DE592886C

DE592886C - Thermoelement

Info

Publication number: DE592886C
Application number: DES98305D
Authority: DE
Inventors: Paul Conrath
Original assignee: Siemens Plania Werke AG
Current assignee: Siemens Plania Werke AG
Priority date: 1931-04-25
Filing date: 1931-04-25
Publication date: 1934-02-16

Description

Thermoelemente für pyrometrische Zwecke unter Verwendung von Kohle als Elektrodenmaterial sind bereits vorgeschlagen worden; 'bei ihnen^ werden jedoch die Kohlenstoffe " entweder in Form von Stäben nach Art der Bogenlichtkohlen angewendet, oder die Kohlenstoffe werden in Pulverform in U-förmig gebogene Röhren aus feuerfestem Material eingepreßt. Man erhält so aber keine für hohe Temperaturen brauchbaren Thermoelemente; denn wenn man die Kohlenstoffe, z. B. Graphit und Kohle, mit dem als Bindemittel notwendigen Teerpech in Form von Stäben nach Art der Bogenlichtkohlen in Ringöfen bei den dabei üblichen Temperaturen von höchstens 1200 bis 1400⁰C brennt, sind die so erhaltenen ■Stäbe höchstens bis zu Temperaturen von 1200 bis 1400 ° stabil. Verwendet man die aus solchen Stäben hergestellten Thermoelemente bei höheren Temperaturen, deren Bereich durch die Kohlepyrometer gerade mit erschlossen werden soll, so ändert sich der physikalische Zustand beider Kohlenstoffstäbe so erheblich, daß man auch nur einigermaßen

richtige Meßergebnisse nicht erhält. Überdies ist auch bei Benutzung eines solchen Thermoelementes zur Messung niedriger Temperaturen die Thermokraft viel zu niedrig, als daß sich mit den normalen Betriebsanzeigeinstrumenten brauchbare Meßergebnisse erzielen ließen.

Wenn man nach dem zweiten bekannten Herstellungsverfahren die Kohlenstoffe in Pulverform in U-förmig gebogene Röhren aus feuerfestem Material einpreßt, erhält man ebenfalls keine brauchbaren Thermoelemente. Insbesondere sind diese Thermoelemente ebenfalls für hohe Temperaturen nicht verwendbar, da ihre Haltbarkeit von der Beständigkeit des feuerfesten Materials abhängig ist, aus dem die Röhren bestehen. Bei hohen Temperaturen vereinigt sich der Kohlenstoff mit der Rohrwand unter Carbidbildung, was die Zerstörung des Rohres zur Folge hat.

Diese Nachteile werden gemäß der Erfindung vermieden. Die Erfindung besteht darin, daß die beiden die Thermokraft erzeugenden Glieder, die in bekannter Weise aus verschiedenen Kohlenstoffen bzw. deren Mischung bestehen, graphitierte beispielsweise elektrographitiert sind. Infolge der Graphitierung ist das Thermoelement nicht nur für sehr hohe Temperaturen, z.B. auch solche über 3000⁰C, brauchbar, sondern es hat auch eine besonders hohe Thermokraft. So weisen z. B. Thermoelemente gemäß der Erfindung bei 1000⁰ C eine elektromotorische Kraft von mehr als 13 mV auf, während das bekannte Platin-Platinrhodium-Thermoelement bei derselben Temperatur nur etwa 9,4 mV ergibt. Gegenüber den bekannten Thermoelementen haben sie ferner den Vorzug

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Paul Conraih in Berlin-Weißensee.'

einer hohen chemischen und mechanischen Widerstandsfähigkeit, einer großen Leistungsfähigkeit und der billigen Herstellung.

