DE2263469B2 - Temperaturme Beinrichtung - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Temperaturmeßeinrichtung mit einem innerhalb eines metallischen Schutzrohres isoliert angebrachten elektrischen Widerstand, dessen Rauschspannung einer Meßeinrichtung zugeführt wird.

Die zur Temperaturmessung verwendeten Einrichtungen beruhen auf verschiedenen Grundprinzipien. Es gehört zum bekannten Stand der Technik, Temperaturen mittels eines Thermoelements zu messen, bei dem die Verbindungsstellen zweier oder mehrerer Leiter aus verschiedenen Metallen oder halbleitenden Materialien auf unterschiedliche Temperaturen gebracht werden, wodurch in dem LeJ'.erkre's in dem das Thermoelement angeordnet ist, eine TVrmospannung hervorgerufen wird. Es hat sich jedoch gezeigt, daß bei der Verwendung von Thermoelementen zur Messung von Temperaturen, die oberhalb von 1000⁰C liegen und/oder wenn die Messungen unter ungewöhnlichen Umgebungsbedingungen durchgeführt werden mußten, die Meßwerte mit größeren Fehlern behaftet waren. Insbesondere ergeben sich bei der Messung hoher Temperaturen bei längeren Betriebszeiten Abweichungen von den Sollwerten der EMK. Diese Abweichungen beruhen bei sonst konstant gehaltenen Bedingungen auf Änderungen innerhalb der Adern eines Thermoelements, die durch Eindiffundieren von Verunreinigungen aus der Ofenatmosphäre und der im allgemeinen verwendeten keramischen Isolation, durch den Austausch von Legierungselementen oder auch durch Verflüchtigen einer der Komponenten, durch Rekristallisation oder Phasenumwandlungen hervorgerufen werden. Die EMK eines Thermoelements hängt außerdem ab von der mechanischen und thermischen Vorbe-Handlung eines Elements. Sie kann beispielsweise durch Kaltverformen beträchtlich verändert werden. Besonders großen Veränderungen sind Thermoelemente im Strahlungsfeld von Kernreaktoren ausgesetzt. Dabei rufen insbesondere bei InCore-lnstrumentierungen die schnellen und thermischen Neutronen infolge Veränderung des metallurgischen Zustandes und der Materialzusammensetzung auch Änderungen der EMK hervor. Demgegenüber weisen Rauschthermometer, bei denen eine infolge Temperatureinwirkung veränderte Rauschspannung eines elektrischen Widerstandes gemessen wird, diese Nachteile der Thermoelemente nicht auf. Die zum bekannten Stande der Technik gehörenden Thermometer sind unabhängig von Umgebungseinflüssen! sie sind ebenfalls unabhängig von der mechanischen und thermischen Vorbehandlung. Darüber hinaus sind Rauschthermometer auch unabhängig von dem verwendeten Material. Da es jedoch bei der Verwendung von Rauschthermometern erforderlich ist, eine verhältnismäßig komplizierte Elektronik nachzuschalten, ist die Temperaturmessung mit Rauschthermomeiern schwieriger und zeitraubender als bei Verwendung von Thermoelementen. Hinzu kommt, daß zur koniinuierlichen Registrierung der von einem Rauschthermometer aufzuzeichnenden MeJwerte ein größerer Aufwand nötig ist als bei Registrierung der von einem Thermoelement abgegebenen Signale.

Zum bekannten Stand der Technik gehört zwar auch ein Rauschthermometer, dessen Rauschspannung einer Meßeinrichtung zugeführt wird, bei dem innerhalb eines metallischen Schutzrohres ein elektrischer Widerstand isoliert angebracht ist (US-PS 3 181 365). Doch unterscheidet sich auch dieses Rauschthermometer hinsichtlich des für den Einsatz e, ίο. Jci Ziehen Aufwandes nicht von den übrigen zum bekannten Stand der Technik gehörenden Temperaturmeßeinrichtungen.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Vorteile eines Rauschthermometers mit den Vorteilen eines Thermoelements zu verbinden und eine für einen großen Temperaturmeßbereich geeignete Einrichtung _iU schaffen, die den jeweiligen Bedingungen, unter denen die Messungen vorgenommen werden müssen, Rechnung trägt.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß bei einer Temperaturmeßeinrichtung der eingangs bezeichneten Art die Meßlötsttllen eines oder zweier Thermoelemente mit dem elektrischen Widerstand verbunden sind und daß die Schenkel eines oder beider Thermoelemente über einen Schalter an die Meßeinrichtung anschließbar sind. Eine vorteilhafte Ausführungsform der Temperaturmeßeinrichtung gemäß der Erfindung besteht darin daß das metallische Schutzrohr mit der die Rauschspannung aufnehmenden Einrichtung und mit dem einen Ende des elektrischen Widerstandes verbunden ist.

Diese Temperaturmeßeinrichtung ermöglicht es, die Vorteile des Rauschthermometers und die des Thermoelements miteinander zu verbinden. Das geschieht in der Weise, daß für die Temperaturbestimmung und Registrierung wegen der Möglichkeit, Messungen auf einfache und rasche Weise durchzuführen, die EMK des Thermoelements gemessen wird. Daher ist es. auch wenn die Thermospannung aufgenommen und regi-Etriert wird, mit der Temperaturmeßeinrichtung gemäß der Erfindung möglich, durch einfaches Umschalten Kontrollmessungen, bei denen die Rauschspannung aufgenommen wird, durchzuführen. Ein großer Vorzug der Temperaturmeßeinrichtung gemäß der Erfindung besteht darin, daß diese Messungen vor Ort vorgenommen werden können. Damit ist auch jederzeit eine Nacheichung möglich. Das bedeutet, daß infolge der verschiedenen Einflüsse möglicherweise auftretende parasitäre Thermospannungen mitgeeicht werden, Andernfalls auftretende Meßfehler werden somit ausgeschlossen. Dadurch, daß infolge der notwendigen Anordnung von zwei Adern für ein Thermoelement für die Weiterleitung der Rauschspannung zwei Innenleiter vorhanden sind, ergibt sich außerdem die Möglichkeit, den Widerstand der Hinleitungen zu eliminieren (vgl. dazu Offenlegungsschrift 2 115 029). Das gilt analog für

den Fall der Anordnung von zwei Thermoelementen, in «Jenen for die Hin- und Rückleitung der Rauschspannung je zwei Innenleiter vorhanden sind. Diese Ausführungsform der Temperaturmeßeinrichtung gemäß der Erfindung hat den Vorzug, daß dadurch die Widerstände der Hin- und Rückleitung eliminiert werden. Das Schutzrohr dient dabei der Abschirmung. Bei der Anordnung von einem Thermoelement, bei dem die Adern des Thermoelements die Hinleitungen für die Rausch- »pannung und das Schutzrohr außer der Abschirmwir- to kung auch der Rückleitung für die Rauschspannung dient, ist der Widerstand der Rückleitung vernachlässigbar klein.

Drei Ausführungsbeispiele der Temperaturmeßeinrichtung gemäß der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen

F i g. 1 und F i g. 2 eine Temperaturmeßeinrichtung mit Anordnung je eines Thermoelements und einem flauschwiderstand,

F i g. 3 eine Temperaturmeßeinrichtung mit Anordnung von zwei Thermoelementen und einem Rauschwiderstand.

Bei der in den F i g. 1 und 2 dargestellten Ausführung der Temperaturmeßeinrichtung ist ein Rauschwideritand 1 mit der Meßstelle 2 eines Thermoelements und den Schenkeln 3 sowie einem Schutzrohr 4 verbunden. Das Schutzrohr 4 besteht aus einem leitenden, vorzugsweise metallischen Werkstoff. Dabei muß als Werkjtoff, für den Fall, daß die Temperaturmeßeinrichtung >uch bei hohen Temperaturen Anwendung finden soll, ein Metall, wie beispielsweise Wolfram oder eine hoch- $chmelzende Legierung, beispielsweise eine Wolfram-Rhenium-Legierung verwendet werden Statt dessen kann im Bedarfsfall auch beispielsweise Graphit verwendet werden. Das Schutzrohr 4 dient dabei gleichzeitig als Rückleitung für die von den Rauschwiderständen 1 abgegebenen Rauschsignale und ist daher mit einer in der Zeichnung nicht dargestellten Meßeinrichtung für die Rauschspannung verbunden. Über einen gleichfalls in der Zeichnung nicht dargestellten Schalter sind die Schenkel 3 des Thermoelements wahlweise mit einer Meßeinrichtung für die Rauschspannung und mit einer die Thermospannung messenden Einrichtung verbunden. Der Rauschwiderstand I ist beispielsweise spiralförmig oder mäanderförmig oder auch — wie in F i g. 1 dargestellt — in Form einer Wendel ausgeführt Zweckmäßig ist der Rauschwiderstand 1 in einem Mehrlochröhrchen 5 aus Isoliermaterial geführt. Die Schenkel 3 des Thermoelements sind in einer Isoliermasse 6 geführt Das Schutzrohr 4 ist zweckmäßig durch eine Vergußmasse 7 verschlossen. Für besondere Anwendungsfälle kann außerdem ein das Schutzrohr 4 aufnehmendes Schutzrohr 8 voi gesehen sein, wie dies für das in F i g. 1 wiedergegebene Ausführungsbeispiel dargestellt ist. Auch bei dieser Ausführungsform ist die Meßstelle des Rauschwidersta.v.ies 1 gegenüber dem Meßobjekt isoliert Das Schutzrohr 3 kann aus keramischem Werkstoff oder auch aus einem anderen Werkstoff bestehen. Bei dem in F i g. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei Thermoelemente vorgesehen, dereii beide Meßstellen 2 durch einen Rauschwiderstand miteinander verbunden sind. Dabei dient das Schutzrohr 4 als elektrische Abschirmung. Statt eines Schutzrohres zur Abschirmung können — falls sich dies als zweckmäßig erweist - auch mehrere koaxial zueinander angeordnete Schutzrohre vorgesehen sein. Bei dieser Ausführungsform ist die Meßstelle 2 ebenso wie bei dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel gegenüber dem Meßobjekt isoliert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Temperaturmeßeinrichtung mit einem innerhalb eines metallischen Schutzrohres isoliert ange- s brachten elektrischen Widerstand, dessen Rauschfppnung einer Meßeinrichtung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßlötstellen (2) eines oder zweier Thermoelemente mit dem elektrischen Widerstand (1) verbunden sind to und daß die Schenkel (3) eines oder beider Thermoelemente Ober einen Schalter an die Meßeinrichtung anschließbar sind.

2. Temperaturmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das metallische Schutzrohr (4) mit der die Rauschspannung aufnehmenden Einrichtung und mit dem einen Ende des elektrischen Widerstandes (1) verbunden ist