DE205993C

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Publication number: DE205993C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

Vi 205993 KLASSE 42/. GRUPPE

in ERDINGTON-B. BIRMINGHAM.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 2. Februar 1906 ab.

Die Erfindung bezieht sich auf die Bestimmung der Temperatur glühender Körper mit _: Hilfe von Strahlenfiltern, die komplementär zu der zu beobachtenden' Strahlung'gefärbt und j

in der Transparenz so abgestuft sind, daß sie ^j das bei dieser Temperatur ausgesandte Licht ; gerade vollständig absorbieren. Nach der vor- ^; liegenden Erfindung werden zu diesem Zweck als Strahlenfilter flüssige Emulsionen oder Farblösungen benutzt. Solche Filter bieten den Vorzug, daß man sie durch Änderung des Kon- . zentrationsgrades oder, der Schichtdicke sehr leicht und genau abstimmen kann. Zur Ausführung des Verfahrens bedient man sich dabei ' eines schirmartigen Trägers, an dem — ähnlich wie die Linsen eines Stereoskops — die Strahlenfilter angeordnet sind. Diese Strahlenfilter bestehen aus mehreren hintereinander geschalteten, mit verschiedenen Farblösungen gefüllten Zellen, deren Seitenwände zwecks Veränderung der Dicke der absorbierenden Schichten ausziehbar sind. Ferner kann als Strahlenfilter auch eine Reihe ineinander eingesetzter und mit verschiedenartigen Farblösungen gefüllter Gefäße benutzt werden; die Änderung der Dicke der absorbierenden Flüssigkeitsschichten erfolgt alsdann durch gegenseitige Verstellung der Gefäße.

Fig. ι der beiliegenden Zeichnung zeigt in Vorderansicht und Fig. 2 halb im Grundriß und halb im wagerechten Schnitt die Vorrichtung, mittels welcher die den Gegenstand der Erfindung bildenden Filter in bequemer Weise benutzt werden können.

Der Träger α für die Filter hat die Form des vorderen Teiles eines gewöhnlichen Handstereoskops. Die Filter haben die Form von Glasgefäßen b, welche mit einer farbigen Flüssigkeit oder einer flüssigen farbigen Emulsion gefüllt sind und an der Vorderseite des Trägers α angekittet sind.

Wo mehrere Strahlenfilter von abgestufter Beschaffenheit benutzt werden sollen, wird die Vorrichtung, wie in Fig. 3, 4 und 5 dargestellt, geändert. Fig. 3 ist eine Hinteransicht der Vorrichtung, Fig. 4 eine Seitenansicht und Fig. 5 zur Hälfte Grundriß und zur Hälfte Horizontalschnitt.

Der Träger α hat an seiner Hinterseite Führungen d, in welchen ein Schlitten c verschiebbar ist, auf welchem die Strahlenfilter paarweise angeordnet sind. Der Schlitten c hat in der Mitte eine Versteifungsrippe e, welche eine Ausbauchung des Schlittens verhindert. Durch Einstellung des Schlittens c kann irgendein Paar der Filter b hinter die öffnungen in dem Träger α gebracht werden. Die Farbenbildung der Filter steigt von grünlichen Tönen. über bläuliche nach violetten und neutralen. Für die grünlichen Töne kann man z. B. eine

Lösung von Nilblau verwenden, die mit Auramin versetzt ist. Für etwas höhere Temperaturen kommen flüssige Emulsionen oder Lösungen aus Tartrazin und Methylenblau oder Auramin und Methylenblau in Frage.

Um festzustellen, wann die Gegenstände, beispielsweise aus Eisen oder Stahl, bei der Erhitzung oder Kühlung eine Temperatur . von. annähernd 700 ° C. erreicht haben, werden die Eisen- oder Stahlgegenstände durch Gefäße b beobachtet, welche eine Flüssigkeit enthalten, die so gefärbt ist, daß sie die von dem Eisen oder Stahl ausgesandten Lichtstrahlen bei der genannten Temperatur absorbiert. Es hat sich gezeigt, daß eine Lösung aus 60 ecm gesättigter Kupfersulfatlösung auf 8 ecm einer 0,05 prozentigen Lösung von Säureviolett sich gut als Strahlenfilter für die Temperatur von 700 ° C. eignet.

Zur Bestimmung der Temperaturen von annähernd 750° C, 800° C, 950° C. und iioo° C. müssen die Flüssigkeiten, falls solche gebraucht werden, so gefärbt sein, daß sie die von dem erhitzten Körper ausgesandten Strahlen bei diesen Temperaturen absorbieren.

