Przedmiotem wynalazku jest nieprzelotowy sred¬ niotemperaturowy rurowy piec elektryczny oporowy do wygrzewania termoelementów z metali szlachet¬ nych i nieszlachetnych. W piecu tym mozna wy¬ grzewac w jednym zabiegu termoelementy z me¬ tali szlachetnych, a w nastepnym termoelementy z metali nieszlachetnych lub odwrotnie. Piec jest stosowany przy wzorcowaniu termoelementów w laboratoriach pomiarów temperatur i w oddzialach zakladów przemyslowych stosujacych termoelemen¬ ty, na przyklad w oddzialach obróbki cieplnej metali. Piece sredniotemperaturowe, to zgodnie z polska norma PN-73/E-06209 „Piece elektryczne, oporowe, nieprzelotowe sredniotemperaturowe z metalowymi przewodami grzejnymi", piec, które¬ go temperatura znamionowa zawarta jest w prze¬ dziale 300—1300°C.W dotychczas znanych piecach do wygrzewania termoelementów na przyklad w piecu znanym z polskiego zgloszenia patentowego P 202745 mozna bylo wygrzewac termoelementy z metali szlachet¬ nych lub nieszlachetnych. To znaczy, ze jezeli po raz pierwszy wygrzewano w piecu termoelemen¬ ty z metali szlachetnych, to piec moze sluzyc do wygrzewania tylko takich termoelementów. Od¬ wrotnie jezeli w piecu wedlug polskiego zglosze¬ nia patentowego P 202745 wygrzewano po raz pierwszy termoelementy z metali nieszlachetnych 10 15 30 to w piecu tym nie mozna juz wygrzewac termo¬ elementów z metali szlachetnych.Dotychczas znane oporowe rurowe piece elekt¬ ryczne stosowane do wygrzewania termoelementów maja rure robocza z tworzywa ceramicznego. Na znacznej czesci tej rury zewnetrznej powierzchni nawiniety jest metalowy opornik grzejny. Opornik ten osloniety jest plaszczem z kaolinu, który za¬ bezpiecza poszczególne zwoje przed zwarciem.Wnetrze rury ceramicznej stanowi komore ro¬ bocza pieca. Czesc komory roboczej bedaca wnet¬ rzem rury na której zewnetrznej powierzchni, na¬ winieto metalowy opornik grzejny jest komora grzejna pieca. Glówna czesc komory roboczej be¬ daca srodkowa czescia komory grzejnej jest prze¬ strzenia uzytkowa pieca. W przestrzeni uzytkowej umieszcza sie spoiny wygrzewanych termoelemen¬ tów. Wysoka temperatura, w której sa wygrzewa¬ ne termoelementy powoduje, ze metale tworzace termoelementy odparowywuja. Pary ich sa adsor- bowane na wewnetrznej powierzchni rury robo¬ czej. W wyniku tego, atmosfera wnetrza pieca za¬ wiera zawsze pary metali wygrzewanych termoele¬ mentów. Pary metali nieszlachetnych takich jak chrom, nikiel, zelazo, miedz w temperaturze 1300°C, w której wygrzewa sie termoelementy platyna — rod — platyna, wykazuja znaczne cisnienia parc¬ jalne. Powoduje to adsorpcje par metali nieszla¬ chetnych na spoinie termoelementów platyna — 109 406109 406 i 4 rod — platyna i dyfuzje atomów metali nieszla¬ chetnych w glab spoiny, co prowadzi do zmian skladu chemicznego metalu spoiny. Skutkiem zmia¬ ny skladu chemicznego spoin jest zmiana charak¬ terystyki termometrycznej termoelementu, powo¬ duje to niezgodnosc tej charakterystyki z charak¬ terystyka podana w polskiej normie PN-75/M- 53854. Termometry elektryczne. Charakterystyki termometryczne termoelementów". Na danych za¬ wartych w ostatnio wymienionej normie opiera sie wyznaczanie charakterystyki wygrzewanych termoelementów. Wobec tego wygrzewanie i wzor¬ cowanie termoelementów. platyna — platyna w