DE3513441A1

DE3513441A1 - Temperaturmessfuehler

Info

Publication number: DE3513441A1
Application number: DE19853513441
Authority: DE
Inventors: Takao Fujikawa; Takeshi Nishinomiya Hyogo Kanda; Shigeo Kobe Kofune
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1984-04-14
Filing date: 1985-04-15
Publication date: 1985-10-17
Also published as: US5092938A; DE3513441C2

Description

Temperatürme ß fühler Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Temperaturmeßfühler zur Messung von hohen Temperaturen, insbesondere zur Verwendung in einer Druckgasatmosphäre hoher Temperatur von etwa 2000 ⁰C, zum Beispiel in unter Druck arbeitenden Sinterofen oder isostatischen Heißpreßvorrichtungen, nachstehend auch kurz als HIP-Vorrichtung bezeichnet. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Thermoelement-Temperaturmeßfühler mit verbesserter Konstruktion zur Halterung der Thermoelementdrähte .

In jüngster Zeit sind große Investitionen bei der Untersuchung und Entwicklung von oxidfreien Keramiken, wie zum Beispiel Siliziumnitrid (Si₃N₄) und Siliziumcarbid (SiC) gemacht worden, die als Materialien hoher Festigkeit angesehen werden und die zur Anwendung bei sehr effizienten Gasturbinen und Dieselmotoren ausgelegt sind. Bei den Herstellungsverfahren für beispielsweise Si₃N₄ hat man in Betracht gezogen, einen unter Druck stehenden Sinterofen, der eine ^-Atmosphäre von 1800 ⁰C bis 2100 ⁰C und einen Druck von 10 bis 100 kgf/cm² aushält, oder eine HIP-Vorrichtung zu verwenden, die eine N₂-Atmosphäre von 1700 ⁰C bis 1800 ⁰C unter einem Druck von 1000 bis 2000 kgf/cm² aushält.

Hinsichtlich der Mittel zur Temperaturmessung in derartigen unter Druck stehenden Sinterofen und HIP-Vorrichtungen ist es wünschenswert, einen optischen Temperaturmeßfühler zu verwenden, und zwar im Hinblick auf den Betrieb in einem hohen Temperaturbereich, der in einigen Fällen 1700 ⁰C überschreitet. Im Falle eines optischen Temperaturmeßfühlers ist es jedoch erforderlich, das Strahlungslicht aus einem Ofen direkt zu einem Sensorbereich des Meßfühlers zu leiten. Beispielsweise müssen bei einer HIP-Vorrichtung gemäß Fig. 7 öffnungen 28 und 29 durch einen Druckbehälter 20 mit

1 oberem und unterem Deckel 21 bzw. 22 und durch eine Hitze-Abschirmwand 24 ausgebildet werden, die sich zwischen der Innenwandfläche des Druckbehälters 20 und einer Behandlungskammer 23 befindet, welche ein Tragteil 25 und eine Heizung 26 aufweist.

Das Anbringen einer derartigen öffnung 28 beeinträchtigt jedoch die Festigkeit des Druckbehälters 20, während die öffnung 29 eine Zirkulation des Druckgasmediums durch sie hindurch einleitet, so daß die Innenwandflächen des Behälters einer hohen Temperatur ausgesetzt und große Hitzeverluste hervorgerufen werden. Die Anwendung eines optischen Temperaturmeßfühlers ist somit sehr schwierig und läßt sich derzeit in unter Druck arbeitenden Sinteröfen von bis zu etwa 10 kgf/cm² G finden.

Als Temperaturmeßfühler für unter Druck stehende Sinterofen und HIP-Vorrichtungen, die bei höheren Druckwerten als 10 kgf/cm² G arbeiten, gibt es auf dem Markt keine geeigneten Temperaturmeßfühler mit Ausnahme von Thermoelementen auf W-Re-Basis, zum Beispiel ein W-Re 5/26 Thermoelement, das von der Firma Hoskins in den USA mit einem Drahtdurchmesser von 0,5 mm hergestellt wird. Dementsprechend hat man im Falle einer isostatischen Heißpreßvorrichtung oder HIP-Vorrichtung Versuche unternommen, in die Hitze- Abschirmwand des Druckbehälters ein handelsübliches Thermoelement einzubauen, das in ein Isolierrohr eingesetzt und an dessen oberem Ende gehalten wird, wobei das Thermoelement und das Isolierrohr von einem Schutzgehäuse aufgenommen werden, das an seinem Vorderende geschlossen ist.

Das herkömmliche Verfahren, bei dem das Isolierrohr und das Thermoelement in großen Hochtemperaturbereichen miteinander in Kontakt stehen, wirft jedoch insofern ein Problem auf, als es in der Praxis schwierig ist, aufgrund der nachlassenden elektrischen Isolierung des Rohres Nebenschlußfehler zu vermeiden.

Außerdem haben die erwähnten, kommerziell erhältlichen Thermoelemente normalerweise einen kleinen Drahtdurchmesser von ungefähr 0,5 mm, so daß bei der Anwendung in einer HIP-Vorrichtung mit einem Durchmesser von 200 mm und einer Länge von 500 mm und einem Temperaturbereich von bis zu 2000 ⁰C es sehr wahrscheinlich ist, daß ein Bruch der feinen Thermoelementdrähte auftritt, und zwar wegen der Vergröberung von Kristallkörnern. Infolgedessen tritt häufig der Fall auf, daß ein Thermoelement eine sehr kurze Betriebslebensdauer besitzt, die nur etwa einen Betriebsablauf andauert. Dies verhindert natürlich eine Industrialisierung oder industrielle Anwendung von HIP-Vorrichtungen in der 2000 ⁰C-Klasse.

Unter Berücksichtigung der oben geschilderten Situation liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Temperaturmeßfühler anzugeben, mit dem sich die Genauigkeit der Temperaturmessung durch ein Thermoelement verbessern und zugleich die Betriebslebensdauer von W-Re-Thermoelementen verlängern läßt, so daß sich die Effizienz der Temperaturmeßeinrichtung für öfen steigern läßt, die unter hohen Temperaturen und Hochdruckbedingungen arbeiten, wobei die Probleme ausgeräumt werden, die ihre Anwendung auf industrielle Prozesse verhindern.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird das genannte Ziel dadurch erreicht, daß ein Temperaturmeßfühler vorgesehen wird, der zur Verwendung in einem Hochtemperatur- und Hochdruckofen geeignet ist, wobei der Temperaturmeßfühler Thermoelementdrähte aufweist, die in einem rohrförmigen Schutzgehäuse zum Schutz gegen die Ofenatmosphäre aufgenommen sind, wobei die Anordnung dadurch gekennzeichnet ist, daß der Temperaturmeßfühler folgende Bauteile aufweist: Ein Paar von Stangen oder Stäben mit großem Durchmesser, die als Thermoelementpaar für die positive und negative Seite dienen; ein Schutzgehäuse mit einem Stangen- oder Stabaufhängung shalter in seinem oberen Bereich, um die Stangen oder Stäbe darin in vertikal aufgehängtem Zustand zu halten,

wobei die Anordnung so getroffen ist, daß die Stangen oder Stäbe außer Kontakt miteinander gehalten werden, mit Ausnahme eines Temperaturmeßpunktes, und daß die Stangen oder Stäbe mit dem Schutzgehäuse nur in einem anderen Bereich als dem Hochtemperaturbereich des Ofens in Kontakt stehen.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Temperaturmeßfühler zur Verwendung in einem Hochtemperatur- und Hochdruckofen angegeben, der Thermoelementdrähte aufweist, die in einem rohrförmigen Schutzgehäuse zum Schutz gegen die Ofenatmosphäre aufgenommen sind, und ist dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturmeßfühler folgende Elemente aufweist: Ein Isolierrohr mit einem Stabaufhängungshalter in seinem oberen Bereich, um darin die Stäbe in vertikal aufgehängtem Zustand zu haltern, wobei das Isolierrohr mit Stabaufnahmelöchern versehen ist, die einen größeren Durchmesser als die Stäbe zumindest in einem Hochtemperaturbereich des Ofens aufweisen, um einen Abstand zwischen den Thermoelementstäben und den Stabaufnahmelöchern zu bilden und die Stäbe konzentrisch in den Stabaufnahmelöchern, im wesentlichen in kontaktfreiem Zustand, aufzuhängen.

Das oben erwähnte Thermoelement besteht im wesentlichen aus W- und/oder W-Re-Grundmaterial, und die Stäbe, welche ihre Hauptkomponenten bilden, haben größere Durchmesser und Festigkeit im Vergleich zu herkömmlichen Gegenstücken, die normalerweise einen Durchmesser von 0,5 mm haben, genauer gesagt haben die Stäbe auf den positiven und negativen Seiten einen Durchmesser von mehr als 3 mm.

Diese Stäbe sind mit Schraubenbereichen an ihren gegenüberliegenden Enden ausgestattet, welche entweder in Gewindeeingriff mit einem Stabbefestigungssockel stehen oder durch Schrumpfsitz oder mit anderen mechanischen Mitteln verbunden oder zusammengeschweißt sind, um ein Thermoelementpaar zu bilden.

Obwohl der Stab- oder Stangenbefestigungssockel aus einem

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der Materialien bestehen kann, welches die Stange bzw. den Stab der positiven oder negativen Seite bildet, wird im Hinblick auf die Bearbeitung und Festigkeit bevorzugt, wenn dieses Teil aus dem Material der negativen Seite besteht, das eine höhere Duktilität besitzt. Es ist jedoch selbstverständlich auch möglich, das Thermoelement zusammenzubauen, indem man ein anderes Material als das des positiven oder negativen Stabes zu verwenden, oder indem man ein Material verwendet, das zwischen dem positiven und dem negativen Stab in der Zusammensetzung liegt.

Es ist auch bevorzugt, Befestigungsmuttern zu verwenden, welche den Gewindeeingriff der Stäbe mit dem Befestigungssockel stärken. In einem solchen Falle bestehen die Muttern auf der positiven und der negativen Seite zweckmäßigerweise aus den Materialien der positiven bzw. negativen Stäbe, um eine Lockerung aufgrund einer Differenz des thermischen Ausdehnungskoeffizienten zu verhindern, und um in stabiler Weise eine thermoelektromotorische Kraft zu erzeugen.

Das Thermoelement mit dem oben beschriebenen Aufbau gemäß der Erfindung hat Stäbe mit großem Durchmesser, die kaum einem Bruch unterliegen, der durch eine Vergröberung der Kristallkörner hervorgerufen wird, aber sie sind weniger flexibel im Vergleich mit herkömmlichen Thermoelementdrähten. Wenn somit die Stäbe, die an ihren einen Enden verbunden sind, mit Isolierteilen an ihren anderen Enden oder an geeigneten Zwischenbereichen der Stäbe fixiert werden, kann eine ähnliche Deformation wie bei einem Bimetall auftreten, und zwar wegen der Differenz der thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen den beiden Stäben, welche die Stäbe im ungünstigen Falle durch thermische Beanspruchung beschädigen. Beispielsweise hat eine W 5 % Re-Legierung einen

—5 thermischen Ausdehnungskoeffizienten von etwa 5x10 /⁰C, und eine W 26 % Re-Legierung hat einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von etwa 8 χ 10 /⁰C, so daß in einem Falle mit 1 m langen Stäben die Differenz der Längung, die aus ihrer thermischen Ausdehnung resultiert, zu einem Wert

von etwa 6 mm bei 2000 ⁰C führt. Um dieses Problem auszuschließen, das aus der Differenz der thermischen Ausdehnung zwischen den beiden Stäben auftritt, ist es wünschenswert, die entfernt liegenden Enden der Stäbe in freiem Zustand zu lassen, um die Stabverlängerungen durch thermische Ausdehnung aufzufangen.

Für diesen Zweck wird in einem Falle, wo das Isolierrohr weggelassen wird, das Thermoelement in dem Schutzgehäuse von einem Stabhalter getragen, der in einem oberen Bereich des Schutzgehäuses vorgesehen ist, wobei der Halter das Thermoelement vertikal in dem Schutzgehäuse aufhängt, ohne die Stäbe zumindest in einem Hochtemperaturbereich zu berühren, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß die beiden Stäbe in jedem Bereich, ausgenommen der Temperaturmeßpunkt, außer Kontakt miteinander gehalten sind.

In einem Falle, wo ein Isolierrohr verwendet wird, wird das Thermoelement mit dem oben beschriebenen Aufbau in ein Isolierrohr mit einer Reihe von Aufnahmelöchern eingesetzt, um die positiven bzw. negativen Stäbe aufzunehmen, und zwar in der Weise, daß die Stäbe von dem oberen Ende des Isolierrohres vertikal aufgehängt sind. Obwohl das Isolierrohr aus einem einzigen länglichen Rohrkörper bestehen kann, wird bevorzugt, eine Vielzahl von kurzen Rohren zu verwenden, um die Rohrlänge einstellen zu können, wobei die kurzen Rohre nacheinander in geeigneter Länge aufeinander gestapelt werden.

Im letztgenannten Falle ist es erforderlich, die kurzen Rohrabschnitte in konzentrischer Anordnung zueinander zu stapeln, und zu diesem Zweck ist das Isolierrohr vorzugsweise mit einer Reihe von Durchgangslöchern zusätzlich zu den oben erwähnten Stabaufnahmelöchern versehen, wobei Ausrichtungsstangen in die Durchgangslöcher über ihre gesamte axiale Länge eingesetzt werden, um sie in konzentrischer Anordnung über die gesamte Länge in Axialrichtung auszufluchten. Im Hinblick auf ihre Lebensdauer bei 2000 ⁰C

besteht die Zentrierstange vorzugsweise aus W und/oder W-Re-Material, ähnlich wie die Stäbe des Thermoelementes.