Zur Beobachtung von Gegenständen aus Eisen oder Stahl eignet sich bei einer Temperatur von annähernd 750 ° C. ein Zusatz von Säure violett, z. B. eine Flüssigkeit, welche aus 60 ecm einer gesättigten Kupfersulfatlösung, 5 ecm einer 0,05 prozentigen Lösung von Säureviolett HW der Badischen Anilin- und Sodafabrik und 5 ecm einer 0,05 prozentigen Lösung von Säureviolett 3 B besteht. Für eine Temperatur von annähernd 800 ° C. hat sich folgende Lösung als geeignet herausgestellt: 60 ecm einer gesättigten Kupfersulfatlösung, 10 ecm einer, 0,05 prozentigen Lösung von Säureviolett HW und 2,5 ecm einer 0,05 prozentigen Lösung von Säureviolett 3 B. Für eine Temperatur von angenähert 950 ° C. eignet sich eine Lösung, welche zusammengesetzt ist aus 60 ecm gesättigter Kupfersulfatlösung, . 10 ecm einer 0,05 prozentigen Lösung Methylenblau, 2,5 ecm einer 0,05 prozentigen Lösung von Säureviolett 3 B, 10 ecm einer 0,05 prozentigen Lösung von Kristallviolett 4 RS, 10 ecm einer 0,05 prozentigen Lösung von Mandarin G, 2,5 ecm einer 0,05 prozentigen Lösung von Crocein-Scharlachrot R. Für eine Temperatur von annähernd HOO⁰C. hat sich eine folgendermaßen zusammengesetzte Lösung bewährt: 60 ecm Wasser, 4 ecm von Stephens Blau-Schwarztinte, 60 ecm gesättigter Kupfersulfatlösung.

Zur Beobachtung der Temperaturen von Eisen- oder Stahlgegenständen können jedoch auch Lösungen angewandt werden, welche mit anderen Farben als den erwähnten gefärbt sind. Für andere Temperaturen und andere Materialien müssen die vorbenannten Flüssigkeiten geändert werden. Die genaue Zusammensetzung kann durch das Experiment bestimmt werden, und die genaue Temperatur und das besondere Material, für welches die Filter benutzt werden müssen, kann durch bekannte Verfahren bestimmt werden, wie im folgenden auseinandergesetzt ist.

Anstatt ein einzelnes Strahlenfilter anzuwenden, kann man zwei oder mehr vereinigen, so daß sie ein zusammengesetztes Filter bilden, von welchem ein oder mehrere Teilfilter entfernt werden können, um das Filter für andere Temperaturen verwendbar zu machen. Umgekehrt können einzelne Filter zu dem zusammengesetzten Filter hinzugefügt werden, oder anstatt eines weggenommenen Filters kann ein anderes gesetzt werden.

Bei der Darstellung der Filter ist es vorteilhaft, Farblösungen anzuwenden, deren Absorptionsfähigkeit in bezug auf Farben entweder bekannt ist oder mittels eines Spektroskops oder einer anderen geeigneten Vorrichtung festgestellt werden kann. 'Wenn man die Absorptionsbeschaffenheit einer Farblösung feststellen will, wird diese Lösung in einem Gefäß zwischen den Schlitz des Spektroskops und eine Quelle weißen Lichtes gestellt, beispielsweise einer Acetylen- oder einer Bogenlichtflamme. Das von dem Spektroskop hervorgerufene Spektrum des weißen Lichtes wird dadurch in gewissen Teilen-verdunkelt. Lösungen, welche andere Farben enthalten, oder andere verhältnismäßige Mengen derselben Farbe verdunkeln das Spektrum in anderen Teilen. Wenn die Farbenabsorption oder das Absorptionsspektrum einer Anzahl von verschiedenen Farblösungen auf diesem oder einem anderen geeigneten Wege bestimmt ist, wird in folgender Weise ein Strahlenfilter hergestellt.

Die halbe Länge des Spektroskopschlitzes wird durch einen rotglühenden Körper beleuchtet, für den ein Filter hergestellt werden soll. Die andere Hälfte wird beleuchtet durch weißes Licht, beispielsweise durch eine Acetylenflamme. Das Spektrum des rotglühenden Körpers wird rot und mehr oder weniger ■ orange, gelb und gelblich weiß bis weiß sein, je nach der Temperatür des glühenden Körpers. Das Spektrum der Acetylenflamme wird· auf der ganzen Länge von rot bis violett hell sein. Der Abstand der Quelle weißen Lichtes wird alsdann eingestellt oder der Lichtstrahl so konzentriert, daß die hellsten Teile beider Spektren nahezu gleich hell sind, und ein Gefäß mit derjenigen Lösung, deren Farbenabsorption oder Absorptionsspektrum dem Spektrum des heißen Körpers am nächsten ist, wird zwischen die Quelle weißen Lichtes und den Schlitz gestellt. Alsdann werden die beiden nebeneinander liegenden Spektren verglichen. Wenn dasjenige des Strahlenfilters des weißen Lichtes einen dunklen Teil hat, der kürzer oder länger

ist als der des rotglühenden Körpers, dann werden Lösungen von anderen Farben oder schwächere, oder stärkere Lösungen derselben Farbe hinzugesetzt. Diese werden gewählt mit Rücksicht auf ihre Absorptionsspektren, bis die von den gemischten Lösungen und dem Gefäß absorbierten Farben sich den von dem heißen Körper ausgestrahlten Farben nähern oder damit zusammenfallen.

