DE593022C - Thermoelement - Google Patents

Description

• Thermoelement Es ist eine schwierige Aufgabe, Thermoelemente für hohe Temperaturen, insbesondere zur Temperaturmessung, herzustellen. Nur wenige der bekannten Thermoelemente sind für Temperaturen über z6oo ° und für längere Benutzungsdauer geeignet.
• Gemäß der Erfindung besteht die eine Elektrode des neuen Thermoelementes in an sich bekannter Weise aus Graphit, und die andere Elektrode besteht aus Tantalkarbid. Solche Thermoelemente halten sehr hohe Temperaturen aus und besitzen eine verhältnismäßig lange Lebensdauer bei gleichbleibender elektrömotorischer Kraft.
• Tantalkarbid ist eine chemische Verbindung, die einen sehr hohen Schmelzpunkt besitzt und in dieser Hinsicht das für Thermoelemente bereits bekannte Tantalmetall weit übertrifft. In Verbindung mit einer an sich bekannten Elektrode aus Graphit bildet das Tantalkarbid ein Thermoelement, mit dem man eine einwandfreie Temperaturmessung bei etwa 2ooo° und bei höheren Temperaturen vornehmen kann.
• Die besondere Eignung des Tantalkarbids im Vergleich zum metallischen Tantal :war nicht ohne weiteres vorauszusehen, denn über die thermoelektrischen Eigenschaften einer Verbindung, im vorliegenden Falle eines Karbides, läßt sich aus dem Verhalten des ihm zugrunde liegenden Metalls nichts voraussagen. Während man im Gegenteil bisher bestrebt war, bei den aus Tantalmetall und Graphit bestehenden Thermoelementen die Bildung des Karbides durch besondere Maßnahmen zu verhindern, wird das neue Thermoelement gerade unter Verwendung des Karbides gebildet. Es hat sich ergeben, daß bis zu Temperaturen von etwa 2ooo ° einer Temperaturdifferenz von zoo ° eine elektromotorische Kraft von ungefähr x Millivolt entspricht, so daß die Temperaturspannungscharakteristik des neuen Thermoelementes, der graphische Ausdruck der Beziehung zwischen Temperatur und elektromotorischer Kraft, eine gerade Linie in einem rechtwinkligen Koordinatensystem ist. Da Tantalkarbid bei Temperaturen über 4000' schmilzt und Graphit Temperaturen bis zu mindestens 250o° C aushält, ist der Temperaturbereich sehr groß, innerhalb dessen das Thermoelement gemäß der Erfindung verwendet werden kann. Tantalkarbid besitzt außerdem nicht die Eigenschaft, bei hohen Temperaturen brüchig zu werden oder sein Kristallgefüge zu verändern.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel im Längsschnitt dargestellt. Wie die Abbildung dort zeigt, kann das Thermoelement in bekannter Weise stabförmig gebaut sein, doch sind auch andere Bauarten, wie sie bei Thermoelementen üblich sind, möglich. Die Röhre r besteht aus Graphit und bildet den einen Teil des Thermoelementes. An dem einen Ende dieser Graphitröhre ist der Schenkel aus Tantalkarbid eingesetzt. Das Tantalkarbid kann, wie die Abbildung zeigt, die Form eines Drahtes 2 besitzen. Das Ende 3, an dem die beiden Teile vereinigt sind, ist die Stelle, wo das Thermoelement erhitzt wird. Der Tantalkarbiddraht liegt von den Wandungen der Graphitröhre genügend weit entfernt und behält auch bei hohen Temperaturen seine ursprüngliche Lage bei. Er kann aber auch durch eine isolierende Scheibe 4. gehalten werden, beispielsweise aus Zirkonoxyd oder Thoriumoxyd. Falls das Thermoelement von verhältnismäßig geringer Größe ist, kann das eine Ende in bekannter Weise mittels einiger rings um die Graphitröhre gelegter Kupferröhren j gekühlt werden, die in geeigneter Weise an dem Graphitrohr i angebracht sind und durch die eine Kühlflüssigkeit, beispielsweise Wasser, zirkuliert. Die Kühlung kann fortgelassen «erden bei Thermoelementen, die so lang sind, daß dabei keine Gefahr besteht, daß auch das kalte Ende warm wird. Bei der Verwendung von Kupferröhren kann, wie es bekannt ist, durch diese der elektrische Kontakt mit dem Graphitteil hergestellt werden, wie dies in 6 gezeigt ist. Der Kontakt mit dem Tantalkarbiddraht wird dann bei h angebracht. Diese Kontakte 6 und 7 können durch Leitungen 8 und g mit einem geeigneten Meßinstrument, beispielsweise einem statischen oder dynamischen Millivoltmeter verbunden. werden.
• Ein Thermoelement dieser Art zeigte eine elektromotorische Kraft von ungefähr ein Millivolt bei Zoo ° C Temperaturdifferenz und gestattete Messungen von etwa -ooo° C ohne jede Schwierigkeit. Diese Temperatur ist jedoch nicht die Grenze der Leistungsfähigkeit. Das Tantalkarbid litt in keiner Weise, und es traten auch bei langem Gebrauch keine schädlichen Formänderungen auf.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE Z. Thermoelement, insbesondere zur Messung hoher Temperaturen, dadurch gekennzeichnet, daß dies eine Elektrode in an sich bekannter Weise aus Graphit und die andere Elektrode aus Tantalkarbid besteht. Thermoelement nach Anspruch Z, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Graphitrohr (Z) ein mit dem einen Rohrende verbundener Tantalkarbiddraht (2) angeordnet ist. 3. Thermoelement nach Anspruch Z und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Graphitrohr an einem Ende mit Kühlrohrwindungen versehen ist, die zugleich zum elektrischen Anschluß dienen können.