Außerdem können die Durchgangslöcher, zusätzlich zur konzentrischen Ausfluchtung der Stabaufnahmelöcher/ auch zum Prüfen von Eigenschaften der elektromotorischen Kraft des Thermoelementes verwendet werden, indem man darin den Draht eines handelsüblichen Thermoelementes mit bewährten Eigenschaften einsetzt, beispielsweise ein Thermoelement/ das von der Firma Hoskins in USA hergestellt wird.

Das Material des Schutzgehäuses, welches das Thermoelement aufnimmt/ ist vorzugsweise BN, und zwar unter dem Gesichtspunkt der Haltbarkeit bei 2000 ⁰C, der Bearbeitbarkeit und der Kosten. Weiterhin wird ein metallisches Material auf Mo- oder W-Basis mit hohem Schmelzpunkt bevorzugt, und zwar unter dem Gesichtspunkt der Sicherung einer Atmosphäre für die Thermoelementdrähte/ nämlich um Verschlechterungen oder Beeinträchtigungen des Thermoelementes zu verhindern/ die sonst aus der Reaktion eines Thermoelementes mit den Verunreinigungen resultieren, die aus der Wand des Schutzgehäuses in der Ofengas entweichen, oder aus der Reaktion eines Thermoelementes mit dem Verunreinigungsgehalt/ der aus dem Schutzgehäuse bei hohen Temperaturen verdampft, oder um Abschirmungseffekte gegen elektrisches Rauschen zu liefern. Wenn beispielsweise ein metallisches Material mit hohem Schmelzpunkt verwendet wird, ist es möglich, seine Verwendung nur auf einen Hochtemperaturbereich bei einem Wert von etwa 2000 ⁰C zu beschränken; bei Verwendung eines metallisehen Materials mit niedrigem Schmelzpunkt, wie zum Beispiel Inconel und rostfreiem Stahl, liegt der Temperaturbereich unter 1000 ⁰C.

In einem Falle, wo das Isolierrohr verwendet wird, besteht dies vorzugsweise aus BN, und zwar unter dem Gesichtspunkt seiner Haltbarkeit bei einem Wert von 2000 ⁰C, der Bearbeitbarkeit und der Kosten, wie es oben bereits erwähnt wurde. Es ist jedoch auch möglich, Al₃O₃ in einem Bereich unterhalb

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der Thermoelementeinheit zu verwenden, das heißt in einem Bereich, wo die Temperatur unter 1800 ⁰C liegt.

Um andererseits geeignete Eigenschaften beim Thermoelement sicherzustellen, ist es erforderlich, dieses in aufgehängtem Zustand zu halten, ohne daß es möglich ist, daß der positive und der negative Stab miteinander in Berührung kommen, mit Ausnahme des Temperaturmeßpunktes, wie vorstehend erwähnt. Da die Stäbe einen größeren Durchmesser als 3 mm sowie ausreichende Festigkeit besitzen, kann dieses Erfordernis leicht erfüllt werden, indem man die vertikale Anordnung in den Aufhängungshaltern kontrolliert. In gleicher Weise kann der Kontakt der Stäbe mit dem Schutzgehäuse oder dem Isolierrohr, mit Ausnahme des Aufhängungshalters, leicht vermieden werden.

Bei einer Konstruktion ohne Isolierrohr wird bevorzugt, eine stabilere Konstruktion einschließlich eines Abstandshalters zu verwenden, um einen Abstand zwischen den Stäben in einer Position unterhalb des Aufhängungshalters beizubehalten, obwohl die positiven und negativen Stäbe leicht außer Kontakt miteinander und mit dem Schutzgehäuse gehalten werden, indem man ihre vertikale Anordnung in dem Aufhängungshalter aufrechterhält. Genauer gesagt, der Abstandshalter ist in einem Niedrigtemperaturbereich unterhalb des oberen Endes eines Werkstücktragblockes vorgesehen, der als Wärmeisolator an der Unterseite der Behandlungskammer der HIP-Vorrichtung dient, so daß die stabilen Thermoelementstäbe außer Kontakt mit anderen Komponenten in Hochtemperaturbereichen der Behandlungskammer gehalten werden, mit Ausnahme des Stabaufhängungshalters, um Nebenschlußfehler auszuschließen, die durch nachlassende elektrische Isolierung des Abstandshalters bei hohen Temperaturen hervorgerufen werden. Das gleiche gilt für die Konstruktion, bei der das Isolierrohr oder -rohre eingebaut werden, wobei der gleiche Effekt erhalten werden kann, indem man die Stabaufnahmelöcher von mindestens einem Isolierrohr mit gleichem Durchmesser wie den Thermoelementstab ausbildet.

Somit wird in einem Falle, wo das Isolierrohr nicht verwendet wird, der Temperaturmeßfühler von einer Schutzgehäuseeinheit, in der die Stäbe des Thermoelementes in vertikal aufgehängtem Zustand angeordnet sind, und einer oberen Einhext gebildet, die an einem Ende geschlossen und an der Oberseite der Gehäuseeinheit montiert ist, um die Atmosphäre zu schützen, und der gesamte Körper des Detektors oder Meßfühlers befindet sich vertikal innerhalb einer Ofenkammer. Bei einer derartigen Konstruktion ist zur Halterung der Stäbe des Thermoelementes in aufgehängtem Zustand im Schutzgehäuse der obere Bereich des Schutzgehäuses mit geeigneter Gestalt ausgebildet, oder ein Stabaufhängungshalter geeigneter Form, beispielsweise ein nach innen vorstehender, ringförmiger Vorsprung oder Vorsprünge können an der Innenseite des Schutzgehäuses vorgesehen sein, wobei sie mit dem Stabbefestigungssockel in vorspringender Weise in Eingriff stehen.

In einem solchen Falle ist es jedoch für das Thermoelement-Aufhängungsteil schwierig, den Kontakt mit dem Thermoelement zu vermeiden, so daß die Substanzen, welche das Thermoelement und das Schutzgehäuse bilden, Abfälle bei der thermoelektromotorischen Kraft durch Diffusion als Folge des Kontaktes hervorrufen können, gekoppelt mit dem Nachteil, daß das Ersetzen eines gebrauchten Thermoelementes schwierig wird, und zwar aufgrund des Festfressens in einem langen metallischen Schutzgehäuse.

