DE2540386B2 - Mehrschenkel-Profilthermoelement - Google Patents

Description

JO

35

40

45

Die Erfindung bezieht sk h auf e^:, Mehrschenkel-Profilthermoelement nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Ein derartiges Profilthermoelement dient als Temperaturmesser hauptsächlich zur kontinuierlichen oder periodischen Temperaturerfassung gleichzeitig an mehreren Meßstellen von Industrieanlagen bei deren Betrieb.

Gegenwärtige Anforderungen an die Temperaturüberwachung, insbesondere von Kernenergieanlagen größerer Leistung, gehen dahin, daß die Temperaturverteilung über den Reaktorkern in ihrem ganzen Umfang wie außerhalb derselben alle Augenblicke erfaßt werden muß, und zwar womöglich mit einer Minimalanzahl von Temperaturfühlern, die außerdem möglichst klein im Durchmesser sein und eine große Länge haben müssen, damit keine allzugroßen Metallmengen in den Kern eingeführt werden und man die Temperaturfühler in engen Kanälen verlegen kann. Es besteht also die Forderung nach eine.· Temperaturerfassung an mehreren Stellen, deren Zahl groß ist und die schwer zugänglich sind, bei hohen Neutronenflußdichten, in aggressiven Medien, bei Vibrationen.

Es ist eine Temperaturmeßvorrichtung (vgl. z. B. GB-PS 8 74 650) mit Thermoelementen für mehrere Meßstellen innerhalb eines Silos bekannt, die aus einem zentralen einen Schenkel bildenden Leiter besteht, an dem in Abständen Nebenleiter als zweite Schenkel angelötet sind. Die Anordnung kann beispielsweise mit einem langen isolierten Leiter aus einer Legierung von 60% Cu und 40% Ni mit daran in gleichen Abständen angelöteten oder angeschweißten isolierten Kupferleitern als zweite von den heißen Heißlötstellen abgehende Schenkel realisiert werden. Die Leiter sind durch unterschiedliche Färbungen markiert und in einer durchsichtigen Hülle eingeschlossen. Die Fertiglänge

55

50 des Erzeugnisses ist keine fixierte, d. h, man trennt davon Stücke erforderlicher Länge ab. Im allgemeinen werden solche Thermoelementbüschel nebst der Stahlader zu einem Kabel gemeinsam umhüllt. Das System mißt verhältnismäßig niedrige Temperaturen. Die Thermoelemente selbst sind wenig strahlungsfest, großflächig im Querschnitt, metallaufwendig und infolgedessen für Temperaturmessungen in Kernreaktoren nicht gut geeignet

Ferner ist ein Mehrelektroden-Profilthermoelement der eingangs genannten Art bekannt, das in einer gemeinsamen Schutzhülle angeordnete und voneinander isoliert einen Schenkel der einen Polarität und mindestens zwei Schenkel der anderen Polarität mit Heißlötstellen enthält, die in definierten Abständen über die Länge des Profilthermoelements verteilt sind, bei dem die erste Heißlötstelle zweier ungleichpoliger Schenkel am dem kalten Ende entgegengesetzten Ende des Profilthermoelement.; liegt (vgl. z. B. US-PS 37 16 417).

Die Schenkel dieses Profilthermoelements sind in einem starren isolierenden Stab aus Aluminiumoxid eingebettet und durch eine Quarzhülle geschützt.

Bei dieser Anordnung ist es zwar von Vorteil, daß die Leiteranzahl im Querschnitt des Profilthermoelements über dessen Länge nicht konstant ist, sondern sich in bezug auf die Heißlctstellen verringert, so daß am Ende nur noch zwei Leiter übrigbleiben, die aus dem isolierenden Stab heraustreten. Jedoch erschweren hohe Sprödigkeit und Härte der Isolierstoffe ihre Behandlung bei der Herstellung von Heißlötstellen. Außerdem hat das Profilthermoelement einen verhältnismäßig großen Durchmesser und eine verhältnismäßig kleine Länge, die nicht ausreicht, wenn eine größere Meßstellenzahl mit einem einzigen Temperaturfühler erfaßt werden soll; es ist auch nicht sehr vibrationsfest und besitzt nicht die notwendige Biegsamkeit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mehrschenkel-Profilthermoelement so aufzubauen, daß es geringen Platzbedarf, Biegsamkeit, hohe Anzeigekonstanz beim Arbeiten in aggressiven Medien, sowie Strahlungs- und Vibrationsfestigkeit hat und fertigungsgerecht ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Lehre nach dem Kennzeichen des Patentanspruchs.

