NL8402450A - Thermoelement. - Google Patents

Description

9:

Thermoelement.

De uitvinding heeft betrekking op een thermoelement met uit twee in een beschermingshuls met trekontlasting opgenomen draden uit verschillende materialen zoals bijvoorbeeld ijzer en constantaan die als thermopaar aan een einde (meet-5 plaats) geleidend met elkaar verbonden en tenminste in het gebied van de meetplaats door een huls uit hittebestendig materiaal omsloten zijn met een spanningsmeetinstrument dat aan het andere einde (vergelijkingsplaats) van de draden aangesloten is evenals met een metalen tegen de huls axiaal steunende warmtegeleidings-10 schijf, waarin de einden van de draden ingebed zijn en die aan de kopzijde over de huls heen steekt evenals met een kopvlak thermisch contact maakt met een metalen warmtegeleidingshuis dat de warmtegeleidingsschijf axiaal tezamen houdt.

Bij een bekend thermoelement van het hierboven 15 aangegeven soort (Amerikaans octrooischrift 2 517 033) zijn de vrijgelegde, gereinigde en door de huls omsloten einden van de draden in een soldeermiddel of een andere geschikte metaallegering ingegoten en daardoor elektrisch met elkaar verbonden. Bij het ingieten van het gesmolten soldeermiddel of van de legering dient 20 de onder door een micaplaatje afgedekte huls in zekere zin als gietvorm. Het gegoten rotatiesymmetrische lichaam van soldeer-metaal heeft aan het benedeneinde een radiale flens. Het is daarom geschikt om in het stelsel als warmtegeleidingsschijf te dienen. Daardoor ontstaat een thermoelement met een grote meet-25 nauwkeurigheid en een grote reactiesnelheid. De vereiste giet-werkwijze beïnvloedt echter een rationele serie vervaardiging.

De uitvinding heeft tot doel een thermoelement van het aan het begin genoemde soort zodanig verder te vormen dat het met betrekking tot de meetnauwkeurigheid en de reactiesnelheid *34 02 4 5 0 - 2 - /* .

aan alle in de praktijk voorkomende eisen voldoet zonder dat hierbij noemenswaardige technische hogere uitgaven nodig zijn.

De uitvinding wordt hiertoe gekenmerkt doordat op de meetplaats een door het samensmelten van draden gevormd 5 mengmetaallichaam in de vorm aansluitend in een concentrische uitsparing van de warmtegeleidingsschijf axiaal ingeperst is.

Vöor verdere vergroting van de meetnauwkeurigheid kunnen storende elektrische spanningen op een afstand gehouden worden van de meetplaats zonder noemenswaardige beïnvloeding van 10 de warmtegeleiding tussen het onderwerp en de meetplaats doordat tussen het kopoppervlak van de warmtegeleidingsschijf en het panvormige warmtegeleidingshuis een elektrisch isolerende schijf, bij voorkeur een micaschijf met een hoge thermische doorlaatbaarheid ingevoegd kan worden. Door een dergelijke op de behoefte 15 afgestemde keuzemogelijkheid kunnen de kosten van de serie vervaardiging naar beneden gebracht worden terwijl de micaschijf slechts naar behoefte, dus slechts voor kliënten ingevoegd wordt die de hoogste eisen aan de meetnauwkeurigheid stellen.

Een zeer hoge graad van rationalisering van de 20 serievervaardiging vindt daardoor . plaats doordat de uit de warmtegeleidingsschijf met centreerhals, het mengmetaallichaam en de draden bestaande constructieve eenheid in het uit een hittebestendig hoogpolymere materiaal in het spuitgoed gevormde vorm-stuk door inleggen van de eenheid in de spuitgietvorm ingebed is. 25 Daardoor is de voorwaarde aanwezig voor een eenvoudige vervaar-digingswerkwijze waarbij de warmtegeleidingsschijf die het mengmetaallichaam insluit in de huls 16 door spuitgoed ingebed wordt en de laatstgenoemde door een koud omzetten van het warmtegeleidingshuis van achteren vast gegrepen wordt.

30 De uitvinding zal aan de hand van de tekeningen worden toegelicht.

Figuur 1 toont het in de plastificeercylinder van 8402450 - 3 - een kunststof spuitgietmachine ingébrachte thermoelement, gedeeltelijk open gesneden.

