DE3719760A1 - Ceramic-casing thermo-element - Google Patents
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Abstract
Description
Diese Erfindung zielt auf das Erreichen der schnellen Reaktion, die Elastizität und Thermoschockbeständigkeit eines Metallmantel-Thermo elementes, aber mit einem Keramikmantel. Somit sichert das erfindungs gemäße Thermoelement eine hohe Temperatur-Meßgrenze von 1800-2200°C im Gegensatz zu etwa 800-1200°C bei den bekannten Mantel-Thermo elementen. Das neue Thermoelement wird in aufkohlenden oder anderen agressiven Medien nicht angegriffen. Es hat einen hohen elektrischen Isolierwiderstand zur Umgebung, dadurch ist es zur störungsfreien Regelung sehr gut geeignet.This invention aims to achieve the quick response that Elasticity and thermal shock resistance of a metal jacket thermo element, but with a ceramic jacket. This ensures the invention thermocouple has a high temperature measurement limit of 1800-2200 ° C in contrast to about 800-1200 ° C in the known jacket thermo elements. The new thermocouple is in carburizing or other aggressive media not attacked. It has a high electrical Insulating resistance to the environment, making it trouble-free Regulation very well suited.
Stand der Technik sind Keramik-Thermoelemente, deren positiver und negativer Thermodraht voneinander und von der Umgebung durch ein keramisches Isolierrohr oder durch Isolierperlen elektrisch iso liert sind. Der Vorteil dieser Ausführung liegt in der hohen Temperaturmeßgrenze sowie in dem lockeren Aufbau, der elektrischen Störspannungen wenig Durchleitung bietet. Ein keramisches Schutz rohr ermöglicht den Einsatz in agressiven Medien.State of the art are ceramic thermocouples, their positive and negative thermal wire from each other and from the environment through one ceramic insulating tube or electrically insulating by insulating beads are. The advantage of this version is the high Temperature measurement limit and in the loose structure, the electrical Interference voltages offers little transmission. Ceramic protection Rohr enables use in aggressive media.
Nachteil dieser Ausführung ist jedoch die zu späte Reaktion auf Temperaturänderungen. Selbstverständlich leitet ein keramisches Schutzrohr die Temperatur langsamer zur Meßstelle durch, als ein Metallschutzrohr. Selbst Metallschutzrohre in der oben geschilderten Ausführung ermöglichen eine schnelle Reaktion nicht. Für den Einsatz von schnellen Öfen (z.B. Vakuum-Öfen) eignet sich diese Ausführung kaum. Bei vielen gasbeheizten Öfen verursacht das Thermoelement selber eine Temperaturschwingung, die die Energiekosten um 30% erhöht. Nach Messungen des Erfinders überträgt dieses Thermoelement Temperaturänderungen etwa 1 Minute später, wenn der Durchmesser des Schutzrohres 21 mm beträgt.The disadvantage of this design, however, is the late response to Temperature changes. Of course, a ceramic head Thermowell to the measuring point more slowly than a Protective metal tube. Even metal protection tubes in the one described above Execution does not allow a quick response. For use This version is suitable for fast ovens (e.g. vacuum ovens) barely. In many gas-fired ovens, the thermocouple causes itself a temperature vibration that reduces energy costs by 30% elevated. According to measurements by the inventor, this thermocouple transfers Temperature changes about 1 minute later when the diameter of the Protective tube is 21 mm.
Ein wesentlicher Nachteil dieser Ausführung ist die Bruch- und Haar rißneigung beim Thermoschock.A major disadvantage of this version is the breakage and hair tendency to crack during thermal shock.
Die metallischen Mantelthermoelemente wurden später entwickelt. The metallic jacket thermocouples were later developed.
Hierbei sind die Thermodrähte mit Keramikpulver isoliert. Der metallische Mantel ist meist dünn. Durch die starke Pressung im Inneren des Thermo elementes bleiben die Thermodrähte auch bei Biegung in Ihrer Position, berühren die Schutzrohrwand sowie einander nicht. Die innige Berührung verursacht aber bei einer Temperatur von lediglich 1000°C eine inten sive Überleitung von Störspannungen. Selbst die Thermospannung wird ab 1100°C merkbar von einem Thermodraht zum anderen hinübergeleitet. Dadurch ist die Meßstelle bei hoher Temperatur unsicher.The thermal wires are insulated with ceramic powder. The metallic Coat is usually thin. Due to the strong pressure inside the Thermo the thermal wires remain in their position even when they bend, do not touch the protective tube wall or each other. The intimate touch but causes an inten at a temperature of only 1000 ° C active transfer of interference voltages. Even the thermal voltage will Noticeably transferred from one thermal wire to the other from 1100 ° C. This makes the measuring point unsafe at high temperatures.