piecu, w którym uprzednio wygrzewano termoele- menty z metali nieszlachetnych, powoduje powsta¬ nie bledu systematycznego w wyznaczaniu ich cha¬ rakterystyki.W czasie eksploatacji zaadsorbowane na termo- elemencie platyna rod — platyna pary metali nie¬ szlachetnych dyfunduja w glab spoiny, powodu¬ jac zmiany charakterystyki termoelementu w cza¬ sie tej eksploatacji. Z tych powodów do wygrze¬ wania termoelementów z metali szlachetnych uzy¬ wano pieców, w których nie byly wygrzewane nigdy termoelementy z metali nieszlachetnych.Laboratoria lub oddzialy w których wygrzewano i wzorcowano zarówno termoelementy z metali szlachetnych, jak i z metali nieszlachetnych musialy byc wyposazone w co najmniej dwa piece. Oddzialy zakladów przemyslowych, w których wygrzewano i wzorcowano termoelementy z metali szlachetnych i nieszlachetnych, na przyklad do pomiarów tempera¬ tury w urzadzeniach do obróbki cieplnej, byly wy¬ posazone w co najmniej dwa stanowiska, jedno do wygrzewania i wzorcowania z metali szlachet¬ nych, a drugie do wygrzewania i wzorcowania termoelementów z metali nieszlachetnych. Sytuacja taka powodowala, ze laboratorium lub oddzial zakladu przemyslowego zajmowa} znaczna ilosc miejsca i uzywal podwójna liczbe oprzyrzadowa¬ nia dodatkowego, które wykorzystywano w polo¬ wie jego mozliwosci. Ponadto wynikiem tej sy¬ tuacji bylo podwojenie czasu potrzebnego na sprawdzanie, konserwacje i remonty pieców i stanowisk.Celem wynalazku jest unikniecie wszystkich wyzej wymienionych niedogodnosci poprzez opra¬ cowanie pieca w którym, bez szkody dla jakosci wygrzewanych termoelementów, mozna bedzie wy¬ grzewac zarówno termoelementy z metali szlachet¬ nych, jak i termoelementy z metali nieszlachetnych.Cel ten zostal zrealizowany w ten sposób, ze w komorze roboczej pieca wedlug wynalazku znaj¬ duje sie wyjmowalna wkladka z materialu szczel¬ nego w stosunku do par metali nieszlachetnych.Wkladka ta ma ksztalt rury o srednicy zewnetrz¬ nej równej srednicy wewnetrznej ceramicznej ru¬ ry roboczej, a dlugosc jej równa sie róznicy dlu¬ gosci ceramicznej rury roboczej i 0,8H-2,4 srednic tej rury najkorzystniej róznicy dlugosci ceramicznej rury roboczej i srednicy tej rury.Srednica wewnetrz¬ na tej rury równa sie 0,75-s-0,95 srednicy ceramicznej rury roboczej, najkorzystniej 0,85-^0,90 tej sred¬ nicy. Wkladka ta znajduje sie w piecu wtedy, gdy sa wygrzewane termoelementy z metali szlachet¬ nych, gdy sa wygrzewane termoelementy z metali nieszlachetnych piec nie ma wkladki. Przeprowa¬ dzone badania wykazaly, ze materialami szczel¬ nymi w stosunku do par metali nieszlachetnych w przedziale temperatur 300-^1300°C sa kwarc, ceramika alundowa i ceramika cyrkonowa.Najkorzystniejszym materialem jest ceramika alundowa, poniewaz jej wspólczynnik liniowej roz¬ szerzalnosci cieplnej zblizony do takiego wspól¬ czynnika rury roboczej, ma stosunkowo znaczne cieplo wlasciwe i male przewodnictwo cieplne, dzieki temu oprócz tego, ze szczelnie oddziela e- wentualne zródla par metali nieszlachetnych spel¬ nia role termostatu. Dodatkowa zaleta ceramiki alundowej jest jej wytrzymalosc mechaniczna. Od¬ leglosc tylnej krawedzi wkladki rurowej od tyl¬ nego przekroju poprzecznego ceramicznej rury ro¬ boczej, w którym zaczyna sie uzwojenie jest nie mniejsza od 10 mm najkorzystniej zawarta w przedziale 20-J-60 mm. Odleglosc przedniej krawe¬ dzi rurowej od przedniego przekroju poprzecznego ceramicznej rury roboczej w którym zaczyna sie oporowe uzwojenie elektryczne jest nie mniejsza od 80 mm, najkorzystniej zawarta w przedziale 90-Z-160 mm.Przednia krawedz wkladki rurowej opiera sie o wyciecie w powierzchni bocznej korka przed¬ niego, tylna krawedz wkladki rurowej opiera sie o wyciecie w powierzchni bocznej korka tylnego.Korek przedni i tylny maja ksztalt trzech cylind¬ rów ulozonych podstawami jeden na drugim, a ich srednice napisane w kolejnosci ulozenia cylindrów tworza ciag scisle monotoniczny. Srednica ze¬ wnetrzna najwiekszego cylindra jest nie mniej¬ sza od srednicy zewnetrznej rury ceramicznej, srednica zewnetrzna srodkowego cylindra równa sie srednicy wewnetrznej ceramicznej rury robo¬ czej, srednica zewnetrzna najmniejszego cylindra równa sie srednicy wewnetrznej wkladki rurowej.Stosunek wysokosci walca srodkowego do wyso¬ kosci walca najmniejszego zawarty jest w prze¬ dziale 2,5-7-0,5 najkorzystniej w przedziale 2-hl.Wynalazek zostanie blizej objasniony na przyk¬ ladzie wykonania pokazanym na rysunku, na któ¬ rym fig. 1 przedstawia schematycznie przekrój po¬ dluzny pieca wedlug wynalazku, fig. 2 przedstawia wycinek przedniej czesci pieca, a fig. 3 boczny widok zewnetrzny tego pieca.Zasadnicza czescia pieca jest ceramiczna rura robocza" 1. Na znacznej czesci powierzchni ze¬ wnetrznej rury 1 nawinieta jest tasma oporowa 2.Zwoje tasmy 2 sa osloniete plaszczem z kaolinu, który zabezpiecza poszczególne zwoje przed zwar¬ ciem. Tasma oporowa 2 nawinieta jest na 75°/o dlugosci rury 1. Poczatek zwojów odlegly jest o 2,4 srednice zewnetrzne od poczatkowej krawedzi rury 1. Koniec zwojów odlegly jest o jedna sred¬ nice zewnetrzna rury 1 od koncowej krawedzi tej rury. Na czesci rury 1, od poczatku zwojów do miejsca odleglego od poczatku zwojów o 3,3 sred¬ nicy rury 1 przypada 1,25 zwojów/cm. Na czesci rury zawartej miedzy koncem zwojów, a miejscem odleglym od tego konca w kierunku srodka o 3,3 10 15 20 25 30 35 40 45 50 50 60109 406 5 « srednicy rury 1 przypada 1 zwój/cm. W czesci srodkowej rury 1 gestosc nawiniecia wynosi 0,8 zwojów/cm. Wewnatrz rury 1 znajduje sie wklad¬ ka rurowa 3. Wkladka rurowa 3 wykonana jest ze szkla kwarcowego. Srednica zewnetrzna wkladki rurowej 3 równa sie srednicy wewnetrznej rury roboczej 1. Dlugosc wkladki rurowej 3 równa sie dlugosci rury roboczej 1 pomniejszonej o 1,2 sred¬ nicy rury 1. Srednica wewnetrzna wkladki ruro¬ wej 3 równa sie 0,9 srednicy rury roboczej. 1.Tylna krawedz wkladki rurowej 3 odlegla jest od przekroju, w którym konczy sie uzwojenie opo¬ rowe o 0,25-^0,5 srednicy rury 1. Odleglosc przed¬ niego przekroju poprzecznego rury 1 w którym za¬ czyna sie oporowe uzwojenie elektryczne wynosi 0,25-^0,5 srednicy rury 1. Na koncu rury roboczej 1 nalozony jest wspornik izolacyjny 4 w ksztalcie tulei cylindrycznej z kolnierzem w ksztalcie piers¬ cienia. Na przednim koncu rury roboczej 1 w od¬ leglosci 1,3 srednicy wewnetrznej tej rury od jej krawedzi jest wspornik 5 o tym samym ksztalcie co wspornik 4. Na cylindrycznej powierzchni wsporników 4 i 5 osadzona jest rura izolacyjna 6.Rura 6 wykonana jest z wysokoglinowego tworzywa ceramicznego. Rura izolacyjna 