DE3127256A1

DE3127256A1 - Thermoelement mit schutzrohrgruppe

Info

Publication number: DE3127256A1
Application number: DE19813127256
Authority: DE
Inventors: László Dipl.-Phys. 4190 Kleve Körtvélyessy
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-08-25
Filing date: 1981-07-10
Publication date: 1983-02-17

Description

Thermoelement mit Schutzrohrqruope
Zweck dieser Erfindung ist, die Genauigkeit und die Reproduzierbarkeit der Temperatur-Messung und -Regelung zu verbessern mit Anwendung von zwei oder mehreren Schutzrohren, die in einem (z. B. Thermselements AnschluSkopf befestigt sind, nicht -wie bisher- ineinander, sondern nebeneinander.
Stand der Technik ist, 2 Schutzrohre ineinander in einem AnschluB-kopf zu montieren. Diese Schutzrohre sind aus unterschiedlichen Materialien entweder um Thermoschocks auf das Innenrohr zu mildern oder um für die Widerstandsthermometer-Spule(n) oder für die Thermodrähte eine günstige Atmosphäre und für den Prozess ein chemisch, neutrales Schutzrohr zu gewährleisten. Um sich einfacher auszudrücken wird unten nur über Thermoelemente gesprochen, alles andere gilt auch für Widerstandsthermometer mit Schutzrohr.
Ebenso ist der Stand der Technik, in einem Thermoelementschutzrohr 2 Thermopaare einzubauen, entweder in einer 4-Loch-Kapilare oder als Doppel-Mantelthermoelement.
Diese Ausführung war dafür entwickelt, daß ein Temperaturregler und ein Temperaturschreiber galvanisch voneinander unabhängig arbeiten kann.
Eine andere neue Entwicklung ist, ein Thermoelement-Schutzrohr mit doppeltem Durchmesser einzubauen, so daß das eingebaute Thermopaar in diesem Schutzrohr nur die Hälfte des Durchmessers in Anspruch nimmt. Dadurch kann man jederzeit ein Kontroll-Thermoelement noch in das gleiche Schutzrohr hineinschieben und damit während des Betriebes die Temperatur überprüfen. Die beiden -zuietzt genannten- bekannten Lösungen kann man kritisieren: 1. Die Doppelthermopaare in einem Schutzrohr sind sehr verbreitet, doch bei einem Thermoelementbruch haben alle Thermodrähte die gleiche schädliche Einwirkung und ändern ihre Thermo-Spannung etwa gleichmaßig.
Man kann also nicht ein Thermoelement mit dem anderen überprüfen, obwohl die 2 Thermometer theoretisch von einander völlig unabhängig sind. Diese Ausführung ist kaum während des Betriebes zu kontrollieren.
2. Wenn das zu überprüfende Thermoelement mit dem zu dicken Schutzrohr eben das Reglerthermoelement des Ofens ist, dann wird dieses durch das Kontroll-Thermoelement beim Einschieben abgekühlt. Dadurch entsteht eine vorübergehende Überhitzung des Ofens, bis das Kontroll-Thermoelement auf die gleiche Temperatur erwärmt ist, die es vor der Prüfung hatte. Wenn die Charge auf Überhitzung empfindlich ist, dann kann man in diesem dicken Schutzrohr das Reglerthermoelement nicht überprüfen, trotz vorhandenem Platz im Schutzrohr.
Die Schreiber 5 Reserve-oder andere Thermoelemente im Ofen können zwar mit dieser Methode theoretisch ohne Betriebsstörung überprüft werden, aber auch diese Thermoelemente werden durch das kalte Kontroll-Thermoelement in der Praxis um etwa 100 K abgekühlt. Dadurch antsteht eine später vielleicht unerklärliche Kurve an dem Schreiberband. Außerdem dauert die.Uberprüfung recht lange.
Ein anderer Nachteil ist, daß das Schutzrohr viel größer (z. 8. mit einem Durchmesser von 24 mm) dimensioniert werden muß. Es behindert mit seiner großen Masse und dem großen Luftspalt zwischen Schutzrohrwand und Thermopaar die schnelle Messung oder Regelung der Ofentemperatur.
Die Idee der Erfindung liegt darin, daß in einem (The elementiAnschlußkopf zwei oder mehrere Schutzrohre nebeneinander im wesetlichen aber miteinander parallel eingebaut sind. Mit Hilfe dieser Schutzrohrgruppe ist die Temperatur eines Heizraumes schneller und zuverlässiger zu messen als bisher.
Die vorteilhafte Verwendung dieses neuen Thermoelementes mit Schutzrohr-Gruppe sind folgende: 1. Die Schutzrohre nebeneinander sind meistens dünner als 10 mm und deswegen haben eine Zeitkonstante, die bei etwa nur 40 % it Uergleich der bisherigen Technik Diese kleine Zeitkonstante wirkt sich sehr günstig bei der Temperaturregelung aus, auch während der Aufheizdauer und ebenso während der Haltedauer. In einem konkreten Fall pendelte sich die Ein- Aus-Regelung zwischen 879,3 OC und 880,0 OC (bei einem Sollwert von 880 OC). Die Regelschwingung lag also bei t 0,35 K, bei einem bisher unerreichbar günstigen Wert.
2. Die Schutzrohre in dem gleichen Kopf mit je einem Thermopaar haben diese nach den Messungen des Erfinders in den Industrieöfen nur + 0,1 K Temperaturunterschied voneinander und deswegen können diese Thermoelemente die gleiche Temperatur anzeigen.
