Widerstandsthermometer. In der Praxis haben sieh für die Messung von höheren Temperaturen zwei Arten von Widerstandsthermometern eingeführt; bei der einen Art besteht der Träger für die Mess- wicklung aus einer keramischen Masse und bei der andern Art aus Glas.
Bei den Widerstandsthermometern mit keramischen Wicklungsträgern sind auf einem zvlindrischen Körper aus keramischer Masse Rillen angebracht, in die das Widerstands material, im allgemeinen Platin, eingelegt ist; auf dieses ist. zu seinem Schutze eine Glasur aufgebracht. Durch diese Anordnung sind die einzelnen Punkte der Messwicklung, beispiels weise des Platindrahtes, in ihrer Lage genau festgelegt.
Für die Herstellung von Widerstands thermometern mit gläsernen Wicklungsträgern sind bereits die verschiedensten Glassorten vorgeschlagen worden. Lange Zeit waren die Widerstandsthermometer aus Quarzglas und aus Hartglas die besten der Praxis. Neuerdings war dann ein wesentlicher Fort schritt durch die Verwendung von Gläsern erzielt worden, deren Erweichungspunkt zwi schen dem der gewöhnlichen Gläser und dem des Quarzglases liegt, also durch Verwendung von Gläsern mit einem vergleichsweise hohen Borsäuregehalt und dadurch bedingtem sehr kleinen Wärmeausdehnungskoeffizienten nach der Art des unter dem Namen Supremaxglas bekannten Glases.
Alle diese Widerstands thermometer aus Glas werden in der Weise hergestellt, dass auf ein dünnes Stäbchen oder Röhrchen oder eine Kapillare aus dem betref fenden Glas der Platindraht (worunter hier und im folgenden auch ein schmales Band verstanden werden kann) aufgewickelt, dar über ein passendes Röhrchen aus Glas gezogen und durch Erwärmen mit dem Träger aus Glas verschmolzen wird. Da hierbei an den freien Stellen zwischen der Messwicl@lung eine fast vollständige Verschmelzung der beiden Gläser eintritt, ist die Messwicklung in das Glas nahezu unverrückbar eingeschmolzen.
Der Erfindung liegen folgende Überlegun gen zugrunde: Es wurde festgestellt, dass die Fehler bei den bisher benutzten Widerstandsthermome tern im wesentlichen daher rühren, dass die Widerstandswicklung an zahlreichen Punkten festgelegt und so in ihrer freien Beweglich keit bei den beim Erwärmen und Abkühlen auftretenden Ausdehnungsänderungen gehin dert ist. Bei den Thermometern mit einem Träger aus keramischer Masse ist die Wick lung durch die aufgebrachte Glasur festge legt und bei den Glasthermometern durch die aufgeschmolzene Hülse. Bei dieser Festlegung der Wicklung in ihrer gesamten Länge ist. sie von vornherein mechanisch beansprucht.
Wird nun das Thermometer auf hohe Tem peraturen gebracht und wieder abgekühlt, dann treten in grösserem oder kleinerem Um fang Rekristallisationen auf; da die Messwick- lung nicht nachgeben kann, wird sie unregel- mässig an den Rändern verformt. Bei einem Draht tritt eine Struktur auf, die ansehau- lieh durch den Begriff pferdesehwanzähn- liehe Struktur gekennzeichnet ist; bei einem Band ist. eine Veränderung an den Rändern zu beobachten, die diesem das Aussehen einer abgebrauchten Säge gibt.
Hierdurch treten unkontrollierbare Widerstandsänderungen und damit Verschiebungen des Nullpunktes auf; häufig beobachtet man sogar Unterbrechungen der Platinwicklung. Es wurde nun gefunden, dass bei einer Anordnung des Widerstands materials, die ihm seine freie Beweglichkeit lässt, die genannten Erscheinungen nicht auf treten und eine etwa auch dann noch zu be obachtende Gefügeänderung sich nicht in der krassen Formveränderung wie bei den bis herigen Thermometern auswirkt.
Das erfindungsgemässe Widerstandsther mometer ist deshalb dadurch gekennzeichnet, dass der Messdraht auf seiner ganzen Länge derart angeordnet. ist, da.ss sich in ihm beim Erwärmen und beim Abkühlen keine mecha nischen Spannungen ausbilden können.
Zweckmässigerweise ist der Wicklungs träger in diesem Falle zylindrisch und weist schraubenlinienförmig verlaufende Rillen auf, in welche der Messdraht, der mit Vorteil bi- filar verläuft, eingelegt ist.
Die Erfindung umfasst des weiteren auch noch ein Verfahren zur Herstellung eines Widerstandsthermometers, bei welchem die Messwieklung in schraubenlinienförmigen Ril len des Wicklungsträgers liegt. Dieses Ver fahren kennzeichnet sich dadurch, dass die Rillen in den Wicklungskörper durch Ein tauchen eines zylinderförmigen Körpers in ein Ätzmittel eingeätzt werden;, wobei die Stellen, an denen sich keine Vertiefungen bil den sollen, abgedeckt werden.
