AT99612B - Hochvakuummeter. - Google Patents

Description

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    Hochvakuummeter.   



   In dem Stammpatent ist ein Hochvakuummeter beschrieben, bei welchen die Änderung der Wärmeleitfähigkeit als Mass des Vakuums dient und dessen besonderes Kennzeichen darin besteht, dass der röhrenförmig ausgebildete, das Quecksilber enthaltende Kolben eines Quecksilberthermometers, dessen
Quecksilber 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 Behälter in Verbindung steht. Dieses an sich sehr empfindliche und für. praktische Zwecke gut brauchbare Vakuummeter hat jedoch noch den Nachteil, dass die Temperatur des umgebenden Raumes den Quecksilberstand des Vakuummeters beeinflusst, so dass jeder angezeigte Wert des Vakuums noch eine die Raumtemperatur berücksichtigende Korrektur erfordert.

   Nun könnte man wohl, um den Einfluss der Raumtemperatur niedriger zu halten, das Quecksilber des Thermometerkolbens so stark heizen, dass bei der damit erreichten 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 Vakuummeters erheblich herabsetzt, weil dann die durch die Änderung des Vakuums nicht beeinflusste Wärmestrahlung die Wärmeleitung wesentlich übertrifft. Man erkennt hienach leicht, dass es für die Empfindlichkeit dieses Vakuummeters ein   Optiml   m der Heiztemperatur des Quecksilbers gibt und es wäre von grossem Vorteil, wenn dieser   günstigste   Wert eingehalten werden könnte.

   Hiefür muss aber der Einfluss der Raumtemperatur auf die Messung des Vakuums nach Möglichkeit ausgeschaltet werden. 



   Es ist nun Gegenstand der Erfindung ein Hochvakuummeter nach dem Stammpatent, welches   erendungcgemäss   mit einem von dem zu messenden Vakuum nicht beeinflussten Thermometer derart kombiniert ist, dass durch diese Kombination der Stand des geheizten, von dem zu messenden Vakuum beeinflussten Thermometers mit dem Stand des von diesem Vakuum   unbeeinflussten   Thermometers verglichen wird. Beide Thermometer sollen an sich möglichst gleich gebaut sein, damit sie von der Raumtemperatur in gleicher Weise beeinflusst werden. Im Ergebnis der Vakuummessung, welches sich aus der Differenz der Wirkungen der beiden Thermometer 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 gewundenen 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 zylindrische Rohr ist jeweils der Kolben des Thermometers gewunden und der Abstand des äusseren 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 werden soll. Der   Raum d soll zweckmässig   ebenfalls evakuiert 

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 Röhre   i   in Verbindung.

   In der Fig. 1 ist das kommunizierende Rohr t auf der dem Thermometer a zugekehrten Seite an der Stelle   I   kugelig erweitert. Im unteren Teil der kommunizierenden Röhre i befindet sich Quecksilber    & ,   welches teilweise die   Kugel   ausfüllt und teilweise als Quecksilberfaden den gekrümmten Teil der Röhre i durchsetzt. Je nach dem Gasdruck in den Kapillaren i   und 1 wird   das Quecksilber der Röhre i in die Kugel oder in das rechte Steigrohr dieser Röhre   gedrückt.   An den Enden der Kolben a und b befinden sich eingeschmolzen   Platinstifte'In, n, 0,   p zur Zuführung der Heizströme 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 Gasdruck auf beiden Seiten in gleicher Weise zunimmt. Steigt aber der   Quecksilberfaden   des einen Thermometers mehr als der des andern, dann übertrifft der Gasdruck dieses Thermometers den des andern, und der Ausgleich findet durch Verschieben des Quecksilbers in der Röhre i nach der Seite des kleineren Gasdruckes hin statt. Auf keinen Fall aber wird ein ungleiches Steigen des Quecksilbers 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 Änderung der Wärmeleitfähigkeit des Raumes c den Stand des Thermometers a beeinflussen und das Quecksilber in der Röhre i zum Ausschlag bringen. Der Stand des Quecksilbers in der rechten Hälfte der Röhre i ist demgemäss ein Mass des Vakuums des mit dem Raum c über den Stutzen s verbundenen Raumes, dessen Vakuum gemessen werden   oll. An   Stelle des Rohres i in der Fig. 1 kann auch das Rohr i Fig. 2 treten, welches keine kugelige Erweiterung   !,   dafür aber eine langgestreckte U-Form hat.

