitrohr (2) koaxialen Quarzrohr

(3) besteht, welches das Sillimanitrohr (2) mit Spiel umschließt und gegen dieses in axialer Richtung frei verschiebbar ist. .

2. Thermoelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von den Drähten (1) des Thermoelements innerhalb der in die Metallschmelze eintauchenden Schutzhülle der eine und außerhalb davon beide von Isolationsröhrchen

(4) aus gesintertem Aluminiumoxyd umgeben sind.

3. Thermoelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Quarzrohr der Schutzhülle oberhalb des Schmelzpegels (TV) dicht mit einem Ende eines dazu koaxialen Tragrohres (6) verbunden ist, dessen anderes Ende wiederum mit einem dazu senkrechten Tragrohr (8) verbunden ist, das auf einer Seite in einem Gehäuse (9) endet, das eine Reserve für die Thermoelementdrähte (1) enthält.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen