DE2238189A1

DE2238189A1 - DEVICE FOR DETERMINING THE POLARITY OF THERMOCOUPLES

Info

Publication number: DE2238189A1
Application number: DE19722238189
Authority: DE
Inventors: Rolf Meier
Original assignee: European Atomic Energy Community Euratom
Current assignee: European Atomic Energy Community Euratom
Priority date: 1971-08-24
Filing date: 1972-07-31
Publication date: 1973-03-08
Also published as: FR2150515A1; FR2150515B1; BE787819A; IT962124B; NL7211494A; LU63764A1; GB1339098A

Description

Dipl.-Ing. Riciiard Miiüer-BörnerDipl.-Ing. Riciiard Miiüer-Borner

Dipl.-Ing. Hans-Heinrich Wey Berlin-Dahlem, Podbielskiaß« 96. Dipl.-Ing. Hans-Heinrich Wey Berlin-Dahlem, Podbielskiaß « 96.

Berlin, den 31. Juli 1972Berlin, July 31, 1972

EUROPAEISCHE ATOMGEMEINSCHAFT (EURATOM)EUROPEAN ATOMIC COMMUNITY (EURATOM)

PatentanmeldungPatent application

Gerät zur Bestimmung der Polarität von ThermoelementenDevice for determining the polarity of thermocouples

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zur Bestimmung der Polarität von Thermoelementen.The invention relates to a device for determining the polarity of thermocouples.

Bei der thermoelektrischen Temperaturmessung wird die Temperaturdifferenz der heißen Lötstelle und der Referenzstelle eines Thermoelements ermittelt. Eine ge&eue Temperaturmessung erfordert eine genaue Kenntnis der Referenztemperatur, also der Temperatur der Stelle, an der die Schenkel des Thermoelements mit den Kupferleitungen, die zum Meßgerät führen, verbunden sind. Die Verbindungsstelle mit den Kupferleitungen befindet sich häufig in dem Meßgerät selbst.With the thermoelectric temperature measurement, the temperature difference the hot solder joint and the reference point of a thermocouple. A real temperature measurement required precise knowledge of the reference temperature, i.e. the temperature of the point at which the legs of the thermocouple are connected are connected to the copper lines that lead to the measuring device. The connection point with the copper lines is located often in the measuring device itself.

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Zur Ueberbrückung größerer Entfernungen zwischen dem Thermoelement, aus z.B. Platin oder Wolfram als Grundmaterial, und der Referenzstelle bzw. dem Meßgerät werden Kompensationsleitungen verwendet. Diese Kompensationsleiter bestehen aus Metallegierungen, die im unteren Temperaturbereich, also von Umgebungstemperatur bis etwa 100°C oder 20O⁰C₅ die gleichenthermoelektrisehen Eigenschaften aufweisen wie das eigentliche Thermoelementmaterial, jedoch wesentlich billiger sind als diese. Ein Kompensationskabel besteht also wie ein Thermoelement aus zwei elektrischen Leitern unterschiedlicher Metallegierungen.Compensation lines are used to bridge larger distances between the thermocouple, for example made of platinum or tungsten as the base material, and the reference point or the measuring device. These compensation conductors consist of metal alloys which have the same thermal electrical properties as the actual thermocouple material in the lower temperature range, ie from ambient temperature to about 100 ° C. or 20O ⁰ C ₅ , but are much cheaper than these. A compensation cable, like a thermocouple, consists of two electrical conductors of different metal alloys.

Beim Anschließen des Kompensationskabels an ein Thermoelement ist zu beachten, daß die korrespondierenden Schenkel richtig verbunden werden. Vertauscht man an dieser Verbindung die Drähte, so ergeben sich bei einer Temperaturmessung Fehler, die von der nicht bekannten Temperatur dieser Verbindungsstelle abhängen und damit nicht korrigiert werden können.When connecting the compensation cable to a thermocouple, make sure that the corresponding legs are connected correctly will. If you swap the wires at this connection, errors will occur when measuring the temperature unknown temperature depend on this connection point and can therefore not be corrected.

Thermoelemente für den höheren Temperaturbereich haben gewöhnlich keramische Isolierung und bestehen aus sehr dünnen Driütten. Die Schenkel können also nicht durch Markierung der Drähte oder Färbung der Isolation gekennzeichnet werden. Beim Anschließen der äußerst dünnen Mantelthermoelemente ist die Ermittlung der entsprechenden Schenkel oft nicht einfach.Thermocouples for the higher temperature range usually have ceramic insulation and consist of very thin wires. The legs cannot be identified by marking the wires or coloring the insulation. When connecting With the extremely thin sheathed thermocouples, it is often not easy to determine the corresponding legs.

Verschiedene Meßmethoden wurden in derartigen Fällen bisher zur Bestimmung der Polarität angewandt. Beispielsweise kann am offenen Ende eines Thermoelements (der Referenzstelle) ein Meßgerät angeschlossen und dann die heiße Lötstelle erwärmt werden. Dieses Verfahren setzt voraus, daß die heiße Lötstelle zugänglich ist und im Moment, in dem das Thermoelement an sein Kompensationskabel bzw. an seinen Stecker angeschlossen werden soll, auch Various measurement methods have been used in such cases Determination of polarity applied. For example, a measuring device can be attached to the open end of a thermocouple (the reference point) connected and then heated the hot solder joint. This procedure assumes that the hot solder joint is accessible and at the moment when the thermocouple is to be connected to its compensation cable or to its plug, too

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erwärmt werden darf. Bei der Erwärmung von eingebauten Thermoelementen oder von Teilen eines Aufbaues muß jedoch gerade bei nuklearen Bestrahlungsexperiraenten jegliche Verschmutzung verhindert werden, was zu einem beachtlichen Aufwand führen kann. Diese Methode ist deshalb bei der Montage von Reaktorexperimenten nicht angebracht.may be heated. When heating built-in thermocouples or parts of a structure must, however, be at nuclear radiation experiments prevent any pollution which can lead to considerable effort. This method is therefore not appropriate when assembling reactor experiments.

Für die häufig gebrauchten Thernoelemente der Typen ITickel-Chrom/ Nickel läßt sich die Polarität auch durch Prüfen der magnetischen Eigenschaften der Tbermoelementdrähte bestimmen. ITickel ist nämlich ein paramagnetisch.es Material.For the frequently used thernocouples of the types ITickel-Chrom / Nickel can also determine the polarity by checking the magnetic properties of the thermocouple wires. Because ITickel is a paramagnetic material.

Bei Arbeiten mit Hochtemperaturthernoelementen , wie Platin/Rhodium/ Platin oder Wolfram, mit seinen verschiedenen Legierungen mit Rhenium usw. bietet sich jedoch außer über di6 Erwärmung keine Möglichkeit zur Bestimmung der Polarität der Thermoelementschenkel.When working with high temperature herno elements such as platinum / rhodium / Platinum or tungsten, with its various alloys with rhenium, etc., however, offer none except for heating Possibility to determine the polarity of the thermocouple legs.

Die Britische Patentschrift ITr. 578.569 beschreibt ein Gerät, bei dem durch Erwärmung die Thermospannung zwischen einer unbekannten Materialprobe und einem bekannten Material des Gerätes bestimmt wird. Dadurch dass man eine weitere Messung an einer zweiten unbekannten Materialprobe durchführt, können die zwei Materialproben identifiziert werden. Es müssen also zwei Messungen durchgeführt werden, was umständlich ist.British patent ITr. 578.569 describes a device in which the thermal voltage between an unknown material sample and a known material of the device is determined by heating. Through this by performing a further measurement on a second unknown material sample, the two material samples can be identified. So two measurements have to be carried out, which is cumbersome.

Durch die Erfindung wird, ein nach einer anderen Methode messendes Gerät angegeben, bei dem die obigen Beschränkungen nicht gelten. Diese Methode geht davon aus, daß sich an einem Thermoelement die Polaritäten umdrehen, wenn statt der ließstelle (heiße Lötstelle) die Referenzstelle aufgewärmt wird, d.h. wenn sich der Uebergang zu den Kupferleitungen des Instrumentes auf einer höheren Temperatur befindet als die heiße Lötstelle.The invention makes a measuring according to a different method Device specified to which the above restrictions do not apply. This method assumes that a thermocouple has the Reverse polarities if the Reference point is warmed up, i.e. when the transition to the The copper lines of the instrument are at a higher temperature than the hot solder joint.

Das Aufwärmen der Referenzstelle sowie das Anschließen der Drähte an ein Meßgerät ist aber nur so lange erforderlich , bis die Polaritäten der Thermoelementschenkel bestimmt sind. Dieser Vorgang dauert einige Sekunden und kann mit einem Gerät vorgenommen werden, das erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß es zwei voneinander isolierte Klemmanschlüsse für die KontaktierungWarming up the reference point as well as connecting the wires to a measuring device is only necessary until the polarities the thermocouple legs are determined. This process takes a few seconds and can be done with a device be, which is characterized according to the invention in that it two isolated terminal connections for contacting

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mit den beiden Thermoelementschenkeln, ein mit diesen Anschlüssen verbundenes Nullpunktgalvanometer sowie eine Heizvorrichtung für die Kontaktstücke der Anschlüsse besitzt. Vorteilhafterweise sind die beiden Klemmanschlüsse an der Spitze einer Zange angebracht und werden über die am hinteren Zangenende angeordneten Zangenhandgriffe gemeinsam betätigt.with the two thermocouple legs, a zero point galvanometer connected to these connections and a heating device for has the contact pieces of the connections. The two clamping connections are advantageously attached to the tip of a pair of pliers and are made using the pliers handles located at the rear end of the pliers operated jointly.

Die Heizvorrichtung besteht in einer erprobten Ausführungsform der Erfindung aus einem Ofen, in den die Zangenspitze hineinsteckbar ist. Es ist jedoch auch möglich, mit Hilfe von einer Heizstromquelle und von in die Kontaktstücke verlegten Heizwicklungen die Zangenspitze direkt aufzuheizen.The heating device consists in a tried and tested embodiment of the invention from an oven into which the tip of the pliers can be inserted. However, it is also possible with the help of a Heating current source and heating windings laid in the contact pieces to heat the pliers tip directly.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand dreier Figuren näher erläutert. The invention is explained in more detail below with reference to three figures.

Es zeigen:Show it:

Figur 1 eine Schrägansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Geräts, Figure 1 is an oblique view of a first embodiment of the device according to the invention,

Figur 2 die Zangenspitze im Detail aus diesem Gerät sowie Figur 3 die Zangenspitze gemäß einer anderen Ausführungsform. FIG. 2 shows the pliers tip in detail from this device and FIG. 3 shows the pliers tip according to another embodiment.

Bezugnehmend auf Fig» 1 und 2 besitzt das erfindungsgemäße Gerät in der ersten Ausführungsform eine zangenähnliche Konstruktion, bestehend aus zwei Teilen 1 und 2, die durch eint Achse 3 miteinander schwenkbar verbunden sind. Auf einem der Zangenbacken k sind nebeneinander zwei ballige Kontaktstücke 5 und 6 angeordnet, die beispielsweise aus Kupfer sind. Auf dem anderen Backen 7 befindet sich .in Isolierstück, das den Kontaktstücken gegenüberliegend jf! an,' Pufferstelle 8 und dazwischen eine Trennzunge 9 nufwo'j f-t , Ί! { bei geschlossenen Backen der Zange in einen Schlitz zwißchtn d.i.·. Kontaktstück·-· eingreift.Referring to FIGS. 1 and 2 , the device according to the invention in the first embodiment has a tong-like construction, consisting of two parts 1 and 2 which are pivotably connected to one another by an axis 3. Two convex contact pieces 5 and 6, which are made of copper, for example, are arranged next to one another on one of the tong jaws k. On the other jaw 7 is .in an insulating piece, which jf the contact pieces opposite! an, 'buffer point 8 and in between a separating tongue 9 nufwo'j ft, Ί! { with closed jaws of the pliers into a slot between di ·. Contact piece · - · engages.

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Auf dem Zangenteil 1, das die Kontaktstücke trägt, ist ein kleines Galvanometer 10 montiert, das über nicht dargestellte Kupferleitungen mit den Kontaktstücken verbunden ist. Das Gerät wird vervollständigt durch einen kleinen Elektroofen 11, der ein Loch 12 zum Hineinstecken der Zangenspitze aufweist.There is a small one on the pliers part 1 that carries the contact pieces Galvanometer 10 mounted, which is connected to the contact pieces via copper lines, not shown. The device will be completed by a small electric furnace 11 which has a hole 12 for inserting the pliers tip.

