DE2155926A1

DE2155926A1 - Temperaturfühler

Info

Publication number: DE2155926A1
Application number: DE19712155926
Authority: DE
Inventors: Clarence Eugene; Wilson James Howell; Pittsburgh Pa. Babcock (V.St.A.)
Original assignee: USS Engineers and Consultants Inc
Current assignee: USS Engineers and Consultants Inc
Priority date: 1970-11-12
Filing date: 1971-11-10
Publication date: 1972-05-25
Also published as: CA949670A; AR193228A1; NL7115610A; BR7107517D0; ES396947A1; GB1378158A; BE775121A; AU3553371A; IT942827B; DE2155926C3; AU463803B2; PL76636B1; DE2155926B2; ZA717487B; FR2114601A5

Description

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USS ENGINEERS AND CONGUJ₁TANi¹G, IivC 600 Grant Street, Pittsburgh, Pennsylvania, U.S.A.

Temperaturfühler

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I)Ic- Krfindung bezieht eich auf einen Temperaturfühler. zum Anzsigen des Vorhandenseins oder der Standhöhe ei Tier heißen Flüssigkeit in einem Gefäß durch Abgabe einer Signalfipannunj- in Abhängigkeit von einem durch die Flüscipkeit in einem metallischen Toil der Gef äßwanching, bcv/i rkton

Ein T'.iriipur-atui'i'ühler der genannten Art eignet &±ch insbesonfioi'o zur Verwendung in einer Einrichtung zum Anae-igon 6',:T iitimdhöhe von flüsrä^eni Metoll in einer wassergekühlten Strarx^f^ußkokille, wie sie beispielsweise in der USA-Patentßchi'ift 5 204 460 beschrieben ist. Die Erfindung ist ,-jedoch

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nicht auf eine solche Anwendung beschränkt. Dia bekannte Einrichtung weist «ine Reihe ait senkrechten Abständen in der Wandung der Kokille eingesetzter Theraopaare sowie eine MeSschaltung auf. Die Thermopaare sind mit der Meßechaltung derart verbunden, daß deren jeweilige. Temperatüren zur Darstellung eines sich über die Höhe der Kokille erstreckenden Teaperaturprofils angezeigt werden. Die Wan-' dung der Kokille ist oberhalb des Spiegels der darin enthaltenen Flüssigkeit kühler als unmittelbar unterhalb desselben. Die Höhe, in der das Temperaturprofil der Kokillenwandung eine plötzliche Änderung aufzeigt, entspricht somit der Standhöhe der Flüssigkeit in der Kokille. Diese Standhöhe ist tunlichst konstant zu halten. Eine Anzeige der Suandhöhe ermöglicht wiederum eine sachgemäße Steuerung derselben.

Die bekannte Einrichtung verwendet herkömmliche Thermopaare oder -elemente, welche zwar genaue Temperaturangaben liefern, in einer wassergekühlten Kokille jedoch nur schwer montierbar Bind. Um fehlerhafte Temperaturanzeigen zu vermeiden, müssen ihre Verbindungsstellen gegenüber Kühlung von außen her isoliert sein, und die von den Verbindungsstellen wegführenden Anschlußleitungen müssen durchgehend elektrisch isoliert sein. . *

Ein wichtiges Ziel der Erfindung besteht darin, einen verbesserten Temperaturfühler zu schaffen, welcher ein herkömmliches Thermopaar in einer Einrichtung zua Darstellen eines Temperaturprofils zu ersetzen vermag und dabei keiner aufwendigen Isolierung bedarf. ■ *

Bei einem Temperaturfühler der eingangs genannten Art ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß er eine an eine® Ende in einer Spitze auslaufende Sonde, Einrichtungen zum Anbringen der Sonde in der Gefäßwandung unter Anlage lediglich der Spitze der Sonde in metallischer Berührung mit dem metallischen Wandungsteil_s wobei die Sonde aus einem von

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dem des Wandung.*>teils verschiedenen Metall ist uricl mit diesem ein Thcrmopaar eu bilden vermag, sowie Einrichtungen für den Anschluß eines elektrischen Leiters ?in der Sonde aufweist.

In einer wassergekühlten Stranggußkokille ist die Sonde zweckmäßig derart in einer äußeren Wandung; fest eingesetzt, daß sie sich durch das Kühlwasser hindurch in Anlage an eine gewöhnlich aus Kupfer gefertigte innere Wandung erstreckt.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung f ergeben sich aus der folgenden Beschreibung 'eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Darin zeigt:

Fig. 1 eine schematisierte senkrechte Teil-Schnittanfich! einer mit einer Anordnung der erfindungrgemäßen Temperaturfühler versehenen Btranggußkokille und

Fig. 2 eine Schnittansicht eines Teiles der Kokille mit einer vorteilhaften praktischen Ausführung des Temperaturfühlers in vergrößertem Maßstab.