Das erfindungsgemäße Mehrschenkel-Profilthermoelement nimmt wenig Platz in Anspruch, hat nur wenige Schenkel, eine gemeinsame Hülle und für den Fall des Einsatzes im Kernreaktor-Kern eine in den Kern einzuführende Metallmenge, die verglichen mit anderen existierenden Thermoelementtypen gering ist.

L>er Durchmesser des erfindungsgemäßen Mehrschenkel-Profilthermoelements schwankt je nach Zahl der Meßlötstellen zwischen 1,0 und 6,0 mm, die Länge zwischen einigen 10 mm und 50 m und mehr.

Das erfindungsgemäße Profilthermoelcmenl kann in engen Schlitzen bzw. Kanälen verlegt werden, wobei es dank seiner Biegsamkeit allen Windungen eines solchen Kanals folgt, so daß die Temperaturmessung an schwer zuganglichen Stellen möglich wird. Die Temperaturerfassung kann in mehreren Reaktor/.onen gleichzeitig geschehen, z. B. folgenden fünf Zonen des Moderators, des Kühlmittels, der Brennelemente, der Stahlkonstruktionen und der biologischen Abschirmung.

Bei Bedarf kann das Profilthermoelcment dank seiner großen Länge ohne Ausgleichsleitungen ausgeführt werden. Dergleichen kann man es unmittelbar an einer

Meßeinrichtung anschließen, so daß dazwischenliegende Klemmenarischlüsso entfallen. Dies alles verbessert stark die Zuverlässigkeit des Profilthermoelements, insbesondere beim Arbeiten in ausgesprochen aggressiven Medien.

Das erfindungsgemäße Profilthermoelement ist wegen seiner Fertigungsgerechtheit preisgünstig.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Profilthermoelements, insbesondere gegenüber dem nach der US-PS 37 16 417, können wie folgt zusammengefaßt werden:

Kleiner Durchmesser und große Länge von 50 m und mehr, so daß es in engen Kanälen jeden Profils verlegt und an ein Anzeigegerät direkt, d. h. ohne Ausgleichsleitungen, angeschlossen werden kann, und hohe Werte von Vibralionsfestigkeit und Biegsamkeit.

Anhand der Zeichnung werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 das Mehrschenkel-Profilthermoelement im Längsschnitt,

Fig. 2 das Mehrschenkel-Profilthermoelement in einem Kanal des Meßobjekts verlegt,

Fig. 3 eine 6-Schenkel-Ausführung des Mehrschenkel-Profilthermoelements im Längsschnitt,

Fig. 4 einen Schnitt IV-iV nach Fig. 1,

F i g. 5 einen Schnitt V-V nach F i g. 3.

Das Mehrschenkel-Profilthermoelement 1 (Fig. 1) besteht zunächst aus einem in einer Schutzhülle 2 eingeschlossenen Büschel von durch keramisches Pulver 3 gegeneinander isolierten, unterschiedlich langen, jedoch durchmessergleichen Minus-Schenkeln 4, z. B. in aus einer Nickel-Sonderlegierung mit 94% Ni, 2,5% Mn, 1 % Si und 0,5% Fe.

Bei diesem Ausführungsbeispiel sind ferner in der Hülle 2 drei Plus-Schenkel 5. z. B. aus einer Nickel-Sonderlegierung aus 90% Ni und 10% Cr mit geringen Λ anderen Zusätzen, untergebracht.

