Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Temperaturmessung, insbesondere von Metallschmelzen,mittels Thermoelementen aus Molybdän-Rhenium- bzw. Wolfram-Rhenium-Legierungen.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, zur Messung von hohen Temperaturen, zum Beispiel von Temperaturenvon 1000-25000C, Thermoelemente.zu verwenden,deren Drähte aus Molybdän- Rhenium- bzw. Wolfram-Rhenium-Legierungen bestehen.
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Bekannt sind hierbei Thermoelemente, bei denen ein Schenkel aus einer Wolfram-Legierung mit 5%Rheniumund der andere Schenkel aus einer Wolfram-Legierung mit 26%Rhenium besteht. Ferner sind Thermoelementebekannt, bei denen ein Schenkel aus unlegiertem Molybdän und der andere aus einer Molybdän-Legierungmit 41%Rhenium gebildet ist. Der Einsatz von Molybdän-Rhenium- bzw. Wolfram-Rhenium-Thermoelementenist insoferne mit Schwierigkeiten verbunden, als sich diese Legierungen schlecht verschweißenlassen. Es hat sich herausgestellt, daß derartige Thermoelemente in der Umgebung der Schweißstellesehr spröde sind und oft schon bei schwachen Erschütterungen zum Brechen neigen.
Weiterhin ist es bereits bekannt, die Temperatur von Metallschmelzen durch Thermoelemente zu messen,die durch Quarzrohre geschützt sind und kurzzeitig in die Metallschmelze eingetaucht werden. Die Lebensdauerdieser Temperaturmeßanordnungen ist jedoch gering, weil die Quarzrohre üblicherweiseschon nach 1 bis 2 Messungen zerstört werden.
Zur kontinuierlichen Temperaturmessung von Metallschmelzen, zum Beispiel Stahlschmelzen, hat manauch schon Thermoelementschutzröhre verwendet, dieaus metallkeramischen Werkstoffen, zum Beispiel aus Sinterwerkstoffen aus Molybdän und Zirkoniumoxyd,bestehen. Diese Schutzrohre weisen zwar eine gute Beständigkeit gegen Metallschmelzen und gute Wärmeübertragungseigenschaften auf; beim Einsatz dieser
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Rohre erwies es sich aber bisher als notwendig, die Thermoelemente zusätzlich mit gasdichten keramischenRohren zu schützen, um zu vermeiden, daß von den metallkeramischen Rohren aus Metallen oderMetalloxiden bestehende Komponenten zu den Thermoelementmeßstellen gelangen und diese vergiften. DieGefahr ist besonders dann gegeben, wenn für die Temperaturmessung die üblichen Thermoelemente aufder Basis von Platin verwendet werden und das Schutzrohr eine Komponente eines hochschmelzendenMetalles, wie Molybdän oder Wolfram, enthält. Die Verwendung eines gasdichten Rohres erhöht jedochdie Ansprechzeit des Thermoelements.
Es besteht die Aufgabe, die Thermoelementenmeßstelle so auszubilden, daß dort ein Verschweißender Drahtenden entfallen kann.
Bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art wird dies erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dieEnden der Thermoelementdrähte an der Meßstelle über einen aufgesinterten Molybdän- bzw. Wolfram-Pfropfen,der gegebenenfalls mit Rhenium legiert ist, verbunden sind. Auf diese Weise kann eine leitende Verbindungzwischen den Thermoelementdrähten an der Meßstelle hergestellt werden, ohne daß es notwendigist, die Enden der Drähte miteinander zu verschweißen. Der Pfropfen kann in einfacher Weise dadurch hergestelltwerden, daß er aus Molybdän- bzw. Wolfram-Pulver und einem Bindemittel um die Enden der Thermoelementdrähtegeformt-wird. Das Sintern des Pfropfens erfolgt dann zwansläufig durch die beim Einsatz des
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Thermoelementes auftretenden hohen Temperaturen. Die für den Pfropfen verwendeten Pulver können gegebenenfallsauch mit Rhemium legiert sein.
Für die erfindungsgemäße Anordnung haben sich neben Thermoelementen, die aus Wolfram-Rhenium-Legierungenbestehen, auch Thermoelemente auf der Basis von Molybdän bewährt, beispielsweise wenn ein Schenkelmit 1 bis 10 % Rhenium und der andere Schenkel mit 30 bis 48%Rhenium legiert war.
Als Thermoelementschutzrohre für die erfindungsgemäßeAnordnung sind sowohl gasdichte keramische Rohre als auch metallkeramische Rohre geeignet. Alskeramische Rohre werden zweckmäßig Rohre aus hochschmelzenden Oxyden, zum Beispiel aus Siliziumoxyd,Aluminiumoxyd, Berylliumoxyd, Zirkoniumoxyd oder Thoriumoxyd, verwendet.
