JP2009517678A - 温度計測用チューブ - Google Patents

Abstract

本発明における温度計測用チューブは、前記チューブを腐食及び溶融から保護するように冷却する高剛性なシャフト（１）と、前記チューブの端部に熱電対（９）を格納し、且つ貴金属から構成される端部取付部（１５）とを備えている組立体である。前記端部取付部は、耐腐食性及び高融点を有している。アルミナ被膜部（１３）は、２つの金属の間における電気化学的変化を含む腐食を防止するために、２つの金属の間に配置されている。

Description

本発明は、非常に高温で溶融する耐熱材料内で利用するようになっている温度計測用チューブに関する。

このような温度計測用チューブは到達した温度に対して耐性を有していなければならない。特定のガラスは、溶融材料内及び溶融材料から放出されたガス体内において高い腐食性を有している場合がある。溶融材料が入った坩堝が冷却され、これにより凝固物質から成る外層を坩堝の壁に形成することによって、このような困難な状況から前記坩堝を保護する場合がある。前記壁は、溶融材料のように冷却されず、且つ腐食性を有しないが、坩堝の壁での温度計測が防止される。従って、溶融材料が入った浴（bath）に沈められ、且つ温度計測センサを有する十分に長い計測用チューブであれば利用可能である。

このようなチューブは、耐熱性及び耐腐食性を有している。冷却水が前記チューブを保護する（spare）ように溶融材料と共に流れるチューブは、坩堝と同様に中空シャフトを有するように構成されている。しかしながら、冷却は、後者が不可能であることを表わさないために計測センサが配置されたチューブの端部に至るまで及ぶ。特許文献１は、中実の端部取付部を備えている冷却されたシャフトの端部に螺合されることによって固定された、このような高温度計測用チューブを開示している。計測用熱電対は、端部取付部の中心に形成された貫通ボア内に配置されている。端部取付部の温度は、冷却水の温度と計測すべき外部温度との中間温度である。これにより適切な補正後の外部温度を計測することができる。しかしながら、補正による影響が残るので、長いチューブを構成するために必要な構成を有するすべての既知の材料は制限を超えること（excess）に対して影響を受けやすい。
独国特許出願公開第１１２０５４７号明細書

従って、本発明の目的は、高い耐熱性及び耐腐食性を有している温度計測用チューブを構成することである。本発明のシャフトは、既知の構造とされ、中空であって、且つ冷却されている。しかし、異なる材料、特にシャフトよりも優れた耐腐食性を有している材料から成る端部取付部を備えているという点において、前記シャフトは計測用チューブと相違する。従って、端部取付部は、冷却不要であり、上記状況に対する耐性を有している。これにより端部取付部を交換する必要なく、端部取付部に内蔵されたセンサによって計測可能とされる。

単に端部取付部の材料を変更しても満足な結果を得るためには十分ではないことに留意すべきである。従って、端部取付部と溶融材料が入った浴のシャフトとが電気化学的に結合するので、冷却しても腐食反応が発生する。従って、付着がさらに発生するに違いない。具体的には、端部取付部及びシャフトは、同心状に配置され、電気的絶縁性を有する円状のライニングによって分割され、且つ、固定手段によってライニングの両側面で互いに当接している。ライニングは、腐食反応をする電気化学的な回路を切断する。ライニングは、チューブの外部に露出されるが、シャフトの冷却の恩恵を受けて周囲温度から悪影響を受けない。前記シャフトは、保護的な凝固物質から成る外層で前記ライニングをカバーする。固定手段によって、ライニングの挿入が可能となり、チューブの高剛性な要素と端部取付部との螺合又は任意の直接的な結合が不要となる。

チューブは、シャフトが鉄又はアルミナ被膜されたライニングであり、且つ端部取付部が金属材料、特にプラチナ、プラチナ合金、プラチナ類の金属、イリジウム、及びモリブテンのいずれかから構成される場合に良好な耐性を有している。

シャフトと端部取付部との間に堅固な結合部を備えたチューブを構成する良好な方法としては、端部取付部の周囲に結合された２つの半体から構成されるシャフトを利用すること、及び固定装置を介してライニングすることが挙げられる。従って、シャフトの各半体は、２つの半体に配置された冷却ダクトが全く結合していない特定の冷却ダクトを含んでいる。しかしながら、この結合部は密閉性に乏しい。

端部取付部のシャフトに対する結合部の堅牢性は、シャフトがフランジを備えている場合に高い。シャフトの半体は、フランジのハウジング溝の半体を含んでいる。従って、端部取付部を引っ張って取り外すことはできない。絶縁性ライニングが溝内に延在しているからである。

最後に、電気的不連続性を形成する絶縁性ライナーは、内部センサを端部取付部内部に囲んでいる状態で端部取付部とセンサとの間に位置決めされている。従って、端部取付部が薄肉であってもセンサの過熱が防止される。

