CH107797A - Direkt anzeigendes Hochvakuummeter. - Google Patents

Description

  Direkt     anzeigendes        Hochvakuummeter.       In dem Hauptpatent ist ein Hochvakuum  meter beschrieben, bei welchem die Änderung       der    Wärmeleitfähigkeit als Mass des Vakuums  dient und dessen besonderes     Kennzeichen     darin besteht,     dass    der röhrenförmig ausgebil  dete, das     Quecksilber    enthaltende     Kolb-2n     eines     Quecksilberthermometers,    dessen Queck  silber durch eine möglichst konstante, von  aussen zugeführte Energie     heizbar    ist, von  einem     zylindrischen,    gasdicht aufgesetzten  Rohr umgeben ist,

   welches mit dem das zu  messende Vakuum einschliessenden Rezipien  ten in Verbindung steht. Dieses an sich sehr  empfindliche und für praktische Zwecke     b        it          bnittchbare    Vakuummeter hat jedoch noch  den Nachteil,     da.ss    die Temperatur des     umgz-          benden    Raumes den Quecksilberstand des Va  kuummeters beeinflusst, so dass, jeder     ange-          zeigte        Wert    des Vakuums noch eine die  Raumtemperatur     berücksichtigende    Korrek  tur erfordert.

   Nun könnte man wohl, um den  Einfluss der Raumtemperatur niedriger zu  halten, das Quecksilber des     Thermometerkol-          bens    so stark heizen, dass bei der damit er  reichten hohen Temperatur des Quecksilbers    die Änderung der Raumtemperatur nicht  mehr wesentlich ins     Gewicht    fiele. Aber es  zeigt sich, dass die Erhöhung der     Temperatur-          des    Quecksilbers die     Empfindlichkeit    des Va  kuummeters erheblich herabsetzt, weil dann  die durch die Änderung des Vakuums .nicht       beeinflusste    Wärmestrahlung die Wärmelei  tung wesentlich übertrifft.

   Man erkennt hier  nach leicht, dass es für die Empfindlichkeit  dieses Vakuummeters ein Optimum der     Heiz-          temperatur    :des Quecksilbers gibt, und es  wäre von grossem Vorteil, wenn dieser     gün-          stigsteWert    eingehalten werden könnte. Hier  für     muss    .aber .der Einfluss der Raumtempe  ratur auf die Messung des Vakuums nach  Möglichkeit ausgeschaltet werden.  



  Es ist nun Gegenstand der     Erfindung    ein       Hochvakuummeter    nach dem Hauptpatent,  welches erfindungsgemäss mit einem von dem  zu messenden Vakuum nicht beeinflussten  Thermometer derart kombiniert ist, dass  durch diese     Kombination    der Stand des ge  heizten, von dem zu messenden Vakuum be  einflussten Thermometers mit dem Stand des  von diesem     Vakuum        unbeeinflussten    Thermo-           meters    verglichen wird. Beide Thermometer  sollen an sich möglichst gleich     gebaut    sein,  damit sie von der Raumtemperatur in glei  cher Weise beeinflusst werden.

   Im Resultat  der Vakuummessung, welches sich aus der  Differenz der Wirkungen der beiden Thermo  nieter .ergibt, fällt somit der Einfluss der  Raumtemperatur heraus und damit ist die  Wahl der Heiztemperatur des     Quecksilbers     freigestellt.  



  Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung  ist durch     Fig.    1 dargestellt.  



  In     Fig.    1 stellen a und b zwei heizbare  Thermometer mit langen, spiralig gewun  denen Kolben gleicher Abmessung dar.     Jeder     der beiden     Kolben    befindet sich in einem  nach aussen abgeschlossenen; ringförmigen  Raum (c oder d), welcher nach innen und  aussen durch zylindrische Rohre begrenzt ist.

    Um das innere     zylin.drisclie    Rohr ist jeweils  der Kolben des Thermometers gewunden,     unrl     der Abstand des äussern zylindrischen Rohres  von der Kolbenspirale soll dabei nicht grösser  sein, als die freie Weglänge der     Gasmoleküle          bei    dem zu messenden Vakuum.     Der    Raum c       besitzt    einen Ansatzstutzen s     zum    Anschluss  an den Raum, dessen Vakuum gemessen wer  den soll.

   Der Raum     d    soll zweckmässig eben  falls evakuiert sein, und zwar am     besten    bis  zu einem solchen Grad, dass im Normal  betrieb die Vakua beider Räume c und d an  nähernd gleich sind. e und f sind die beiden  Kapillaren der beiden Thermometer, welche  die Erweiterungen<I>g</I> und     h    haben. Die Ka  pillaren und ihre Erweiterungen sind mit  einem unter hohem Druck stehenden,     mög-          liehst        indifferenten    Gas (z. B. Stickstoff) ge  füllt und stehen miteinander durch die kom  munizierende Röhre i in Verbindung.

