DE939412C - Widerstandsthermometer fuer hohe Temperaturen sowie Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Widerstandsthermometer fuer hohe Temperaturen sowie Verfahren zu seiner Herstellung

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DE939412C
DE939412C DEH11969A DEH0011969A DE939412C DE 939412 C DE939412 C DE 939412C DE H11969 A DEH11969 A DE H11969A DE H0011969 A DEH0011969 A DE H0011969A DE 939412 C DE939412 C DE 939412C
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DE
Germany
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resistance
resistance thermometer
biscuit
capillaries
filling
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Expired
Application number
DEH11969A
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English (en)
Inventor
Herbert Dipl-Ing Vanvor
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WC Heraus GmbH and Co KG
Original Assignee
WC Heraus GmbH and Co KG
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/16Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
    • G01K7/18Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a linear resistance, e.g. platinum resistance thermometer

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)

Description

  • Widerstandsthermometer für hohe Temperaturen sowie Verfahren zu seiner Herstellung Es sind Widerstandsthermometer bekannt, bei welchen der aus einem geeigneten Metall mit großem, aber möglichst konstantem Temperaturkoeffizienten, vorzugsweise Platin, bestehende Widerstandsdraht auf einen keramischen Träger aufgewickelt und gegen äußere Einflüsse durch aufgeschobene Rohre aus Glas, Quarz od. dgl. geschützt ist. Um stets die gleiche Lage der Widerstandswicklung zu gewährleisten, sind diese entweder ganz in Glas, Glasur oder in schraubenförmige Rillen des Trägers eingebettet.
  • Durch diese Maßnahme werden zwar nun einerseits Lageänderungen der Drahtwicklung bei mechanischen Erschütterungen und dadurch bedingte Spannungs- und irreversible Widerstandsänderungen vermieden; andererseits entstehen dabei jedoch wieder andere Nachteile, indem einmal bei vollkommener Einbettung in Glas die obere Temperaturgrenze für die Anwendbarkeit bei etwa 55o° C liegt, wo nämlich die Leitfähigkeit des Glases und der meist gebräuchlichen Glasuren stark ansteigt und die Widerstandsmessung somit fälscht. Bei Einbettung der Wicklungen in schraubenförmige Rillen des Trägers wird außerdem bei einfacher Wendelform des Drahtes ein verhältnismäßig großer Träger benötigt, um die notwendige Länge des Widerstandsdrahtes unterbringen zu -können, so daß die Wärmekapazität des Thermometers unerwünscht hoch wird. Außerdem ist sowohl bei Einbettung in Glas oder Glasur als auch bei Einlegung der Wicklungen in Rillen des Trägers das Widerstandsmaterial gezwungen, die thermische Ausdehnung des Glases oder des Trägers mitzumachen. Dadurch ergeben sich durch einen Hystereseeffekt für die gleiche Temperatur verschiedene Widerstandswerte, je nachdem, ob bei ansteigender oder bei fallender Temperatur gemessen wird. Beispielsweise kann der Fehler bei Einbettung in Glas mehrere Zehntel Grad Celsius betragen.
  • An Stelle von Glasuren hat man auch schon pulverisierte, lockere Massen, beispielsweise Glaspulver zur Einbettung der Widerstandswicklung bzw. der Füllung des Zwischenraumes zwischen Wicklung und Schutzhülle benutzt. Sie ergeben jedoch ebenfalls Fehlerquellen, die die Meßgenauigkeit beeinträchtigen.
  • Ein anderer bekannter Vorschlag sah vor, bei Widerstandsthermometern eng gewickelte Wendeln in dünne Kapillaren eines keramischen Trägers zu bringen, dann auf die zweifache Länge auszuziehen und den verbleibenden Drahtzwischenraum mit einem Zement zu verkitten. Da ein Zement sehr hart und auch nicht porös ist, ergeben sich bei Verwendung einer solchen Füllmasse wieder die Eigenschaften wie bei Einbettung der Wendeln in Glas oder Glasur, so daß auch die Meßgenauigkeit beeinträchtigende Hystereseeffekte zu erwarten waren.
  • Die Aufgabe, Widerstandsthermometer auch für .hohe Temperaturen brauchbar zu machen, ohne daß dabei Einbettmassen durch ihre Leitfähigkeit oder ihren -mechanischen Druck den Widerstand der Wendel nachteilig beeinflussen, wurde mit dem vorliegenden Vorschlag gelöst.
