DE2540386C3 - Mehrschenkel-Profilthermoelement - Google Patents
Mehrschenkel-ProfilthermoelementInfo
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Description
30
Die Erfindung bezieht sich auf ein Mehrschenkel-Profilthermoelement
nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.
Ein derartiges Profilthermoelement dient als Temperaturmesser hauptsächlich zur kontinuierlichen oder
periodischen Temperaturerfassung gleichzeitig an mehreren Meßstellen von Industrieanlagen bei deren
Betrieb.
Gegenwärtige Anforderungen an die Temperaturüberwachung, insbesondere von Kernenergieanlage
größerer Leistung, gehen dahin, daß die Temperaturverteilung über den Reaktorkern in ihrem ganzen Umfang
wie außerhalb derselben alle Augenblicke erfaßt werden muß, und zwar womöglich mit einer Minimalanzahl
von Temperaturfühlern, die außerdem möglichst klein im Durchmesser sein und eine große Länge haben
müssen, damit keine allzugroßen Metallmengen in den Kern eingeführt werden und man die Temperaturfühler
in engen Kanälen verlegen kann. Es besteht also die Forderung nach einer Temperaturerfassung an mehreren
Stellen, deren Zahl groß ist und die schwer zugänglich sind, bei hohen Neutronenflußdichten, in
aggressiven Medien, bei Vibrationen.
Es ist eine Temperaturmeßvorrichtung (vgl. z. B. GB-PS 8 74 650) mit Thermoelementen für mehrere
Meßstellen innerhalb eines Silos bekannt, die aus einem zentralen einen Schenkel bildenden Leiter besteht, an
dem in Abständen Nebenleiter als zweite Schenkel angelötet sind. Die Anordnung kann beispielsweise mit
einem langen isolierten Leiter aus einer Legierung von 60% Cu und 40% Ni mit daran in gleichen Abständen
angelöteten oder angeschweißten isolierten Kupferleitern als zweite von den heißen Heißlötstellen abgehende
Schenkel realisiert werden. Die Leiter sind durch unterschiedliche Färbungen markiert und in einer
durchsichtigen Hülle eingeschlossen. Die Fertiglänge des Erzeugnisses ist keine fixierte, d. h., man „trennt
davon Stücke erforderlicher Länge ab. Im allgemeinen werden solche Thermoelementbüsche! nebst der Stahlader
zu einem Kabel gemeinsam umhüllt Das System mißt verhältnismäßig niedrige Temperaturen. Die
Thermoelemente selbst sind wenig strahlungsfest, großflächig im Querschnitt, metallaufwendig und
infolgedessen für Temperaturmessungen in Kernreaktoren nicht gut geeignet.
Ferner ist ein Mehrelektroden-Profilthermoelement der eingangs genannten Art bekannt, d&s in einer
gemeinsamen Schutzhülle angeordnete und voneinander isoliert einen Schenkel der einen Polarität und
mindestens zwei Schenkel der anderen Polarität mit Heißlötstellen enthält, die in definierten Abständen über
die Länge des Profilthermoelements verteilt sind, bei dem die erste Heißlötstelle zweier ungleichpoliger
Schenkel am dem kalten Ende entgegengesetzten Ende des Profilthermoelements liegt (vgl. z. B. US-PS
37 16 417).
Die Schenkel dieses Profilthermoelements sind in einem starren isolierenden Stab aus Aluminiumoxid
eingebettet und durch eine Quarzhülle geschützt.
Bei dieser Anordnung ist es zwar von Vorteil, daß die Leiteranzahl im Querschnitt des Profilthermoelements
über dessen Länge nicht konstant ist, sondern sich in bezug auf die Heißlötstellen verringert, so daß am Ende
nur noch zwei Leiter übrigbleiben, die aus dem isolierenden Stab heraustreten. Jedoch erschweren
hohe Sprödigkeit und Härte der Isolierstoffe ihre Behandlung bei der Herstellung von Heißlötstellen.