Im folgenden werden das erfindungsge mässe Widerstandsthermometer und das er findungsgemässe Verfahren beispielsweise be schrieben. Der Wieklungsträgerkörper besteht ans Glas. Auf diesem Träger ist ein Platindraht lose aufgewickelt, und zwar in schrauben- linienförmigen Rillen. Die Tiefe der Rillen ist ungefähr fünfmal grösser als die Dicke des bandförmigen Platindrahtes. Die lIesswiek- lung ist bifilar gewickelt, eine Hülle dient. zum Schutze der Messwieklung. Sie ist mit den die Rillen begrenzenden Rippen des Träger körpers verschmolzen.
Der Trägerkörper und die Hülle bestehen beispielsweise aus Glas mit einem Transformationspunkt von 600 bis ss00 C. Derartiges Glas ist unter der Bezeich nung Supremaxglas bekannt geworden. Der Platindraht kann sieh beim Erwärmen frei ausdehnen, ohne da.ss die Gefahr eines Win- dungssehlusses besteht. Selbstverständlich kann das Thermometer auch mit zwei unabhängi gen bifilaren Wicklungen auf den gleichen Trägerkörper versehen sein.
Die Herstellung des Widerstandstheruno- meters geht, in folgender Weise vor sich: Auf einem Stäbehen, einem Röhrchen oder einer Kapillare aus Glas werden Rillen für die Aufnahme der Messwieklung angebracht. Vor teilhaft wird dies so ausgeführt, dass auf den zylindrischen Körper spiralförmig ein Band aus Metall aufgelegt und dann der ganze Kör per in eine Ätzflüssigkeit, insbesondere Fluss- säure, eingetaucht wird.
Dabei bilden sieh an den voll dem Metall nicht. abgedeckten Stellen Rillen, in die dann die Messwicklung einge legt wird. Die Rillen werden nicht besonders tief gemacht; ihre Tiefe beträgt aber wenig stens das Doppelte der Dicke der Messwick- lung, beispielsweise das fünffache der Band dicke. Über den Träger mit der Messwicklung wird schliesslich eine passende Hülle aus Glas gezogen und durch Erwärmen mit, der Grund lage verschmolzen.
Das Verschmelzen der bei den Glaskörper erfolgt hierbei lediglich an den Stellen, die beim Ätzen abgedeckt. waren, während die Rillen, in denen die Messwick- lung liegt, unverändert bleiben.
Wenn ein so hergestellter Widerstands thermometer erhitzt und abgekühlt wird, kann sich die 3lesswicklung an allen Stellen frei bewegen, da. sie nirgends auf ihrer gesamten Auflagefläche in den Rillen durch Glas fest geheftet ist. Bifilare Thermometer der beschriebenen Art behalten auch bei wiederholtem Erhitzen bis kurz unterhalb des Transformationspunk- tes des betreffenden Glases und Abkühlen ihren ursprünglichen Widerstandswert weit besser als die bisherigen Widerstandsthermo meter. Es wurde festgestellt, dass selbst bei Erhitzen bis 700 C die Temperaturmessung auf wenige Zehntel Grad genau bleibt und der Nullpunkt sich praktisch überhaupt nicht verschiebt.
Man erkennt ohne weiteres, dass der Messdraht nicht so stark den genannten :lnderungen der Struktur unterworfen ist, wie die bisherigen MTiderstandsthermometer. Die freie Beweglichkeit wirkt sich, abgesehen davon, dass die Gefügeänderung bei fehlender mechanischer Beanspruchung nicht in dem Masse auftritt, wie bei einer in ihrer Lage festgehaltenen Wicklung, vor allem dahin aus, dass eine etwaige Gefügeänderung nicht zu den Zerstörungen führen kann wie bei einer fest eingeschmolzenen Wicklung.
Eine Anordnung eines Widerstandsmate rials auf einem Glaskörper, so dass dieses beim Erwärmen und Abkühlen keine mechanische Beanspruchung erfährt, lässt sich auch auf andere Weise vornehmen,, beispielsweise in dem man die Widerstandsdrähte zwischen entfernten Befestigungselementen ausspannt. Auch ist man für das Anbringen der Rillen bei der oben beschriebenen Ausführungsform nicht unbedingt auf das Ätzen angewiesen. Aber die beschriebene Form und Herstellungsweise hat sieh als praktisch und besonders einfach erwiesen. Es lassen sich als Werkstoffe für die Trä ger der Messwicklung und die Umhüllung auch andere Materialien als Glas, beispiels weise keramische Werkstoffe und hochschmel zende Naturstoffe, verwenden.
Die Führung für die Messwicklung kann hierbei beispiels weise auf feinmechanischem ''4'e--e auf dem Tragkörper angebracht werden. Wesentlich ist, dass auch hierbei, zum Unterschied von den bekannten Widerstandsthermometern, die Wicklung durch Glasuren oder Einschmelz mittel nicht festgelegt wird.