3. Wenn ein Schutzrohr aus der Schutzrohrgruppe leer ist, kann man jederzeit in ihm mit einem Kontrollthermoelement die anderen Thermoelemente überprüfen, ohne sie abzukühlen. Für diese Überprüfung braucht man nicht -wie bisher- im Prozeß eine längere Haltedauer auszusuchen.
Die Überprüfung kann auch während der Aufheiz-.oder Abkühldauer erfolgen.
4. Wenn ein Schutzrohr aus der Schutzrohrgruppe bricht, und dadurch z. B. der Schreiber ausfällt, kann man vorübergehend das leere Schutzrohr z. B. mit einem Schreiber-Thermopaar belegen und den Prozeß bis zum Ende fahren. Das leere Schutzrohr dient also nicht nur als eine Kontrollmöglichkeit, sondern auch als ein Reserve-Schutzrohr.
5. Dadurch, daß mehrere Schutzrohre in einer alten Thermoelementdurchführung Platz finden können, ist diese Ausführung für schon vorhandene Anlagen nachrüstbar, die Temperatur-Messung z. 8. mit Sicherheitsregelung ergänzbar.
6. Beim Bruch eines Schutzrohres aus der Schutzrohrgruppe strömt viel weniger -evt. giftiges- Schutzgas aus, als im Falle eines Schutzrohrbruchs in der bisherigen Ausführung. Diese sind viel dünner und besser ausgefülllt( 7. Die schmaleren Schutzrohre sind mechanisch elastischer und thermoschock-unempfindlicher. Sie können also besser in solchen Anlagen arbeiten, die durch Motoren oder Pumpen'erschüttert werden. Diese schmalen Schutzrohre sind billiger und daher können sie aus 99 oder gar aus 99,7 % reinem, chemisch neutralem, teuerem Aluminiumoxid 0 gefertigt werden und dadurch auch bis 1500 C ohne Durchbiegung arbeiten (evt. bis 2300 OC in reinem 8erylliumoxid).
In einem konkreten Fall fand man nach 17 Monaten bei 1050 OC eine bisher unerreichbar kleine Drift-von 0,7 K; bei beiden Thermopaaren in der Schutzrohrgruppe völlig gleich. Nicht einmal ein Unterschied von 0,1 K trat auf.
8. Wenn durch fische Chargierung oder aus anderen Gründen ein Schutzrohr bricht, dann werden die im gebrochenen Schutzrohr arbeitenden hermodrähte angegriffen und eine andere Temperaturanzeige liefern, als die Thermodrähte in dem ungebrochenen Rohr, solange aber bis 2 oder mehrere Temperaturanzeigen bei der Schutzgruppe gleich sind, kann man sich auf die Temperaturmessung oder - Regelung verlassen.
Diese Erfindung ist in Fugur 1 veranschaulicht: 1 ist der Thermoelement-Anschlußkopf, der evt. mit Anschlußhülse (2) versehen ist, und die Xchutzrohre (3) und (4) sind dann an den 1 Anschlußkopf vorzugweise gasdicht befestigt.
Einfachheitshalber wurde hier der Thermoelementkopf im folgenden Sinne benutzt: Alles gehört zum Thermoelement-Anschlußkopf, was aus dem betriebsmäßig eingebauten Thermoelement aus dem Ofen herausragt, in Fig. 1 - also 1 und 2 zusammen -Diese Hohlräume (1) und (2) können nicht nur gleich dünne schutzrohre zur Schutzrohrgruppe zusammenfassen, sondern auch unterschiedlich dünne Schutzrohre. So kann ein dünnes Schutzrohr nur ein Terhmopaar, ein dickeresaberauch eine Sauerstoffsonde schützen. Dadurch ist die Modernisierung eines Schutzgasofens sehr'erleichtert: der alte Thermoelement-Anschluß kann innerhalb von Minuten neue, hochwertige Thermoelemente und gleich eine Sauerstoffsonde fixieren. Es ist möglich, die Terhmopaare in dem dünnen Schutzrohr und in der Sauerstoffsonde aus der gleichen Thermodrahtrolle zu fertigen, dadurch die gegenseitige Kontrolle zu erreichen, die im Punkt 8 geschildert wurde.
Auch 2 Sauerstoffsonden in einem Kopf erbringen zusätzlich diese Kontrollmöglichkeit nicht nur für die Temperatur, sondern auch für die Schutzgasmessung.
Vorteilhaft ist, daß die elektrischen Anschlüsse der Thermoelemente und der Sonde(n) im gemeinsamen Kopf (also in einem Hohlraum) die gleiche Temperatur bekommen.

Claims

Patent ansprüche: II "' 1. Thermoelement oder Widerstandsthermometer mit Anschlußkopf und Schutzrohre ausgerüstet - mit oder ohne Thermopaare -dadurch gekennzeichnet, daß im Anschlußkopf 2 oder mehrere Schutzrohre nebeneinander, im wesentlichen miteinander parallel befestigt sind.
2. Thermoelement oder Widerstandsthermometer im Patentanspruch 1 definiert dadurch gekennzeichnet, daß in ihm ein Schutzrohr für die Durchführung einer Kontrollmessung betriebsmäßig leer ist.
3. Thermoelement oder Widerstandsthermometer im Patentanspruch 1 definiert dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzrohre in ihm aus reinem Aluminiumoxid hergestellt sind.
4. Thermoelement oder Widerstandsthermometer im Patentanspruch 1 definiert dadurch gekennzeichnet, daß in einem oder in mehreren Schutzrohren je eine Sauerstoffsonde mit je einem Thermopaar eingebaut ist.