151045. lajstromszámú szabadalom • Három- vagy annál többszárú hőelem
151045 vény. A találmány alapja az a felismerés, hogy a védőszerelvény fent ismertetett problémáit nem a fémoxid kerámia védőszerelvény tökéletesítésével, hanem annak elhagyásával kell megoldani. A hőelem mérőhelyének rögzítését járulékos szár(ak) beiktatásával biztosítjuk, amely szár(ak) a termofeszültséget szolgáltató két szárral a mérőhelyen közösítetlek), vagyis a mérőhelyen levő illesztés (forrasztás, hegesztés, stb.) három, vagy több szárat egyesít. (A szárak anyaga lehet eltérő, de gyakran előnyös, ha alapanyaguk azonos.) E járulékos huzalok) tehát a hőelemhuzalok, illetve a mérőhely rögzítésére szolgál(nak), de esetleg más rendeltetésük is lehet. A rögzítés történhet a mérendő hőmérsékletű testhez való közvetlen felerősítés útján, ekkor a harmadik — a fűtőtestre rátekert — szárrészben, vagy teljes egészében spirál alakú (erre az elrendezésre szolgál a továbbiakban a ,,kacsos hőelem” kifejezés), vagy pedig a hőelemhuzaloknak a mérési térben való kifeszítése, 111. kitámasztása útján (utóbbi két esetben kifeszített, vagy kitámasztott hőelemről beszélünk a továbbiakban). A kacsos hőelem alkalmazási területe bármely felület hőmérsékletének mérése, különösképpen a hőelemes fűtőtestszabályozás; akkor a hőelem a fűtőtest hőmérsékletét közvetlenül érzékeli. A kacsos hőelem időállandója 1 másodperc nagyságrendű, tehát a fűtőtest hőmérsékletváltozását gyakorlatilag azonnal követi. Hőelemek fűtőtesthez való rögzítése elvileg többféle úton (pl. bilincs vagy forrasztás) történhet. A közönséges kétszárú hőelem esetén a mérőhely vagy az egyik termoáramot szállító szár közvetlen kapcsolatba juthat a fűtőtekerccsel, ami hátrányosan befolyásolhatja a mérést (kúszóáram, diffúzió stb.); a kacsos hőelem alkalmazása esetén viszont gyakorlatilag ilyen hátrány nem lép fel. A hőelem áramkörébe egyáltalán nem jut el a fűtőtest árama, a kacsos hőelem kúszóáram-mentesnek mondható. A fűtőtest anyaga diffúzió útján csak a kacson keresztül szennyezheti a hőelemet. Ez a diffúzió a más elrendezéseknél fellépővel szemben igen lassú folyamatú és a hőelem mérőhelyén keresztül egyszerre hat mind a két szárban, tehát a termofeszültséget aránylag kevéssé befolyásolja, ha korszerű, mindkét szárban ötvözött hőelemről van szó. A kifeszített hőelem alkalmazása fémcsöves kemencék hőmérsékletének mérésénél célszerű. E kemencék maximális hőmérséklete a 2500—2800 C°-t is eléri, de a fémcső befogása hűtött, tehát a hőelem szárai, valamint a járulékos harmadik szár: a feszítőhuzal igen könynyen szigetelhetők a cső végein. Kifeszítésre már egy huzal is elegendő, de esetleg kettő vagy több használata is célszerű. Így a hőelem teljesen szimmetrikusra képezhető ki a 3 két hőelemszárnak a kemence csövén való átvezetésével úgy, hogy középen a szárakat egyesítik (pl. hegesztéssel). A kitámasztott hőelem tetszés szerinti hőkezelési térben való rögzítést tesz lehetővé a mérőhely számára, mivel a mérőhelyből kiinduló három vagy több huzal megfelelően merev térbeli alakzatot hoz létre. A hőelemszárak és a kitámasztóhuzal, vagy huzalok a kifeszített hőelemhez hasonlóan a magas hőmérsékletű téren kívül rögzíthetők. A találmány szerinti hőelem előnyös alkalmazási területe az olyan magashőmérsékletű terekben végzett mérés, amely terekben eleve biztosított a megfelelő vegyi tisztaság (ahol anélkül a hőkezelés stb. sem végezhető el). E területen a találmány szerinti — védőcső nélküli — hőelem alkalmazása gyakorlatiig nem jár a szennyeződés veszélyével. A kacsos hőelemet fűtőtestszabályozás esetén a kemencecső fala elválasztja a hőkezelés terétől. Egy ilyen hőelemnél 9 hónapi 1600 C°-on való működés után a hőmérséklet — termofeszültség jelleggörbénél mindössze 2 C° járulékos hiba lépett fel. Mind a kifeszített, mind a kitámasztott hőelem időállandója 1 és 10 másodperc között van, tehát a hasonló feltételek között alkalmazott ismert fémes hőelemekhez viszonyítva nagyságrendileg kisebb szabályozási lengésampulitudót eredményez. A kifeszített, illetve kitámasztott hőelem négyszárú kivitelben kiképezhető kettős mérőrendszerként (két-két szár egy-egy hőelem) és így lehetővé válik a hőelemes mérő-, illetve szabályozó áramkör szétválasztása, ami a mérési pontosságot fokozza. A háromszárú hőelem célszerű kiviteli alakjait az ábrák szemléltetik. Az 1. ábrán 1 a kemencecső, 2 a fűtőtekercs egyik menete, 3 a háromszárú hőelém mérőhelye, 4 és 5 a háromszárú hőelem termofeszültséget szolgáltató szárak és 6 a háromszárú hőelem fűtőtestre rácsavart szára, a „kacs”. A 2. ábrán 7 a kemencecső, 8 a háromszárú hőelem mérőhelye, 9 és 10 a háromszárú hőelem termofeszültségét szolgáltató szárak, 11 és 12 az utóbbiak rögzítésére szolgáló, a kémén cecsövön kívül elhelyezett és attól villamosán elszigetelt rögzítőpofák, 13 a háromszárú hőelem harmadik (feszítő) szára, 14 utóbbi szár rögzítőpofája. A 3. ábrán 15 a tégelykemence, 16 a háromszárú hőelem mérőhelye, 17 és 18 a háromszárú hőelem termofeszültségét szolgáltató szárak, 19 a harmadik (kitámasztó) szár. 20, 21 és 22 az izzított téren kívül elhelyezeti rögzítőpofák. 4 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
