DE644931C

DE644931C - Ceramic resistance thermometer

Info

Publication number: DE644931C
Application number: DES116933D
Authority: DE
Inventors: Dr Heinz Gruess
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Priority date: 1935-01-27
Filing date: 1935-01-27
Publication date: 1937-05-18

Description

Keramisches Widerstandsthermometer Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein keramisches Widerstandsthermometer.Ceramic Resistance Thermometer The present invention relates on a ceramic resistance thermometer.

Es sind bereits Widerstandsthermometer aus keramischen Stoffen bekannt, bei denen ein: einseitig geschlossener Hohlzylinder mit überall gleicher Wandstärke als Widerstandskörper. verwendet wird. Die Stromzuführung erfolgt mittels Metalldrähten, die an ihrem Ende in einen guten Leiter für Elektrizität, insbesondere Graphit, eintauchen. Dieser Leiter umgibt einerseits das geschlossene Ende des Widerstandskörpers und ist anderseits in diesen-Teil des Körpers innen eingebracht. Das ganze Gerät ist durch einen Deckel verschlossen.Resistance thermometers made of ceramic materials are already known, where a: one-sided closed hollow cylinder with the same wall thickness everywhere as a resistance body. is used. The power is supplied by means of metal wires, which at their end into a good conductor for electricity, especially graphite, immerse. On the one hand, this conductor surrounds the closed end of the resistor body and on the other hand it is brought into this part of the body inside. The whole device is closed by a lid.

Bei Bemttzung eines derartigen Widerstandsthermometers treten nun insbesondere zwei Mängel auf.When using such a resistance thermometer, two shortcomings in particular.

r.- Der Graphit tritt mit dem Silicium des keramischen Widerstandskörpers bei den zu anessenden hohen Temperaturen (Soo bis 1000°.C) in Reaktion, und es bildet sich an der Grenze zwischen den beiden Stoffmeine Schicht von Si licinmcarbid (SiC) aus, die die Konstanz des Übergangswiderstandes zerstört.r.- The graphite joins the silicon of the ceramic resistor body at the high temperatures to be measured (Soo to 1000 ° .C) in reaction, and it forms at the boundary between the two substances my layer of silicon carbide (SiC) which destroys the constancy of the contact resistance.

2. Auf dein oberen, von dem Graphit nicht berührten. Teil des Widerstandskörpers schlagen sieh Metalldämpfe nieder, so daß der Bereich dies Stromdurchganges nicht auf den mit dem Graphit in Berührung stehenden Teil beschränkt bleibt, sondern sich nach oben ausdehnt und ein Teil des Meßstromes über diesen oberen Teil des Widerstandskörpers fließt. Auch hierdurch tritt eine unliebsame Störung der Konstanz des Widerstandes des ganzen Gerätes auf.2. On your upper one, not touched by the graphite. Part of the resistance body knock down metal fumes so that the area of this current does not pass remains limited to the part in contact with the graphite, but rather itself expands upwards and a part of the measuring current over this upper part of the resistor body flows. This also results in an unpleasant disturbance of the constancy of the resistance of the whole device.

Diese Mängel werden erfindungsgemäß dadurch beseitigt, daß als der die leitende Verbindung herstellende Stoff, Glas oder ein keramischer Stoff, beispielsweise Porzellan oder Sinterkorund, zur Verwendung gelangt.These shortcomings are eliminated according to the invention in that as the the material producing the conductive connection, glass or a ceramic material, for example Porcelain or sintered corundum, is used.