Einer der Minus-Schenkel 6 und einer der Plus-Schenkel 7 gehen von der ersten Heißlötstellc ab, die an dem kalten Ende 10 des Mehrschenkel-Profilthermoeiements 1 entgegengesetzten Ende 9 ausgeführt und mit dem Knotenpunkt 8 des Schenkel-Büschels zusammengelegt ist.

Die Heißlötstellen Ii und 12 zwischen Schenkeln 5 und Schenkeln 4 liegen auf der Länge des Mehrschenkel-Profilthermoelements 1 in einem definierten Abstand I voneinander.

Das Verhältnis Durchmesser der Schutzhülle 2 zu Länge ist gleich 1 :50, weshalb das Mehrschenkel-Profilthermoelement 1 sehr biegsam ist und den Windungen jedes Kanals 13 (Fig.2) des Meßobjekts für die Aufnahme des Mehrschenkel-Profilthermoelements folgen kann.

Die Zahl der Schenkel 5 in der Schutzhülle 2 richtet sich nach der erwünschten Meßstellenzahl bei der Temperaturmessung.

Es ist beispielsweise eine Ausführung mit sechs Schenkeln 5 (F i g. 3) möglich.

Die Schenkel 4 und 5 liegen im Querschnitt des Mehrschenkel-Profilthermoelements 1 (Fig.4) und (F i g. 5) symmetrisch zueinander.

Das Mehrschenkel-Profilthermoelement arbeitet wie folgt:

An den Anschlüssen des bis zur ν gegebenen Tiefe im Kanal ij (Fig. 2) verlegten Mehrschenkei-Profiithermoclements I werden Thermospannungen abgenommen, die der Temperatur der drei Höhensiände nach der Anzahl der Heißlötstellen entsprechen.

Somi; besteht das erfindungsgemäße Mehrschenkel-Profilthermoelement 1 (Fi g. 1) aus mehreren einzelnen Thermoelementen. Das erste Thermoelement setzt sich aus dem Minus-Schenkel 6 und dem Hlus-Schenkel 7, die die Hcißlötstclle am Knotenpunkt 8 bilden, zusammen und liefert die Thermospannung von der Temperatur, gemessen im Bereich der Lötstelle 8. Das zweite Thermoelement besteh! aus zwei Abschnitten 6 und 4 des Minus-Schenkeis und aus dem Schenkel 5 und liefert die Thermospannung von der Temperatur, gemessen im Bereich der Lötstelle 12. Das dritte Thermoelement weist zwei Abschnitte 6 und 4 der Minus-Schenkel und den Plus-Schenkel 5 auf und liefert die Thermospannung von der Temperatur, gemessen im Bereich der Lö^telle 11. Die Lötstellen 8, 11, 12 sind jeweils um einen definierten Abstand I voneinander entfernt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Mehrschenkel-Profilthermoelement,
   das in einer gemeinsamen Schutzhülle angeordnete und voneinander isoliert mindestens zwei Schenkel der einen Polarität und mindestens zwei Schenkel der anderen Polarität mit Heißlötstellen enthält, die in definierten Abständen über die Länge des Profilthermoelements verteilt sind, bei dem die erste Heißlötstelle zweier ungleichpoliger Schenkel am dem kalten Ende entgegengesetzten Ende des Profilthermoelements liegt,
   dadurch gekennzeichnet,
   daß die Schenkel (4, 6) der einen Polarität is unterschiedlich lang und zu einem Büschel (4) vereinigt sind, dessen Knotenpunkt (8) die erste Heißlötstelle bildet,

   daß die Anzahl der Schenkel (5, 7) der anderen Polarität gleich der Anzahl der Schenkel (4, 6) des Büschels ist,

   daß ein Schenkel (7) der anderen Polarität mit dem Knotenpunkt (8) des Büschels und die übrigen Schenkel (5) der anderen Polarität mit den freien Enden der Schenkel (4) des Büschels unlösbar verbunden sind, und

   daß die Schutzhülle (2) ein Verhältnis von Durchmesser zu Länge von mindestens 1 : 50 hat.