  • Bei dem Gegenstand der Erfindung handelt es sich um Widerstandsthermometer für hohe Temperaturen, deren vorzugsweise aus Platin bestehender Widerstandsdraht des Fühlorgans zu einer Wendel mit einem, Durchmesser von wenigen Vielfachen, vorzugsweise von nicht mehr als das Zwei- bis Dreifache des Drahtdurchmessers und mit einem Abstand - zwischen den einzelnen Windungen etwa gleich dem Drahtdurchmesser gewickelt und in Kapillaren eines hochhitzebeständigen, dichten, keramischen Trägers ausgelegt ist. Gemäß der Lehre. der Erfindung ist mindestens ein Teil des verbleibenden Kapillarenzwischenraumes mit einer bis zum Biskuitbrand oder Schrühbrand geglühten porösen keramischen Fritte einer vergleichsweise geringen Härte von weniger als a, vorzugsweise von nicht wesentlich höherer Härte als i nach der Mohsschen Härteskala ausgefüllt.
  • Eine solche Fritte ist zwar zusammenhängend, kompakt und formbeständig, jedoch nicht wesentlich härter als Kreide und zum Unterschied von bisher viel gebrauchten Glasuren und Einbettmassen porös. Sie kann aus verschiedenen keramischen Mischungen hergestellt werden. Bewährt hat sich vor allem eine Fritte aus Sintertonerde, Quarz und Calziumoxyd. Als Material für die die Kapillaren enthaltenden Träger kommen chemisch indifferente, nichtleitende hochhitzebeständige Stoffe, vorzugsweise reine Oxyde, wie Sintertonerde in Frage. Die Fritte zur Füllung des Kapillarenzwischenraumes kann entweder nur im Innern der Wendel liegen oder auch um die Wicklungen herumgreifen und den ganzen vorhandenen Zwischenraum erfüllen.
  • Auch für das erfindungsgemäße Fühlorgan ist die am meisten gebräuchliche Stäbchenform für den eine oder mehrere Kapillaren enthaltenden Träger zweckmäßig. Man kann so feine Widerstandswendeln herstellen und deshalb alle Abmessungen, so klein halten, daß das Fühlorgan beispielsweise nur eine Länge von 5 cm und einen Querschnitt von i bis a mm2 besitzt. Aber auch andere Formen, etwa scheibenförmige Fühlorgane mit spiralig gewundenen Kapillaren zur Aufnahme der Widerstandswendel kommen in Frage.
  • Die Vorzüge derartiger Thermometer beruhen darauf, daß infolge des Ersatzes einer glas- oder glasurartigen, harten, dichten Einbettmasse durch eine verhältnismäßig weiche poröse Fritte der beschriebenen Art weder auf mechanischen Ursachen beruhende Effekte auftreten können, noch bei höheren Temperaturen die Einbettmassen leitfähig werden, so daß das Thermometer selbst für Temperaturen höher als 700° C brauchbar ist und der Meßbereich nach oben nur durch den Rekristallisationspunkt des Widerstandsmaterials begrenzt ist. Mit Platin ist so eine genaue Messung bis auf 750° C möglich. Die enggewickelte Widerstandswendel besitzt selbst eine für .alle Verwendungszwecke ausreichende innere hohe Steife und wird außerdem noch durch die weiche Einbettmasse unterstützt, so daß evtl. die während des Betriebes vorkommenden Erschütterungen nicht zu merklichen Form- und damit Widerstandsänderungen führen können.
  • Die Füllmasse für die Widerstandswendel gemäß der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich in ihrer Konsistenz von den bisherigen Einbettmassen wesentlich insofern, als sie zwar im Gegensatz zu einem lockeren' Pulver zusammenhängend,-kompakt, formbeständig und damit erschütterungsfest, aber porös ist und weder die Härte und Dichte einer hochgebrannten Sintertonerde noch die Glätte einer Glasur hat. Sie soll jedenfalls nicht wesentlich härter als Kreide sein, so. daß die von ihr auf die Wicklungen ausgeübten mechanischen Spannungen nicht das schädliche Ausmaß wie bei harten Einbettmassen erreichen.
  • Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Widerstandsthermometer mit der als Beispiel angegebenen Füllmasse wird folgendes Verfahren vorgeschlagen: Zuerst werden die eng gewickelten Widerstandswendeln bzw. die Wendelhälften vorzugsweise mit einer Wasserstrahlpumpe in die Kapillaren des Trägers und dann eine mit Wasser angerührte Mischung aus reiner Tonerde, Quarz oder Kalk in das Innere der Wendel eingesaugt. Danach werden die Thermometer getrocknet und dann bei Temperaturen bis höchstens iooo° C gebrannt, so daß das Wasser restlos beseitigt wird und der poröse Biskuitbrand entsteht. Die beiden Teile der Widerstandswendel werden am einen Ende der beiden Kapillaren verschweißt, während an die anderen Enden ebenfalls durch Lötung Elektroden angebracht werden. Nach Abgleichen wird die Verlötungsstelle der Wicklungshälften mit einer Glasur überdeckt und so vor Einwirkung der Luft geschützt.
  • Die fertigen Widerstandsthermometer haben den Vorteil, daß sie nicht nur nach dem Einbau in die Meßanordnung, sondern auch vor allem gegenüber den bei Verpackung, Transport auftretenden, meist nicht zu vermeidenden mechanischen Erschütterungen unempfindlich sind und keine Veränderungen ihrer Widerstandscharakteristik zeigen.

Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Widerstandsthermometer für hohe Temperaturen, dessen vorzugsweise aus Platin bestehender Widerstandsdraht zu einer engen Wendel mit einem Durchmesser von wenigen Vielfachen, vorzugsweise von nicht mehr als dem Zwei- bis Dreifachen des Drahtdurchmessers und mit einem Abstand zwischen den einzelnen Windungen etwa gleich dem Drahtdurchmesser gewickelt und in Kapillaren eines hochhitzebeständigen, dichten keramischen Trägers ausgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil des verbleibenden Kapillarenzwischenraumes mit einer bis zum Biskuitbrand oder Schrühbrand geglühten, porösen keramischen Fritte einer vergleichsweisen geringen Härte von weniger als z, vorzugsweise von nicht wesentlich höherer Härte als i nach der Mohsschen Härteskala ausgefüllt ist.
  2. 2. Widerstandsthermometer nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die poröse, keramische Fritte aus Sintertonerde, Quarz und Calziumoxyd hergestellt ist.
  3. 3. Widerstandsthermometer nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllung nur im Innern der Wendel enthalten ist.
  4. 4. Widerstandsthermometer nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllung in allen Zwischenräumen der Kapillaren enthalten ist.
  5. 5. Verfahren zur Herstellung der zur Füllung der Kapillaren dienenden Fritte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, "daß eine mit Wasser angerührte Mischung aus pulverisierter Sintertonerde, Calziumoxyd und Quarz in die Wendel bzw. in die Kapillare eingesaugt, getrocknet und dann das gesamte Gerät bei etwa iooo ° C gebrannt wird, so daß die Füllung die Eigenschaften eines Biskuitbrandes oder Schrühbrandes annimmt. Angezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschrift Nr. a30 734; deutsche Patentschrift Nr. 276 042; deutsche Patentanmeldung p 5o627IXb/42i; britische Patentschriften Nr. 553 995, 492 093, 475667.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE276042C (de) *
GB475667A (en) * 1936-06-06 1937-11-24 Elliott Brothers London Ltd Improvements in or relating to resistance thermometer elements
GB492093A (en) * 1938-01-03 1938-09-15 Jacobus Steven Pont Improvements in or relating to electrical resistance thermometers
GB553995A (en) * 1941-12-10 1943-06-15 Alexander Constantine Denisoff Improvements relating to electric resistance elements, more particularly of resistance thermometers
CH230734A (de) * 1941-08-06 1944-01-31 Philips Nv Widerstandsthermometer.

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