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BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

Tag der Anmeldung: 28. März 1952 Bekanntgemacht am: 8. September 1955Registration date: March 28, 1952. Advertised on: September 8, 1955

DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE

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.Resistance thermometers are known in which the made of a suitable metal with large, but as constant as possible temperature coefficient, preferably platinum, existing Resistance wire wound on a ceramic carrier and pushed against external influences by Tubes made of glass, quartz or the like. Is protected. To always have the same position of the resistance winding To ensure, these are either entirely in glass, glaze or in helical form Grooves of the carrier embedded.

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 550° 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 uner-By this measure, on the one hand, changes in the position of the wire winding in the case of mechanical Vibrations and the resulting changes in tension and irreversible resistance avoided; On the other hand, however, there are still other disadvantages, in that one is perfect Embedding in glass the upper temperature limit for applicability at about 550 ° C is where the conductivity of the glass and the most common glazes increase sharply and thus falsifies the resistance measurement. When embedding the windings in helical In addition, grooves in the carrier are relatively simple given a simple helical shape of the wire large carrier needed to accommodate the necessary length of the resistance wire, so that the heat capacity of the thermometer

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wünscht hoch wird. Außerdem ist sowohl bei Einbettung in (ilas oder Glasur als auch bei Einlcgung der Wicklungen in killen des Trägers das Widerstandsmaterial gezwungen, die thermische Ausdehnung des Glases oder des Trägers mitzumachen. Dadurch ergeben sich durch einen Hystereseel'fekt für die gleiche Temperatur verschiedene Widcrstandswerte, je nachdem, ob bei ansteigender oder bei fallender Temperatur gemessenwishes high. In addition, both when embedded in (ilas or glaze and when embedded of the windings in killen the carrier forced the resistance material to the thermal To take part in the expansion of the glass or the support. This results in a hysteresis effect different resistance values for the same temperature, depending on whether with increasing or measured with falling temperature

ίο wird. Beispielsweise kann der Fehler bei Einbettung in (ilas 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 Feliler<|uellen, die die Meügenauigkeil beeinträchtigen.ίο will. For example, the error can be when embedding in (ilas be several tenths of a degree Celsius. Instead of glazes, powdered, loose masses, for example glass powder for embedding the resistance winding or the filling of the space between the winding and the protective cover. You surrender but also Feliler <| uellen that the Meügenauigkeil affect.

Ein anderer bekannter Vorschlag sah vor, beiAnother well-known proposal was for

so Widerstandsthermometer!] 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 I lystcrcsceffcktc zu erwarten waren.so resistance thermometer!] tightly wound coils to bring into thin capillaries of a ceramic carrier, then to pull out to twice the length and cement the remaining wire gap with cement. As a cement very is hard and also not porous, the properties are again obtained when using such a filling compound as when the coils are embedded in glass or glaze, so that the measurement accuracy is also impaired I lystcrcsceffcktc were to be expected.

Die .Aufgabe, Widerstandsthermometer auch für hohe Temperaturen brauchbar zu machen, ohne daß dabei Einbctlmasscn durch ihre Leitfähigkeit oder ihren mechanischen Druck den Widerstand der Wendel nachteilig beeinflussen, wurde mit dem vorliegenden Vorschlag gelöst.The task of making resistance thermometers usable for high temperatures without In doing so, their conductivity or mechanical pressure influences the resistance of the Adversely affecting the helix has been solved with the present proposal.

Bei dem Gegenstand der Erfindung handelt es sich um Widerstandsthermometer für hohe Temperaturen, deren vorzugsweise aus I'latin bestehender Widerstandsdraht des Fühlorgans zu einer Wendel mit einem Durchmesser von wenigen Vielfachen, vorzugsweise von nicht mehr als das Zwei-bis Dreifache des I )raht(lurchmessers und mit einem Abstand zwischen den einzelnen Windungen etwa gleich dem Drahtdurchmesser gewickelt und inThe subject matter of the invention is resistance thermometer for high temperatures, whose resistance wire of the sensing element, which is preferably made of platinum, forms a helix with a diameter of a few multiples, preferably not more than two to three times des I) raht (diameter and with a distance between the individual turns about wound equal to the wire diameter and in

•15 Kapillaren eines hoehhitzebeständigen, 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 2, vorzugsweise von nicht wesentlich höherer Härte als 1 nach der Mohsschen Härteskala ausgefüllt.• 15 capillaries of a heat-resistant, tight, ceramic carrier is designed. According to the Teaching of the invention is at least part of the remaining capillary space with a porous ceramic frit annealed up to bisque firing or bisque firing low hardness of less than 2, preferably of not significantly higher hardness than 1 according to the Mohs hardness scale filled in.

Eine solche !''ritte 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 enthallenden Träger kommen chemisch indifferente, nichtleitende hochhitzebeständige Stoffe, Vorzugsweise reine Oxyde, wie Sintertonerde in Frage. Die Fritte zur Füllung des Kapillarcnzwischcnraunies kann entweder nur im Innern der Wendel liegen oder auch um die Wicklungen herumgreifen und den ganzen vorhandenen Zwischenraum erfüllen. Such a ride is cohesive, compact and dimensionally stable, but not essential harder than chalk and in contrast to glazes and investment materials that have been widely used up to now porous. It can be made from various ceramic mixtures. Has proven itself above all a frit made from sintered clay, quartz and calcium oxide. As material for the capillaries Containing carriers come chemically inert, non-conductive, highly heat-resistant substances, preferably pure oxides, such as sintered clay in question. The frit to fill the capillary cavity can either only lie inside the coil or also reach around the windings and fill all the space available.