6 otoczona jest ma¬ terialem termoizolacyjnym 7 na przyklad welna mineralna. Blaszany cylinder 8 tworzy zewnetrz¬ na sciane pieca.Wewnetrzne wywiniecia 9 cylindra 8 opiera sie o rure izolacyjna 6. Dekle przedni 10 i tylni 11 tworza sciany przednie i tylne pieca. Dekle 10 i 11 przymocowane sa do scian bocznych cylindra 8 za pomoca wkretów 12. Lby wkretów 12 opie¬ raja sie o sprezyne 13. Sprezyna 13 znajduje sie w kubku dystansowym 14 zapewnia elastycznosc konstrukcji pieca zabezpieczajac ja przed odksztal¬ ceniami spowodowanymi naprezeniami cieplnymi, W srodku przedniego dekla 10 jest otwór o sred¬ nicy równej srednicy zewnetrznej rury 1. Poprzez wspornik 4 i wspornik 5 sa wyprowadzone prze¬ wody zasilajace elementy grzejne. Rura robocza 1 ma w przednim i tylnym otworze wylotowym korki przedni 15 i tylny 16. Korki 15 i 16 maja ksztalt trzech cylindrów ulozonych podstawami je¬ den na drugim. Srednice tych walców wypisane w kolejnosci ulozenia tworza ciag liczbowy scisle monotoniczny.Srednica cylindrów srodkowych tworzacych kor¬ ki: przedni 15 i tylny 16 równa sie srednicy we¬ wnetrznej rury roboczej 1, a srednica zewnetrzna najmniejszego walca równa sie srednicy wewnetrz¬ nej wkladki rurowej 3. To znaczy, ze na po¬ wierzchni bocznej korków przedniego 15 i tylnego 16 utworzony jest uskok o wysokosci równej gru¬ bosci scianki wkladki rurowej 3. Wysokosc czesci srodkowej korka przedniego 15 i tylnego 16 wy¬ nosi 0,33-^-0,5 srednicy wewnetrznej rury 1.Wysokosc czesci korka przedniego 15 i tylnego "16 o maksymalnej srednicy wynosi 0,08-^-0,1 srednicy wewnetrznej rury 1. Korek przedni 15 ma osiowy otwór o srednicy równej 0,6 srednicy wewnetrz¬ nej rury roboczej 1. Przez otwór ten wprowadzone sa termoelementy, które maja byc wygrzewane w piecu.Korek tylny 16 ma osiowy otwór o srednicy równej srednicy oslony wewnetrznej termoelemen- tu regulacyjnego 17. Spoina wewnetrzna termoele- mentu regulacyjnego 17 polozona jest w plasz¬ czyznie symetrii rury roboczej 1 prostopadlej do osi symetrii tej rury. Poprzez otwory w deklu 11 i wsporniku tylnym 4 wprowadzony jest zewnetrz¬ ny termoelement regulacyjny 18. Spoina termo- elementu regulacyjnego 18 lezy w plaszczyznie dzielacej na polowy tylna czesc rury 1 na której zainstalowana jest wieksza niz w czesci srodko¬ wej rury moc grzejna. Odleglosc zewnetrznego ter- moelementu regulacyjnego 18 od powierzchni tas¬ my oporowej 2 jest nie mniejsza niz 5 mm. Piec 19 zamontowany jest na podstawie 20 i otoczony perforowana oslona 21. Ponizej podstawy 20 znaj¬ duje sie opora 22, na której rozmieszczone sa ele¬ menty ukladu zasilania 23 i elementy ukladu re¬ gulacji 24.Sposób zastosowania pieca wedlug wynalazku do wygrzewania termoelementów podczas ich wzorcowania jest opisany ponizej. Przed przysta¬ pieniem do pomiarów sily termoelektrycznej wzor- cowanych termoelementów wlacza sie zasilanie pieca. Nagrzewanie pieca do zadanej temperatury trwa kilkadziesiat minut, w zaleznosci od wartosci temperatury. Od chwili ustalenia sie temperatu¬ ry pieca rozpoczyna sie wygrzewanie i wzorcowa¬ nie termoelementów. Jezeli wygrzewa sie termo¬ elementy z metali szlachetnych, to w rurze 1 pieca 19 umieszcza sie wkladke rurowa 3. Jezeli wygrzewa sie termoelementy z metali nieszlachet¬ nych to wkladke rurowa 3 wyjmuje sie z rury roboczej 1 pieca 19. Sprawdzone termoelementy zwiazuje sie w pek, tak aby termoelement wzor¬ cowy znalazl sie wewnatrz peku. Termoelementy umieszcza sie w srodku pieca. Otwór w korku przednim 15 uszczelnia sie wypalonym azbestem.Wystajace poza piecem termoelektrody laczy sie przewodami kompensacyjnymi z odpowiednimi za¬ ciskami kompensatora. 