DEP0050627DA - Widerstandsthermometer. - Google Patents

Description

Für Temperaturen bis zu 500°C bediente man sich bisher einer Ausführungsform von Widerstandsthermometern, bei denen die Platinspirale in Glas eingeschmolzen wurde. Bei Temperaturen über 500°C konnten derartige Thermometer wegen der Gefahr des Plastischwerdens des Glases nicht verwendet werden. Zur Erfassung des Temperaturbereiches z.B. zwischen 500 und 1000°C hat man eine andere Ausführungsform von Widerstandsthermometern verwendet, bei der Platindraht auf einen hochtemperaturbeständigen keramischen Träger, wie Quarz, aufgewickelt wurde. Zum Schutz des Platins wurde ein Schutzrohr verwendet, da andernfalls die Platinwicklung durch die Ofenatmosphäre ungünstig beeinflusst, d.h. falsche Messungen verursacht werden könnten. Der Hauptnachteil dieser Ausführungsform besteht jedoch darin, dass die Anzeigegeschwindigkeit gering ist und sehr häufig den praktischen Anforderungen nicht genügt.

Aus den angeführten Gründen konnten sich die Widerstandsthermometer trotz ihrer genaueren Temperaturmessmöglichkeit nicht in dem Masse in der Praxis einbürgern, wie das bei Thermoelementen der Fall ist.

Es wurde nun gefunden, dass die geschilderten Nachteile in einfacher Weise überwunden werden können, wenn man einen stabilen Träger mit keramischer Oberfläche verwendet, die Platinspirale auf ihn aufwickelt und nun mit einem temperaturbeständigen elektrisch nich leitenden Überzug versieht. Der Trägerkörper kann aus einem Stab oder zweckmässig einem Röhrchen aus keramischem hitzebeständigen Material, vorzugsweise aus Sinterkorund, bestehen. Auch Mehrfach-Kapillarröhrchen kommen in Frage. Auf diesem Träger wird die Platinmesswicklung in beliebiger Anordnung aufgelegt, sei es in

Zickzacklagen parallel zur Längsachse des Trägers, sie es als mono- oder bifilare Spiralwicklung. Man kann durch Verwendung oberflächlich entsprechend profilierter Träger die Festlegung des Platindrahtes erleichtern. Zur Aufnahme der Stromführungen kann bei Verwendung von Röhrchen das Rohrinnere verwendet werden, das gegebenenfalls durch Bohrungen mit der Oberfläche in Verbindung steht. Nach Aufbringung der Messwicklung wird diese nun noch mit einer dünnen Deckschicht, vorzugsweise aus Glas, überzogen, und zwar so, dass keinerlei Luftspalt zwischen Deckschicht und Platin entsteht, so dass ein guter Wärmeübergang gewährleistet bleibt. Das Aufbringen der Deckschicht kann auf verschiedene Weise geschehen, beispielsweise durch Bepudern mit Glaspulver oder Umwickeln mit Glasfasern und anschliessendes Erhitzen über die Verflüssigungstemperatur des betreffenden Glases. Auch kann der Überzug aufgespritzt werden. Besonders bewährt haben sich gemäss der Erfindung alkaliarme oder alkalifreie Gläser z.B. Erdalkalisilikate. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass ein solcher Widerstandsthermomenter, bestehend aus einem keramischen Träger, der Platinspirale und einer Glasdeckschicht, bei wesentlich höheren Temperaturen verwendet werden kann, als es bei den bisher üblichen aus Glas bestehenden Widerstandsthermometern der Fall war, was voraussichtlich auf die Verwendung eines stabilen Trägers zurückzuführen ist. So hat sich z.B. gezeigt, dass bei Anwendung erdalkalireicher bezw. hochtonerdehaltiger Gläser Messungen bis zu 800°C bedenkenlos durchgeführt werden können. Anstelle von Glasüberzügen können auch solche aus Email verwendet werden, wobei darauf zu achten ist, dass sie einen ähnlichen Ausdehungskoeffizienten wie das Trägermaterial haben und weder mit dem Trägermaterial noch mit dem Platin reagieren und dadurch die Messgrundlage fälschen. Handelt es sich um besonders hohe Temperaturen, so kann man sich auch einer Deckschicht aus hochtemperaturbeständigen Oxyden, Oxydgemischen u.dgl. bedienen. Besonders günstige Ergebnisse wurden mit keramischen Deckschichten aus Aluminiumoxyd erzielt. Dies braucht nicht bei der hohen Brenntemperatur des Sinterkorunds von mehr als 1700°C aufgebrannt zu werden, was der Platinwicklung nicht zuträgliche wäre; es genügt vielmehr, den mit Wicklung versehenen Träger anzufeuchten, mit feinem Aluminiumoxydpulver einzupudern und bei Temperaturen von ca. 1400°C aufzubrennen, schliesslich diesen Vorgang noch 1-2 mal zu wiederholen. Man kann das Aufbringen der keramischen Deckschicht auch dadurch erleichtern, dass man z.B. eine Mischung von Aluminiumoxydpulver mit einer kleinen Menge Glaspulver verwendet, wodurch schon bei niedrigen Temperaturen Frittung erzielt wird.