Die in der Zeichnung teilweise gezeigte herkömmliche Strang- ä gußkokille weist in gegenseitigem Abstand verlaufende innere und äußere Wandungen 10 bzw. 12 auf. Die innere Wandung 10 ist aus einem Metall von guter Wärmeleitfähigkeit, gewöhnlich aus Kupfer. Die innere Wandung 10 enthält ein flüssiges Metall M, welches sich bin zu einem Spiegel L erhebt und im unteren Teil eine teilweise Erstarrung C erfährt. Der Zwischenraum zwischen den Wandungen 10 und bildet einen Durchlaß 15, durch welchen in bekannter Weise Wasser strömt, um die innere Wandung zu kühlen und das Erstarren, des Gußstrangs zu unterstützen. Die Kokille ist mit einer Reihe in senkrechten Abständen angeordneter, nachstehend im einzelnen beschriebener Temperaturfühler gemäß der Erfindung versehen. Mit den Tempersturfühlern

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ist über Leitungen '16 und mit der Kokille über eine Leitung 1? eine Meßschaltung I5 elektrisch verbunden. Die Meßachaltung I5 ist lediglich als Blockdiagramm dargestellt, da sie gleich der im einzelnen in der genahnten USA-Patentschrift beschriebenen nein kann.

3?ig. 2 zeigt einen der vorzugsweise einander gleichen Temperaturfühler 14 in einzelnen. Er weist ein in einer Gewindebohrung 20 in der äußeren Wandung 12 sitzendes, rohrformiges Gehäuse I9 auf. Dieses besteht aus einem geeigneten Isoliermaterial, beispielsweise Tetrafluorethylen ("Teflon"). Durch die Bohrung des Gehäuses 21. erstreckt sich eine längliehe Sonde 21. Sie läuft an ihrem inneren Ende in einer Spitze 22 aus, mit der sie sich in Anlage an der Oberfläche der inneren Wandung 10 befindet. Zunächst der inneren Wandung 10 lcaxm auf die Sond.e •eine Buchse 25 aus Isoliermaterial aufgesetzt sein, um eine mehr als punktförmige Berührung zwischen der Sonde und der inneren Wandung· zu vermeiden. Die Sonde ist aus einem von dem der inneren Wandung; verschiedenen Metall. Besteht die innere Wendung beispielsweise aus Kupfer, so kann die Sonde, aus der Nickel-Kupferlegierung Konstanten gefertigt sein. Weitere für eine mit einer inneren Wandung aus Kupfer verwendbare Sonde geeignete Metalle sind Eisen; Stahl, Legierungen wie die unter der Handelsbezeichnung "Alumel⁴' bekannte, sowie Platin. Die einzige Bedingung ist, daß die beiden Metalle der Wandung und der Sonde zusammen ein Thermopaar bild.en, welches bei den auftretenden Temperaturen eine meßbare Signalspannung abzugeben vermag. Zur Erzielung der erforderlichen mechanischen Festigkeit ohne, unzuträgliche Verengung des Kühlwasserdurchlasses 15 hat die Sonde zweckmäßig einen Durchmesser von etwa 3 mm.

An einer innerhalb des Kühlwasserdurchlacses 15 gelegenen Stelle trägt die Sonde einen Kragen 24. Das Gehäuse I9

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eine versenkte Bohrung 2^, in der ein Ring 26 eingesetztist. Eine auf die Sonde aufgeschobene Druckfeder 27 stützt sich mit ihren Enden am Kragen 24 und am Ring 26 a.b, um die Spitze 22 bei der thermischen Ausdehnung und Zusammenziehung der Teile in Anlage an der inneren Wandung 10 zu halten. Zwisehen der äußeren Wandung 12 und dem Gehäuse und zwischen dem Gehäuse 19 und dem Ring 26 sind zur Ver-_r meidung des Austritts von Kühlv?asser Ringwulstdichtungen 28 bzw. 29 eingesetzt. Am äußeren Ende trägt die Sonde 21 ein Gewinde zum Befestigen eines Anschlußteils 30 für die Leitung 16.

In der praktischen Anwendung v;ird eine Reihe 'der erfindungsgemäßen Temperaturfühler 14 in gegenseitigen senkrechten Abständen in der in Fig. 1 gezeigten" Weise in der Wandung einer Stranggußkokille oder eines anderen, eine Flüssigkeit mit hoher Temperatur enthaltenden metallischen Gefäßes eingesetzt. Die Berührungssteile zwischen den einzelnen Spitzen 22 und der inneren Wandung 10 bildet jeweils ein Thermopaar, welches an die Schaltung I5 eine der Wandungstemperatur an dem betreffenden Punkt proportionale Signalspannung abgibt. Im Bereich des Flüssiglceitsspiegels L tritt nach unten hin ein plötzlicher Temperaturanstieg auf. Die Schaltung I5 gibt eine Darstellung des Temperatürprofils' über die Höhe der Kokille und zeigt somit die Höhe des * ™ Flüssii?}ieitsspiegels L an.

