DE2048254A1

DE2048254A1 - Thermocouple with protection tube

Info

Publication number: DE2048254A1
Application number: DE19702048254
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl Ing 4750 Unna GOlj 5 12 Jürgens
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1970-10-01
Filing date: 1970-10-01
Publication date: 1972-04-06

Description

Thermoelement mit Schutzrohr Die Erfindung betrifft ein Thermoelement zum Messen hoher Temperaturen, dessen Heißlötstelle bündig mit dem 3chutzrohr abschließt. Thermocouple with protection tube The invention relates to a thermocouple for measuring high temperatures, the hot soldering point of which is flush with the protective tube.

Es sind durch die DU-PS 824 117 bereits vollkommen von einem beheizten feuerfesten Schutzrohr umschlossene Thermoelemente bekannt, mit denen durch kurzzeitiges Einbringen in Metallschmelzen deren Temperaturen festgestellt werden. Durch die verwendeten Heizeinriehtungen sollen an den Schutzrohren, wenn diese immer wieder in die schmelzflüssigen Metalle eingetaucht werden, die dabei jedesmal entstehenden Wärmespannungen herabgesetzt und dadurch deren Bebensdauer verlängert werden.There are already completely heated by the DU-PS 824 117 Refractory thermocouple encapsulated known, with which by short-term Introduction into molten metal whose temperatures are determined. Through the Heizeinriehtungen used should be attached to the protective tubes, if these repeatedly immersed in the molten metals that are created each time Thermal stresses are reduced and their service life is extended as a result.

Diese bekannten, von Schutzrohren vollkommen umhüllten Thermoelemente sind für Temperaturmessungen in Schmelzen gut geeignet, jedoch für Messungen an induktiv oder konduktiv sehr schnell erhitzten Werkstücken nicht zu gebrauchen, da durch die Schutzhüllen, in welchen sich die Thermoelemente befinden, deren Temperaturanzeige zu stark verzögert wird.These well-known thermocouples completely enclosed by protective tubes are well suited for temperature measurements in melts, but for measurements on not to be used inductively or conductively heated workpieces very quickly, because of the protective covers in which the thermocouples are located, their temperature display is delayed too much.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wärmeableitung vom Gutsttick an der Stelle, an der das Tharmoelement aufgesetzt wird, zu vermindern, um dadurch die Genauigkeit der Messung zu erhöhen und diese außerdem auch noch zu beschleuneigen.The invention is based on the object of a heat dissipation from To reduce good tick at the point where the Tharmoelement is placed, in order to increase the accuracy of the measurement and also to increase it accelerate.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Schutzrohr an seinem der Neißlötstelle des Thermoelementes benachbarten Ende einen Lentel aufweist, der mit einem Heizleiter oder einem Mantelheizelement versehen ist.According to the invention, this object is achieved in that the protective tube has a lentel at its end adjacent to the Neißlötstelle of the thermocouple, which is provided with a heating conductor or a jacket heating element.

Um Temperatur-Differenzmessungen zwischen dem Werkstück und dem ervrarmten Mautel des Schutzrohres vornehmen zu können, wird nach der Erfindung vorgeschlagen, daß am Mantel ein weiteres Thermoelement angeordnet ist.To measure the temperature difference between the workpiece and the annealed one To be able to make Mautel of the protective tube, it is proposed according to the invention, that another thermocouple is arranged on the jacket.

Damit in einem gröberen Bereich um den Auflagepunkt des. Thermoelements herum vom Werkstück die Wärmeabstrahlung verkleinert werden kann, wird erfindungsgemäß weiter vorgeschlagen, daß der Mantel sich nach seinem freien sunde hin kegelförmig erweitert.Thus in a coarser area around the contact point of the thermocouple around the workpiece, the heat radiation can be reduced, is according to the invention further suggested that the jacket should be conical towards its free mouth expanded.