Eine weitere Aufgabe besteht darin, bei der Verwendung _metallkeramischer Rohre für diese einen solchenWerkstoff zu wählen, daß unter Verzicht auf das gasdichte Rohr zwischen der Thermoelementenmeßstelleund dem metallkeramischen Rohr keine Vergiftung der Thermoelementenmeßstelle stattfindet.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, für das Rohr Werkstoffe auszuwählen,deren metallische Komponente mit dem Basismetall der Thermoelementdrähte übereinstimmt. Bestehen dieThermoelementdrähte aus Molybdän-Rhenium-Legierungen, so kann für das Thermoelementschutzrohr vorteilhaftein-metallkeramischer Werkstoff verwendet-werden,dessen metallische Komponente ebenfalls aus Molyb-
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dän besteht. Ein Beispiel hierfür ist ein metallkeramischerWerkstoff aus feinverteiltem Molybdän und einem hochschmelzenden Oxyd, zum Beispiel Zirkoniumoxyd,Aluminiumoxyd, Berylliumoxyd, Thoriumoxyd oder Siliziumoxyd. Sinngemäß würde man bei Verwendungvon Thermoelementdrähten aus Wolfram-Rhenium-Legierungen ein metallkeramisches Schutzrohrverwenden, dessen metallische Phase aus Wolfram besteht.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 stellt eine erfindungsgemäße Meßanordnungdar, die mit dem gasdichten Thermoelementschutzrohr 1 aus Tonerde ausgerüstet ist. Die Thermoelementdrähte2 und 3 bestehen aus Molybdän-Legierungen mit 5 bzw. 41%Rhenium. Sie werden durch dasmit zwei Bohrungen versehene keramische Röhrchen 4 der Meßstelle zugeführt. An der Meßstelle sind dieEnden der Thermoelementdrähte über den aus gesintertem Molybdänpulver gebildeten Pfropfen 5 verbunden.An dem der Meßstelle abgewandten Ende des Schutzrohres sind die zugeführten Thermoelementdrähtedurch einen Pfropfen 6 aus Kunststoff abgedichtet. Damit wird ein Verschluß des Schutzrohres gebildet,der zwar nicht ganz vakuumdicht aber für den vorliegenden Zweck ausreichend ist. Der Molybdänpfropfenwirkt nämlich in beschränktem Umfange als Getter. Er ist in der Lage, geringe im Schutzrohr enthalteneSauerStoffreste oder geringe Mengen an Sauerstoff, die währrend des Betriebes eindiffundieren, -zu binden.Beim Einsetzen des dargestellten Meßelementes
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kann an den der Meßstelle abgewandten Enden 7 der Thermoelementdrähte ein Klemmorgan eingesetzt werden,mit dessen Hilfe die elektrische Verbindung mit dem eigentlichen Meßgerät hergestellt werdenkann.
Fig. 2 stellt eine erfindungsgemäße Meßanordnung dar, mit der Temperaturen von Metallschmelzen biszu 20000C ermittelt werden können. Sie ist_ sowohlfür kurzzeitige als auch kontinuierliche Messungen geeignet. Der in die Metallschmelzen zu tauchendeTeil 1 des Thermoelementschutzrohres besteht aus einem metallkeramischen Werkstoff, der feinverteilt(in Volumprozenten)
60%Molybdän und 40%Zirkoniumoxyd,enthält, dasdurch Zusätze von 4 bis 10%Kalzium- öder Magnesiumoxyd stabilisiert sein kann. Der kühlere Teil 8des Schutzrohres besteht aus Stahl und ist mittels eines warmfesten Kittes mit dem Teil 1 verbunden.Zur Zuführung der Thermoelementdrähte zur Meßstelle dient das mit zwei Bohrungen versehene keramischeRöhrchen 4. Die beiden Enden 2, 3 der Thermoelementdrähte sind an der Meßstelle mit dem Molybdänpfropfen5 umgeben.
In Fig. 3 ist eine Anordnung zur Herstellung des aus Molybdän bzw. Wolfram bestehenden Pfropfens 5 dargestellt.Sie besteht aus der Form 9, dem Halterungsteil 10 und dem Führungsteil 11. Das mit den Thermoelementdrähtenund dem Kunststoffpfropfen 6 ausgerüstetekeramische Röhrchen 4 wird mit seinem
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unteren Ende in eine Ausnehmung der Form 9 gebracht. Die Ausnehmung der Form wird mit einer Masse ausgefüllt,die aus Molybdän-Pulver und einem leicht verdampfbaren Bindemittel besteht. Mit dieser Massewerden die Thermoelementdrähte umgeben und so lange in der Form belassen, bis sich der Pfropfen durchTrocknen oder Aushärten des Bindemittels verfestigt hat. Dann kann die Meßanordnung in das eigentlicheThermoelementschutzrohr eingebracht werden. Durch die im Betrieb auftretenden hohen Temperaturen erfolgteine weitere Verfestigung des Pfropfens.
- 8 Ansprüche
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