   In der       Fig.   <I>l</I> ist<I>das</I> zu kommunizierende Rohr<I>i</I> auf  der dem Thermometer     a    zugekehrten Seite an  der Stelle Z kugelig erweitert. Im untern Teil  der kommunizierenden Röhre i befindet sich       Quecksilber        7:,    welches teilweise die Kugel l  ausfüllt und teilweise als     Quecksilberfaden     den gekrümmten Teil der Röhre     i    durchsetzt.

    Je nach dem     Gasdi uclz    in den Kapillaren     i     und f wird das     Quecksilber    der Röhre     i.    in    die Kugel oder in das rechte Steigrohr dieser  Röhre gedrückt.     _1n    den     Enden    der     holheii          a    und b befinden sich     eingeschmolzene    Pla  tinstifte     na,        v,   <I>o,</I>     h    zur Zuführung der     Heiz-          ströme    für die beiden Kolben.

       Werden    nun  beide Thermometer so geheizt, dass sie stets  gleichen     Quecksilberstand    in den     Kapillaren     haben, dann findet keine     Verschiebung    des       Quecksilbers    in die Röhre i statt, weil der       Gadruch    auf beiden Seiten in gleicher Weise  zunimmt.

   Steigt     aber    der Quecksilberfaden  des einen Thermometers mehr als der des an  dern, dann übertrifft der     Gasdruck    .diese  Thermometers den des andern, und der Aus  gleich findet durch Verschieben des     Queck-          silbers    in der     Röhre    i. nach der Seite des klei  neren     C#asclraicke.z#    hin statt.

   Auf     keinen    Fall       aber        wird    ein     ungleiches    Steigen des     Qiiech-          silbers    in den beiden Thermometern als, Folge  .der     Raumtemperaturänderung    -eintreten und  somit ist bei dieser Einrichtung der Einfluss  der Raumtemperatur kompensiert.

   Ist das  Vakuum im Raum     d    konstant,     dagegen    das  im Raum c veränderlich, dann wird die     A-n-          derung    der     Wärmeleitfähigkeit    des Raumes  c den Stand     de.Thermometers        a        beeinflussen     und das     Queclisill>er    in der Rühre     i        zum    Aus  schlag bringen.

   Der Stand des     Quechsilh.ers     in     d(r        r@-elitc@n        llälfle    der Röhre     i    ist     dem-          (#einiiss    ein Mass des     Vakuums    des mit. dem       Ra.uin    c über den Stutzen s verbundenen       Raumes,        dessen     gemessen werden  soll.

   An Stelle des Rohres i, in der     Fig.    1  kann auch .das Rohr     t,        Fig.    2, treten, wel  ches keine kugelige Erweiterung     T,    dafür       aber    eine     langgPstreckte    -Form hat.

   Dieses  Rohr besitzt. am tiefsten Punkt, wie auch  auf jedem Schenkel eingeschmolzene Platin  spitzen     q,        r,   <I>t,</I> welche zum Schliessen von       Hilfsstromkreisen        (P-nen    und     derart    zur Be  tätigung von Relais oder     beliebigen    Schutz  einrichtungen verwendet werden, dass die  eine Spitze     q    ihren Stromkreis schliesst, wenn  das Vakuum einen untern und die andere.  



  ihren Stromkreis schliesst, wenn das Va  kuum einen     obern        Grenzwert        übers.lireitet.     Verbindet man innerhalb der Kapillare     i    die  Spitzen<I>q</I> und     t,    oder auch     y'    und     f,    durch      einen dünnen leitenden Metallfaden, .dann  kann die Änderung des elektrischen Wider  standes dieser Verbindung bei steigendem  oder fallendem     Quecksilber    zur Messung des       Vakuums    benutzt werden, wobei die     Mög-          lichkeit        bcstelit,

      den     Messstrom        fernzuleiten     und die     Ablesung    des zugehörigen     Instru-          inentes    an beliebigen Orten vorzunehmen.  



  Es sind auch andere     A.usführungsmög-          lichkeiten    des kompensierten Vakuummeters  gegeben. So zum Beispiel ist die Heizung  des Thermometers b keine unbedingte     Not-          wendigkeit.    Sieht man von der Heizung die  ses Thermometers .ab, .dann kann auch der  seinen Kolben umgebende Raum mit dem  Raum in Verbindung stehen, .dessen Vakuum  gemessen werden soll, weil eine Änderung  dieses Vakuums keinen     Einflua    auf den       Quecksilberstand    des nicht geheizten     Ther-          momet        ers    hat.