Im Unterschied zu der genannten USA-Patentschrift braucht bei der erfindungsgemäßen Anordnung an keinem der Thermopaare die rrenaue Temperatur der Wandung gemessen zu werden, man mißt vielmehr nur relative Temperaturunterschiede, Bei der Verwendung dor erfindungsgemäßen Temperaturfühler an einer wassergekühlten Kokille übt das Wasser nicht nur eine KühlwLrkung 'auf die Thormopaare aus, sondern leitet auch einen Teil der jeweiligen Signal .spannungen ab. Durch diese beiden Gegebenheiten int eine Erzielung von genauen Temperatur-

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messungen verhindert. Da dabei jedoch die Abweichungen über die gesamte Höhe der Kokille im wesentlichen gleich sind, ist eine genaue Anzeige des Flüssigkeitsspiegels erzieibar. Die Impedanz der Meßccbaltung I5 ist niedriger als die des Kühlwasserdurchlasses 13, so daß ein der· Schaltung zugeführtes Signal eine ausreichende Stärke hat.

Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile der Erfindung, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Verfahrensschritten, können sowohl für sich als auch in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.

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Claims

Patentansprüche:

Temperaturfühler zum Anzeigen di-s Vorhanden ε ei nc oder der Stanähöhe einer heißen Flüssigkeit in einem' Gefäß durch Abgabe einer Si^nalspannung in Ahhängipjkeit von einem durch die .Flüssigkeit in einem metallischen '.Peil der Gefäßwandung bevfirkten Temperaturanstieg, dadurch gekennzeichnet, daß er eine an einem Ende in einer Spitze auslaufende Sonde,. Einrichtungen zum Anbringen der Sonde in der Gefäßwandung unter Anlage lediglich der Spitze der Sonde in metallischer Berührung mit dem metallischen Wandungsteil, wobei die Sonde auε Λ

einem von dem des Wandungsteilε verschiedenen Metall ist und mit diesem ein Thermopaar zu bilden vermag, sowie Einrichtungen für den Anschluß eines" elektrischen Leitsrc an der Sonde aufweist.
2. Temperaturfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennze ic ine tj aaß die Einrichtungen sum Anbringen der Sonde ein rohrförmiges Gehäuse aus Isoliermaterial mit einer die Sonde aufnehmenden Bohrung sovie eine die Sonde mit ihrer Spitze in Anlage an dem metallischen Wandungsteil belastende Federanordnung aufweist, mittels welcher bei der thermischen Ausdehnung und Zusammenziehung der Teile deren gegenseitige Berührung gewährleistet * ™ ist.
3. Temperaturfühler nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch g e k e η η ze i cn η et, daß die an einem aus Kupfer gebildeten metallischen Wandungsteil in Anlage bringbare Sonde aus einer_Kickel-Kupferlegierung gefertigt ist.
4. Temperaturfühler nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, zur Verwendung an einer durch in gegenseitigem Abstand angeordnete, einen Durchlaß für die Durchströraung mit Kühlwasser bildende, metallische Innen- und Außenwandungen gebildeten Gefäßwandung, dadurch g e k e η η -

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ze i c h ne t, daß die Einrichtungen zum Anbringen der Sonde in der Außenwandung sitzen und gegenüber dieser isoliert Eind und daß ßioh die Sonde durch den Kühlwasserdurchlaß hindurch erstreckt und ihre Spitze sich in Berührung mit der Innenwandung befindet.
5· Temperaturfühler nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g ek en η ζ e i c hn e t, daß das auB Isoliermaterial bestehende rohrförmipe Gehäuse fest in die Außenwandung eingesetzt ist und daß die metallische Oberfläche des sich durch den Kühlwasserdurchlaß erstrekkenden Teiles der Sonde der Berührung mit. dein jtfassei* ausgesetzt ist.
6. Temperaturfühler nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet» daß öle Federanordnung eine das hervorstehende Teil" der Sonde umgebende Druckfeder ist und daß die Sonde in der Bohrung des Gehäuses beweglich geführt ist.
7. Temperaturfühler nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, zur Verwendung in einer Reihe von in gegenseitigen senkrechten Abständen an einer eine aus Kupfer bestehende · Innenwandung aufweieenden S_#tranggußkokille angeordneten

™ Temperaturfühlern als Teil einer eine mit den Temperaturfühlern und der Kokille verbundene Schaltung aufweisenden Einrichtung zum Anzeigen der Standhöhe der Flüssigkeit, dadurch g e k e η η ze ic h η e t, daß die Sonde aus einer Nickel-Kupferlegierung gefertigt ist.

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