Außerdem hat das Profilthermoelement einen verhältnismäßig großen Durchmesser und eine verhältnismäßig
kleine Länge, die nicht ausreicht, wenn eine größere Meßstellenzahl mit einem einzigen Temperaturfühler
erfaßt werden soll; es ist auch nicht sehr vibrationsfest und besitzt nicht die notwendige Biegsamkeit.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mehrschenkel-Profilthermoelement so aufzubauen, daß
es geringer Platzbedarf, Biegsamkeit, hohe Anzeigekonstanz beim Arbeiten in aggressiven Medien, sowie
Strahlungs- und Vibrationsfestigkeit hat und fertigungsgerecht ist.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Lehre nach dem Kennzeichen des Patentanspruchs.
Das erfindungsgemäße Mehrschenkel-Profilthermoelement nimmt wenig Platz in Anspruch, hat nur wenige
Schenkel, eine gemeinsame Hülle und für den Fall des Einsatzes im Kernreaktor-Kern eine in den Kern
einzuführende Metallmenge, die verglichen mit anderen existierenden Thermoelementtypen gering ist.
Der Durchmesser des erfindungsgemäßen Mehrschenkel-Profilthermoelements
schwankt je nach Zahl der Meßlötstellen zwischen 1,0 und 6,0 mm, die Länge zwischen einigen 10 mm und 50 m und mehr.
Das erfindungsgemäße Profilthermoelement kann in engen Schlitzen bzw. Kanälen verlegt werden, wobei es
dank seiner Biegsamkeit allen Windungen eines solchen Kanals folgt, so daß die Temperaturmessung an schwer
zugänglichen Stellen möglich wird. Die Temperaturerfassung kann in mehreren Reaktorzonen gleichzeitig
geschehen, z. B. folgenden fünf Zonen des Moderators, des Kühlmittels, der Brennelemente, der Stahlkonstruktionen
und der biologischen Abschirmung.
Bei Bedarf kann das Profilthermoelement dank seiner großen Länge ohne Ausgleichsleitungen ausgeführt
werden. Dergleichen kann man es unmittelbar an einer
Meßeinrichtung anschließen, so daß dazwischenliegende Klemmenanschlüsse entfallen. Dies alles verbessert
stark die Zuverlässigkeit des Profilthermoelements, insbesondere beim Arbeiten in ausgesprochen aggressiven
Medien.
Das erfindungsgemäße Profilthermoelement ist wegen seiner Fertigungsgerechtheit preisgünstig.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Profilthermoelements, insbesondere gegenüber dem nach der US-PS
37 16 417, können wie folgt zusammengefaßt werden:
Kleiner Durchmesser und große Länge von 50 m und mehr, so daß es in engen Kanälen jeden Profils verlegt
und an ein Anzeigegerät direkt, d. h. ohne Ausgleichsleitungen, angeschlossen werden kann, und hohe Werte
von VibrationsfestigLeit und Biegsamkeit
Anhand der Zeichnung werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 das Mehrschenkel-Profilthermoelement im Längsschnitt,
Fig.2 das Mehrschenkel-ProfilthermoeJement in
einem Kanal des Meßobjekts verlegt,
Fig.3 eine 6-Schenkel-Ausführung des Mehrschenkel-Profüthermoelements
im Längsschnitt,
F i g. 4 einen Schnitt IV-IV nach F i g. 1,
F i g. 5 einen Schnitt V-V nach F i g. 3.
Das Mehrschenkel-Profilthermoelement 1 (Fig. 1) besteht zunächst aus einem in einer Schutzhülle 2
eingeschlossenen Büschel von durch keramisches Pulver 3 gegeneinander isolierten, unterschiedlich langen,
jedoch durchmessergleichen Minus-Schenkeln 4, z. B. aus einer Nickel-Sonderlegierung mit 94% Ni, 2,5% Mn,
1 % Si und 0,5% Fe.
Bei diesem Ausführungsbeispiel sind ferner in der Hülle 2 drei Plus-Schenkel 5, z. B. aus einer Nickel-Sonderlegierung
aus 90% Ni und 10% Cr mit geringen anderen Zusätzen, untergebracht.
Einer der Minus-Schenkel 6 und einer der Plus-Schenkel 7 gehen von der ersten Heißlötstelle ab, die an dem
kalten Ende 10 des Mehrschenkel-Profilthermoelements 1 entgegengesetzten Ende 9 ausgeführt und mit
dem Knotenpunkt 8 des Schenkel-Büschels zusammengelegt ist.