Als Maßnahme zur Überwindung dieser Probleme wird bevorzugt, ein geeignetes Material einzusetzen, und zwar unter Berücksichtigung seines Reaktionsvermögens mit dem Thermoelement-Aufhängung steil. Vor allem kann dieses Einsatzteil durch Verwendung einer geeigneten Konstruktion sehr klein gemacht werden, so daß es möglich ist, ein Material mit geeigneten Eigenschaften zu wählen, und zwar ohne Rücksicht auf die maschinelle Bearbeitbarkeit und die Kosten. Beispielsweise ist es möglich, BeO und ThO₂ zu verwenden, die ausgezeichnet in der elektrischen Isolierung aber problematisch

hinsichtlich der Toxizität oder Strahlung sind, oder kostspielige Materialien zu verwenden, wie HfO₂, ^Y?°3 oäer dergleichen. In Abhängigkeit von der Temperatur können auch Al₃O₃ oder ZrO „ verwendet werden. Ein Material dieser Art kann in Form eines Ringes oder Sockels geformt und am Stabhalter oder an der Unterseite des Stabbefestigungssockels angeordnet werden; alternativ kann daraus eine Beschichtung auf dem Stabhalter oder auf der Unterseite des Stabbefestigungssockels ausgebildet werden, und zwar mit einem geeigneten Beschichtungsverfahren, wie zum Beispiel durch Dampfabscheidung, Kathodenzerstäubung, Sprühverfahren oder dergleichen, zu denen auch PVD- und CVD-Verfahren gehören.

Wenn ein gebrauchtes Thermoelement nach dem Betrieb aus einem Schutzgehäuse entfernt wird, besteht die Möglichkeit, daß Komponenten des Gehäuses aneinander festhalten, ohne sich zu lösen. Somit ist es wünschenswert, eine Konstruktion zu verwenden, die das Einsetzen des Thermoelementes in das Schutzgehäuse von unten und seine Aufhängung durch Einhaken an einem Oberteil des Gehäuses ermöglichen.

Wenn eine Thermoelementeinheit der oben beschriebenen Art ein langes metallisches Schutzrohr verwendet, ist es auch möglich, das Gehäuse zu erden, und zwar im Hinblick auf die Vermeidung von elektrischem Rauschen beim Thermoelement. Der Vollständigkeit halber darf darauf hingewiesen werden, daß das Einsetzen oder Beschichten von heterogenem Material auch bei einer Konstruktion anwendbar ist, die ein Isolierrohr verwendet.

Die Erfindung wird nachstehend, auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile, anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen, und unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:

Fig. 1(a) einen schematischen Längsschnitt einer Thermoelementeinheit gemäß der Erfindung, wobei Teile der

Thermoelementeinheit zur Verdeutlichung weggelas

sen sind;

Fig. 1(b) einen Querschnitt längs der Linie A-A in Fig. 1(a); 5

Fig. 2 bis 4 Teillängsschnitte von weiteren Ausführungsformen gemäß der Erfindung;

Fig. 5(a) einen Teillängsschnitt einer anderen Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 5(b) einen schematischen Querschnitt längs der Linie A-A in Fig. 5(a);

Fig. 6 einen schematischen Querschnitt einer isostatischen Heißpreßvorrichtung mit einem Thermoelement-Temperaturmeßfühler gemäß der Erfindung;

Fig. 7 eine der Fig. 6 ähnliche Darstellung zur Erläuterung eines herkömmlichen Temperaturmeßverfahrens;

Fig. 8(a) einen schematischen Längsschnitt einer modifizierten Konstruktion einer Thermoelementeinheit gemäß der Erfindung;

Fig. 8(b) einen schematischen Querschnitt der Thermoelementeinheit gemäß Fig. 8(a);

Fig. 9 einen Teillängsschnitt, der Thermoelementstäbe zeigt, die in Stabaufnahmelöcher eines Isolier

rohres eingesetzt sind;

Fig.10(a) und 10(b) eine Draufsicht bzw. einen Teilschnitt des Isolierrohres längs der Linie Y-Y in Fig. 1

Fig. 11 (a) und 1Kb) sowie Fig. 12(a) und 12(b) Draufsichten und Teilquerschnitte zur Erläuterung von Beispielen zur konzentrischen Ausfluchtung von Stabaufnahmelöchern des Isolierrohres;

Fig. 13 einen schematischen Längsschnitt zur Erläuterung einer anderen Modifikation der Thermoelementeinheit gemäß der Erfindung;

Fig.14(a) einen schematischen Schnitt einer isostatischen Heißpreßvorrichtung mit einer Thermoelementeinheit gemäß Fig. 8; und in

Fig.14(b) einen Teilschnitt, der die oberen und unteren Teile der Thermoelementeinheit zeigt.

Im folgenden wird die Erfindung im einzelnen anhand von bevorzugten Ausführungsformen erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. In Fig. 1 ist ein Beispiel einer Thermoelementeinheit dargestellt, die ein Hauptteil des Hochtemperaturmeßfühlers gemäß der Erfindung darstellt. Dabei ist mit T eine Thermoelementeinheit bezeichnet; das Bezugszeichen 1 bezeichnet ein Thermoelement in Gewindebauart; das Bezugszeichen 2 bezeichnet eine Stange oder einen Stab auf der positiven Seite des Thermoelementes; und das Bezugszeichen 3 bezeichnet in gleicher Weise eine Stange oder einen Stab auf der negativen Seite des Thermoelementes. Diese Stäbe 2 und 3 sind mit Gewindebereichen an ihren oberen und unteren Enden versehen und sind mit den oberen Gewindeteilen in einen Stabbefestigungssockel 4 eingeschraubt und an letzterem mit Befestigungsmuttern 5 und 6 befestigt. Die beiden Stäbe 2 und 3 im Sockel 4 sind vertikal aufgehängt an einem Halter 13, der in einem oberen Bereich eines Schutzgehäuses 12 vorgesehen ist, welches die Stäbe aufnimmt, während ein Abstandshalter 14 aus Isoliermaterial, der zur stabilen Aufrechterhaltung eines Abstandes zwischen den beiden Stäben 2 und 3 dient, sich in einem unteren Bereich eines Niedrigtemperaturbereiches befindet,

wo der Abstandshalter ausreichende Isolierung gewährleisten kann, so daß das Thermoelement 1 entsteht. Muttern 7 und 8, aus gleichem Material und mit gleicher Form wie die Muttern 5 und 6, sind fest auf die unteren Gewindeteile der unteren Enden der Stäbe aufgeschraubt, die nach unten durch den Abstandshalter 14 vorstehen, wobei Leitungsdrähte 9 und 10 an den Muttern angebracht sind, um den Anschluß an ein nicht dargestelltes Temperatur-Aufzeichnungsgerät zu erleichtern.