Um auch das Thermoelement für Gutatücke verwenden zu können, die zum Messen keine ebenen Flächen haben, wird nach der Erfindung noch vorgeschlagen, daß der Mantel an seiner Qtirnseite der Oberflächenform des Werkstücks angepaßt ist.In order to be able to use the thermocouple for Gutatücke that for Measuring do not have flat surfaces, it is proposed according to the invention that the jacket is adapted to the surface shape of the workpiece at its Qtirnseite.

Für die Erhöhung der Festigkeit des Thermoelementes in seiner Gesamtheit kann erfindungsgemäß weiter das Schutzrohr und dessen Mantel aus einem Metall bestehen, das für'den einen oder anderenThermoelementendraht verwenaet ist.For increasing the strength of the thermocouple in its entirety according to the invention, the protective tube and its jacket can also consist of a metal, which is used for one or the other thermocouple wire.

Zur Vermeidung von Pehlmessungen, die entstehen können, wenn die Kaltlötatellen des Thermoelements unterschiedlich hohen Temperaturen ausgesetzt sind, wird schließlich noch empfohlen, daß die Kaltlöt- oder Vergleiebsatellen des Thermoelements außerhalb des Wirkungsbereichs des Heizleiters angeordnet sind.To avoid fault measurements that can occur when the cold soldering joints of the thermocouple are exposed to different high temperatures will eventually still recommended that the cold soldering or comparing the thermocouple outside the area of action of the heating conductor are arranged.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung, in der zwei Ausführungd beispiele dargestellt sind, beschrieben.The invention is described below with reference to the drawing, in the two embodiment Examples are shown, described.

Die Figur 1 der Zeichnung zeigt im Längsschnitt ein in einer Heizzone angeordnetes Werkstück, an das ein Thermoelement angelegt ist, dessen tragender Teil aus einer Keramik besteht.FIG. 1 of the drawing shows a longitudinal section in a heating zone arranged workpiece to which a thermocouple is applied, the supporting one Part consists of a ceramic.

Das Gutstück 1 befindet sich zu seiner Erhitzung in einer Induktionsspule 2.The good piece 1 is to be heated in an induction coil 2.

Stirnseitig an das Werkstück 1 wird das aus Keramik hergestellt Schutzrohr 3, welches das Thermoelement aufnimmt, durch eine mit einem Pfeil darC:estellte Kraft angedrückt.The protective tube made of ceramic is attached to the face of the workpiece 1 3, which receives the thermocouple, is represented by an arrow with an arrow Force pressed.

Das Schutzrohr 3 weist an seinem Ende, das dem Gutstück 1 benachbart ist, ein zu diesen hin sich kegelförmig erweiternden Mantel 4 auf. In dessen Rillen 5 ist ein an eine nicht dargestellte regelbare Stromquelle angeschlossener Heizleiter 6 eingelegt.The protective tube 3 has at its end that is adjacent to the good piece 1 is, a jacket 4 widening conically towards these. In its grooves 5 is a heating conductor connected to a controllable current source (not shown) 6 inserted.

In der stirnseitigen Bohrung 7 des Schutzrohrs 3 befindet sich die durch Verschweißen zweier aus verschiedenen Letallen hergestellten Thermoelementendrähten 8,9 gebildete Heiflötatelle 10, die zusammen mit den Drähten 8 und 9 das Thermoelement darstellen.In the frontal bore 7 of the protective tube 3 is the by welding two thermocouple wires made from different metals 8,9 formed Heiflötatelle 10, which together with the wires 8 and 9 the thermocouple represent.

Die bei verschiedenen Temperaturen unterschiedliche Spannungen erzeugende Heißlötstelle 10 ist unter Zwischenschaltung einer Keramikhülse 11 auf einer Feder 12 abgestützt, die mit ihrem anderen Ende auf einem Bund 13 des Schutzrohrs 3 auslegt.The one that generates different voltages at different temperatures The hot solder joint 10 is on a spring with the interposition of a ceramic sleeve 11 12 is supported, which interprets with its other end on a collar 13 of the protective tube 3.

