DE7419633U - Vorrichtung zur thermoelektrischen Temperaturmessung - Google Patents
Vorrichtung zur thermoelektrischen TemperaturmessungInfo
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Description
Schuiling Metall Chemie BV
Hengelo (0)/Holland
Hengelo (0)/Holland
Prankfurt a.M., den 5.6.74 DrSäl/HWi
prov.No. 7 4 8 1
Vorrichtung zur thermoelektrischen Temperaturmessung
Die Neuerung betrifft eine Vorrichtung zur thermoelektrischen Temperaturmessung von Metallschmelzen, insbesondere Eisenschmelzen.
Es ist bekannt, zum Messen und Überwachen der Temperaturvon Schmelzen, insbesondere Metallschmelzen, Thermoelemente
zu verwenden. Da derartige Elemente fein längeres Verbleiben in der Schmelze nicht ohne raschen Verschleiß überstehen,
hat man in der Praxis im allgemeinen auf eine kontinuierliche bzw. ständige Temperaturmessung von Metallschmelzen, wie
Eisenschmelzen, mittels Thermoelementen verzichtet und die Messung meist knapp vor dem Abgießen durch kurzzeitiges
Eintauchen des Thermoelementes in die Metallschmelze vorgenommen. Nach einem bekannten Vorschlag hat man daher auch
schon ein ständig im Schmelzofen eingebautes Thermoelement vorgesehen, das in ein von der Schmelze chemisch nicht
angreifbares und gegen TemperatürSchwankungen beständiges
Schutzrohr, beispielsweise aus Graphit, eingeschlossen ist ( Pat.Anm. S. 13 000 421, 8/80, Bekanntm. 24.4.52).
—2—
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Man hat auch schon zur Temperaturmessung von Metallschmelzen
vorgeschlagen, das Thermoelement in handelsübliche Graphitrohre einzulegen, wobei das Thermoelement
durch ein übliches keramisches Rohr geschützt ist. Hierbei wurde jedoch wegen ungenügender Standzeiten des Graphitrohres
infolge Aufkohlung der Schmelzen meistens bald das keramische Schutzrohr und dann das Thermoelement schadhaft
( DT-PS 834 757). In weiterer Ausgestaltung dieser Temperaturmeßtechnik hat man daher außer dem üblichen
keramischen Schutzrohr des Thermoelements zwei weitere verwendet, wobei das äußerste Schutzrohr aus Graphit besteht
und das mittlere aus einem resistenten Metall wie Titan, Zirkonium oder Nickel, welche mit Kohlenstoff keine niedrigschmelzenden Verbindungen bilden. Die Abmessungen der
Rohre können dabei weitgehend den Verhältnissen angepaßt werden und die vorbekannte Vorrichtung erlaubt auch DauermesBungen
mit automatischer Registrierung ( DT-GM 1 637 230; DT-PS 834 757). In der betrieblichen Praxis haben sich
derartige Meßanordnungen bisher nicht einführen können, sei es, daß mit Graphitrohren ummantelte Thermoelemente ungenügende
mechanische Festigkeit oder nicht ausreichende Standzeiten in Eisenschmelzen aufwiesen oder mit mehreren
unterschiedlichen Schutzrohren versehene Thermoelemente nicht wirtschaftlich zu handhaben waren.
Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und wirtschaftlich arbeitende Vorrichtung zur Temperaturmessung
von Metallschmelzen, insbesondere Gußeisenschmelzen, bereitzustellen. Die Neuerung löst diese Aufgabe mit einer
Vorrichtung zur thermoelektrischen Temperaturmessung von Metallschmelzen, wobei das Thermoelement mit einem kohlenstoffhaltigen
Schutzrohr und einem Keramikschutzrohr versehen ist. Die Neuerung bei einer Vorrichtung der genannten Art
besteht nun darin und ist gekennzeichnet, durch einen,
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ein gasdichtes Keramikrohr 2 des Thermoelements 12 auf bis zu 2/3 seiner länge umgebenden Schutzkörper 1 auc
kohlenstoffhaltigem, feuerfestem Material, wobei der Schutzkörper 1 über die Klammer 6 mit einem das Keramikrohr 2
umgebenden Stahlrohr 3 und dem Anschlußgehäuse 4 verbunden ist und das Anschlußgehäuse 4 von einer das
Stahlrohr 3 umgreifenden Halterung 8 mit Gestänge 10 getragen wird ( siehe Fig. 1 ).
Kennzeichnend für die neuerungsgemäi3e thermoelektrische
Gießvorrichtung ist die Kombination und konstruktive Anordnung hochtemperaturbeständiger keramischer Bauteile,
die unter Berücksichtigung eines gewissen Bewegungsspiels mit metallischen Bauteilen eine Einheit bilden.