Figuur 2 heeft een stuk van het in de lengterichting doorgesneden thermoelement op vergrote schaal.

5 Figuur 3 toont de nog niet vervormde beschermings- huls van het thermoelement.

Figuren 4, 5 en 6 tonen de keramische huls die de huls vormt; de warmtegeleidingsschijf en micaschijf van het thermoelement.

10 Figuur 7 toont het nog niet vervormde warmtegelei- dingshuis van het thermoelements

In het in de tekening voorgestelde uitvoeringsvoor-beeld wordt het thermopaar van het thermoelement door twee in een beschermingshuls 15 met trekontlasting opgenomen draden 13a', 15 13b’ uit ijzer en constantaan gevormd. Deze draden zijn aan een einde (meetplaats) met elkaar versmolten en in het gebied van de meetplaats door een hittebestendige huls 16 omsloten. Als verge-lijkingsplaats is het spanningsmeetinstrument aan het andere einde van de draden 13a’, 13b’ aangesloten. Op de meetplaats is een 20 door het samensmelten van de draden 13a’, 13b' onder vermenging van de metalen gevormd mengmetaallichaam 13m in de vorm aansluitend in een metalen warmtegeleidingsschijf 17 ingebed die uit aluminium of uit een beryllium-koperlegering met verspaning vervaardigd is. Het versmelten van de draden vindt plaats in een 25 edelgasatmosfeer met behulp van een elektrische lichtboog en dus met uitsluiting van zuurstof. Daardoor wordt op betrouwbare wijze iedere oxydatie vermeden. Er ontstaat een mengmetaallichaam met een hoge menggraad dat ongeveer de vorm heeft van een ellipsoïde.

De warmtegeleidingsschijf 17 steunt axiaal tegen 30 de huls 16 en steekt hierover heen aan de kopzijde. Met zijn kop -oppervlak maakt de warmtegeleidingsschijf 17 thermisch contact met een warmtegeleidingshuis 18 waardoor de warmtegeleidingsschijf 8402450 S' t* - 4 - 17 en de keramische huls 16 axiaal samengehouden worden. De radiaal symmetrische warmtegeleidingsschijf 17 is in een stuk met een iets grotere breedte a-a aangebracht en op een inwendige ringvormige schouder 16a van de keramische huls gecentreerd. De 5 loodrecht op de symmetrieas van het thermoelement staande ringvormige schouder 16a sluit een .ringvormige ruimte 22a aan de rugzijde af die aan de buitenzijde door het binnenste mantel-oppervlak van de keramische huls 16 en aan de binnenzijde door de omtrek van de warmtegeleidingsschijf 17 begrensd wordt. Het meng-10 metaallichaam 13m is bij benadering als ellipsoïde gevormd. Het mengmetaallichaam 13m is in eenconcentrische, kegelvormige uitsparing van de warmtegeleidingsschijf 17 onder het vormen van twee ringvormige aanrakingsoppervlakken y, z ingeperst. Hij is in de uitsparing 21 door de insnoering 17a’ van een aan de achter-15 zijde zich bevindende holle centreerhals 17a van de warmtegeleidingsschijf 17 opgesloten. Een verdere insnoering 17aM van de centreerhals 17a omvat de ontmantelde draden 13a, 13b voor trek-ontlasting. Bovendien wordt de beschermingsmantel 13 van het thermopaar - door een insnoering 15b' van de beschermingshuls 20 15 met trekontlasting omvat. Alle insnoeringen 17a', 17a” en 15b' zijn door koude vervorming van de centreerhuls 17a respectievelijk van de beschermingshuls 15 tot stand gebracht. Daarom is het naar achter gelegen stuk 15b van de beschermingshuls 15 betrekkelijk dunwandig uitgevoerd.

25 De doorsnede van de warmtegeleidingsschijf 17 is op doeltreffende wijze tenminste driemaal zo groot als de maximaal doorsnede van het mengmetaallichaam 13m, echter kleiner dan de maximale breedte a-a van de keramische huls 16. Daardoor wordt een intensieve warmtegeleiding tussen het gemeten voorwerp, dus 30 bijvoorbeeld de plastificeercylinder en de meetplaats gewaarborgd.