Die kompakte, dünne Ausführung sichert eine kurze Totzeit, manchmal von Bruchteilen einer Sekunde.The compact, thin design ensures a short dead time, sometimes of fractions of a second.
Da die keramische Isolation bereits in Pulverform vorhanden ist, kann sie bei einem Thermoschock nicht brechen.Since the ceramic insulation is already available in powder form, don't break them in a thermal shock.
Bei der Verbreitung der schnellen elektronischen Temperaturregler wurden neue Varianten entwickelt, die eine schnellere Reaktion des Thermoelementes ermöglichten. Vor allen war die Verkleinerung der Masse des Thermoelementes erfolgreich. Besonders viel bedeutet die Vermin derung der Masse bei der Meßstelle. Es wurden sogar Thermoelemente hergestellt, in denen die zwei Thermodrähte mit sehr kleinen oder gar ohne Schweißperlen verbunden waren.With the spread of fast electronic temperature controllers new variants have been developed which allow a faster reaction of the Thermocouple enabled. Above all, the reduction in mass of the thermocouple successfully. Vermin means a lot change in mass at the measuring point. There were even thermocouples made in which the two thermal wires with very small or even were connected without beads of sweat.
Die Idee der Erfindung liegt in der überraschenden Tatsache, daß eine besonders große Schweißperle eine sehr kurze Totzeit von 0,2 Sekunden ermöglicht. Diese erfindungsgemäßen Schweißperlen sind etwa 3-4 Mal größer als die gewohnten und haben eine besondere Form. Der Erfinder suchte also die Lösung in einer Richtung, wo sie zuerst nicht zu erwarten war.The idea of the invention lies in the surprising fact that a especially large sweat pearl has a very short dead time of 0.2 seconds enables. These welding beads according to the invention are about 3-4 times larger than the usual ones and have a special shape. The inventor So was looking for the solution in a direction where it wasn't going to at first was expected.
Die neuen Schweißperlen sind relativ einfach herstellbar: man hält nicht zwei Thermodrähte, sondern 3 in den Lichtbogen. Der dritte Thermo draht kann ganz kurz sein und soll zwischen dem positiven und negativen Thermodraht liegen. Nach der Schweißung der erfindungsgemäß großen Schweißperle, kann man den dritten Thermodraht aus dieser entfernen. Man kann diesen ausbiegen und abschneiden, noch vorteilhafter ist es jedoch ihn auszustechen.The new welding beads are relatively easy to manufacture: you don't hold them two thermo wires, but 3 in the arc. The third thermo wire can be very short and should be between the positive and negative Thermal wire. After welding the large according to the invention Sweat bead, you can remove the third thermal wire from it. You can bend it out and cut it, it is even more advantageous however, to stab him.
Es kann sein, daß für die Herstellung der erfindungsgemäßen Schweiß perle eine andere Methode angewendet wird.It may be that for the production of the sweat according to the invention another method is used.
Wenn diese neue große Schweißperle an die Innenoberfläche der Schutz rohrkuppe an und für sich bekannterweise angedrückt wird, entsteht eine kurze Totzeit von 0,5-0,2 Sekunden. Die Erfindung ist in Fig. 1 skizzenhaft dargestellt.If this new large sweat bead is pressed onto the inner surface of the protective tube cap and is known to be pressed, there is a short dead time of 0.5-0.2 seconds. The invention is sketched in Fig. 1.
1) ist die große Schweißperle1) is the big sweat bead
2) ist der z.B. positive Thermodraht mit einem Durchmesser von D 2 und2) is the eg positive thermal wire with a diameter of D 2 and
3) ist der z.B. negative Thermodraht mit einem Durchmesser von D 3 3) is the eg negative thermal wire with a diameter of D 3
D ist der erfindungsgemäße Abstand zwischen den Thermodrähten 2 und 3, wo der dritte Thermodraht bereits entfernt wurde. Erfindungsgemäß soll D größer sein, als D 2 oder D 3. D is the distance according to the invention between the thermal wires 2 and 3 , where the third thermal wire has already been removed. According to the invention, D should be larger than D 2 or D 3 .
