DE225523C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

-- Λ* 225523 KLASSE 42 L GRUPPE

MAX ARNDT in AACHEN.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 22. Januar 1908 ab.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Luftpyrometer mit einem der zu messenden Temperatur i₃ ausgesetzten Luftvolumen v₂, welchem Luft durch Druck zugeführt oder durch Absaugen entzogen wird. Die Erfindung besteht außer in den sonstigen damit im Zusammenhang stehenden Einrichtungen darin, daß eine zur Messung der Differenz t_i-t₁ zwischen der bekannten Außenlufttemperatur f₃ und der ίο gesuchten Meßtemperatur t₂ benutzte Luftmenge durch eine Tauchglocke V₁ in einen der Meßtemperatur ί₂ ausgesetzten Meßraum v₂ hineingepreßt oder aus diesem abgesaugt wird, also entweder eine aus der Tauchglocke V_x in den ,Meßraum V₂ übergepreßte Luftmenge um t₂-t_t erwärmt oder aber eine aus dem Meßraum v₂ in die Tauchglocke V₁ übergesaugte Luftmenge um t₂-t₁ abgekühlt wird, so daß die dadurch im Pyrometerinnern eintretenden Luftspannungsänderungen dem Meßzwecke dienen.

Fig. ι zeigt ein Luftpyrometer, bei dem eine Meßluftmenge aus der Tauchglocke V₁ in den Meßraum v₂ gepreßt wird, Fig. 2 ein solas ches, bei der eine Meßluftmenge aus dem Meßraum V₂ in die Tauchglocke V₁ gesaugt wird.

Die Tauchglocke ^₁ kommuniziert mit dem in einem im Meßkanal K eingesetzten KoI-ben k befindlichen Meßraum v₂- durch eine enge bzw. kapillare Luftleitung a-b, deren einer Teil b offen unter der Tauchglocke V₁ ausmündet und von einer Flüssigkeit d (Quecksilber usw.) umgeben ist, die sich in dem Glockenbehälter c befindet und als Sperrflüssigkeit für die Tauchglocke V₁ dient.

Man kann nun die Tauchglocke V₁ bei jeder einzelnen Messung um ein stets gleiches Maß in die Sperrflüssigkeit d eintauchen oder um ein stets gleiches Maß aus letzterer herausziehen bzw.. stets eine bestimmte Luftmenge aus der Glocke V₁ verdrängen oder in diese einsaugen, wo dann jedoch am Ende einer jeden Messung" im ersterert Falle eine mit der Temperaturdifferenz t₂-t_x wachsende, im letzteren Falle eine mit dieser Differenz sinkende, also in beiden Fällen eine mit letzterer stets wechselnde Pyrometerluftspannung eintritt, die mittels eines bekannten Manometers gemessen bzw. registriert werden kann, das in beliebiger Weise mit dem Pyrometerinnern verbunden ist. Bei diesem Verfahren kann aber, wenn die Differenz t₂-t_± sehr groß, z. B. = 1220 — 20 — 1200⁰ C. ist, die Meßluftspannung leicht derart groß werden, daß dadurch das auf z. B. 1200⁰ C. erhitzte und hierbei weich werdende Material des Meßraumes V₂ deformiert wird, die Messungen mithin unrichtig" werden. Es ist daher vorteilhaft, die Messungen unter einer für alle Temperaturdifferenzen I₂-I₁ annähernd gleichbleibenden Endspannung der Meßluft erfolgen zu lassen, was bei dem in den Fig. 1 und 2 der Zeichnung beispielsweise dargestellten Luftpyrometer zutrifft.

Bei dem Pyrometer nach Fig. 1 wird die

. Luftglocke V₁ vor dem Beginn einer Messung' aus der Sperrflüssigkeit ausgehoben, damit sich die Luftspannung· im Meßraum V₂ durch die Röhren bzw. Leitungen a, b gegen den äußeren atmosphärischen Luftdruck ausgleichen kann.

Beim Pyrometer nach Fig. 2 dagegen bleibt die Luftglocke ν_Λ dauernd in die Sperrflüssigkeit d eingetaucht und ist daher mit einer be-

xo liebigen Druckausgleichvorrichtung verbunden, die z.B. ein Rohr.??¹ sein kann, das mit einem Flüssigkeitsverschluß q versehen ist, der die Mündung des Rohres b¹ während der Meßzeit absperrt, außerhalb dieser Zeit aber gegen die Atmosphäre freigibt, und der zu diesem Zwecke von den auch die Meßvorgänge steuernden Teilen diesen Vorgängen entsprechend mitgesteuert werden kann, z. B. mittels eines von einem Antriebshebel e betätigten und durch eine Führung s'² geleiteten Gestänges S₁ s¹, s^s sowie mittels eines um einen Bolzen q² drehbaren und mit der Stange .? verbundenen zweiarmigen Hebels, der einerseits ein Gewicht q¹, andererseits den Flüssigkeitsverschluß q trägt und ein Ruheauflager r erhält. Dieser Flüssigkeitsverschluß kann auch ein z. B. mit Quecksilber gefülltes Rohr q sein, das durch ein punktiert gezeichnetes Gestänge s* unmittelbar von einem Hebel e getragen wird und dessen ganzen Ausschlage während eines Meßvorganges folgt, in diesem Falle fällt das Gestänge j mitsamt dem Gewicht q¹ und seinem Hebel fort.

Die Bewegungen der Tauchglocke V₁ können durch beliebige Mittel bewirkt werden, z. B. mittels eines um einen Bolzen e¹ drehbaren Antriebshebels e, der durch ein intermittierend mit Wasser gefülltes und wieder entleertes Gefäß f¹ abwechselnd belastet und wieder entlastet wird, so daß die Tauchglocke V₁ bei dem Pyrometer nach Fig. 1 z. B. mittels eines Bolzens e* und einer Stange e^z, und beim Pyrometer nach Fig. 2 durch eine Schnur e² bewegt wird.

Das Wassergefäß f¹ kann auch durch ein beliebiges Gewicht ersetzt werden, das während der Meßzeit am Hebel e befestigt bzw. angehängt ist, außerhalb dieser Zeit aber abgenommen wird.

Ein oder mehrere Gewichte I können die beweglichen Meßteile annähernd oder ganz ausbalancieren, und der Antriebshebel e kann ein Ruhelager r erhalten.

Ferner kann mit dem Pyrometer, z. B. mit dem Antriebshebel e, eine beliebige Anzeigebzw. Registriervorrichtung", z. B. mittels eines Bolzens e", ein Gestänge m für einen Schreibstift η (Fig. 1) oder für eine Schreibfeder η (Fig. 2), oder umgekehrt, verbunden sein, so daß sich der Schreibstift oder die Feder η an einem mit einer Meßskala versehenen Papierstreifen bewegt, der sich z. B. auf einer Trommel ο befindet, die durch ein Uhrwerk O₁ in langsamer Umdrehung' gehalten wird.

Das Schreibstiftgehänge m (Fig. 1) kann über den Bolzen e⁶ hinaus verlängert sein und eine Rolle m¹ tragen, die vor beendigtem •Rückgang des Meßhebels.β in seine Ruhelage eine schräge Fläche tn² zu dem Zwecke trifft, daß dadurch der Schreibstift η (oder die Schreibfeder) vom Registrierpapier abgedrückt wird, sobald der Stift η den höchsten Teilstrich der Registrierskala erreicht bzw. diesen Teilstrich erst wieder trifft, sobald der nächste Meßvorgang beginnt.

Das Schreibfedergehänge m (Fig. 2) kann ein Ruhelager r² sowie eine Schleife m¹ zu dem Zwecke erhalten, daß die Schreibfeder oder ein Schreibstift η so lange in Ruhe verbleibt, bis das Rohr ö¹ von der Sperrflüssigkeit q abgesperrt wird und der Meßvorgang beginnt, wo dann der Bolzen e^a die Schleife m¹ und damit die Schreibfeder η anhebt.

Zur selbsttätigen Ausführung von ununterbrochen aufeinander folgenden Temperaturmessungen kann das Luftpyrometer mit einer automatisch intermittierend wirkenden Wasserzuflußeinrichtung nach Fig. 1 versehen sein. Diese Einrichtung besteht aus einem Wasserbehälter w¹ mit einem Zufluß z, einem Überlauf μ und einem engen Abfluß z¹ sowie aus einem von diesem Abfluß gespeisten Wasserbehälter w², der einen intermittierenden Heber s² besitzt. Dadurch, daß der Abfluß z¹ weniger' Wasser aus dem Behälter zv¹ abfließen läßt, als durch das Rohr ζ zufließt, und der Wasserüberschuß, durch den Überlauf u abläuft, bleiben die Wasserfüllung des Gefäßes w¹ sowie dessen. Wasserdruck und mithin auch die durch den Abfluß 2¹ abfließende zeitliche Wassermenge konstant, so daß das Gefäß w² in bestimmten Zeitabschnitten gefüllt und wieder entleert wird, demzufolge auch der Heber ' z² das Gefäß f¹ in bestimmten Zeitabschnitten füllt und dieses dabei eine die Messung einleitende bestimmte Wassermenge aufnimmt, weil sein Heber f² das Wasser schneller aushebert, als es der Fieber z² zufließen läßt, aber so reguliert ist, daß das Gefäß iv² noch vor der vollendeten Leerung des Gefäßes f¹ ausgehebert wird.

Da die Messung der Temperaturdifferenz t.₂-t₁ vom jeweiligen atmosphärischen Luftdruck, also vom Barometerstande, abhängig ist, d. h. da mit steigendem Barometerstände für eine bestimmte Temperaturdifferenz t₂-t_t der Druck auf clie Tauchglocke v¹ des Pyrometers Fig. ι größer, der Zug an der Tauchglocke V₁ des Pyrometers Fig. 2 aber geringer sein muß, so kann das Pyrometer mit einer Einrichtung versehen sein, die den barometrischen Einfluß auf die Messung selbsttätig, be-

seitigt, ζ. B. mit einer barometrischen Ausgleichvorrichtung.

Diese in Fig. ι dargestellte Vorrichtung besieht aus einer Anzahl Aneroidbarometerdosen g¹, die in einen Rahmen g² am Meßbzw. Registrierhebel e angeordnet sind und, infolge des verschiedenen Luftdruckes auf die elastischen Dosenflächen, auf .die Verstellung eines Gewichtes g derart einwirken, daß dieses

ίο der Hebeldrehungsachse e¹ mit steigendem Barometerstande mehr genähert, mit sinkendem Barometerstande aber mehr entfernt wird, wodurch die Wirkung des mit Wasser gefüllten Gefäßes f¹ verschieden, d. h. bei höherem Barometerstande stärker ist als bei niedrigerem atmosphärischen Luftdruck, da durch die Verstellung des Gewichtes g eine Verschiebung des Schwerpunktes der Registriervorrichtung bzw. des Hebels e eintritt.

Die Verstellung des Gewichtes g kann entweder unmittelbar durch eine mit denAneroidclosen verbundene, punktiert gezeichnete Stange i⁴ oder \virksamer mit Hilfe eines Lenkers i² durch zwei übersetzte Hebel i¹, i³ eras folgen.

Die Aneroiddosen g können auch durch andere von den Luftdruckwechseln betätigte elastische Hohlkörper, z. B. durch eine oder mehrere federnde Röhren usw., ersetzt sein.

Eine andere Einrichtung zur Beseitigung des barometrischenEinflusses auf die Messung ist in Fig. 2 durch eine in dem Wassergefäß f¹ fest angeordnete Luftglocke o. dgl. /³ dargestellt. Da diese Glocke f³ bei leerem Gefäß f¹ mit der Außenluft kommuniziert, also innen barometrische Luftspannung besitzt, nimmt sie beim Füllen des Gefäßes Z¹ um so weniger Wasser auf, je höher der Barometerstand ist, es ist mithin das beim Ansetzen des Hebers f² im Gefäß f¹ enthaltene Wassergewicht bei höherem Barometerstände geringer als bei niedrigerem atmosphärischen Luftdruck, und der wirksame Zug' an der Tauchglocke V₁ des Pyrometers wird daher der richtigen Messung entsprechend selbsttätig" geregelt.