1. Nieprzelotowy, sredniotemperaturowy rurowy piec elektryczny oporowy do wygrzewania ter¬ moelementów z metali szlachetnych i nieszlachet¬ nych przy ich wzorcowaniu w laboratoriach i od¬ dzialach pomiaru temperatury, w którym komore robocza stanowi ceramiczna rura zamykana kor¬ kami, przy czym na znacznej czesci rury nawi¬ niety jest opornik grzejny, znamienny tym, ze korek przedni <15) i korek tylni (16) maja ksztalt ulozonych podstawami jeden na drugim trzech cy¬ lindrów, a ich srednice napisane w kolejnosci ulo¬ zenia tworza scisle monotoniczny ciag liczbowy. 2. Piec wedlug zastrz.' 1, znamienny tym, ze srednica zewnetrzna srodkowych cylindrów two¬ rzacych korki przedni (15) i tylny (16) równa sie srednicy wewnetrznej rury roboczej (1), a srednica zewnetrzna najmniejszego cylindra równa sie sred¬ nicy wewnetrznej wkladki rurowej (13), 3. Piec wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze stosunek wysokosci cylindra srodkowego do wy¬ li 15 2f 25 31 35 At 45 50 55 61 Zastrzezenia patentowe 45 '109 406 8 sokosci najmniejszego cylindra zawarty jest w przedziale 3,3-^6 najkorzystniej w przedziale 4-^5. 4. Piec wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze w rurze roboczej (1) znajduje sie wkladka rurowa (3). 5. Piec wedlug zastrz. 4, znamienny tym, ze srednica zewnetrzna wkladki rurowej <3) równa sie srednicy wewnetrznej rury roboczej (1). 6. Piec wedlug zastrz. 5, znamienny tym, ze dlugosc wkladki rurowej (3) równa sie róznicy dlugosci rury roboczej (1) i 0,8-^2,4 srednic rury <1) najkorzystniej róznicy dlugosci rury (1) i sred¬ nicy rury <1). 7. Piec wedlug zastrz. 6, znamienny tym, ze srednica wewnetrzna wkladki rurowej <3) równa sie 0,75-^0,95 srednicy wewnetrznej rury (1) naj¬ korzystniej 0,85-^0,90 srednicy rury (1), 8. Piec wedlug zastrz. 7, znamienny tym, ze odleglosc tylnej krawedzi wkladki rurowej (3) od tylnego przekroju poprzecznego rury roboczej (1), 10 i* 20 w którym zaczyna sie elektryczne uzwojenie opo¬ rowe, jest nie mniejsze od 5 mm, najkorzystniej zawarte w przedziale 30-^60 mm. 9. Piec wedlug zastrz. 8, znamienny tym, ze odleglosc przedniej krawedzi wkladki rurowej (3) od poprzedniego przekroju poprzecznego rury robo¬ czej (1) w którym zaczyna sie elektryczne uzwo¬ jenie oporowe jest nie mniejsza od 20 mm najko¬ rzystniej zawarta w przedziale od 80H-160 mm. 10. Piec wedlug zastrz. 9, znamienny tym, ze wkladka rurowa (3) wykonana jest z materialu szczelnego wzgledem par metali nieszlachetnych w przedziale temperatur 300-J-1300°C. 11. Piec wedlug zastrz. 10, znamienny tym, ze wkladka rurowa (3) wykonana jest z kwarcu. 12. Piec wedlug zastrz. 10, znamienny tym, ze wkladka rurowa (3) wykonana jest z ceramiki alundowej, 13. Piec wedlug zastrz. 10, znamienny tym, ze wkladka rurowa <3) wykonana jest z ceramiki cyrkonowej. 5 9 7 6 8 1 2 3 17 18 9 12 RG.210!) 406 X 20 19 U»» gpt«oyf»e4» m * * a_a o o o I JAJ IrI TUL fiUL FIG. 3 PL