Auch für das erfindungsgemäße Fühlorgan ist die am meisten gebräuchliche Stäbchenform für den eine oder mehrere Kapillaren enthaltenden Träger zweckmäßig. Man kann so feine Widerstandswcndeln herstellen und deshalb alle Abmessungen so klein halten, daß das Fühlorgan beispielsweise nur eine Länge von 5 cm und einen Querschnitt von 1 bis 2 mm'- besitzt. Aber auch andere Formen, etwa scheibenförmige Fühlorgane mit spiralig gewundenen Kapillaren zur Aufnahme der Widerstandswendel kommen in Frage.The most common rod shape for the sensing element according to the invention is also for the one or more carriers containing capillaries are expedient. Such subtle changes in resistance can be achieved produce and therefore keep all dimensions so small that the sensing element, for example, only has a length of 5 cm and a cross section of 1 to 2 mm'-. But also other forms, for example disc-shaped sensing organs with spirally wound capillaries to accommodate the resistance coil come into question.

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 700⁰ 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 750⁰ C möglich. Die enggewickelte Widcrstandswendel 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.The advantages of such thermometers are based on the fact that, as a result of the replacement of a glass-like or glaze-like, hard, dense investment material by a relatively soft porous frit of the type described, effects based on mechanical causes cannot occur, nor can the investment materials become conductive at higher temperatures, so that the thermometer even for temperatures than 700 ⁰ C is useful higher and the range following is limited only by the above recrystallization temperature of the resistive material. An exact measurement up to 750 ^° C. is possible with platinum. The tightly wound resistance coil itself has a high internal stiffness which is sufficient for all purposes and is also supported by the soft investment material so that any vibrations occurring during operation cannot lead to noticeable changes in shape and thus resistance.

Die Füllmasse für die Widerstandswcndcl 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.The filling compound for the resistance coil according to the present invention differs in their consistency is significantly different from previous investments in that they are in contrast to a loose powder coherent, compact, dimensionally stable and therefore resistant to vibrations, but is porous and neither the hardness and density of a high-fired sintered clay nor the smoothness of a Has glaze. In any case, it shouldn't be much harder than chalk, so that the The mechanical stresses exerted on the windings are not as damaging as with hard investment materials reach.

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 1000⁰ C gebrannt, so daß das Wasser restlos beseitigt wird und der poröse Biskuitbrand entsteht. Die beiden Teile der Wider-To produce the resistance thermometer according to the invention with the filling compound given as an example, the following method is proposed: First, the tightly wound resistance coils or the coil halves are preferably inserted into the capillaries of the carrier with a water jet pump and then a mixture of pure clay, quartz or lime mixed with water is inserted sucked the inside of the helix. The thermometers are then dried and then fired at temperatures up to a maximum of 1000 ^° C., so that the water is completely eliminated and the porous biscuit fire is created. The two parts of the cons

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Standswendel 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. Vertical coils are welded to one end of the two capillaries, while to the other Ends are also attached by soldering electrodes. After aligning the soldering point the winding halves covered with a glaze and thus protected from the effects of the air.

Die fertigen Widerstandsthermometer haben den Vorteil, daß sie nicht nur nach dem Einbau in die ίο 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.The finished resistance thermometers have the advantage that they are not only available after installation in the ίο measuring arrangement, but also above all in relation to those occurring during packaging, transport, mostly unavoidable mechanical vibrations are insensitive and no changes show their resistance characteristics.

Claims

PAT E N T A N S P RÜ C H E:

i. Resistance thermometer for high temperatures, its preferably made of platinum Resistance wire into a tight coil with a diameter of a few multiples, preferably no more than two to three times the wire diameter and with a gap between them Windings roughly equal to the wire diameter and in capillaries of a highly heat-resistant, dense ceramic carrier is designed, characterized in that at least part of the remaining capillary space with a biscuit fire or biscuit fired, porous ceramic frit of a comparatively small amount Hardness of less than 2, preferably of not significantly higher hardness than ι according to Mohsschen Hardness scale is filled.

2. Resistance thermometer according to claim 1, characterized in that the porous, ceramic Frit is made from sintered clay, quartz and calcium oxide.

3. Resistance thermometer according to claim 1, characterized in that the filling only is contained in the interior of the helix.

4. Resistance thermometer according to claim 1, characterized in that the filling in all spaces between the capillaries is included.

5. A method for producing the frit used to fill the capillaries according to claim 2, characterized in that a mixed with water mixture of pulverized Sintered clay, calcium oxide and quartz sucked into the coil or capillary, dried and then the entire device is fired at about 1000 ° C, so that the filling the Adopts the properties of a biscuit brandy or biscuit brandy.

Referred publications:
Swiss Patent No. 230 734;
German Patent No. 276042;
German patent application ρ 50627 IXb / 421;
British Patent Nos. 553 995, 492 093, 667.