Tussen het kopvlak van de warmtegeleidingsschijf 17 8402450

-* 'V

- 5 - en het panvonnige warmtegeleidingshuis 18 kan al naar behoefte een elektrisch isolerende schijf 20, bij voorkeur een micaschijf met een grote thermische doorlaatbaarheid ingevoegd worden welke alzijdig radiaal heensteekt over het platte kopvlak van de warmte-5 geleidingsschijf 17. Bij het inbrengen van de micaschijf zouden voor de hoogste eisen wat betreft de meetnauwkeurigheid elektrische storingsspanningen uit het te meten voorwerp van de meetplaats af geschermd kunnen worden.

Zoals te zien is uit figuur 1 ligt het 10 platte kopoppervlak S van het panvormige warmtegeleidingshuis 18 onder de belasting van een spiraalveer 12 die het thermopaar omsluit aanrakend tegen het voorwerp 10, welke spiraal 12 aan een einde tegen de binnenomzetting 18a vain het warmtegeleidingshuis 18 en aan de andere einde tegen de steker 14 tegengelegerd is. De 15 voorspanning van de spiraalveer 12, door welke de aanlegdruk van het kopvlak S bepaald wordt, is met behulp van een hol schroefdraad-element 11 instelbaar waarvan de buitenschroefdraad 11a met het voorwerp 10 en de binnenschroefdraad met de spiraalveer 12 in ingrijping staat. Het schroefdraadelement dat met ingrijptappen 20 11a in de opneemopening 19 van het voorwerp 10 duikt, gaat aan de achterzijde over in een zeshoek 11b.

Een in de tekening niet voorgestelde variant bij de constructie van het thermoelement verschilt als volgt van het uitvoeringsvoorbeeld in de tekening.

25 In de plaats van een bijvoorbeeld uit kermisch materiaal bestaande huls 16 en een beschermingshuls 15 treedt een in spuitgoed uit een hittebestendig hoogpolymeer materiaal vervaardigd vormstuk, dat in het stuk van de meetplaats dezelfde buitendoorsnede heeft als de huls 16 en overigens overeenkomt 30 met de vorm van de beschermingshuls 15.

In dit vormstuk is de uit de warmtegelei-dingsschijf 17 met centreerhals 7a, uit het mengmetaallichaam 13m en de draden 8402450 - 6 - 13a', 13b* gevormde eenheid ingebed. Het inbedden vindt plaats in de holle vormruimte van een spuitgietvorm bij de spuitgietwerk-wijze. Het radiaal symmetrische vormstuk heeft aan het rugwaarts gelegen einde van de meetplaats een buitenste ringvormige schou-5 der welke overeenkomt met de buitenflens 15a van de beschermings-huls 15 in het in de tekening voorgestelde uitvoeringsvoorbeeld. Deze ringvormige schouder wordt door de binnenomzetting 18a van het koud gevormde warmtegeleidingshuis 18 van achteren vastge-' grepen. Het eindstuk van de beschermingsmantel 13 van het thermo-10 paar is in een naar achteren uit het warmtegeleidingshuis 18 uitstekend stuk van het vormstuk ingebed. Bij deze zoeven beschreven variant is dus een afzonderlijke montage van een beschermings-huls 15 en een huls 16 niet nodig.

Het eveneens mogelijke alternatieve invoegen van 15 de micaschijf en het aanbrehgen van het warmtegeleidingshuis 18 komt overeen met de vervaardigingswerkwijze bij het uitvoeringsvoorbeeld dat in de tekening is voorgesteld;, want de warmtegelei-dingsschijf 17 die in het vormstuk ingebed is, steekt met zijn kopoppervlak heen over het vormstuk op dezelfde wijze zoals bij 20 het uitvoeringsvoorbeeld in de tekening.

