DE2528187A1

DE2528187A1 - Thermoelement

Info

Publication number: DE2528187A1
Application number: DE19752528187
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Wazawa
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1974-06-25
Filing date: 1975-06-24
Publication date: 1976-01-15
Also published as: JPS512478A; GB1472733A

Description

PATENIAM¹VALTe: A. GRUNECKER

DlPL-ING.

H. KINKELDEY

DR.-ING.

W. STOCKMAIR

Λ Γ" Λ A 4 Λ Π DR-ING-AeE(CALrECH)

L 0 L O I 0 I κ. SCHUMANN

DR. F(EH. ΜΑΤ. · DIPU.-PHY53.

P. H. JAKOB

DlF³U-INCi.

G. BEZOLD

DR. RER. NAT. · D1PL.-CH2M.

MÜNCHEN

MÜNCHEN 22

MAXIMILIANSTRASSe '13

24. Juni 1975 P 9324

Nissan Motor Co., Ltd.

ITo. 2, Takara-machi, Kanagavia-ku, Yokohama City, Japan

Thermoalernent

Die Erfindung betrifft ein Thermoelement.

Die Erfindung ist darauf gerichtet, ein Thermoelement mit einer hohen Meßempfindlichkeit zu schaffen, welches eine geringe Zahl an Bauteilen erfordert und eine einfache und daher preiswerte Konstruktion besitzt.

Das Thermoelement gemäß der Erfindung ist gekennzeichnet durch ein Rohr aus einem thermoelektrischen Metall, dessen

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eines Ende verschlossen ist, und durch ein längliches Teil aus einem anderen thermoelektrischen, sich von dem Metall des Rohres unterscheidenden Metall, das in dem Rohr angeordnet ist und dessen eines Ende an der Innenseite des verschlossenen Endes des Rohres befestigt ist*

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Aus- führungsbeispiels anhand der Zeichnung. Darin zeigen:

Fig.1 eine schematische Schnittansicht eines herkömmlichen vollständigen Thermoelementes und

Fig.2 eine schematische Schnittansicht eines Teiles des erfindungsgemäßen Thermoelementes.

In der Fig.1 ist ein herkömmliches Thermoelement dargestellt, welches ein Temoeraturmeßteil oder Meßteil 10 aufweist, das über Ausgleichsleitungen 12 an eine Vergleichsstelle 14 angeschlossen ist. In die Leitungsschleife ist mittels herkömmlicher Drahtleitungen 18 ein Voltmeter 16 eingeschaltet. Das Meßteil 10 wsist einen zylindrischen Grundkörper aus Aluminium auf. Der zylindrische Grundkörper 20 besitzt an seinem einen Ende ein Schutzrohr 22, das aus dünnem rostfreiem Stahl hergestellt ist. In Längsrichtung des Schutzrohres 22 ist ein Paar unterschiedlicher Metalldrähte 24 und 26 angeordnet, die an einer Meßstelle 28 miteinander verbunden sind, wobei die Meßstelle im Bereich eines oberen Endes des Schutzrohres 22 angeordnet ist. Am anderen Ende des Grundkörpers 22 ist eine Fiberglasbuchse 30 dichtend befestigt, in welcher ein Paar Ausgleichsdrähte 32 aufgenommen wird. Wie aus der Zeichnung zu entnehmen ist, sind die anderen Enden der unterschiedlichen Metalldrähte 24 und 26 entsprechend an dem einen Ende der Aus-

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gleichsdrähte 32 festgelötet. Die anderen Enden der Ausgleichsdrähte 32 sind über das Paar Ausgleichsleitungen 12 mit der Vergleichsstelle 14 verbunden. Der von dem Schutzrohr 22 umschlossene Hohlraum ist mit einem pulverförmigen Isolationsmittel 34 ausgefüllt, das z.B. aus Magnesiumoxyd (MgO) gebildet sein kann und zur elektrischen Isolierung der Metalldrähte 24 und 26 gegenüber dem Schutzrohr 22 dient. Der von dem Grundkörper 20 umschlossene Hohlraum ist mit einem Aluminiumoxydzement oder Tonerdezement 36 gefüllt, welcher für eine stationäre Lage der Lötstellen der unterschiedlichen Metalldrähte 24 und 26 und der Ausgleichsdrähte 32 sorgt.

Das vorbekannte Thermoelement v/eist jedoch den Nachteil auf, daß sich die Schweißstelle oder Meßstelle 28 infolge der Wärmeabsorption des Schutzrohres 22 und des pulverförmigen Isolationsmittels 34 nicht schnell genug auf eine geeignete Temperatur erwärmt, so daß das Thermoelement unerwünscht langsam anspricht.

Aus diesem Grunde ist die Erfindung daher darauf gerichtet, ein verbessertes Thermoelement zu schaffen, das den vorgenannten Nachteil nicht aufweist.