   Werden beide Thermometer  durch Strom geheizt, dann ist ihre     Reihen-          oder        Parallelschaltung    möglich. In beiden  Fällen wird man     zwcclzmässig        Shunt-    oder       Seriewiderstand    zur Justierung,     Abgleiehung          oler    Regelung der Heiztemperatur der       Quecksilberho.lben    verwenden, wobei es an  sich gleichgültig ist, ob die Heizung mit  Gleichstrom- oder mit Wechselstrom     erfolgt.     An Stelle spiralförmig     gewundener    Kolben  können auch     langgestreckte,

      gerade oder im       Ziel:za,2k    geführte, oder scheibenförmige.  auch     schneckenförmig    gewundene Kolben  treten. Der enge, den Kolben umhüllende       jra.kuumraum    muss sich in jedem Falle der       gewählten    Kolbenform anpassen.  



  Das     beschriebene        Hochvakuummeter    der       Fig.    2 eignet sich auch zum Anzeigen des  Maximums und Minimums des gemessenen       Vakuums.    Hierzu ist nur notwendig, in der  bei den gebräuchlichen Maximum und Mini  mumthermometern bekannten Weise über  dem im untern Teil der     U-förmigen    Zwischen  röhre     i    befindlichen Quecksilberfaden in bei  den Schenkeln der Röhre eiserne Schwimmer  anzubringen, welche     von,    dem steigenden  Quecksilberfaden mitgenommen werden, aber  derart     .an    den Wänden der Kapillare haften,

      dass sie dem fallenden     Quecksilberfaden    nicht  folgen und so den höchsten Stand des Queck  silbers in jedem Schenkel, also das Maximum  und das     Minimum    des Vakuums anzeigen.  



  Auch als selbstregistrierendes Instrument  ist das beschriebene     IIo.chvakuummet.er     brauchbar. So     könnte    man den einen Sehen  kel des U-förmigen Zwischenrohres in den  Schlitz eines sonst lichtdichten Dunkelraumes  stellen. Lässt man dann von aussen Lieht  durch den Schenkel in den Dunkelraum fal  len, dann     .dringt,    je nach der     Flöhe    des Queck  silberfadens, mehr oder weniger Licht in den  Dunkelraum ein. Befindet sich in .diesem  eine lichtelektrische Zelle, z. B. eine Selen  zelle, so kann die Widerstandsänderung oder  die Änderung einer     EMK    als Mittel zur  automatischen Registrierung des jeweils be  stehenden     Vakuums    dienen.

   Eine unmittel  bare Aufzeichnung des     Quecksilberstandes    im  Schenkel erreicht man am ,einfachsten in der  Art, dass man im vorgeschriebenen Dunkel  raum ein breites, mit Zeiteinteilung     versehe-          nes,    lichtempfindliches Band dicht hinter dem  durchleuchteten Schenkel an diesem (z. B.  durch ein     Uhrwerk)        vorbeibewegt    und den  belichteten Streifen nachher entwickelt. Der       Quecksilberstand    wird -sich     daun    als Grenz  linie     zwischen    einer hellen und einer dunklen  Fläche zeigen.  



  Um die     Ablesung    des     Flochvakuumineters     zu erleichtern, kann vor dasselbe eine Glas  linse gestellt werden, welche den an sich  dünnen Quecksilberfaden und die zugehörige  Skala in starker Vergrösserung zeigt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Hochvakuummeter nach dem Patentan spruch des Hauptpatentes, gekennzeichnet durch die Kombination des von dem zu mes senden Vakuum beeinflussten Thermometers mit einem zweiten gleich gebauten Thermo meter. das derselben Raumtemperatur ausge setzt ist, aber vom Vakuum nicht beeinflusst wird, das Ganze derart, dass eine Differen tialwirkung beider Thermometer auf ein .ge meinsames Anzeigeorgan ausgeübt wird.

   UNTERANSPRtrCIIE 1. Hochvakuummeter nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die mit Er- iveiterungen versehenen, ein hochkompri miertes indifferentes Gas enthaltenden Kapillaren der beiden Thermometer durch ein u-förmig behobenes Zwischen rohr in Verbindung stehen, in dessen unterem gekrümmten Teil ein Queck silberfaden sich befindet,

   dessen Stand dem Unterschied des Gasdruckes in den beiden Kapillaren entspricht und als Mass für das Vakuum dient. 2. Hochvakuummeter nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass beide Ther- niometer in allen wesentlichen Teilen bleichen Aufbau zeigen. 3. Hoclivahuumm.z,#ter nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass auch das Vergleichsthermometer elektrisch heiz bar ist.

   d. Hochvakuummeter nach Patentanspruch, dadurch bel@ennzeicliiiet, dass die Heizung beider Thermometerkolben auf die je ,veils günstigste Heiztemperatur, bei der also dio Anzeigeempfindlichkeit ihren Hcchstwert erreicht, einstellbar ist.