Die Heißlötstellen 11 und 12 zwischen Schenkeln 5 und Schenkeln 4 lieger auf der Länge des Mehrschenkel-Profilthermoelemer'ts
1 in einem definierten Abstand 1 voneinander.
Das Verhältnis Durchmesser der Schutzhülle 2 zu Länge ist gleich 1 : 50, weshalb das Mehrschenkel-Profilthermoelement
1 sehr biegsam ist und den Windungen jedes Kanals 13 (Fig.2) des Meßobjrkts für die
Aufnahme des Mehrschenkel-Profilthermoelements folgen kann.
Die Zahl der Schenkel 5 in der Schutzhülle 2 richtet sich nach der erwünschten Meßstellenzahl bei der
Temperaturmessung.
Es ist beispielsweise eine Ausführung mit sechs Schenkeln 5 (F i g. 3) mögliich.
Die Schenkel 4 und 5 liegen im Querschnitt des Mehrschenkel-Profilthermoelements 1 (Fig.4) und
(F i g. 5) symmetrisch zueinander.
Das Mehrschenkel-Profilthermoelement arbeitet wie folgt:
An den Anschlüssen des bis zur vorgegebenen Tiefe im Kanal 13 (Fig.2) verlegten Mehrschenkel-Profilthermoelements
1 werden Thermospannungen abgenommen, die der Temperatur der drei Höhenstände nach der Anzahl der Heißlötstellen entsprechen.
Somit besteht das erfindungsgemäße Mehrschenkel-Profilthermoe'ement
1 (Fi g. 1) aus mehreren einzelnen Thermoelementen. Das erste Thermoelement setzt sich
aus dem Minus-Schenkel iB und dem Plus-Schenkel 7, die die Heißiötstelle am Knotenpunkt 8 bilden, zusammen
und liefert die Thermospannung von der Temperatur, gemessen im Bereich der Lötstelle 8. Das zweite
Thermoelement besteht aus zwei Abschnitten 6 und 4 des Minus-Schenkels und aus dem Schenkel 5 und liefert
die Thermospannung von der Temperatur, gemessen im Bereich der Lötstelle 12. Das dritte Thermoelement
weist zwei Abschnitte 6 und 4 der Minus-Schenkel und den Plus-Schenkel 5 auf und liefert die Thermospannung
von der Temperatur, gemessen im Bereich der Lötstelle 11. Die Lötstellen 8, II, 12 sind jeweils um einen
definierten Abstand 1 voneinander entfernt
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
10
15
Patentanspruch:
Mehrschenkel- Profilthermoelement,
das in einer gemeinsamen Schutzhülle angeordnete und voneinander isoliert mindestens zwei Schenkel der einen Polarität und mindestens zwei Schenkel der anderen Polarität mit Heißlötstellen enthält, die in definierten Abständen über die Länge des Profilthermoelements verteilt sind,
bei dem die erste Heißlötstelle zweier ungleichpoliger Schenkel am dem kalten Ende entgegengesetzten Ende des Profilthermoelements liegt,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schenkel (4, 6) der einen Polarität unterschiedlich lang und zu einem Büschel (4) vereinigt sind, dessen Knotenpunkt (8) die erste Heißlötstelle bildet,
das in einer gemeinsamen Schutzhülle angeordnete und voneinander isoliert mindestens zwei Schenkel der einen Polarität und mindestens zwei Schenkel der anderen Polarität mit Heißlötstellen enthält, die in definierten Abständen über die Länge des Profilthermoelements verteilt sind,
bei dem die erste Heißlötstelle zweier ungleichpoliger Schenkel am dem kalten Ende entgegengesetzten Ende des Profilthermoelements liegt,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schenkel (4, 6) der einen Polarität unterschiedlich lang und zu einem Büschel (4) vereinigt sind, dessen Knotenpunkt (8) die erste Heißlötstelle bildet,
daß die Anzahl der Schenkel (5, 7) der anderen Polarität gleich der Anzahl der Schenkel (4, 6) des
Büschels ist,
daß ein Schenkel (7) der anderen Polarität mit dem Knotenpunkt (8) des Büschels und die übrigen
Schenkel (5) der anderen Polarität mit den freien Enden der Schenkel (4) des Büschels unlösbar
verbunden sind, und
daß die Schutzhülle (2) ein Verhältnis von Durchmesser zu Länge von mindestens 1 :50 hat.
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