   Dieses Rohr besitzt am tiefsten Punkt wie auch auf jedem Schenkel eingeschmolzen   Platinspitzen g, r, t, welche   zum Schliessen von Hilfsstromkreisen dienen und derart zur Betätigung von Relais oder beliebigen Schutzeinrichtungen verwendet werden, dass die eine Spitze q ihren Stromkreis schliesst, wenn das Vakuum einen unteren und die andere r ihren Stromkreis schliesst, wenn das Vakuum einen oberen Grenzwert überschreitet.

   Verbindet man innerhalb der Kapillare   i   die Spitzen   q   und t oder auch rund t durch einen dünnen leitenden Metallfaden, dann kann die Änderung des elektrischen Widerstandes dieser Verbindung bei steigendem oder fallendem Quecksilber zur Messung des Vakuums benutzt werden, wobei die Möglichkeit besteht, den Messstrom fernzuleiten und die Ablesung des zugehörigen Instrumentes an beliebigen Orten vorzunehmen. 



   Es sind auch andere Ausführungsmöglichkeiten des kompensierten Vakuummeters gegeben. 



  So z. B. ist die Heizung des Thermometers b keine unbedingte Notwendigkeit. Sieht man von der Heizung dieses 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 Einfluss auf den   Quecksilberstand   des nicht geheizten Thermometers hat. Werden beide Thermometer durch Strom'geheizt, dann ist ihre Reihen-oder Parallelschaltung möglich. In beiden Fällen wird man zweckmässig Shunt-oder Seile-widerstand zur Justierung,   Abgleichung   oder Regelung der Heiztemperatur der Quecksilberkolben verwenden, wobei es an sich gleichgültig ist, ob die Heizung mit Gleichstromoder Wechselstrom erfolgt.

   An Stelle spiralförmig gewundener Kolben können auch langgestreckte gerade oder im Zickzack geführte oder   scheibenförmige,   auch   schneckenförmig   gewundene Kolben treten. Der enge, den Kolben umhüllende Vakuumraum 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. Hiezu ist nur notwendig, in der bei den gebräuchlichen Maximum- 
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 befindlichen Quecksilberfaden in beiden 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 Quecksilbers in jedem Schenkel, also das Maximum und das Minimum des Vakuums anzeigen. 



   Auch als selbstregistrierendes Instrument ist das beschriebene Hochvakuumnieter brauchbar. So könnte man den einen Schenkel des U-förmigen   Zwischenrohres   in den Schlitz eines sonst lichtdichten Dunkelraumes stellen. Lässt man dann von aussen Licht durch den Schenkel in den Dunkelraum fallen, dann dringt, je nach der Höhe des   Queoksilberfadens,   mehr oder weniger Licht in den   Dunkelraum   ein. Befindet sich in diesem eine lichtelektrische Zelle, z. B. eine Selenzelle, so kann die Widerstandsänderung oder die Änderung einer EMK als Mittel zur automatischen Registrierung des jeweils bestehenden Vakuums dienen.

   Eine unmittelbare Aufzeichnung des Quecksilberstandes im Schenkel erreicht man am einfachsten in der Art, dass man im vorbeschriebenen   Dunkelraum   ein breites, mit Zeiteinteilung versehenes, 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 dann als Grenzlinie zwischen einer hellen und einer dunklen Fläche zeigen. 

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   Um die Ablesung des Hoehvakuummeters zu erleichtern, kann es vor eine Glaslinse gestellt werden welche den an sich dünnen Quecksilberfaden und die zugehörige Skala in starker Vergrösserung zeigt 
PATENT-ANSPRÜCHE :
1.   Hochvakuummeter   nach dem Patente Nr. 98 372, gekennzeichnet durch eine solche Verbindung mit einem zweiten Thermometer, welches mit dem ersten in allen wesentlichen Teilen gleichen Aufbau zeigt, dass diese Verbindung einen Vergleich des Standes des geheizten, von dem zu messenden Vakuum beeinflussten Thermometers mit dem Stand des andern von diesem Vakuum unbeeinflussten Thermometers ermöglicht.

Claims (1)

1. 2. Hochvakuummeter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mit Erweiterungen versehenen, ein hochkomprimiertes indifferentes Gas enthaltenden Kapillaren der beiden Thermometer durch ein U-förmig gebogenes Zwischenrohr in Verbindung stehen, in dessen unterem gekrümmten Teil ein Quecksilberfaden sich befindet, dessen Stand dem Unterschied des Gasdruckes in den beiden Kapillaren entspricht und als Mass, für das Vakuum dient.

   3. Hochvakuummeter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auch das Vergleichsthermometer elektrisch heizbar ist.