Der Aufbau eines Widerstandsthermometers gemäss der Erfindung ist beispielsweise in Abb. 1 schematisch dargestellt. In Abb. 1 bedeutet a den keramischen Trägerkörper aus Sintertonerde mit der aufgebrachten Messwicklung und b die Deckschicht aus hochschmelzendem Glas.

Die Widerstandsthermometer gemäss der Erfindung zeichnen sich durch gute Standfestigkeit auch bei hohen Temperaturen aus, selbst dann, wenn die Verwendungstemperatur, wie bei Deckschichten aus Glas bereits erwähnt, wesentlich über dem Erweichungspunkt des als Deckschicht benutzten Stoffes liegt. Selbst in diesem Falle ist die Messwicklung immer noch vor schädlichen Einflüssen von aussen, z.B. aus dem zu messenden Medium, geschützt. Die Ansprechgeschwindigkeit der Thermometer gemäss der Erfindung ist sher gross, da lediglich der Wärmeleitwiderstand der Deckschicht, die sehr dünn gehalten werden kann, zu überwinden ist. Die Anzeigegeschwindigkeit erhöht sich noch, wenn der keramische Träger als offenes Röhrchen ausgebildet ist. Diese Vorteile der Widerstandsthermometer gemäss der Erfindung erlauben ihre Anwendung für präzise Temperaturmessungen in strömenden Gasen oder Flüssigkeiten innerhalb eines bisher nicht möglichen weiten Temperaturbereiches.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird anstelle des Trägers aus Keramik ein solcher aus Metall verwendet. Auf diesem wird dann zunächst eine elektrisch isolierende Deckschicht nach obiger Beschreibung aufgebracht, hieraus die Platinmesswicklung gelegt und anschliessend eine zweite Deckschicht der gleichen Art aufgebracht. Die Art des Metalles wird so gewählt, dass es einerseits bei erhöhter Temperatur zunderfest ist und weiterhin einen ähnlichen Ausdehnungskoeffizienten wie das für die Deckschichten gewählte Material besitzt, also beispielsweise bei glasartigen Deckschichten Eisen-Nickel-Mangan oder Eisen-Chromlegierungen. Thermometer dieser Art eignen sich speziell für die Messung sehr stark strömender Medien, in denen u.U. noch mit dem Aufprall fester Teilchen gerechnet werden muss. Sie besitzen gegenüber den

Thermometern mit keramischem Trägerkörper eine erhöhte Knick- und Bruchfestigkeit.

Die vorstehend beschriebene Ausführungsform der Erfindung ist in Abb. 2 zeichnerisch erläutert.

a ist ein Trägerkörper aus Metall, der durch den aus Email oder Glas bestehende Isolierschicht d gegen die Messwicklung c isoliert ist. Auf der Messwicklung c befindet sich die Deckschicht b aus Email oder Glas.

Claims (9)

1.) Widerstandsthermometer mit Platinmesswicklung, bestehend aus einem widerstandsfähigen keramischen Träger, der auf den Träger aufgebrachten Platinmesswicklung und einer unmittelbar auf die Platinspirale und den Träger aufgebrachten Deckschicht.

2.) Widerstandsthermometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper in Form eines profilierten oder runden Stabes, vorzugsweise eines Röhrchens aus hochtemperaturbeständigem, z.B. oxydkeramischem Material, zweckmässig aus Aluminiumoxyd, besteht.

3.) Widerstandsthermometer gemäss Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht aus Glas mit hohem Erweichungspunkt, z.B. aus alkaliarmem der erdalkali- oder tonerdereichem Glas, besteht.

4.) Widerstandsthermometer gemäss Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass das Glas in Form von Fasern, gezwirnten Fäden, Lunte, Gespinst oder Pulver auf die Messwicklung aufgebracht und dann durch Erhitzung zur Ausbildung der luftspaltfreien Deckschicht veranlasst wird..

5.) Widerstandsthermometer nach Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht durch Aufspritzen z.B. von Glas aufgebracht wird.

6.) Widerstandsthermometer gemäss Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht aus aufgesintertem oder aufgefrittetem keramischem Material, vorzugsweise reinem oder mit einem kleinen frittendem Zusatz versehenen Aluminiumoxyd besteht.

7.) Widerstandsthermomenter gemäss Ansprüchen 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass ein glatter oder oberflächlich gerillter Metallträgerkörper mit einer elektrisch isolierenden Deckschicht versehen, hierauf die Platinspirale aufgewickelt und anschliessend eine zweite Deckschicht, vorzugsweise gleicher Art, aufgebracht wird.

8.) Widerstandsthermometer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Trägermaterial oxydationsbeständige und in ihrer thermischen Ausdehnung den Deckschichten angepasste Metallkompositionen, z.B. aus Eisen-Nickel-Mangan oder Eisen-Chromlegierungen bei Anwendung glasartiger Deckschichten verwendet werden.

9.) Anwendung der Widerstandsthermometer nach Ansprüchen 1-8 zum Messen stark strömender Medien, wie Gasen oder Flüssigkeiten.