Ein oberes Schutzgehäuse 11, das am oberen Ende verschlossen ist, sitzt kappenartig auf dem Haupt-Schutzgehäuse 12, das in der oben beschriebenen Weise angeordnet ist, um die Atmosphäre abzuschirmen. Hinsichtlich der Materialien für die Stäbe 2 und 3 der oben beschriebenen Thermoelement-Konstruktion besteht der Stab 2 der positiven Seite aus einem W- oder W-Re-Basismaterial, wie zum Beispiel W-3%-Re oder W-5%-Re. Andererseits besteht der Stab 3 der negativen Seite aus einem Material, das dem Material des positiven Stabes 2 entspricht, beispielsweise aus W-26%-Re für einen positiven Stab aus W- oder W-5%-Re oder aus W-25%-Re für für einen positiven Stab aus W-3%-Re in Normalfällen. Der Stabdurchmesser ist vorzugsweise größer als 3 mm zur Gewährleistung einer ausreichenden Festigkeit und Stabilität der Stäbe und zur Erleichterung der Wirkung des Schraubengewindes, insbesondere des Innengewindes, und unter Berücksichtigung der erwarteten Betriebslebensdauer bei Anwendung auf industrielle Einrichtungen.

Der oben erwähnte Befestigungssockel 4, in den die Stäbe eingeschraubt werden, ist mit Innengewindebereichen an zwei im Abstand voneinander angeordneten Positionen versehen, wie es insbesondere in Fig. 1(b) dargestellt ist. Normalerweise besteht der Befestigungssockel 4 aus dem gleichen Material wie der positive oder der negative Stab oder einem Material zwischen den positiven und negativen Stabmaterialien in der Zusammensetzung. Von den Muttern 5 bis 8 sind diejenigen auf der positiven Seite aus demselben Material wie der positive Stab 2 und diejenigen auf der negativen

Seite aus demselben Material wie der negative Stab 3. Die Leitungsdrähte 9 und 10, welche den Anschluß oder die Verbindung der Stäbe 2 und 3 mit großem Durchmesser erleichtern, bestehen beispielsweise aus 0,5 mm-Kompensations-Leitungsdrähten für W-Re, wie sie zum Beispiel von Hoskins in USA hergestellt werden.

In den Fig. 2 bis 5 sind weitere Ausführungsformen gemäß der Erfindung dargestellt, die den gleichen Grundaufbau wie die oben beschriebene Ausfuhrungsform haben und bei denen gleiche oder entsprechende Komponenten mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Die Ausführungsform nach Fig. 2 verwendet ein Schutzgehäuse, das aus einem Oberteil 12a mit einem Stabaufhängungshalter 13 und einem Unterteil 12b ohne einen derartigen Stabhalter besteht, um die (maschinelle) Bearbeitung des Stabaufhängungshalters 13, der im oberen Bereich des Schutzgehäuses vorgesehen ist, zu erleichtern.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist ein oberer Abstandshalterring 14' aus anderem Material als das Schutzgehäuse zwischen den Stabaufhängungshalter 13 und den Befestigungssockel 4 eingesetzt, um Beeinträchtigungen der thermoelektromotorisehen Kraft zu verhindern, und zwar durch Diffusion von Metallen, die durch den Kontakt der Stäbe mit dem Stabaufhängungshalter in einem Falle hervorgerufen werden können, wo der Halter aus Metall besteht, oder um ein Festfressen eines verwendeten oder gebrauchten Thermoelementes in anderen Metallteilen zu verhindern, was ein Ersetzen oder Austauschen des Thermoelementes schwierig macht.

In Fig. 4 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der ein knopfförmiger oder sockeiförmiger oberer Abstandshalter 14' auf der Seite des Thermoelementes montiert ist, um ähnliche Wirkungen zu erzielen wie mit dem Abstandshalter 14' gemäß Fig. 3. Ein Abstandshalter aus heterogenem Material kann entweder als separates Teil eingesetzt werden, wie es Fig.3 und 4 zeigen, oder an der Oberseite oder der seitlichen Seite des Stabaufhängungshalters 13 oder an der Unterseite

1 oder der seitlichen Seite des Stabbefestigungssockels 4 mit einem Beschichtungsverfahren oder dergleichen angebracht oder aufgebracht werden, auch in einem Falle der Thermoelementkonstruktion, wie sie Fig. 1 zeigt. 5

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der der Stabaufhängungshalter 13 und der Befestigungssockel 4 in der Draufsicht eine Gestalt gemäß Fig. 5(b) haben, wobei das Thermoelement auf dem Halter 13 aufgehängt wird, indem man den Stabbefestigungssockel 4 nach dem Einsetzen des Thermoelementes von unten in das Schutzgehäuse um einen Winkel von 90° dreht. Diese Stabhalterkonstruktion ist anwendbar auf die Ausführungsformen gemäß Fig. 3 und 4, um das Austauschen bzw. Ersetzen von gebrauchten Thermoelementen auch in einem Falle zu erleichtern, wo das Auseinandernehmen des Schutzgehäuses nach dem Betrieb bei hohen Temperaturen schwierig wird, so daß die laufenden Kosten reduziert werden.

Fig. 6 zeigt ein Beispiel einer Anwendung des Thermoelement-Temperaturmeßfühlers, nämlich eine isostatische Heißpreßvorrichtung oder HIP-Vorrichtung, wobei das Thermoelement in einem Hochtemperatur- und Hochdruckofen einer HIP-Vorrichtung mit einem Träger 27 an einem Ort auf der Innenseite der Hitze-Abschirmwand 24 angebracht ist. Bei diesem speziellen Beispiel besteht der Träger 27 aus metallischem Material und kann mit dem unteren Deckel des Hochdruckbehälters elektrisch kurzgeschlossen sein, um den elektrischen Abschirmeffekt des Schutzgehäuses zu verwenden, so daß ein stabiler Temperaturmeßfühler zur Verfügung steht, der frei von den Einflüssen des elektrischen Rauschens ist, das beim Einschalten eines Schalters erzeugt wird.

In den Fig. 8(a) und 8(b) ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, die weitgehend der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 1 gleicht, mit der Abweichung, daß die Stäbe 2 und 3, die mit dem Befestigungs- oder Verbindungssockel 4 verbunden sind, an ihren oberen Enden in Stabaufnahmelöchern 33 und 33' eines Isolierrohres 31 aufgenommen und aufgehängt

Ζ/ι

sind, das aus einer Anzahl von konzentrisch aufeinander gestapelten oder -gesteckten kurzen Rohrabschnitten besteht und in ein Schutzgehäuse 12 eingesetzt ist. Die Stabaufnahmelöcher 33 und 33· des Isolierrohres 31 sind mit einem Durchmesser ausgebildet, der deutlich größer ist als der der Stäbe 2 und 3 des Thermoelementes, und es ist in diesem Falle wichtig, daß die Stabaufnahmelöcher 33 und 33" der jeweiligen Rohrabschnitte in axialer Richtung in konzentrischer Ausfluchtung miteinander gestapelt bzw. aufeinander angeordnet sind, wie es Fig. 9 zeigt. Als Material für das Isolierrohr 31 kann BN zur Verwendung bei einem Wert von 2000 ⁰C sowie Al₂O- zur Verwendung bei einem Wert unterhalb von 1800 ⁰C eingesetzt werden.