Vorteile der Erfindung sind die günstigen Eigenschaften der traditionel len, oben geschilderten Thermoelemente und der Mantel-Thermoelemente, praktisch ohne deren Nachteile. Das neue Thermoelement ist vor allem sehr schnell. Die Versuche zeigen, daß die große Schweißperle (1) sich an die eventuellen Unebenheiten der Schutzrohrkuppe anschmiegt, sogar anschweißt. Die bisher kürzeste gemessene Totzeit war 0,2 Sekunden.Advantages of the invention are the favorable properties of the traditional len described above thermocouples and sheathed thermocouples, practically without their disadvantages. Above all, the new thermocouple is very fast. The tests show that the large weld bead ( 1 ) clings to the possible bumps in the protective tube tip, even welds on. The shortest measured dead time so far was 0.2 seconds.
Kein bisher hergestelltes Thermoelement mit Keramikschutzrohr reagierte innerhalb so kurzer Zeit. Damit erreicht das erfindungsgemäße Thermo element mit Keramikschutzrohr die Reaktionszeit eines dünnen Mantel- Thermoelementes.No previously manufactured thermocouple with ceramic protection tube reacted in such a short time. The thermo according to the invention thus achieves this element with ceramic protective tube the reaction time of a thin jacket Thermocouple.
Die Thermodrähte 2 und/oder 3 können mit dünnem Einloch-Keramikiso lierrohr versehen werden, um einen Kurzschluß zu verhindern. Dieses Einloch-Isolierrohr hat erfindungsgemäß eine Länge von 5-225 D. Die Versuche zeigen, daß die Einloch-Isolierröhrchen trotz eines Druckes die Thermodrähte oder die Schweißperle nicht zerstören. Auch bei einer so hohen Temperatur nicht, die diese Materialien relativ weich macht. Bei sehr hohen Temperaturen müssen längere Isolierrohre isolieren. Die oben erwähnten Einloch-Isolierrohre machen die Verwendung des traditionellen Schlitzes nicht überflüssig. Er ist bei dem erfindungs gemäßen Thermoelement nicht an der Meßstelle, sondern im Kopf, wo er mit einer Feder angedrückt wird.The thermal wires 2 and / or 3 can be provided with a thin single-hole ceramic insulating pipe to prevent a short circuit. According to the invention, this single-hole insulating tube has a length of 5-225 D. The tests show that the single-hole insulating tubes do not destroy the thermal wires or the welding bead despite pressure. Not even at such a high temperature, which makes these materials relatively soft. Longer insulating pipes must insulate at very high temperatures. The single-hole insulation pipes mentioned above do not make the use of the traditional slot unnecessary. It is not in the fiction, contemporary thermocouple at the measuring point, but in the head, where it is pressed with a spring.
Wie in Fig. 1 können unterschiedlich dicke Thermodrähte in der erfin dungsgemäßen Schweißperle verbunden werden. Der sonst schneller alternde (z.B. Platin-) Thermodraht kann einen größeren Durchmesser (z.B. D 3) haben, als der sonst stabilere (z.B. Platinrhodium-) Thermodraht (z.B. D 2):As in Fig. 1 thermal wires of different thicknesses can be connected in the welding bead according to the invention. The otherwise faster aging (e.g. platinum) thermal wire can have a larger diameter (e.g. D 3 ) than the otherwise more stable (e.g. platinum rhodium) thermal wire (e.g. D 2 ):
Vorteilhaft ist, daß die erfindungsgemäß große Schweißperle auch in einem ungewöhnlich dünnen Keramikschutzrohr hineinpaßt. Das Schutzrohr kann dünner als 10 mm sein, optimalerweise 5 mm. Zwei davon können in einem Kopf eingebaut sein. Ein Schutzrohr davon optimalerweise leer, für die Prüfung (P 30 32 010.6).It is advantageous that the large welding bead according to the invention also in fits into an unusually thin ceramic protective tube. The protective tube can be thinner than 10 mm, optimally 5 mm. Two of them can be in built into a head. A protective tube, ideally empty, for the test (P 30 32 010.6).
