DE2454620B1

DE2454620B1 - Verfahren zur herstellung eines koaxialen thermoelementhalbzeuges

Info

Publication number: DE2454620B1
Application number: DE19742454620
Authority: DE
Inventors: Martin Belicic
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1974-11-18
Filing date: 1974-11-18
Publication date: 1976-02-12
Also published as: DE2625356C2; DE2454620C2; DE2625356A1

Description

Eine andere Möglichkeit der Herstellung eines derartigen Halbzeuges 7 ist in F i g. 3 dargestellt. Hier wird auch der axiale Thermoelementschenkel gleichzeitig
mit dem koaxialen spanlos verformt, und zwar mit Hilfe einer Rundhämmereinrichtung 8. Die verhältnismäßig massiven axialen 31 und koaxialen 41 Rohlinge der Thermoelementschenkel werden in der dargestellten Weise auf die Rundhämmereinrichtung 8 aufgesetzt, der zwischen ihnen befindliche Zwischenraum mit Keramikpulver 32 ausgefüllt. Nach dem Verlassen der Rundhämmereinrichtung 8 wird der entstandene Thermoelementdraht 7 wieder auf eine Magazintrommel 2 aufgewickelt.
Selbstverständlich sind auch noch andere Varianten der spanlosen Verformung möglich, eine nähere Beschreibung ist jedoch nicht notwendig, da diese Verfahren bereits aus anderen Gebieten der Technik bekannt und geläufig sind. Damit dürfte auch klar sein, daß es mit Hilfe dieses Herstellungsverfahrens möglich ist, Thermoelementdrähte oder -Icabel sehr großer Längen, wie z. B. mehrere 100 Meter herzustellen. Jedem Anwender solcher Thermoelemente ist es mit betriebseigenen Mitteln möglich, die benötigte Länge aus einem Trommelmagazin zu entnehmen und durch Verschweißung oder Verlötung der beiden koaxialen Thermoelementschenkel die eigentliche Meßstelle 34 zu erzeugen.
Das auf diese Weise hergestellte Thermoelement ist absolut gas- und flüssigkeitsdicht, so daß es praktisch in jedem Medium Verwendung finden kann. Als äußeren Thermoelementschenkel wird man dabei jenes Material verwenden, das die höhere Korrosionsfestigkeit aufweist.
In Anbetracht des sehr geringen Durchmessers derartiger Thermoelemente sind diese verhältnismäßig flexibel und lassen sich auch leicht den zu untersuchenden Meßstellen anpassen und zuführen.
Bei manchen Anwendungsfällen läßt es sich nicht vermeiden, daß während des Betriebes die Meßstellen eventuell zusammen mit den Meßobjekten beschädigt werden. Bei Verwendung dieses Thermoelementhalbzeuges bedeutet dies keinen großen Schaden, da der Thermoelementdraht leicht nachgeschoben werden kann und auch die Herstellung einer neuen Meßstelle durch Verschweißung oder Verlötung der Thermoelementschenkel ohne besondere Schwierigkeiten mit betriebseigenen Mitteln durchgeführt werden kann.
Ein weiterer Vorteil des aus einem derartigen Thermoelementhalbzeug hergestellten Thermoelements besteht darin, daß die Wärmekapazität der Meßstelle sehr gering ist, so daß die Temperaturmessung sehr schnell vonstatten gehen kann. Deshalb ist ein derartiges Thermoelement in der Lage, verhältnismäßig raschen Temperaturänderungen des Meßobjektes ohne Verfälschung der Meßwerte zu folgen.
Nicht unerwähnt sollte bleiben, daß die Anwendung derartiger Thermoelementhalbzeuge bzw. Thermoelemente auch von der wirtschaftlichen Seite her sehr vorteilhaft ist.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung eines koaxialen Thermoelementhalbzeuges beliebiger Länge, dessen koaxiale metallische Thermoelementschenkel durch eine vorzugsweise keramische Zwischenschicht isoliert und verbunden sind, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß beide Thermoelementschenkel zunächst koaxial zueinander angeordnet werden, und dann durch bekannte spanlose Verformungstechniken in eine im Durchmesser stark herabgesetzte drahtförmige Gestalt gebracht werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst der axiale Thermoelementschenkel in Gestalt eines dünnen Metalldrahtes mit Hilfe der Spritztechnik mit einem dünnen isolierenden Keramiküberzug versehen und anschließend der koaxiale Schenkel durch entsprechende spanlose Verformung eines rohrförmigen Rohlings aufgebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Thermoelementschenkel einschließlich einer fließfähigen Isolierschicht als Rohlinge koaxial zueinander angeordnet werden und anschließend gemeinsam durch bekannte spanlose Verformung im Durchmesser herabgesetzt, gelängt und damit in drahtförmige Gestalt gebracht werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die spanlose Verformung bei erhöhten Temperaturen, die bis auf Glühtemperatur der beteiligten Thermoelementwerkstoffe gesteigert werden können, durchgeführt wird.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines koaxialen Thermoelementhalbzeuges beliebiger Länge, dessen koaxiale metallische Thermoelementschenkel durch eine vorzugsweise keramische Zwischenschicht isoliert und verbunden sind.