In Fig. 10 bis 12 sind modifizierte Ausführungsformen und Konstruktionen mit Einrichtungen dargestellt, um die rohrförmigen Abschnitte des Isolierrohres 31 konzentrisch auszufluchten. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 10 sind die Rohrabschnitte des Isolierrohres 31 mit einem Paar von Durchgangslöchern 34 und 35 in axialer Richtung in Ausfluchtung zusätzlich zu den Stabaufnahmelöchern 33 und 33' versehen, und Ausfluchtungsstangen aus W-und/oder W-Re-Material ähnlich den Stäben 2 und 3 des Thermoelementes sind in diese Durchgangslöcher über deren gesamte Länge eingesetzt. Andererseits ist bei der Ausführungsform nach Fig. 11 und 12 das Isolierrohr 31 mit Einrichtungen versehen, so daß die Möglichkeit der Untersuchung mit einem bewährten handelsüblichen Thermoelement besteht, zusätzlich zu der konzentrischen Ausfluchtung der Stabaufnahmelöcher 33 und 33'.

Das Isolierrohr ist nämlich mit Löchern 37 und 38 zur Aufnahme der Drähte eines bewährten Thermoelementes versehen, wobei ein eingelassener Bereich 39 an der oberen Stirnfläche der Rohrabschnitte zu den Drahtlöchern 37 und 38 vorgesehen ist, um das vordere Ende des bewährten Thermoelementes T_|_ aufzunehmen.

Fig. 13 zeigt eine weitere abgewandelte Ausführungsform des Thermoelement-Temperaturmeßfühlers gemäß der Erfindung,

wobei ein Abstandshalter 16 aus einem anderen Material als das Isolierrohr 31 und mit einer Reihe von Löchern zwischen dem obersten Ende des Isolierrohres 31 und dem Befestigungssockel 4 dazwischengeschaltet ist, um die Genauigkeit der Messung zu verhinden, indem man Abfälle der thermoelektromotorischen Kraft aufgrund eines Kontaktes zwischen dem Thermoelement und dem Isolierrohr während der Benutzung über eine lange Zeitspanne verhindert.

In ähnlicher Weise wie bei den oben beschriebenen Ausführungsformen befindet sich die Thermoelementeinheit mit der oben beschriebenen modifizierten Konstruktion beispielsweise in einem Hochtemperatur- und Hochdruckbehälter einer HIP-Vorrichtung, und zwar unter Verwendung eines Trägers 25 auf der Innenseite einer Heizung 26, die innerhalb einer Hitze-Abschirmwand 24 angeordnet ist. In diesem Falle sind die Stäbe 2 und 3 in hängendem Zustand innerhalb der Stabaufnahmelöcher 33 und 33' des Isolierrohres 31 gehaltert, wobei ein Spaltabstand um die Stäbe 2 und 3 gelassen ist, da sie einen kleineren Durchmesser haben als die Stabaufnahmelöcher 33 und 33*. Im Falle des Thermoelementes gemäß Fig. 8 sind die Stäbe 2 und 3 fast außer Eingriff mit dem Isolierrohr angeordnet, wobei sie mit letzterem nur an einem oberen Punkt B in Kontakt stehen, vergleiche den oberen rohrförmigen Abschnitt in Fig. 14(b).

Die Stabaufnahmelöcher 33 und 33' in mindestens einem rohrförmigen Abschnitt 31a, der sich in einem Bereich unterhalb des oberen Endes A des Werkstück-Tragteiles 25 befindet, das auch zur Hitzeisolierung an der Unterseite der Ofenkammer oder Behandlungskammer 23 dient, sind mit im wesentlichen gleichem Durchmesser ausgebildet wie die Stäbe 2 und 3, vergleiche den unteren rohrförmigen Abschnitt in Fig. 14(b). Auch wenn sie in diesem rohrförmigen Bereich miteinander in Kontakt stehen, stehen die steifen Stäbe 2 und 3 mit dem Isolierrohr 31 oder seinen rohrförmigen Abschnitten 31a nur am Punkt B in Fig. 8 in Hochtemperaturbereichen in Kontakt, so daß Nebenschlußfehler ausgeschlossen werden, die

ORIGINAL INSPECTED

sonst Einbrüche oder Abfälle der elektrischen Isoliereigenschaften des Isoliermaterials hervorrufen könnten. Bei der Verwendung einer Kombination eines Thermoelementes aus W-Re und einem Isolierrohr aus BN befinden sich die Rohrabschnitte 31a mit engeren Stabaufnahmelöchern 33a und 33a¹ vorzugsweise in einem Temperaturbereich von weniger als 1600 ⁰C unter Berücksichtigung der elektrischen Isolierwiderstandsfähigkeit des Isolierrohres aus BN, die bei höheren Temperaturen als 1600 ⁰C nachläßt bzw. abfällt.

Da jedoch das Ziel gemäß der Erfindung in der oben beschriebenen Weise auch trotz des Kontaktes der Thermoelementstäbe mit dem Isolierrohr am Punkt B gemäß Fig. 8 erreicht werden kann, wird bevorzugt, den Kontakt auch dann zu vermeiden, wenn die Stabaufnahmelöcher am Punkt B des obersten Isolierabschnittes mit kleinerem Durchmesser ausgebildet sind, um Nebenschlußfehler zu verhindern. Die beabsichtigten Wirkungen können in ausreichendem Maße erreicht werden, wenn der Kontakt nicht in einem anderen Bereich als dem obersten Bereich stattfindet.

Nachstehend sind Versuchsergebnisse des Thermoelement-Temperaturmeßfühlers gemäß der Erfindung angegeben.

Testbeispiel 1

Als Thermoelementdrähte wurden experimentell W-5%Re und W-26%Re-Stäbe mit 3 mm Durchmesser und 800 mm Länge mit Schraubengewinden M3 χ 0,5 an ihren gegenüberliegenden Enden hergestellt. Ferner wurden Befestigungssockel aus W-26%Re, Muttern aus W-5%Re und W-26%Re aus denselben Chargen als Komponenten zur Montage der Thermoelementstäbe hergestellt.

Ferner wurden Schutzgehäuse zur Halterung und Aufhängung der Thermoelementstäbe in abgeschirmtem Zustand aus Wolfram hergestellt. Jede Thermoelementeinheit wurde zusammengebaut, indem man ein Thermoelement in einem Schutzgehäuse aufhängte und einen Isolier-Abstandshalter in einem unteren

Bereich des Schutzgehäuses derart einsetzte, daß der Abstand zwischen den Thermoelementstäben beibehalten wird. Dementsprechend war der Kontakt zwischen den Stäben des Thermoelementes und dem Schutzgehäuse auf den Aufhängungshalter beschränkt. Die resultierende Thermoelementeinheit wurde in einer HIP-Vorrichtung montiert und einem wiederholten Dauertest von Ar bei 1000 kgf/cm², einer Temperatur von 2000 ⁰C für 1 Stunde ausgesetzt.

Zu Vergleichszwecken wurden W-Re5/26-Thermoelemente mit Drahtdurchmessern von 0,5 mm und 1,0 mm (Hoskins-Produkte) in Isolierrohre gemäß einem herkömmlichen Verfahren eingesetzt, wobei jedes Thermoelement an einem Oberteil des Isolierrohres aufgehängt wurde. Diese Isolierrohre mit jeweils einem darin angeordneten Thermoelement wurden in Schutzgehäuse eingesetzt, die an den jeweiligen Vorderenden verschlossen waren, um Thermoelementeinheiten zur Verwendung als Testproben in dem gleichen Dauertest zu erhalten. Gemäß den Testresultaten ergab sich, daß die Thermoelemente mit 0,5 mm und 1,0 mm Drahtdurchmesser eine kurze Betriebslebensdauer besaßen, die nur einem bzw. zwei bis drei Betriebszyklen entsprechen, im Gegensatz zu den Proben von Thermoelementeinheiten gemäß der Erfindung, die zumindest 23 Betriebszyklen mit einer Genauigkeitsgarantie von - 1 % aushalten konnten.

Testbeispiel 2

Es wurden Abstandshalter aus BeO, ThO₂, HfO₂ bzw. Y₂°3 ⁱⁿ die Thermoelemente der oben beschriebenen Bauart für Dauerversuche eingesetzt. Als Ergebnis des wiederholten Dauerversuches von Ar bei 1000 kgf/cm², einer Temperatur von 2000 ⁰C und einer Dauer von 1 Stunde, ergab sich, daß jede der oben beschriebenen Kombinationen eine Betriebslebensdauer von mindestens einer Länge besaß, die 25 Betriebszyklen mit einer Genauigkeitsgarantie von - 1 % entspricht, wobei die Thermoelemente nach dem Gebrauch leicht herausgenommen werden konnten.

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß die Erfindung auf einen Thermoelement-Temperaturmeßfühler gerichtet ist, der zur Verwendung in einem Hochtemperatur- und Hochdruckofen geeignet ist, wobei der Temperaturmeßfühler ein Thermoelement verwendet, das aus einem Paar von Stäben mit größerem Durchmesser als übliche Thermoelementdrähte und einem Schutzgehäuse mit einem Halter besteht, der zur Halterung der Stäbe in aufgehängtem Zustand in dem Schutzgehäuse dient, ohne die Stäbe zumindest im Hochtemperaturbereich zu berühren. Alternativ dazu sind die Stäbe in ein Isolierrohr mit Stabaufnahmelöchern mit größerem Durchmesser eingesetzt, um die Stäbe in aufgehängtem Zustand zu haltern, und zwar fast ohne sie zu berühren. Da die Thermoelementdrähte aus Stäben mit großem Durchmesser bestehen, wird es möglich, die Betriebslebensdauer des Thermoelementes in erheblichem Maße zu verbessern, die Länge der Betriebslebensdauer bis zum Drahtbruch durch Vergröberung der Kristallkörner zu verlängern sowie die Widerstandsfähigkeit gegenüber Verunreinigungen durch Verunreinigungskomponenten des Atmosphärengases zu vergrößern.

Infolgedessen hat die Erfindung den bemerkenswerten Effekt, die Häufigkeit des Austausches von Thermoelementen zu reduzieren, um eine maximale Leistungsfähigkeit jeder Thermoelementeinheit unter Hochtemperatur- und Hochdruckbedingungen zu erhalten, was die industriellen Anwendungen unter Verwendung eines Ofens hoher Temperatur und hohen Druckes, wie zum Beispiel einer HIP-Vorrichtung, erleichtert. Da die Konstruktion des Thermoelement-Temperaturmeßfühlers gemäß der Erfindung den Kontakt zwischen den Thermoelementstäben und dem Isolierrohr auf einen extrem kleinen Bereich am oberen Ende des Isolierrohres begrenzt oder das Isolierrohr vollständig wegläßt, können Nebenschlußfehler, die sonst durch Abfälle des elektrischen Isoliervermögens des Isolierrohres auftreten, verhindert werden, um eine Temperaturmessung in der Praxis mit hoher Genauigkeit zu gewährleisten.

Die Stäbe des Thermoelementes, die von einem Halter am oberen Ende des Isolierrohres oder des Schutzgehäuses herunterhängen, sind mit ihrem jeweiligen unteren Bereich fast in einem freien Zustand oder vollständig frei vom Kontakt mit dem Isolierrohr, so daß Dehnungen der jeweiligen Stäbe durch thermische Ausdehnung von den unteren Bereichen absorbiert werden können, ohne Beschädigungen hervorzurufen, die sonst bei herkömmlichen Thermoelementen dieser Art infolge der thermischen Ausdehnung auftreten.

Obwohl BN-Schutzgehäuse geeignet sind, insbesondere zur Verwendung in einer N₂-Gasatmosphäre, sind metallische Schutzgehäuse unter dem Gesichtspunkt der Verbesserung der Festigkeit, der Beibehaltung einer sauberen Atmosphäre im Gehäuse und der Verhinderung von elektrischem Rauschen beim Thermoelement bevorzugt.

Das Einsetzen oder Beschichten von heterogenen Materialien auf den Stabaufhängungsteilen verhindert Verschlechterungen oder Beeinträchtigungen der Qualität beim Leistungsvermögen des Thermoelementes aufgrund der Diffusion von Substanzen infolge des Kontaktes zwischen dem Thermoelement und dem Aufhängungsteil, oder verhindert das Festfressen des Thermoelementes, das sonst seinen Austausch schwierig macht.

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Claims

KOBE STEEL, LTD. G 54 984 3-18/ Wakinohama-cho 1-chome Chuo-ku, Kobe 651 Japan Temperaturmeßfühler 20 Patentansprüche

1. Temperaturmeßfühler für einen Hochtemperatur- und Hochdruckofen , mit Thermoelementdrähten, die in einem rohrförmigen Schutzgehäuse zum Schutz gegen die Ofenatmosphäre aufgenommen wird, gekennzeichnet durch ein Paar von Stangen oder Stäben (2, 3) mit großem Durchmesser, die als Thermoelementpaar für die positive und negative Seite dienen,

und ein Schutzgehäuse (12) mit einem Stabaufhängungs-Haltebereich (13) in seinem oberen Bereich, um darin die Stäbe (2, 3) in vertikal aufgehängtem Zustand zu haltern, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß die Stäbe (2, 3) mit Ausnahme eines Temperaturmeßpunktes außer Kontakt miteinander gehalten sind, wobei das Schutzgehäuse (12) mit den Stäben (2, 3) zumindest in

einem anderen Bereich als dem Hochtemperaturbereich in Kontakt steht.

2. Temperaturmeßfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe (2, 3) aus W- und/oder W-Re-Basismaterial bestehen und daß das Schutzgehäuse (12) zumindest in einem Hochtemperaturbereich aus BN oder einem metallischen Material auf Mo-Basis oder einem metallischen Material auf W-Basis hohen Schmelzpunktes besteht.

3. Temperaturmeßfühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe (2, 3) mit Ausnahme des Temperaturmeßpunktes in einem Hochtemperaturbereich mit einer Abstandseinrichtung (14, 14') außer Kontakt miteinander und mit dem Schutzgehäuse (12) gehalten sind.

4. Temperaturmeßfühler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandseinrichtung (14, 14') ein elektrisch isolierender Abstandshalter mit Löchern zur Aufnahme der Stäbe (2, 3) ist.

5. Temperaturmeßfühler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzgehäuse (12) in seinem oberen Bereich mit einem Stabaufhängungs-Halteteil (13) versehen ist.

6. Temperaturmeßfühler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Thermoelement (1) einen Stabbefestigungssockel (4) aufweist, dessen Unterseite gegen das Stabaufhängungs-Halteteil (13) des Schutzgehäuses (12) anliegt.

7. Temperaturmeßfühler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein anderes Material als das des Schutzgehäuses (12) zumindest auf eine Kontaktfläche des Stabaufhängungs-Halteteiles (13) des Schutzgehäuses (12) und/oder die Unterseite des

Stabbefestigungssockels (4) des Thermoelementes (1) aufgebracht ist.

8. Temperaturmeßfühler nach Anspruch 7, dadurch gekenn-

zeichnet, daß das andere Material in Form eines Abstandshalters (14¹) oder durch Beschichtung der Kontaktfläche des Stabaufhängungs-Halteteiles (13) des Schutzgehäuses (12) oder des Stabbefestigungssockels (4) aufgebracht ist.
10

9. Temperaturmeßfühler nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Material aus zumindest einer Verbindung besteht, die aus der Gruppe gewählt ist, die aus BeO, ThO₂, HfO₂, Y₂O₃, Al₂O₃ und ZrO₃ besteht.

10. Temperaturmeßfühler nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzgehäuse (12) zur Aufnahme und Aufhängung des von unten eingesetzten Thermoelementes ausgelegt ist.

11. Temperaturmeßfühler nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzgehäuse (12) elektrisch geerdet ist.

12. Temperaturmeßfühler für einen Hochtemperatur- und Hochdruckofen, mit Thermoelementdrähten, die in einem rohrförmigen Schutzgehäuse zum Schutz gegen die Ofenatmosphäre aufgenommen sind, gekennzeichnet durch ein Paar von Stangen oder Stäben (2 oder 3) mit großem Durchmesser, die als Thermoelementpaar für die positive und die negative Seite dienen, und ein Isolierrohr (31) mit einem Stabaufhängungs-Haltebereich in seinem oberen Bereich, um die Stäbe (2, 3) darin in vertikal aufgehängtem Zustand zu haltern, und mit Stabaufnahmelöchern (33, 33') mit größerem Durchmesser als die Stäbe (2, 3) zumindest in einem Hochtemperaturbereich, die einen Abstand zwischen

den Thermoelementstäben (2, 3) und den Stabaufnahmelöchern (33, 3') lassen, wobei die Stäbe (2, 3) in der Stabaufnahme in einem im wesentlichen kontaktfreien Zustand aufgehängt sind.

13. Temperaturmeßfühler nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Thermoelementstäbe (2, 3) aus W- und/oder W-Re-Basismaterial bestehen und daß das Isolierrohr (31) und/oder das Schutzgehäuse (12) zumindest im Hochtemperaturbereich aus BN bestehen.

14. Temperaturmeßfühler nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Thermoelementstäbe (2, 3) einen Durchmesser haben, der größer oder gleich 3 mm ist.

15. Temperaturmeßfühler nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eines (33a, 33a¹) der Stabaufnahmelöcher (33, 33') des Isolierrohres (31) mit einem Durchmesser ausgebildet ist, der im wesentlichen gleich dem der Stäbe (2, 3) in einem Tieftemperaturbereich ist.

16. Temperaturmeßfühler nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Isolierrohr (31) aus einem Stapel oder einer zusammengesteckten Anordnung von kurzen Rohrabschnitten besteht.

17. Temperaturmeßfühler nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Isolierrohr (31) mit Mitteln (34, 35; 37, 38) zur konzentrischen Ausfluchtung der aufeinander gestapelten Rohrabschnitte versehen ist und ein Paar von Durchgangslöchern (34, 35; 37, 38) in jedem Rohrabschnitt zusätzlich zu den Stabaufnahmelöchern (33, 33') und in die Durchgangslöcher eingesetzte Ausfluchtungsstangen aufweist.

18. Temperaturmeßfühler nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausfluchtungsstangen aus einem W- und/oder W-Re-Basismaterial bestehen.

19. Temperaturmeßfühler nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Isolierrohr (31) mit Mitteln zur konzentrischen Ausfluchtung der aufeinander gestapelten rohrförmigen Abschnitte (31) in axialer Richtung versehen ist und ein Paar von Durchgangslöchern (34, 35; 37, 38), die in jedem Rohrabschnitt zusätzlich zu den Stabaufnahmelöchern (33, 33') ausgebildet sind, sowie Thermoelementdrähte aufweist, die in die Durchgangslöcher (34, 35; 37, 38) eingesetzt sind und bewährte Eigenschaften hinsichtlich der thermoelektromotorischen Kraft aufweisen, um das Thermoelement (1) des Temperaturmeßfühlers zu testen.

20. Temperaturmeßfühler nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Thermoelement (1) in aufgehängtem Zustand in dem Isolierrohr (31) gehaltert ist, wobei die Unterseite des Stabbefestigungssockels gegen das obere Ende des Isolierrohres (31) anliegt.

21. Temperaturmeßfühler nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Thermoelement (1) in aufgehängtem Zustand in dem Isolierrohr (31) gehaltert ist, wobei die Unterseite des Stabbefestigungssockels (4) gegen das obere Ende des Isolierrohres (31) über einen Abstandshalter (14') aus einer anderen Art von Material als das Isolierrohr (31) oder mit einer Beschichtung aus einer anderen Art von Material anliegt, die an der Unterseite des Stabbefestigungssockels (4) ausgebildet ist.

22. Temperaturmeßfühler nach Anspruch 21, daß die andere Art von Material aus zumindest einer Verbindung besteht, die aus der Gruppe gewählt ist, die aus BeO, Y₃O₃, Al₃O₃, HfO₂ und ZrO₂ besteht.