Diese Baueinheit ist äußerst schockbeständig und unempfindlich beim Hantieren. Für die Punktion der Vorrichtung
ist es weiterhin wichtig, daß das in dem Anschlußgehäuse führende Innere keramische Schutzrohr und die darin befindlichen
Thermoschenkel belüftet werden und ein Austausch der Gasatmosphäre aus dem Inneren des Schutzrohres stattfinden
kann. Zu diesem Zweck ist das AnschlußgeMuse offen und mit
Öffnungen in dem Gehäuseboden versehen und hierzu dient weiterhin die Anordnung der Schutzrohre mit jeweils dazwischenliegenden
Ringspalten. Da die Kombination der Rohre in einer beweglichen Anordnung erfolgt, können auch durch Temperaturschwankungen
bedingte Spannungen ausgeglichen werden, ohne daß es zu einer vorzeitigen Beschädigung des Thermoelements
kommt. Die bewegliche Anordnung sowie Ringspaltanordnung bewirkt ferner, daß bei einer nicht zu vermeidenden Porosität
des Schutzkörpers 1 flüssige oder gasförmige Stoffe, die durch das kohlenstoffhaltige Material des Schutzkörpers 1 dringen
oder diffundieren, in dem Ringspalt aufgefangen und abgeführt werden und das Platinthermoelement bzw. dessen keramisches
Schutzrohr nicht mehr schädigen können.
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Im I1V1He der Notwendigkeit längerer elektrischer
Ableitungen von der Thermoelementlötstelle ist es zweckmäßig,
diece Ableitungen durch Anwendung wassergekühlter Schutzgehäuse gegenüber der Schmelzofenhitze zu schützen.
Im allgemeinen ist dies aber nicht erforderlich und es genügt, daß die Halterung 8 der Meßvorrichtung einen
Schutzschild 11 aufweist, der zweckmäßig eine wärmedämmende Auflage 9 aus z.B. Asbestinaterial trägt.
Der feuerfeste, kohlenstoffhaltige Werkstoff des Schutzkörpers 1 , der in direkter Berührung mit ler Metallschmelze,
insbesondere Eisenschmelze steht, soll neuerungsgemäß folgende Eigenschaften aufweisen: Hohe Dichte,
gute Wärmeleitung, hohe Feuerfestigkeit, sehr gute Temperaturwechselbeständigkeit, hohe Schlackenbeständigkeix,
geringe Oxidierbarkeit und geringe Wärmeausdehnung. .ds eignen sich daher Graphit, Tonerdegraphit c3ar
auch Kolilestein. Zweckmässigbesteht der Schutzkörper aus Tonerdegraphit. Dieser Werkstoff hat etwa folgende
Zusammensetzung:
| 30 | bis | 40 | "/ο Graphit |
| 10 | Il | 20 | '^ oner de |
| 20 | Il | 40 | Kieselsäure |
| 10 | Il | 20 | Siliciumcarbid. |
In besonders vorteilhafter Weise ist der Schutzkörper 1 aus einem Tonerdegra.phit folgender Zusammensetzung
hergestellt:
36 fo Graphit
15 1" Al2O5
30 fo SiO2
13 1° SiO
Rest Alkali-, Erdalkali- u. Eisenoxide.
-5-
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Die Abmessungen des Schutzkörpers 1 werden den örtlichen Gegebenheiten am Schmelzaggregat und den Betriebserfordernissen angepaßt. So kann der Schutzkörper 1
zylinderförmig sein oder ein Vierkantprofil aufweisen. Der Durchmesser kann zwischen 50 und 100 mm schwanken
bei einer länge des Schutzkörpers zwischen 100 und 500 mm. Der Schutzkörper weist in der Mitte eine Bohrung
auf. Diese Bohrung ist um wenige Millimeter größer als der Außendurchmesser des Keramikschutzrohres 2, das in die
Bohrung somit mit einem gewissen Spiel eingeführt wird. Das gasdichte Keramikschutzrohr 2 aus z.B. Sinterkorund
mit einem Gehalt von 99,7 a/° AIpO,, wird durch ein ebenfalls
mit Spiel eingesetztes Stahlrohr 3 in das offene Anschlußgehäuse 4 geführt. Der innere Durchmesser des Stahlrohres
ist groß genug, daß ein Ring- bzw. luftspalt entsteht. Zur besseren Belüftung kann der Boden des Anschlußgehäuses
mit Bohrungen 5 versehen werden. Schutzkörper 1 und Stahlrohr 3 werden durch eine angeschweißte Klammer 6
zusammengehalten. Am oberen Ende des Stahlrohres 3 wird das keramische Schutzrohr 2 durch einen Ring 7 aus
Asbestschnur lose gehalten. Das Gestänge 10 dient zur Befestigung der Meßvorrichtung in einer den örtlichen Verhältnissen
angepassten Haltevorrichtung 8, die zum Abschirmen gegen direkte Strahlungswärme einen Schutzschild 11 mit
Platte 9 aus Isoliermaterial trägt.