Durch diese Art der Aufnahme der Heißlötstelle 10, die durch die Kraft der Feder 12 an' die zu messende Oberfläche des Werkstücks 1 angedlückt Wird, ist ein guter Wärmeübergang vom Werkstück 1 auf die Heißlötstelle 10 gewährleistet.By this type of inclusion of the hot solder joint 10, the force the spring 12 is pressed against the surface of the workpiece 1 to be measured a good heat transfer from the workpiece 1 to the hot solder joint 10 is guaranteed.

Um in der Umgebung der Heißlötstelle 10 am Gutstück 1 Wärmeverluste zu vermeiden, die durch Abstrahlung in die Umgebungsluft oder Ableitung in ein kühleres Schutzrohr des Thermoelements entstehen und zu Fehlmessungen fuhren, wird der am Mantel 4 angeordnete Heizleiter 6 in einem solchen Umfang eingeschaltet, daß der Endteil des Schutzrohrs 3 una auch der Mantel 4 eine Temperatur annehmen, die wenig unter derjenigen liegt, die das Werkstück 1 aufweist.To in the vicinity of the hot solder joint 10 on the good piece 1 heat losses to avoid that by radiation into the ambient air or discharge into a cooler one Protection tube of the thermocouple and lead to incorrect measurements, the on a coat 4 arranged heating conductor 6 switched on to such an extent that the end part of the protective tube 3 and also the jacket 4 assume a temperature that is little below that which the workpiece 1 has.

Zur Temperaturüberwachung des Mantels 4 und des diesem benachbarten Teils des Schutzrohrs 3 ist ein weiteres Thermoelement 14 am Mantel 4 angelegt. Mit diesem und dem anderen bereits beschriebenen Thermoelement mit der Heißlötstelle 10 lassen sich in einfacher weise Temperaturdifferenzmessungen durchführen, die wegen des ger1ngn Temperaturgefälles zwischen dem Gutstück 1 und dem Mantel 4 äußerst genau sind.To monitor the temperature of the jacket 4 and the adjacent one A further thermocouple 14 is placed on the jacket 4 as part of the protective tube 3. With this and the other already described thermocouple with the hot solder joint 10 temperature difference measurements can be carried out in a simple manner, the extremely because of the small temperature gradient between the good piece 1 and the jacket 4 are accurate.

Die von der Heißlötstelle 10 wegführenden, aus verschiedenen Metallen bestehen-den Thermoelementendrähte 8,9, die gegenüber der Feder 12 durch das Rohr 15 isoliert sind, enden außerhalb des freien Endes des Schutzrohrs 3 an einer Stelle, wo immer eine gleiche Raumtemperatur herrscht. Die Thermoelementendrähte 8,9 sind hier über sogenannte Kaltlöt- oder besser ausgedrückt Vergleichsatellen 16, 17 mit Kupferleitungen 18, 19 verbunden. Diese sind an einem nicht gezeigten Spannungsmesser angeschlossen, der entsprechend den von der Heißlötstelle 10 bei verschiedenen Temperaturen erzeugten Thermospannungen in Temperaturgraden geeicht ist.The leading away from the hot soldering point 10, made of different metals exist-the thermocouple wires 8,9, which opposite the spring 12 through the tube 15 are isolated, end outside the free end of the protective tube 3 at a point, where the room temperature is always the same. The thermocouple wires are 8.9 here via so-called cold soldering or, to put it better, comparative terminals 16, 17 with Copper lines 18, 19 connected. These are on a voltmeter, not shown connected, which corresponds to that of the hot solder joint 10 at different temperatures generated thermal voltages is calibrated in temperature degrees.

Eine weitere besonders vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Thermoelemente ist in der Figur 2 gezeigt.Another particularly advantageous embodiment of the invention Thermocouples are shown in FIG.

In dieser Figur sind für gleiche Teile die entsprechenden Bezugszshlen von der Figur 1 übernorcn worden.In this figure, the corresponding reference numbers are used for the same parts has been taken over from FIG.