Im Gegensatz zu den metallischen Schutzrohren kann die Spitze eines Keramikschutzrohres mit Graphit oder mit einer anderen Farbe geschwärzt bzw. dunkelfarbig gemacht werden. Eine Reaktion findet bei sorgfältig ausgewählter Farbe nicht statt und dadurch wird das Thermoelement noch schneller.In contrast to the metallic protective tubes, the tip of one Ceramic protective tube blackened with graphite or with another color or made dark colored. A response takes place at carefully selected color does not take place and this causes the thermocouple even faster.
Die bisherigen Versuche liefen mit einer Schweißperle aus Edelmetall. Sehr wahrscheinlich ist die Lösung auf Nichtedelmetall-Thermodrähte übertragbar, eventuell so, daß die letzteren mit einer Schweißperle aus Edelmetall verbunden sind.The previous attempts ran with a welding bead made of precious metal. The solution to base metal thermowires is very likely transferable, possibly so that the latter with a sweat bead are connected from precious metal.
Die erfindungsgemäße Schweißperle (1) läßt sich dann einfach so herstellen, daß man als dritten Thermodraht ein Edelmetall z.B. einen Platin-Thermodraht nimmt. Er läßt sich nach der Schweißung einfach entfernen, weil er viel weicher ist, als die z.B. Nickelchrom- Thermodrähte.The welding bead ( 1 ) according to the invention can then simply be produced in such a way that a noble metal, for example a platinum thermal wire, is used as the third thermal wire. It can be easily removed after welding because it is much softer than the nickel-chromium thermowires, for example.
Die erfindungsgemäße Schweißperle (1) lässt sich also unterschiedlich herstellen; ihre Andrückung an die Schutzrohrkuppe ist auch neu. Bisher waren nur Metallmantel-Thermoelemente in einem massiven Schutzrohr an dessen Ende mit Feder angedrückt. Diese bekannte Aus führung hat allerdings eine Totzeit weit über der erfindungsgemäßen Lösung. Diese Tatsache untermauert den unerwarteten Vorteil der Erfindung.The welding bead ( 1 ) according to the invention can therefore be manufactured in different ways; their contact with the protective tube tip is also new. So far, only metal jacket thermocouples were pressed into a solid protective tube with a spring at the end. However, this known implementation has a dead time far above the solution according to the invention. This fact underpins the unexpected advantage of the invention.
Claims (7)
daß die Meßstelle aus einer großen Schweißperle (1) besteht, in die die Thermodrähte (2 und 3 mit einem Durchmesser von D 2 bzw. D 3) mit einem so großen Abstand einlaufen, daß noch ein dritter Thermodraht (mit einem Durchmesser D) zwischen den anderen (2 und 3) Platz nehmen könnte: D D 2 oder D D 3 und
das diese Schweißperle an die Innenfläche der Schutzrohrkuppe z.B. mit einer Feder angedrückt wird.1. Thermocouple, consisting of (precious metal) thermal wires, measuring point, two-hole or multiple insulating tube, non-metallic protective tube and connection head, characterized in that
that the measuring point consists of a large welding bead ( 1 ), into which the thermal wires ( 2 and 3 with a diameter of D 2 or D 3 ) enter at such a large distance that a third thermal wire (with a diameter D) between them could take the other ( 2 and 3 ): D D 2 or D D 3 and
that this welding bead is pressed onto the inner surface of the protective tube tip, for example with a spring.
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| Country | Link |
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| DE (1) | DE3719760A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT414276B (en) * | 2004-08-20 | 2006-10-15 | Siemens Transportation Systems | SHORT-CIRCUIT DETECTION FOR THERMAL ELEMENTS |
| DE102013201179A1 (en) * | 2013-01-24 | 2014-08-07 | Dekema Dental-Keramiköfen GmbH | thermocouple |
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1987
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Cited By (3)
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| AT414276B (en) * | 2004-08-20 | 2006-10-15 | Siemens Transportation Systems | SHORT-CIRCUIT DETECTION FOR THERMAL ELEMENTS |
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| US9995635B2 (en) | 2013-01-24 | 2018-06-12 | Dekema Dental-Keramikofen Gmbh | Thermal element |
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