Vor Inbetriebnahme wird die fertigmontierte thermoelektrische Meßvorrichtung jedoch ohne eingebautes Thermopaar, zv.n
Entfe3?nen von Restfeuchtigkeit einer Wärmebehandlung,
unterzogen. Letztere erfolgt am einfachsten, indem die Meßvorrichtung kurze Zeit in flüssiges Eisen eingetaucht
wird, bis ein Entweichen von Wasserdampf nicht mehr festgestellt werden kann.
-6-
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Die neueruxLgsgemäße Meß vor richtung erlaubt die
zuverlässige kontinuierliche Temperaturmessung von Metallschmelzen. Die Thermospannung kann ^uch gegebenenfalls
nach Verstärkung oder unter Anwendung des Kompensations prinzips automatisch registriert und angezeigt und für
Steuer- oder Regelzwecke ausgenutzt werden. Beispielsweise kann bei Heißwind-Kupolöfen die Heißwindtemperatur
gesteuert werden, wenn die Temperatur der Eisenschmelze am Kupolofenabstich kontinuierlich gemessen wird. Die
Eisentemperatur ist neben der chemischen Zusammensetzung
des geschmolzenen Eisens die wichtigste Meßgröße zur Kontrolle des Kupolofenbetriebes, auf die der Ofengang über
Kokssatz, Windmenge und Windtemperatur eingeregelt wird.
In Pig. 2 ist eine typische Anordnung der neuerungsgemäßen
Meßvorrichtung 13 in d/er Schmelze H des Abstichsystems
eines Heißwind-Kupolofens 15 schematisch dargestellt.
Mit 16 ist ein Registrierschreiber bezeichnet und 17 ist das Steuergerät für die Heißwindtemperatur. Das
Thermoelementmaterial besteht aus PtRh-Pt 18. Vergleichsmessungen mit schnellanzeigenden Tauchthermoelementen,
die an das gleiche Messinstrument angeschlossen wurden, zeigten übereinstimmende Temperaturen im Bereich
normaler Toleranzen des Pt-Materials. Die Ansprechempfindlich keit im Temperaturbereich zwischen 20 und 15000C betrug
ca. 2°C/sec und zwischen 850 und 15000C ca. 5°C/sec.
Auch nach stellenweiser vollständiger Abnutzung des äußeren Schutzblockes trat noch kein Durchbruch des keramischen Innen
rohres ein. Durch die typische Auswahl und Anordnung der Einzelteile und die sich daraus ergebenden Wärmeübertragungsverhältnisse
sowie durch die Belüftung der Thermoschenkel wurde erreicht, daß selbst nach 5-tägigem Betrieb über
jeweils 15 Ofenstunden keine nennenswerte Änderung der
Thermospaimungswerte nachgewiesen werden konnte. Auch eine
Versprödung der Thermoschenkel wurde nicht beobachtet.
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Claims (7)
1) Vorrichtung zur thermoelektrischen Temperaturmessung
von Metallschmelzen, wobei das Thermoelement mit einem kohlenstoffhaltigen Schutzrohr und Keramikschutzrohr
versehen ist, gekennzeichnet durch einen ein gasdichtes Keramikrohr (2) des Thermoelements (12)
auf bis zu 2/5 seiner länge umgebenden Schutzkörper (1) aus kohlenstoffhaltigem, feuerfestem Material, wobei
der Schutzkörper (1) über die Klammer (6) mit einem das Keramikrohr (2) umgebenden Stahlrohr (3) und dem
Anschlußgehäuse (4) verbunden ist, und das Anschlußgehäuse (4) von einer das Stahlrohr (3) umgreifenden
Halterung (8) mit Gestänge (10) getragen wird.
2) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Halterohr (8) und Stahlrohr (9) konzentrisch
mit Ringöpalt um das Keramikrohr (2) beweglich angeordnet sind und das Keramikrohr (2) durch den
Abstandhalter (7) aus elastischem feuerfesten Material am oberen Ende des Stahlrohres (9) gehalten wird.
3) Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußgehäuse (4) oben offen
ist und in seinem Boden Öffnungen (5) aufweist.
4) Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche
1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (8) einen Schutzschild (11) mit wärmedämmender Auflage (9)
aufweist.
-8-
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5) Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche
1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzkörper (1) aus Graphit, Tonerdegraphit oder Kohlestein "besteht.
6) Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche
1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzkörper
aus Tonerdegranhit der Zusammensetzung
30 bis 40 -fo Graphit
10 " 20 Tonerde
20 " 40 Kieselsäure
10 !t 20 Siliciumcarbid
besteht.
7) Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß das gasdichte Keramikrohr (2) aus Sintertonerde mit einem Gehalt von 99 »7 f° Al2O,
besteht.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE7419633U true DE7419633U (de) | 1974-10-31 |
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ID=1305921
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE7419633U Expired DE7419633U (de) | Vorrichtung zur thermoelektrischen Temperaturmessung |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE7419633U (de) |
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-
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- DE DE7419633U patent/DE7419633U/de not_active Expired
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