Bei dem jetzt zu bespreotenden Therllloelement besteht das Schutzrohr 3a und der Mantel 4a aus einem Metall, wie es für den einen Thermoelementendraht z B. 9 nach der Figur 1 verwendet wird. In den; Schutzrohr 3a befindet sich der andere Thermoelementendraht z.B. 8 entsprechend der Figur 1, der durch ein Keramikröhrchen 20 gegenüber dem Schutzrohr 3a isoliert verlegt ist. Beide Teile, das Schutzrohr 3a und der in diesem befindliche Thermoelementendraht, die zusammen das Thermoelement bilden, sind bei lOa miteinander verschweißt und bilden an dieser Stelle die Heißlötstelle.The thermowell is in place for the thermal element that is now to be spreadered 3a and the jacket 4a made of a metal, as it is for the one thermocouple wire for example 9 according to FIG. 1 is used. In the; Protective tube 3a is located other thermocouple wire e.g. 8 according to Figure 1, the is laid insulated from the protective tube 3a by a ceramic tube 20. Both Parts, the protective tube 3a and the thermocouple wire located in it, the together form the thermocouple are welded together at lOa and form at this point the hot solder joint.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist in den Rillen 5a des metallenen Mantels 4a ein außen isoliertes Mantelheizelement 21 eingelegt.In this embodiment is in the grooves 5a of the metal Jacket 4a an externally insulated jacket heating element 21 is inserted.

Das Thermoelement in dieser Ausführung ist bedeutend stabiler und kann daher auch mit einer größeren Kraft gegen das t"erkstück angepreßt werden Dadurch wird ein noch besserer Wärmeübergang vom Werkstück 1 auf die heißlötstelle lCaerreSeht und damit eine trägheitsärmere und noch bessere Temperaturfeststellung erreicht.The thermocouple in this version is significantly more stable and can therefore also be pressed against the tee with a greater force an even better heat transfer from workpiece 1 to the hot solder joint lCaerreSeht and thus a lower inertia and even better temperature determination is achieved.

Die Anwendung der erfindungsgemäßen Maßnahmen ist nicht auf ein l-Spitzen-Thermoelement beschränkt. Die Thermoelemente können vielmehr auch mehrere Heißlötstellen aufweisen und beliebig geschaltet sein.The application of the measures according to the invention is not to an 1-tip thermocouple limited. Rather, the thermocouples can also have several hot solder points and can be switched as required.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere in einer schnelleren und genaueren Bestimmung der Temperaturen vofl festen Körpern, die zu erhitzen sind.The advantages achieved by the invention consist in particular in a faster and more accurate determination of the temperatures of solid bodies, which are to be heated.

Claims

Patent claims:

1. Thermocouple for measuring high temperatures, its hot solder joint is flush with the protective tube, that is, that the protective tube (3 or 3a) at its the hot soldering point (10 or 10a) of the thermocouple adjacent end has a jacket (4 or 4a) which is connected to a heating conductor (6) or jacket heating element (21) is provided.

2. Thermocouple for neatening high temperatures according to claim 1, characterized characterized in that a further thermocouple (14) is arranged on the jacket (4 or 4a) is.

3. Thermocouple for measuring high temperatures according to the claims 1 and 2, characterized in that the jacket (4 or 4a) is according to its free Conical widened towards the end.

4. Thermocouple for measuring forth temperatures according to claims 1 to 3, characterized in that the jacket (4 or 4a) on its end face of the Surface shape of the workpiece (is fitted.

5. Thermocouple for measuring high temperatures according to the claims 1 to 4, characterized in that the protective tube (3a) and the jacket (4a) from consist of a metal that is used for one or the other thermocouple wire (8 or 9) is used.

6. Thermocouple for measuring high. Temperatures according to the preceding Claims, characterized in that the cold soldering or comparison points (16, 17) of the thermocouple outside the effective range of the heating conductor (6) or

Jacket heating element (21) are arranged.

L e r s e i t e