   4. Hochvakuummeter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizung beider Thermometerkolben auf die jeweils günstigste Heiztemperatur, bei der also die Anzeigeempfindlichkeit ihren Höchstwert erreicht, einstellbar ist.

   5. Hochvakuummeter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Vergleichsthermometer sich in einem evakuierten Raum befindet, der auf ein unveränderliches Vakuum einregelbar ist.

   6. Hochvakuummeter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nur eines der beiden Thermometer heizbar ist, die sich beide in Räumen befinden, welche an den Raum, dessen Vakuum gemessen werden soll, nach Bedarf anschliessbar sind.

   7. Hochvakuummeter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die die Thermometerkolben unmittelbar umgebenden evakuierten Räume im Querschnitt ringförmig gestaltet sind und innen und aussen durch zylindrische Rohre begrenzt werden, innerhalb deren sich die spiralig ausgeführten Kolben der Thermometer um die inneren zylindrischen Rohre winden und einen Abstand von den äusseren Rohren haben, der nicht grösser ist, als die freie Weglänge der Gasmoleküle bei dem zu messenden Vakuum.

   8. Hochvakuummeter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die durch Hindurchleiten eines elektrischen Stromes heizbaren Kolben der beiden Thermometer in Reihe und zweckmässig derart schaltbar sind, dass eine Justierung, Abgleichung oder Regelung des Quecksilber-Standes durch geeignete zu den Kolben parallel geschaltete Shuntwiderstände ermöglicht ist.

   9. Hochvakuummeter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die durch Hindurchleiten eines elektrischen Stromes heizbaren Kolben der beiden Thermometer parallel und zweckmässig derart schaltbar sind, dass eine Justierung, Abgleichung und Regelung des Quecksilberstandes durch geeignete zu den Kolben in Reihe geschaltete Widerstände ermöglicht ist.

   10. Hochvakuummeter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das U-förmige, die Verbindung der beiden Kapillaren herstellende Zwischenrohr mit eingeschmolzenen Kontaktstiften versehen ist, welche zur Schliessung von Hilfsstromkreisen dienen und derart auf ein Relais od. dgl. einzuwirken vermögen, dass die eine oder andere Kontaktspitze ihren zugehörigen Stromkreis schliesst, je nachdem das Vakuum einen oberen oder unteren Grenzwert überschreitet.

   11. Hochvakuummeter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die im U-förmigen Zwischenrohr eingeschmolzenen Kontaktstifte innerhalb des Rohres unter sich durch dünne leitende Metallfäden verbunden sind, deren elektrische Widerstandsänderungen als Mass des Vakuums bei steigendem oder fallendem Quecksilber dienen können.

   12. Hochvakuummeter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich über dem im unteren Teil des U-förmigen Zwischenrohres befindlichen Quecksilberfaden in beiden Schenkeln des Rohres an sich bekannte eiserne Schwimmer befinden, welche von dem im Schenkel steigenden Quecksilberfaden mitgenommen werden, die aber derart an den Wänden des Zwischenrohres zu haften vermögen, dass sie dem fallenden Queeksilberfaden nicht folgen und so den jeweiligen höchsten Stand des Queck- silbers im Schenkel, also entweder den Höchst-oder Tiefstwert des Vakuums anzeigen.

   13. Hochvakuummeter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schenkel des Uförmigen Zwischenrohres einen Schlitz eines sonst lichtdichten Dunkelraumes ausfüllt und von einer äusseren Lichtquelle sich durchleuchten lässt, dass je nach der Höhe des Quecksilberfadens mehr oder weniger Licht in den Dunkelraum fällt, in welchem sich eine lichtelektrische Zelle (z. B. eine Selenzelle) befindet, deren Änderungen hinsichtlich des Widerstandes oder der EMK als Mittel zur selbsttätigen Registrierung des Vakuums dienen können.

   14. Hochvakuummeter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schenkel des Uförmigen Zwischenrohres einen Schlitz eines sonst lichtdichten Dunkelraumes ausfüllt, in welchem ein breites, gegebenenfalls mit Zeiteinteilung versehenes, lichtempfindliches Band dicht hinter dem von <Desc/Clms Page number 4> einer äusseren Lichtquelle durchleuchteten Schenkel an diesen durch eine mechanische Einrichtung (z. B. durch ein Uhrwerk) vorbeibewegbar ist, so dass sich auf diesem Band nach der Entwicklung der Queeksilberstand des durchleuchteten Schenkels als Grenzlinie zwischen einer helleren und einer dunkleren Fläche zeigt. EMI4.1