   5. Hoclivalzuummeter nach Patentanspruch, dadurch bel@cnnzeirhnct, dass dies Ver- gleichsthermometer sich in einem eva kuierten Raum befindet, der auf ein be stimmtes Vakuum einregelbar ist.

   0. Hochvakuummeter nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass nur eines der beiden Thermometer heizbar ist, die sieh bei;le in Räumen befinden, welche ,in den Raum, dessen Vakuum gemessen -erden soll; nach Bedarf a nsahliessbar sind.

   7. Hochvakuummeter nach Patentanspruch, dadurch bel@ennzeiclinet, da.ss die die Thermometerkolben unmittelbar umge henden evakuierten Räume im Quer schnitt ringförmig gestaltet sind und innen und aussen durch zylindrische Rohre begrenzt werden,

   innerhalb deren sich die spiralig ausgeführten Kolben der Thermometer um die innern z5lindri- sehen Rohre winden und einen Abstand von den äussern Rohren haben, der nicht grösser ist, als die freie -Weglänge der Gasmoleküle bei dem zu messenden Va kuum.

   B. Hochvakuummeter nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die durch Hindurchleiten eines elektrischen Stromes heizba.renKolben der beidenThermometer inReiheund derartsali:iltbar sind, dasseine Justierun:

   b, Ab#lcicliung oder Regelung des Quecksilherstimdes durch zu den Kolben parallel beschaltete Shuntwidcr- stände ermöglicht ist.

   9. Hoclival@uummeter mach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die durch Hindurchleiten eines elektrischen Stro- inc:

   s heizbaren Kolben der beiden Ther mometer parallel und derart schaltbar sind, dass eine Justierung, Abgleichun- und Regelung des Quecksilherstündes durch zu den Kolben in Reihe beschaltete Widerstände ermöbliclit ist.

   10. Hoclivakuummeter nach Unteranspruch 1, dadurch? bn@kennzei.chmet, dass das U- förmige, die Verbindung der beiden Ka pillaren herstellende Zwischenrohr mit ein-eschmolzenen Kontaktstiften verse hen ist,

   -elche zur Schliessung von Hilfs- sironikreisen dienen und derart auf ein Relais oder .dergleichen einzuwirken ver mögen, dass die eine oder andere Kon taktspitze ihren zugehörigen Stromkreis schliesst, je nachdem das Vakuum einen obern oder untern Grenzwert über schreitet.

   11. Hochv akuummeter nach Unteranspruch 10, dadurch bel,ennzeidinct, dass die im U-förmigen Zwi_clicnrohr eingeschmolze nen I%ontalzt.tifte innerhalb des Rohres unter sich durch dünne leitende Metall fäden verbunden sind, deren elektrische Widerstandsänderungen als Mass des Va kuums bei steigendem oder fallendem Quecksilber dienen können.

   1.2. Hochvakuummeter näeh Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sich über dem am untern Teil des U-förmigen Zwi- schenrohres befindlichen Quecksilber faden in beiden Schenkeln des Rohres an sich bekannte eiserne Schwimmer befin den, welche von dem im Schenkel stei genden Quecksilberfaden mitgenommen werden, die aber derart an den Wänden des Zwischenrohres zu haften vermögen, dass sie dezi fallenden Quecksilberfaden nicht folgen und so den jeweiligen höch sten Stand des Quecksilbers im Schenkel,

   also entweder den Höchst- oder Tiefst wert des Vakuums anzeigen. 13. Hochvakuummeter nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, d.ass ein Schenkel des U-förmigen Zwischenrohres einen Schlitz eines sonst .lichtdichten Dunkelraumes ausfüllt und von einer äu ssern Lichtquelle sich durchleuchten lässt, dass je nach der Höhe des Quecksilber fadens mehr oder weniger Lieht in den Dunkelraum fällt, in welchem sich eine lichtelektrische Zelle befindet, deren Än derungen hinsichtlich des Widerstandes oder der EMK als Mittel zur selbsttäti gen Registrierung des Vakuums dienen können.

   14. Hochvakuummeter nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schenkel des U-förmigen Zwischenrohres einen Schlitz eines sonst lichtdichten Dunkelraumes ausfüllt, in welchem ein breites, lichtempfindliches Band dicht hinter dem von einer äussern Lichtquelle durchleuchteten Schenkel an diesem durch eine mechanische Einriehtüng vor- 7 ist,

   so dass sich auf diesem Band nach der Entwicklung der Queck silberstand des durchleuchteten Schen kels als Grenzlinie zwischen einer helle ren und einer dunkleren Fläche zeigt.