Besonders günstige Ergebnisse erhält man, wenn das eine Glied des Thermoelementes durch Graphitierung aus schwer graphitierbarem Kohlenstoff, z. B. Ruß, Holzkohle, und das andere Glied aus leicht graphitierbarem Kohlenstoff, z. B. Petrolkoks, hergestellt wird. Bei der ίο Graphitierung geht dann das erste Glied trotz der hohen Graphitierungstemperatur nicht in weichen Graphit über, während das zweite, aus leicht graphitierbarem Kohlenstoff hergestellte Glied in weichen Graphit mit hoher Leitfähigkeit umgewandelt wird.

Als Bindemittel setzt man dem für das erste

Glied bestimmten Kohlenstoff Stoffe zu, die schwer graphitierbar sind, und dem Kohlenstoff des zweiten leicht graphitierbaren Gliedes

ao solche Stoffe, die leicht graphitierbar sind.

Bei der Herstellung wird so vorgegangen, daß das Ausgangsmaterial beispielsweise in feinster Verteilung mit dem Bindemittel gemischt wird. Die Mischung wird alsdann geformt und im Ofen gebrannt. Die so erhaltenen Körper werden darauf z. B. nach dem bekannten Verfahren der Elektrographitierung in den graphitischen Zustand überführt.

Die besondere Beschaffenheit der gräphitierten Glieder des Thermoelementes erfordert eine besondere Verbindungsart an der Stelle, an der sie der hohen Temperatur ausgesetzt werden. Ein sehr wirksamer Kontakt ergibt sich z. B., wenn man die fertig graphitierten Glieder in bei Thermoelementen bekannter Weise miteinander verschraubt, oder wenn man sie konisch gestaltet und miteinander verkeilt. Man kann sie aber auch mit Hilfe eines geeigneten Kittes verbinden, z. B. mit Hilfe eines verkokbaren Kittes, der dann durch einen Brennprozeß in leitende Kohle verwandelt wird.

Als Form für die graphitierten Glieder des

Thermoelementes ist die in der Zeichnung dargestellte, für Thermoelemente bekannte Form besonders geeignet. Das eine Glied α ist als Rohr ausgebildet und das zweite Glied b als Stab. Der Stab ist in bekannter Weise von der inneren Rohrwandung isoliert angebracht. Bei c sind die Glieder miteinander verschraubt, d ist eine Isolierung, die aus einer geeigneten keramischen Masse, z. B. aus Porzellan, Siliciumdioxyd oder Zirkonoxyd, bestehen kann. Sie wird, was besonders wesentlich ist, nur so weit an c herangeführt, daß sie nicht in ein Gebiet hineinragt, in dem sie durch die hohen Temperaturen gefährdet wird. Für die Zone höchster Temperatur ist es zweckmäßig, keine besonderen Zwischenmaterialien zwischen Rohr und Stab anzubringen, sondern in bekannter Weise einen Gasraum e freizulassen, f und g sind Metallüberzüge der Kohlen, die der Stromabnahme dienen.

Zum Schutz gegen störende Einflüsse kann das ganze Thermoelement in üblicher Weise mit einer äußeren Schutzhülle versehen werden, z. B. mit einem bekannten Schutzrohr, insbesondere aus Kohle, oder mit einer auf seiner Oberfläche aufgetragenen Schutzschicht. Das Schutzrohr schützt das Thermoelement auch gegen störende elektrische Außenströme, wie sie z. B. in elektrischen öfen auftreten können. Das Thermoelement gemäß der Erfindung bietet auch bei niederen Temperaturen vielfach Vorteile wegen seiner Einfachheit und der Indifferenz der Stoffe, aus denen es besteht.

Claims

Patentansprüche:

1. Thermoelement für hohe Temperaturen, dessen beide die Thermokraft hervorrufenden Glieder aus verschiedenen Kohlenstoffarten bzw. deren Mischungen bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß beide die Thermokraft erzeugenden Glieder graphitiert sind.

2. Thermoelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß' das eine Glied aus schwer graphitierbarem, graphitiertem Kohlenstoff und das andere Glied aus leicht graphitierbarem, graphitiertem Kohlenstoff besteht. g₀

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen