200838. lajstromszámú szabadalom • Hőmérsékletmérő szonda, elsősorban vegyipari folyamatokhoz
1 HU 200838B 2 A találmány tárgya hőmérsékletmérő szonda, elsősorban vegyipari folyamatokhoz, nagypontosságú, gyors hőmérséklet meghatározásra, amelynek agresszív közegeknek ellenálló bevonattal ellátott üreges szondaháza és abban tömítetten elrendezett ellenálláshőmérője van. A találmány szerinti hőmérsékletmérő szonda elsősorban zárt térben, korrozív közegben lejátszódó gyors folyamatok során fellépő hőmérsékletek mérésére és ellenőrzésére alkalmazható előnyösen. Csaknem valamennyi vegyi folyamat hőmérsékletváltozással jár együtt, ahol a hőmérsékletváltozás sebessége gyakran lényegesen befolyásolja a végtermék minőségét. Napjainkig számos hőmérsékletmérő szondát alakítottak ki a vegyi folyamatok hőmérséklet változásainak igen gyors, lehető legkisebb késéssel történő nagypontosságú mérésére, ezzel a kellő időben és hatékonysággal történő beavatkozás, illetve szabályozás elősegítésére. Fontos feltétel, hogy a hőmérsékletmérő szondának nemcsak különböző hőmérséklettartományokban kell megfelelően működnie, de érzékelőelemének kellő ellenállásúnak kell lennie a vegyi folyamatoknál általában fennálló korrozív, agresszív közeggel szemben is. A mérendő közegek ugyanis többnyire nemcsak magas hőmérsékletűek, de többnyire korrozív, savas illetve lúgos kémhatásúak és gyakran tartalmaznak koptatóhatású szilárd anyagrészecskéket is. így egy hőmérsékletmérő szonda akkor tölti be maradéktalanul feladatát, ha hosszú időn keresztül kellőképpen ellenál! a hőmérsékleti, korrozív és abrazív hatásoknak anélkül, hogy a mérési pontosság, vagy a szonda reakcióideje hátrányosan megváltozna. A felvázolt követelmények egymásnak gyakran ellentmondanak, így például a rövid reakcióidejű igen gyors hőmérsékletmérő szonda általában nem kellőképpen ellenálló agresszív közegekkel szemben, a kellően saválló műszer pedig gyakran nem bírja a koptatóhatást és reakcióideje elégtelenül lassú. Az ismert hőmérsékletmérő műszerek hőszondája vagy közvetett vagy közvetlen mérési elven működik. A közvetett mérési elven működő hőmérsékletmérő szondák hőérzékélő eleme rendszerint nem korrózióálló anyagból készül, ezért agresszív közegben történő alkalmazása esetén azt a káros hatásoktól védeni kell. Ezért ezeket a hőérzékélőkét vegyi folyamatoknak ellenálló védőtokban helyezik el, amely saválló acél, tantál vagy zománcozott hőmérőtök, illetve ezek kombinációja lehet. Erre a gyakorlatban mutat példát a tantálcsúcsban végződő zománcozott hőmérőtök. Ennek az ismert kiviteli alaknak igen nagy hátránya, hogy hőérzékelő eleme nem érintkezik közvetlenül a mérendő anyaggal, így a leolvasott érték és a mérendő közeg valóságos hőmérséklete között egy adott időpontban jelentős eltérés léphet fel. A hőmérsékletmérő szonda ilyen lomhaságát igyekeznek csökkenteni olyan módon, hogy a hőérzékélő elem és a védőtok közé hőközlőanyagot, például szilikonolajat, szilikonzsírt töltenek, ami ugyan javítja a hőátadást, de a fáziskésést jelentősen csökkenteni nem tudja. Az ismert hőmérsékletmérő szondák másik csoportja a közvetlen mérési elven működik. Ezek közül leginkább az ellenálláshőmérők terjedtek el, mivei ezeknél megvalósítható az a fontos felhasználói szempont, hogy az érzókelőfej minél közelebb kerüljön a mérendő anyaghoz, de ugyanakkor kellő ellenállással rendelkezzék a koptató és agresszív hatásokkal szemben. Az ellenálláshőmérőt tartalmazó hőmérsékletmérő szondák sem nélkülözik a védőtokot, a védőtok vastagságát azonban jelentősen lecsökkentették és a gyakran csupán filmszerű vastagságú védőréteg a hőmérsékletmérő reakcióidejét néhány másodpercre csökkentette le. A Pfaudler Inc. N.Y. cég ellenálláshőmérőt tartalmazó hőmérsékletmérő szondájának szondaháza belül üreges, kivül zománcozott és a szondaház alsó, mérendő közegbe benyúló végébe van a tömítetten elrendezett platina ellenálláshömérő beépítve. A platlnaszál a zománcrótegbe van beégetve úgy, hogy a platinaérzékelő felett még egy védő zománcréteg is ki van alakítva, amely a platina érzékelőt védi a káros hatásoktól. Az ismertetett kiviteli alak hátránya, hogy a különböző űrtartalmú vegyipari berendezésekhez az edény magasságának függvényében különböző hosszúságú platinaszálat kell az érzékelő szintig levezetni, és a platinaszál feletti vódőzománcrétegben olyan rejtett feszültségek jöhetnek létre, amelyek különösen gyors hőmérsékletváltozások esetében, — a védő zománcréteg megpattanásához és ezzel a hőmérsékletmérő műszer meghibásodásához vezetnek. A műszerek további hiányossága, hogy úgynevezett felezési idejük 8—10 s körüli értékű. A DE Dietrich francia cég közelmúltban kifejlesztett hőmérsékletmérő szondája zománcozott szondaházba van beépítve. Az ellenálláshőmérő a zománcozott hőmérőtök végébe van beépítve oly módon, hogy a hőmérőtök falvastagsága minimálisra van csökkentve. A hőérzékélő elemet a hőmérőtök legalsó vékony falú pontjához rögzítik, ily módon biztosítva a legkedvezőbb hőátadást, illetve csökkentve a hőmérsékletmérő szonda lomhaságát. Gyakorlati tapasztalatok alapján a műszer felezési idejét itt sem sikerült 8—10 s alá levinni, ugyanakkor a mechanikailag kijelzett konstrukció hátrányosan befolyásolhatja a hőmérsékletmérő műszer élettartamát. A találmánnyal célunk olyan hőmérsékletmérő szonda kialakítása, elsősorban vegyipari folyamatokhoz, nagypontosságú, gyors hőmérséklet meghatározásra, amely nagyrészt a meglévő technológiára támaszkodva lehetővé teszi, hogy az ellenálláshőmérőként alkalmazott huzaltekercset egyszerű módon gazdaságosan, mégis úgy rögzítsük a szonda alsó végében, 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