8402450

Claims (9)

1. Thermoelement met uit twee in een beschermings-huls met trekontlasting opgenomen draden uit verschillende mate-5 rialen zoals bijvoorbeeld ijzer en constantaan, die als thermo— paar aan ëën einde (meetplaats) geleidend met elkaar verbonden en tenminste in het gebied van de meetplaats door een huls uit hittebestendig materiaal omsloten worden» met een spannings-meet-instrument, dat aan het andere einde (vergelijkingsplaats) van 10 de draden aangesloten is evenals met een metalen, tegen de huls axiaal steunende warmtegeleidingsschijf waarin de einden van de draden ingebed zijn en die aan de kopzijde over de huls heen steekt en met zijn kopoppervlak thermisch contact maakt met een metalen warmtegeleidingshuis dat de huls inde warmtegeleidings-15 schijf axiaal tezamen houdt, met het kenmerk, dat op de meetplaats een door samensmelten van de draden (13a’, I3b') gevormd meng-metalenlichaam (13m) in de vorm aansluitend in een concentrische uitsparing (21) van de warmtegeleidingsschijf (17) axiaal inge-perst is.

2. Thermoelement volgens conclusie 1, met het ken merk, dat het mengmetaal lichaam (I3m) dat ongeveer de vorm van een ellipsoïde heeft in een kegelvormige uitsparing (21) van de aan een binnenste ringvormige schouder (16a) van de huls (16) gecentreerde warmtegeleidingsschijf (17) onder vorming van twee 25 ringvormige aanrakingsoppervlakken (y, z) ingeperst is.

3. Thermoelement volgens een van de conclusies 1-2, met het kenmerk, dat het mengmetaallichaam (13m) in de uitsparing (21) door een insnoering (17af) van een aan de achterzijde gelegen holle centreerhals (17a) van de warmtegeleidingsschijf (37) op- 30 gesloten is, waarbij een verdere insnoering (17aM) de ommantelde draden (13a, 13b) met trekontlasting omvat.

4. Thermoelement volgens ëën van de voorgaande 8402450 ' / - 8 - conclusies, met het kenmerk, dat de doorsnede van de warmtegelei-dingsschijf (17) tenminste driemaal zo groot is als de maximale doorsnede van het mengmetaallichaam (13m), echter kleiner dan de geringe breedte (a-a) van het vormstuk (16) is.

5. Thermoelement volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat tussen het kopoppervlak van de warmtegeleidingsschijf (17) en het panvormige warmtegeleidings- huis (18) naar behoefte een elektrisch isolerende schijf (20), bij' voorkeur een micaschijf met een grote thermische doorlaat- h.een 10 baarheid ingevoegd kan worden die alzijdig radiaal 'Snsteekt over het platte kopoppervlak van de warmtegeleidingsschijf (17).

6. Thermoelement volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dathet platte kopoppervlak (S) van het warmtegeleidingshuis (18) onder de belasting van een spiraal- 15 veer (12) die het thermopaar omsluit aanrakend tegen het te meten voorwerp (10) ligt en welke spiraalveer (12) aan één einde aan een binnenomzetting 18a van het warmtegeleidingshuis (18) en aan het andere einde aan de steker (14) tegen gelegerdis en dat de axiale voorspanning van de spiraalveer (12) met behulp van een 20 hol schroefdraadelement (11) ingesteld kan worden waarvan de buitenschroefdraad (11a') met het voorwerp (10) en waarvan de binnenschroefdraad met de spiraalveer (12) in ingrijping is.

7. Thermoelement volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de huls (16) een keramische huls 25 is aan de achterzijde waarvan een coaxiale beschermingshuls (15) afgesteund is die door een binnenomzetting (18a) van het warmtegeleidingshuis (18) van achteren vastgegrepen wordt en de be-schermingsmantel (13) van het thermopaar in het gebied van een insnoering (15b') met trekontlasting omvat.

8. Thermoelement volgens één van de conclusies 1-6, met het kenmerk, dat de uit de warmtegeleidingsschijf (17) met centreerhals (17a) het mengmetaallichaam (13m) en de draden (13aT, 8402450 •n\ - 9 - 13bT) bestaande constructie-eenheid in de uit een hittebestendig hoogpolymeer materiaal in het spuitgoed gevormde huls door het inleggen van de eenheid in de spuitgietvorm ingebed is.

9. Thermoelement volgens conclusie 8, met het ken-5 merk, dat de huls aan het achtereinde van de meetplaats een ringvormige schouder heeft die door de binnenomzetting (18a) van hetwarmtegeleidingshuis (18) van achteren vastgegrepen wordt en waarbij het eindgedeelte van de beschermingsmantel (13) van de ontmantelde draden (I3a, 13b) in de huls ingebed is. ©402450