図１及び図２を参照して本発明の好ましい実施例を説明する。図１は温度計測用チューブのシャフト方向の断面を表わし、図２はシャフトの横方向の断面を表わす。温度計測用チューブは、後面２に冷却水の供給ダクト及び排出ダクトが露出した非常に長いシャフト１と、温度計測用熱電対のワイヤとを備えている。シャフト１は、図２に表わすように中空であって、２つの対称的な半体３に分割されている。２つの半体３の結合面には、参照符号４が付されている。各半体３は、水を利用した冷却回路によって占有されており、並行に配置され且つ冷却ボックスの底部で結合された供給部及び排出部を備えている。冷却回路５のチューブは、互いに接触するチューブ間に延在している三角状の楔８上で、半体３の内壁と相補的な形態をした中空の窪み部７と同一の高さとされる。これにより小型で安定的な取付部を実現することができる。熱電対９のワイヤは、４つのチューブの間を通過し、且つ、該４つのチューブに当接している。シャフト１はステンレス鋼から構成されている。

シャフト１の基部には、内部フランジ１１と、該内部フランジの上方で半体３を分割する溝１２とが形成されている。シャフト１の半体３の内面には、アルミナで被膜処理されたライニングが形成されている。当該実施例では、前記ライニングは凹所１０（nook）である。このアルミナ被膜部には、参照符号１３が付されている。結合面４のアルミナ被膜部には、参照符号１４が付されている。

端部取付部（end-fitting）には、参照符号１５が付されている。

端部取付部は、プラチナ又は他の金属若しくは耐腐食性を有する貴金属合金から構成され、且つ指状の窪みの形態とされる外側部分１６と、アルミナから成り、且つ指状の窪みの形態とされる内側部分１７又は内側ライナーと、熱電対９の端部によって占有されている中央の凹所とを備えている。さらに、外側部分１６には、溝１２に係合するフランジ１８が形成されている。前記溝は、シャフト１を横切って直接延伸している訳ではないが、アルミナ被膜されたライニング１３の前方に設けられている。前記ライニングは、円状であり、且つ端部取付部１５を完全に囲んでいるので、シャフト１と絶縁されている。２つの半体３は、溶接スポット１９によって互いに結合されることによって、アルミナ被膜されたライニング１３の固定を維持することができる。

冷却水はシャフト１の周囲及び下方で凝固物質から成る外層２０を形成するので、前記凝固物質はアルミナから成るライニング１３，１４を囲み、これらライニングを溶融に起因する破壊から保護することができる。この効果の程度は、エルボー６が凹所１０に隣接した状態でシャフト１の結合面近傍から端部取付部１５に至るまで延伸している冷却回路５に依存する。冷却による影響をほとんど受けていない温度が熱電対９に作用する。外側部分１６に形成された内部フランジ１１の圧力によって、端部取付部１５はシャフト１内に固定される。このような状態は、フランジ１８が溝１２内に位置決めされることによって確実に維持される。

本発明における温度計測用チューブのシャフト方向の断面図である。 本発明における温度計測用チューブの横方向の断面図である。

符号の説明

１ シャフト
２ 後面
３ 半体
４ 結合面
５ 冷却回路
６ エルボー
７ 窪み部
８ 楔
９ 熱電対
１０ 凹所
１１ 内部フランジ
１２ 溝
１３ アルミナ被膜部
１４ アルミナ被膜部
１５ 端部取付部
１６ 外側部分
１７ 内側部分
１８ フランジ
１９ 溶接スポット
２０ 外層

Claims (6)

1. 温度計測用チューブであって、前記チューブの端部取付部（１５）内に位置決めされた内部センサ（９）と、前記端部取付部に取り付けられ、且つ中空で冷却されたシャフト（１）とを備えている前記チューブにおいて、
   前記端部取付部の外部は、腐食に関して前記シャフトよりも低い反応性を有する貴金属材料から構成されており、
   前記シャフトと前記端部取付部とは同心状に配置され、電気的絶縁性を有するライニング（１３，１４）によって分割され、且つ、固定手段（１９）によって前記ライニングの側面にそれぞれ当接していることを特徴とする温度計測用チューブ。
2. 前記シャフトは、鉄から成り、
   前記ライニングは、アルミナから成り、
   前記端部取付部の材料は、プラチナ、プラチナ合金、プラチナ類の金属、イリジウム、及びモリブテンの中から選択されることを特徴とする請求項１に記載の温度計測用チューブ。
3. 前記シャフトは、前記端部取付部の周囲に取り付けられた２つの半体（３）、及び前記固定手段によって固定される前記ライニングから成ることを特徴とする請求項１又は２に記載の温度計測用チューブ。
4. 前記シャフトの前記半体それぞれが、特定の冷却ダクトを備えていることを特徴とする請求項３に記載の温度計測用チューブ。
5. 前記端部取付部は、フランジ（１８）を備え、
   前記シャフトの前記半体（３）は、前記フランジのハウジング溝（１２）の半体を含み、
   前記ライニングが、前記ハウジング溝内に延在していることを特徴とする請求項４に記載の温度計測用チューブ。
6. 前記端部取付部の内部には、前記内部センサ（９）を囲んでいる絶縁性を有するライナー（１７）が設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の温度計測用チューブ。

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