Eine analoge Einrichtung kann auch bei dem Pyrometer nach Fig. 1 Anwendung fin-. den; da hierbei aber das Gefäß f¹ mit steigendem Barometerstande schwerer werden muß, wird dieses mit einer darin frei beweglichen Luftglocke /³ (Fig. 2) versehen, die bei Füllung des Gefäßes f¹ unter höherem Barometerstande größeren Auftrieb besitzt und folglich mehr AVasser in das Gefäß f¹ bis zum.

Aushebern eintreten läßt als bei niedrigerem atmosphärischen Luftdruck, wobei jedoch der Scheitel des Hebers f² unterhalb des Scheitels der Luftglocke f³ liegen muß.

Ferner ist selbstverständlich die barotneirische Ausgleichvorrichtung g, g¹ nach Fig. 1 im umgekehrten Sinne auch für das Luftpyrometer nach Fig. 2 verwendbar, wenn das Gewicht g entgegengesetzt verstellt wird.

Der Behälter c für die Tauchglocke V₁ und die Sperr- bzw. Meßflüssigkeit d kann zum 6g Zwecke der Erhaltung einer gleichbleibenden Temperatur I₁ von einem Kühl- bzw. Heizmantel χ umgeben sein, welcher von einem Kühl- oder Heizmittel, Wasser, Dampf usw. durchströmt wird, das z. B. durch einen Stutzen x¹ eintritt und durch einen Stutzen x² austritt oder umgekehrt.

Das Luftpyrometer nach Fig. 1 wirkt wie folgt:

Im Ruhezustand liegt der Flebel e an dem Stift r, und die Glocke V₁ ist aus ihrer Sperrflüssigkeit d etwas ausgehoben, so daß im Meßraum v₂, in den Leitungen bzw. Röhren a, b und in der Tauch glocke V₁ atmosphärischer Luftdruck herrscht. Ist das Wassergefäß w² bis zum Scheitel des Hebers z² gefüllt, so setzt dieser an und leitet das abfließende Wasser in das Gefäß Z¹, dieses wird schwerer, zieht also den Hebel e nieder und drückt dadurch die Tauch- bzw. Meßglocke V₁ in das Quecksilber d, wobei zunächst eine bestimmte Meßluftmenge unter der Glocke V₁ abgefangen wird. Infolge fortschreitender Füllung und zunehmender Schwere des Gefäßes f¹ wird die Meß- bzw. Tauchglocke V₁ immer mehr in das go Quecksilber d gedrückt und folglich ein Teil der in ihr eingeschlossenen Luft durch die Röhren b und α in den Meßraum. V₂ gedrückt, wobei das Quecksilber d außerhalb der Tauchglocke V₁ im Behälter c steigt, und zwar so lange, bis das Wasser im Gefäß Z¹ den Scheitel des Hebers f'¹ erreicht, wo dann letzteres sein größtes Gewicht erreicht hat, weil der Heber /² jetzt ansetzt und das Gefäß f¹ wieder entleert.

Da mithin das Endgewicht des Gefäßes f¹ stets das gleiche ist, so ist auch, abgesehen von der Beeinflussung dieser Gewichtswirkung durch das barometrisch verstellbare Gewicht g, der Enddruck auf die Tauch- bzw. Meßglocke V₁ immer der gleiche bei gleichbleibendem Barometerstände, folglich tritt auch, abgesehen von den durch die Wärmeausdehnung des Materials des Meßraumes V₂ bedingten geringen Volumenänderungen- dieses Raumes, bei jedweder Temperaturdifferenz t.₂-t_t immer eine gleichbleibende Luftmenge in den Meßraum V₂.

Da nun die Luft sofort bei ihrem Eintritt in den Meß raum v₂ von der Temperatur t₁ auf die Temperatur t₂ erwärmt wird, so ergibt sich, daß aus der Meßglocke V₁ um so weniger Luft von t_±° C. in den Meß raum V₂ gepreßt wird, je höher die Meßtemperatur t₂ über der Außentemperatur t₁ liegt, mithin ist auch das am Ende einer Messung in der. Tauchglocke V₁ noch befindliche Luftvolumen bei einem be-

stimmten Barometerstande um so größer, je größer die Temperaturdifferenz t₂-t₁ ist, und da die jetzt im Meßraum v₂ und in der Tauchglocke V₁ befindliche Luftspannung in ihrer Wirkung auf die Tauchglocke V₁ der Wirkung des Wassergefäßes f¹ bzw. dem auf der Glocke V₁ lastenden Druck oder der Quecksilbersäule h das Gleichgewicht hält, so ist auch der Stand . der Tauchglocke V₁ am Ende

ίο einer Messung ein dieser entsprechender und bei verschiedenen Temperaturdifferenzen I₂-I₁ verschieden, so daß die Endpunkte der vom Registrierwerk aufgezeichneten Linien oder sonstiger Aufzeichnungen .usw. jenen Differenzen entsprechen, da die Meßvorgänge und die Aufzeichnungen, infolge der barometrischen Verstellung des Gewichtes g, auf den jeweiligen Barometerstand reduziert erfolgen. Es ändert sich also der der Quecksilbersäule h entsprechende Meßdruck sowie diese selbst in geringem Maße mit dem. Barometerstände, und die Tauch- bzw. Meßglocke V₁ wird am tiefsten in das Quecksilber d eingetaucht, wenn die Temperaturen I₁ und t₂ einander gleich sind.

Nach Entleerung des Gefäßes Z¹ nehmen alle Meßteile wieder ihre Ruhelage ein, die Glocke V₁ taucht wieder aus und vermittelt jetzt wieder den Luftdruckausgleich im Meßraum V₂ gegen die Atmosphäre, so daß das Pyrometer wieder für eine Messung bereit ist.

Das Pyrometer nach Fig. 2 wirkt wie folgt:

Beginnt Wasser in das Gefäß f¹ zu fließen,

so gibt der Hebel e zunächst das Gestänge s, J¹, s^s frei, so daß das Gewicht q¹ den Quecksilberverschluß q anhebt und dieser das Rohr b¹ gegen die Atmosphäre absperrt. Beim Weiterfüllen des Gefäßes f¹ wird die Tauchglocke V₁ aus dem Quecksilber herausgehoben, also Luft aus dem Meßraum v₂ in die Glocke V₁ . gesaugt, und zwar ist bei gefülltem Gefäß Z¹ der Glockenhub und die abgesaugte Luftmenge um so größer, je kleiner die Temperaturdifferenz t₂-t_± ist, da diese Luftmenge von der Temperatur t₂ auf die Temperatur I₁ abgekühlt wird. Der Hub der Glocke V₁ und der Ausschlag des Registerwerkes sind daher am größten, wenn f₂ = t_x ist, und die barometrische Ausgleichglocke f^s beseitigt hier den barometrischen Einfluß auf die Messung ähnlich wie das Gewicht g des Pyrometers nach Fig. i. Der jeweilige auch hier mit dem wechselnden Barometerstande sich etwas ändernde und der Wirkung des Wassergefäßes f¹ das Gleichgewicht haltende Meßunterdruck h kann mittels einer im linken Schenkel des U - förmigen Rohres b¹ aufgesaugten Quecksilbersäulebestimmt werden.

Wird nach beendigter Messung das Gefäß /^J ausgehebert, so kehren auch die Meßteile in ihre Ruhelage zurück, dabei belastet der Hebel e wieder die Stange ^ und überwindet dadurch das Gewicht q¹, so daß der Quecksilberverschluß q die Mündung des Rohres b¹ wieder freigibt und nunmehr im Meßraum V₂ und in der Tauchglocke V₁ wieder atmosphärischer Druck eintritt, das Pyrometer also wieder für eine neue Messung bereit ist.

Das Luftpyrometer ist in den Zeichnungen nur schematisch und nur beispielsweise dargestellt und kann auch beliebige andere Ausführungsformen erhalten, insbesondere können die einzelnen Teile wechselseitige Verwendung finden. Ferner können die dargestellten und beschriebenen Pyrometereinrichtungen durch äquivalente Teile oder Mittel ersetzt werden.

Claims (6)

Patent-Ansprüche:

1. Pyrometer mit einem der zu messenden Temperatur ausgesetzten Luftraum, welchem Luft durch Druck zugeführt oder durch Absaugen entzogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Hineinpressen bzw. Absaugen der Meßluft mittels einer in eine Sperrflüssigkeit eintauchenden Glocke erfolgt, welche stets mit gleichem Maximaldruck in die Sperrflüssigkeit gedrückt oder immer mit gleichem Maximaldruck in letzterer gehöben wird, so daß die Endmeßspannung der Pyrometerluft, bei \velcher die Tauchglocke (V₁) eine bestimmte, der Temperaturdifferenz (t₂-tj entsprechende Höhenlage einnimmt, für jede Temperaturdifferenz gleich oder annähernd gleich bleibt.

2. Ausführungsform des. Pyrometers nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungen der Tauchglocke (V₁) durch ein abwechselnd mit Wasser gefülltes und wieder entleertes Gefäß (f¹) bewirkt werden, welches mit einem intermittierenden Heber (f*) versehen ist, so daß in dem Gefäß (f¹) eine bei jeder Temperaturmessung gleichbleibende Wassermenge wirksam wird, die eine stets gleichbleibende Endmeßspannung der Pyrometerluft bewirkt.

3. Aus f uhr ungs form des Pyrometers nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur automatischen Ausführung aufeinander folgender Temperaturmessungen das Wassergefäß (f¹) zeitweise von einer selbsttätig intermittierend wirkenden Wasserzuflußeinrichtung (ζ, w¹, u, z¹, W-, Z-) gespeist wird.

4. Ausführungsform des Pyrometers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem der Meßtemperatur (tj ausgesetzten Raum (v₂) und der in der Meßflüssigkeit eingetaucht bleibenden Glocke (V₁) ein mit einem Ende in der

Meßglocke mündendes und mit dem anderen Ende mit der Außenluft in Verbindung stehendes Rohr angeordnet ist, welches während der Messung durch einen Flüssigkeitsverschluß von der Außenluft abgeschlossen wird.

5. Ausführungsform des Pyrometers nach Anspruch 1 mit Einrichtung zur selbsttätigen Beseitigung des barometrischen Einflusses auf die Anzeige- bzw. Registrierung mit Hilfe von durch den Luftdruckwechsel bewegten elastischen Hohlkörpern, dadurch gekennzeichnet, daß diese Hohlkörper mit einem zur Verlegung des Schwerpunktes der Registriervorrichtung dienenden Gewicht (g¹) versehen sind, welches durch die Hohlkörper entsprechend dem jeweilig herrschenden Luftdruck verstellt wird.

6. Ausführungsform des Pyrometers nach Anspruch 1 mit selbsttätiger Beseitigung des barometrischen Einflusses auf die Anzeige bzw. Registrierung", dadurch gekennzeichnet, daß das Wassergefäß (f¹) mit einem Hohlraum (Luftglocke o. dgl. f) versehen ist, der bei verschiedenen Barometerständen verschieden große Wasr serfüUungen jenes Gefäßes (f¹) regelt und dadurch dessen verschiedene Gewichtsbzw. Druck- oder Zugwirkung bedingt.

J. Ausführungsform des Pyrometers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckausgleich in dem Pyrometerinnern gegen den atmosphärischen Luftdruck außerhalb der Zeit einer Messung durch einfaches Ausheben der Meßglocke (v¹) aus der Meßflüssigkeit hergestellt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.