In der Fig.2 ist ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung dargestellt. Das Thermoelemt besitzt mit Ausnahme des Meßteiles 38 den gleichen Aufbau wie das vorbekannte Thermoelement. Das Meßteil 38 weist einen zylindrischen Grundkörper 40 auf, der aus Aluminium hergestellt ist. An dem einen Ende besitzt der Grundkörper 40 eine Buchse 42, in welcher ein Paar Ausgleichs.drähte 44 stationär angeordnet ist. Die Ausgleichsdrähte 44 sind in der bereits beschriebenen Weise mit der Vergleichsstelle 14 verbunden. Am anderen Ende des Grund-

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körpers 40 ist ein Rohr 46 aus einer dünnen Chrom~Nickel-Legierung ("Chromel") befestigt. Das Metallrohr 46 ist an einem ; Ende durch eine Stirnwand 48 verschlossen und mit seinem anderen Ende mit einem Ausgleichsdraht 44 elektrisch verbunden, der an dem Rohr festgelötet ist. Die Stirnwand 48 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel konvex ausgebildet, kann jedoch auch eine flache Form besitzen.

In Längsrichtung des Rohres 46 ist in dem Rohr ein Metalldraht 50 aus einer Aluminiumlegierung ("Alumel") angeordnet, dessen eines Ende an der Stirnwand 48 des Metallrohrss 46 an der Stelle 52 festgeschweißt ist und dessen anderes Ende mit dem anderen Ausgleichsdraht 44 verbunden ist. Die Schweißstelle 52 bildet also die Meßstelle der beiden verschiedenen Metalle 46 und 50. Der von dem Rohr 46 umschlossene Hohlraum ist mit einem pulverförmigen Isolationsmittel 54 ausgefüllt, z.B. mit pulverförmigem Magnesiumoxyd (MgO), welches für eine Isolierung des Metalldrahtes 50 gegenüber dem Rohr 46 sorgt. Der Hohlraum des Grundkörpers 40 ist mit einem Aluminiuraoxydzement 56 gefüllt, in welchem die Lötstellen der unterschiedlichen Metalle 46 und 50 mit den Ausgleichsdrähten 44 festgelegt werden. Das Rohr 46 ist in einem Fiberglasisolator 60 gelagert, der seinerseits in einem Träger 58 angeordnet ist, und dafür sorgt, daß der Meßteil 3 8 in einer geeigneten Lage gehalten wird.

Es sei darauf hingewiesen, daß für das Rohr 46 das wärme- und korrosionsbeständigere Metall von den beiden Metallen 46 und 50 verwendet wird. Wenn also für das Thermoelement eine Chromlegierung ("Chromel" Ni:90, Cr:10) und eine Aluminiumlegierung ("Alumel" Ni:94, Al:2, Mn:3, Si:1) verwendet werden, dann sollte das Rohr 46 aus der Chromlegierung hergestellt sein.

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Es sei ferner darauf hingewiesen, daß die Korrosionsbeständigkeit der vorgenannten Chromlegierung dadurch verstärkt werden kann, daß dieser Legierung Spuren von Kohlenstoff (C), Wolfram (W) oder Kobalt (Co) beigefügt werden.

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß die Meßempfindlichkeit des Thermoelementes außerordentlich groß ist, da die Meßstelle des Thermoelementes unmittelbar mit dem Medium in Berührung kommt, dessen Temperatur gemessen werden soll.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßan Thermoelementes besteht darin, daß eines dar beiden thermoelektrischen Metalle als Schutzhülle dient, so daß die herkömmliche aus rostfreiem Stahl hergestellte Schutzhülle nicht erforderlich ist und sich hierdurch eine einfache Konstruktion des erfindungsgemäßen Thermoelementes und ein einfacher und entsprechend wirtschaftlicher Zusammenbau ergeben. Das erfindiangsgemäße Thermoelement kann in vorteilhafter Weise als Temperatursensor in einen herkömmlichen katalytischen Konverter eines Abgassystems einer Brennkraftmaschine eingebaut werden.

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Claims

Patentansprüche

1. Thermoelement, gekennzeichnet durch ein Rohr (46) aus einem thermoelektrischen Metall, dessen eines Ende verschlossen ist, und durch ein längliches Teil (50) aus einem anderen thermoelektrischen, sich von dem Metall des Rohres unterscheidenden Metall, das in dem Rohr angeordnet ist und dessen eines Ende (52) an der Innenseite des verschlossenen Endes (48) des Rohres befestigt ist.

2. Thermoelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Rohr (46) mit einem pulverförmigen Isolationsmittel (54) gefüllt ist, welches das längliche Teile (50) gegenüber dem Rohr elektrisch isoliert.

3. Thermoelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein zylindrischer Grundkörper (40) vorgesehen ist, der aus Aluminium besteht und dessen eines Ende bündig mit dem anderen Ende des Rohres (46) verbunden ist, während das andere Ende des Grundkörpers mit einer Buchse (42) verbunden ist, in v/elcher ein Paar Ausgleichsdrähte (44) angeordnet sind, und daß das Rohr und das längliche Teil (50) entsprechend an dem Paar Ausgleichsdrähten festgelötet sind.

4. Thermoelement nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß in dem Grundkörper (4O)

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Aluminiumoxydzernent (56) enthalten ist, welcher ein Paar Lötstellen zwischen den unterschiedlichen Metallen (46, 50) und den Ausgleichsdrähten (44) stationär festlegt.

5. Thermoelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß das Rohr (46) in einem am Umfang des Rohres angeordneten Isolierkörper (60) gelagert ist, vreIcher seinerseits in einem Träger (58) angeordnet ist, der das Rohr in einer gewünschten Lage hält.

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