Da diese Körper von gleicher Art wie der Stoff des Widerstandskörpers sind. so wird hierdurch die Bildung einer die Konstanz des Cbergangswiderstandes störenden Schicht vermieden. Ferner wird der Widerstand des Teiles des Widerstandskörpers, in dem der Stromdurchgang stattfinden soll, klein im Verhältnis zu dem des übrigen Teiles des Körpers gehalten. Hierdurch wird -erreicht, daß der Bereich des keramischen Stoffes-, in dem der Stromdurchgang stattfinden soll, unabhängig von der Eintauchtiefe der Meßanordnung in ein Wärmbad oder einen Ofen ist. Es ergibt sich durch diese Gestaltung des zwischen den Elektroden befindlichen keramischen Stoffes gegenüber dem übrigen Teil des keramischen Körpers ein wohldefinierter Durchlaßbereich für den elektrischen Strom auch für den Fall, wenn mit den in Zonen verhältnismäßig hoher Temperatur befindlichen Oberflächen des keramischen Stoffes Metalle oder Metalloxyde reagiert haben.Because these bodies are of the same type as the material of the resistance body. in this way the formation of a layer which interferes with the constancy of the contact resistance is avoided. Furthermore, the resistance of the part of the resistance body in which the passage of current is to take place is kept small in relation to that of the remaining part of the body. It is thereby achieved that the area of the ceramic material in which the passage of current is to take place is independent of the immersion depth of the measuring arrangement in a heating bath or an oven. This design of the ceramic material located between the electrodes results in a well-defined passage area for the electric current compared to the rest of the ceramic body, even in the event that metals or metal oxides have reacted with the surfaces of the ceramic material located in zones of relatively high temperature .

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele dargestellt, die zur Durchführung der Erfindung besonders zweckmäßig verwendet werden können. Insbesondere ist in Fig. i eine Anordnung im Querschnitt veranschaulicht, bei der die Elektroden zu beiden Seiten eines einseitig abgeschlossenen keramischen Rohres angeordnet sind. Die Fig.2 gibt einen Querschnitt durch eine Anordnung wieder, bei der sich die Elektroden in zwei Kanälen befinden, die in ein und demselben keramischen Körper vorhanden sind.In the drawing, two exemplary embodiments are shown, which are used for Implementation of the invention can be used particularly expediently. In particular Fig. i shows an arrangement in cross section in which the electrodes are arranged on both sides of a ceramic tube closed on one side. 2 shows a cross section through an arrangement in which the electrodes located in two channels that exist in one and the same ceramic body are.

In Fig. t ist mit i ein einseitig geschlossenes Rohr aus keramischem Stoff bezeichnet, dessen Wandstärke in der Umgebung seines abgeschlossenen Endteiles 2, der eigentlichen Meßstelle, stark verjüngt ist. Die Meßstelle selbst ist innen und außen mit einem bei hoher Temperatur den elektrischen Strom leitenden nichtmetallischen Stoff 3 und 4, z. B. Glas, umgeben. Die metallischen Zuführungsleitungen 5 und 6 stehen erst mittelbar durch den leitenden nichtmetallischen Stoff 3 und 4 mit der keramischen Masse 2 in Verbindung. Die Austrittsstelle 7 der Stromzuführungsleitung aus dem keramischen Rohr i ist durch Einschmelzungen 8 nach außen hin abgeschlossen, wodurch der innere Thermometerraum vor Beschädigung und Verschmutzung geschützt ist. Zum gleichen Zweck ist ferner der ganze Widerstandskörper zusammen mit seinen Zuleitungsdrähten von dem Schutzrohr 9 aus keramischem Stoff umgeben.In FIG. T, i denotes a tube made of ceramic which is closed on one side Substance denotes whose wall thickness in the vicinity of its closed end part 2, the actual measuring point, is strongly tapered. The measuring point itself is inside and on the outside with a non-metallic one that conducts electric current at high temperature Fabric 3 and 4, e.g. B. glass, surrounded. The metallic supply lines 5 and 6 are only indirectly through the conductive non-metallic substance 3 and 4 with the ceramic mass 2 in connection. The exit point 7 of the power supply line from the ceramic tube i is closed to the outside by fusions 8, whereby the inner thermometer chamber is protected from damage and contamination is. For the same purpose, the whole resistance body is also together with his Lead wires surrounded by the protective tube 9 made of ceramic material.