Thermoelemente werden auf sehr vielen Gebieten der Temperaturmeßtechnik eingesetzt, insbesondere dort, wo eine fotoelektrische Messung nicht möglich ist und wo der Temperaturverlauf an einer ganz bestimmten sehr eng begrenzten Werkstückzone verfolgt werden soll. Normalerweise sind Thermoelemente so aufgebaut, daß die beiden Thermoelementschenkel parallel zueinander innerhalb eines äußeren Schutzrohres verlaufen und durch Keramikhülsen voneinander isoliert sind. Derartige Einrichtungen sind wenig flexibel und verhältnismäßig dick, so daß deren Anbringung an den zu überwachenden Einrichtungen oftmals mit großen Schwierigkeiten verbunden ist. Für Spezialaufgaben wurde auch bereits eine koaxiale Anordnung der Thermoelementschenkel vorgeschlagen, (DT-PS 3 28 831, DT-AS 1204721 und DT-OS 15 39 296). Die dort vorgeschlagenen Konstruktionen sind für spezielle Aufgaben entwickelt worden und müssen jeweils individuell angefertigt werden. Dabei werden die einzelnen Thermoelementbauteile, wie Thermoelementschenkel, Schutzrohr usw., getrennt gefertigt und anschließend zur kompletten Meßeinrichtung zusammengebaut.

Im Falle eines Defektes muß stets eine solche Einrichtung gegen eine neue ausgetauscht werden. Derartige Konstruktionen bedingen außerdem verhältnismäßig große Abmessungen, so daß punktförmige Tempe- raturmessungen damit praktisch nicht durchführbar sind, was insbesondere auch durch die thermische Trägheit dieser Einrichtungen bedingt ist.

Es stellte sich daher die Aufgabe, Thermoelemente herzustellen, die eine extrem geringe thermische Trägheit aufweisen, die flexibel sind, die praktisch in beliebigen Medien einsetzbar sind und auch leicht ohne besondere Spezialwerkzeuge repariert werden können.

Ein solches Thermoelement sollte außerdem in praktisch beliebiger Länge hergestellt werden können, und zwar aus einem Thermoelementhalbzeug, das erst am Einsatzort durch Verbindung der beiden koaxialen Thermoelementschenkel zum eigentlichen Thermoelement gemacht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß beide Thermoelementschenkel zunächst koaxial zueinander angeordnet werden und dann durch bekannte spanlose Verformungstechniken in eine im Durchmesser stark herabgesetzte drahtförmige Gestalt gebracht werden. Die Isolation zwischen beiden Thermoelementschenkeln kann dabei beispielsweise durch Aufspritzen auf den bereits in Drahtform vorliegenden axialen Thermoelementschenkel oder in pulverförmiger Gestalt während der spanlosen Verformung in den Zwischenraum zwischen beiden Thermoelementschenkeln eingebracht werden.

Zur weiteren Erläuterung dieser Erfindung sei auf die F i g. 1 bis 3 verwiesen, die in schematischer Darstellung den Aufbau eines koaxialen Thermoelements sowie zwei mögliche Herstellungsverfahren zeigen.

F i g. 1 zeigt schematisch den Aufbau eines Thermoelements. Darin ist der axiale Thermoschenkel mit 3, der koaxiale mit 4 bezeichnet. An der Meßstelle 34 sind diese beiden durch Lötung oder Schweißung miteinander verbunden. Die Isolation 32 besteht beispielsweise aus einer bekannten keramischen Masse, wie z. B.

AL203. Diese Darstellung ist selbstverständlich nicht maßstäblich, vielmehr liegt bei einem Thermoelementhalbzeug nach dieser Erfindung die Dicke der Isolationsschicht 32 in der Größenordnung der Wandstärke des Thermoschenkels 4. Dies bedeutet, daß der Durchmesser eines solchen Thermoelementdrahtes oder -kabels sehr klein gehalten werden kann und beispielsweise 1 mm oder noch weniger beträgt.

Die F i g. 2 zeigt schematisch ein mögliches Herstellungsverfahren für ein derartiges Thermoelementhalbzeug. Von einer Magazintrommel 1 wird der axiale Thermoelementschenkel in Gestalt eines dünnen Drahtes 3 abgewickelt und durch eine Düse 6 hindurch abgezogen und auf der Magazintrommel 2 wieder aufgewikkelt. Oberhalb der Düse 6 befindet sich aus dem Material des äußeren Thermoelementschenkels ein verhältnismäßig dickwandiges Rohr 4, das mit Hilfe einer Induktionsspule 5 erwärmt und mit dem Draht 3 durch die Düse gezogen und damit auf denselben aufgepreßt wird. Im Zwischenraum zwischen dem Rohr 4 und dem Draht 3 oberhalb der Düse 6 befindet sich keramisches Isoliermaterial 32 in pulverförmiger Gestalt, das sich nach dem Verlassen der Düse 6 in hauchdünner Schicht zwischen den Thermoelementschenkel des fertigen Thermoelementhalbzeuges 7 befindet. Da sich bei diesem Verfahren der axiale Thermoschenkel 3 praktisch kaum verformt, ist die Aufbringung des keramischen Isolierüberzuges auch nach dem an sich bekannten Spritzverfahren möglich.