Zur Messung der Polarität eines Thermoelements wird zuerst die Zangenspitze in den auf z.B. 150⁰C erwärmten Ofen gesteckt. Nach einigen Minuten haben die Backen die Temperatur des Ofens angenommen, so daß die Zange herausgezogen werden kann. Nun werden die beiden Anschlußdrähte des Thermoelements auf die Kontaktstücke gelegt und man schließt die Zange. Der Zeiger des Galvanometers zeigt nun an, auf welcher Seite der Zange sich der positive bzw. der negative Schenkel befindet.To measure the polarity of a thermocouple, the forceps tip in the 150 ⁰ C, heated to, for example, oven is inserted first. After a few minutes the jaws will have reached the temperature of the oven so that the tongs can be withdrawn. Now the two connecting wires of the thermocouple are placed on the contact pieces and the pliers are closed. The pointer of the galvanometer now shows on which side of the pliers the positive or negative leg is located.

Voraussetzung für die Messung ist, daß sich die später heiße Lötstelle auf Umgebungstemperatur befindet. Die thermoelektrischen Eigenschaften des Materials der Kontaktstücke gehen nicht in die Messung ein.The prerequisite for the measurement is that the later hot solder joint is at ambient temperature. The thermoelectric properties of the material of the contact pieces do not go into the measurement one.

Die Polarität eines Kompensationskabels wird ganz ähnlich wie die eines Thermoelements gemessen, nur müssen zuerst die beiden Kabelenden, die später mit einem Thermoelement gekoppelt werden sollen, in elektrischer Verbindung gebracht werden; diese Verbindung ist während der Messung auf Umgebungstemperatur zu halten. Die Zange wird dann am anderen Kabelende angeklemmt.The polarity of a compensation cable is measured very similarly to that of a thermocouple, only the two cable ends must first which are later to be coupled to a thermocouple, are brought into electrical connection; this connection is Maintain ambient temperature during the measurement. The pliers are then clamped to the other end of the cable.

Aus TIg₁. 3 ist zu ersehen, daß der separate Ofen auch durch eine interne Heizung der beiden Backen der Zange ersetzt werden kann, da es nicht auf die genaue Einhaltung einer bestimmten Temperatur ankommt. Hier ist in jedem Backen k bzw. 7 eine in IsolierkeramikFrom TIg ₁ . 3 it can be seen that the separate oven can also be replaced by internal heating of the two jaws of the tongs, since it does not depend on the exact maintenance of a certain temperature. Here, in each jaw k or 7, there is one in insulating ceramic

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eingebettete Heizvorrichtung 13 und ]A zu erkennen. Die notwendige· Isolierung zwischen den Kontaktstücken 5 und 6 und dem Zangenbacken h sowie auf dem anderen Zangenbacken 7 wird hier durch dünne Folien 15 bzw. l6 bewirkt, die den Wärmeübergang nur wenig hemmen.embedded heater 13 and] A can be seen. The necessary insulation between the contact pieces 5 and 6 and the tong jaws h as well as on the other tong jaw 7 is brought about here by thin foils 15 or 16, which only slightly inhibit the transfer of heat.

Die Erfindung ist nicht auf die Zangenform beschränkt, sondern läßt sich auch mit anderen Klemm^chanismen realisieren.The invention is not limited to the shape of the pliers, but rather can also be implemented with other clamping mechanisms.

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Claims

Device for determining the polarity of thermocouples, characterized in that there are two isolated terminal connections for contacting the two thermocouple legs, a zero-point galvanometer (1O) connected to these connections and a heating device (11, 13, 1 * 0 for the contact pieces (5 , 6) which has connections.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the two clamping connections are attached to the tip of a pair of pliers (1, 2) and are operated jointly via the pliers handles arranged at the rear end of the pliers.

3. Apparatus according to claim 3, characterized in that the heating device consists of an oven (ll) into which the tip of the pliers can be inserted.

H. Device according to claim 2, characterized in that the heating device ^{comprises a heating current source and insulated heating windings (13, I 2} O = laid in the pliers tip)

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