In Fig. 2 sind in einem keramischen Körper t o zwei sich nach unten erweiternde Kanäle i i und 12 vorhanden, in denen die Elektroden 13 und 14 angeordnet sind. Sie sind an ihren Enden beträchtlich verstärkt und stehen dort über die Zwischenschichten 15 und 16 aus bei hohen Temperaturen den elektrischen Strom leitendem, nichtmetallischem Stoff, z. B. Glas, mit der keramischen Masse des Körpers i o in leitender Verbindung.In Fig. 2 are in a ceramic body to two by widening bottom channels ii and 12 present, in which the electrodes are disposed 1 3 and 14. They are considerably reinforced at their ends and are there via the intermediate layers 15 and 16 made of non-metallic material which conducts electrical current at high temperatures, e.g. B. glass, with the ceramic mass of the body io in conductive connection.

Die zwischen den metallischen Elektroden und der keramischen Masse vorgesehenen Zwischenschichten oder Glasuren, ebenfalls aus keramischem Stoff, reagieren nur an der Oberfläche mit der für die Widerstandsmessung hauptsächlich in Betracht kommenden keramischen Masse und verändern deshalb nur die Leitfähigkeit der Berührungsschichten. Für die Auswahl geeigneter Zwischenschichten aus keramischem Material ist der Umstand wichtig, daß diese Schichten zwar ebenfalls durch langsam hineindifiundierendes Metall in ihrer Leitfähigkeit verändert werden, daß diese Änderung aber praktisch keinen Einfluß auf die Meßergebnisse hat, wenn die Zwischenschicht wesentlich besser leitet als die keramische Masse. Weil z. B. Porzellan bei 8oo° C etwa 5oo mal so gut leitet als Sinterkorund, wird Porzellan als Zwischenschicht und Sinterkorund als keramische Widerstandsmasse benutzt. Soll da- gegen Porzellan als Widerstandsmasse dienen, so kann man mit Glas- oder Porzellanglasuren eine Zwischenschicht zur Metallelektrode herstellen, deren Leitfähigkeit keinen nennenswerten Einfluß auf den Gesamtwiderstand des Thermometers ausübt. Die Zwischenschichten mit tieferem Erweichungspunkt besitzen den Vorteil, daß sich die Metallelektroden in der flüssigen Schicht, ohne daß übergangswiderstände durch eingeschlossene Luftmassen entstehen, einbetten lassen, wodurch eine einwandfreie Verbindung zwischen den Metall- elektroden und der keramischen Masse ge- währleistet ist.The intermediate layers or glazes provided between the metallic electrodes and the ceramic mass, also made of ceramic material, only react on the surface with the ceramic mass, which is mainly used for the resistance measurement, and therefore only change the conductivity of the contact layers. For the selection of suitable intermediate layers of ceramic material, the fact is important that these layers are likewise varied by slowly hineindifiundierendes metal in its conductivity, that this change but has virtually no influence on the measurement results, when the intermediate layer derives substantially better than the ceramic mass . Because z. B. Porcelain conducts about 500 times as well as sintered corundum at 8oo ° C, porcelain is used as an intermediate layer and sintered corundum as a ceramic resistance compound. If, on the other hand, porcelain is to be used as a resistance compound, glass or porcelain glazes can be used to create an intermediate layer to the metal electrode, the conductivity of which has no appreciable influence on the overall resistance of the thermometer. The intermediate layers with a lower softening point have the advantage that the metal electrodes in the liquid layer are formed without the contact resistance due to trapped air mass is to embed blank, ensured whereby a proper connection between the metal electrode and the ceramic mass.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Ceramic resistance thermometer, in which at least one of the atis metal current supply lines is arranged in a tube made of ceramic material, which is closed on one side, and is preferably in conductive connection with the ceramic material in the vicinity of the closed end part, this connection being made by a material that has a has a significantly greater specific conductivity than the resistance mass itself, characterized in that glass or a ceramic material, for example porcelain or sintered corundum, is used as the material producing the conductive connection.

2. A ceramic resistance thermometer according to claim i, characterized in that the resistance of the part of the resistance body, in which the passage of current is to take place, small to that of the remaining portion of the body is maintained in the ratio so as in this way the passage of current, even at high tem- to restrict temperatures of the entire resistance body essentially to this area of the resistance body.