ίο Auf diese Art und Weise kann eine Reihe von Filtern hergestellt werden, so daß irgendein Paar irgendeinem gewünschten Temperaturintervall entspricht.' Um dies auszuführen, wird vorteilhaft der Faden einer elektrischen Glühlampe als der glühende Körper benutzt, und seine Temperatur wird geändert durch Ein- oder Ausschalten eines elektrischen Widerstandes in oder aus dem Lampenstromkreis. Indem man die Unterschiede in den elektrischen Widerständen gering macht, können die Filter geringen Temperaturintervallen angepaßt werden. Die Kalibrierung der auf diese Art und Weise dargestellten Filter kann auf zweierlei Art und Weise geschehen, z.B. dadurch, daß man sich merkt, welche Filter oder zwischen welchen beiden Filtern der Gruppe ein Körper von bekannter Temperatur gerade nicht leuchten wird. Die Temperatur des Körpers, die in bekannter Art und Weise, beispielsweise durch Einfügung einer thermoelektrischen Verbindung, bestimmt werden kann, wird dann bis zu einem bekannten Punkte erhöht oder erniedrigt, und es wird ein Filter gesucht, der das Leuchten des Körpers bei der neuen Temperatur vollständig aufhebt usw., bis die richtige, jedem Filter entsprechende Temperatur bestimmt worden ist. Die Kalibrierung kann dann mit einem heißen Körper an einem anderen Material bewirkt werden. Zweitens kann die Kalibrierung bewirkt werden, indem man die Temperatur eines Körpers erhöht oder erniedrigt, bis der Körper gerade leuchtend wird oder gerade aufhört, leuchtend zu erscheinen, wenn man ihn durch einen der Filter betrachtet. Die Temperatur des Körpers wird dann mittels eines bekannten Verfahrens, beispielsweise durch Einsetzung einer thermoelektrischen Verbindung, bestimmt. Dieselbe Bestimmung wird mit allen anderen Filtern vorgenommen, bis die richtige Temperatur, welche einem jeden Filter entspricht, festgestellt ist. Bei der Darstellung der Filter kann ein Spektroskop entbehrt werden, und man kann den erhitzten Körper unmittelbar durch ein die Farblösungen enthaltendes· Gefäß betrachten. Die Farblösungen werden allmählich zugesetzt, und die richtige Zusammensetzung und Stärke wird danach beurteilt, ob die Leuchtkraft des Körpers, wenn er durch das Filter betrachtet wird, gerade aufgehoben wird.

Eine andere Art und Weise, in welcher die Strahlenfilter benutzt werden können, besteht darin, einen jeden mit ausdehnbaren oder kameraartigen Seiten und mit einer Einrichtung ■ zu versehen, um sie zueinander einzustellen. Die Filter werden so angeordnet, daß das Licht von dem zu untersuchenden Gegenstand durch ein oder mehrere Abteilungen geschickt werden kann, welche getrennte und verschiedene Farbfilter enthalten.

Durch Ändern der Dicke des gefärbten · Mediums kann die Absorption der Lichtstrahlen geändert werden, und sie kann entsprechend den verschiedenen Temperaturen gemacht werden.

Beispielsweise ist die Temperatur, welche den Filterdicken Ao, Bo, Co ... entspricht, gleich To; die Temperatur, welche den Filterdicken Al, Bl, Cl ... entspricht, gleich Tl; die Temperatur, welche Filterdicken An, Bn, Qn ... entspricht, ist Tn und der Punkt, an welchem der erhitzte Körper aufhört farblos zu sein oder farblos wird, wenn er durch. Filterdicken An, Bn, Cn ... angesehen wird, ist der Punkt, bei welchem die Temperatur des Gegenstandes gleich Tn ist. Um diese Ausführungsform der Erfindung auszuführen, kann man eine Reihe von im Querschnitt V-förmigen Trögen anwenden, wie in Fig. 6 im Schnitt und in Fig. 7 im Grundriß dargestellt ist. Die verschiedensten Tröge sind, mit Ausnahme des innersten, der leer ist, nahezu gefüllt mit verschieden gefärbten Flüssigkeiten, und diese sind dadurch in Schichten getrennt. Die dick punktierte Linie x-x zeigt annähernd den Verlauf eines Lichtstrahles durch die Trogreihe. Durch Heben oder Senken eines einzigen oder mehrerer Tröge mit Bezug auf den anderen oder die anderen kann die Dicke der Schichten geändert und verschiedenen Temperaturen angepaßt werden. Die Einstellung der Tröge kann von Hand bewirkt werden, und an der einen Seite des Troges kann eine Kalibrierungsangabe oder eine Skala angeordnet sein, jedoch können zur Einstellung der Höhe der Tröge auch mechanische Vorrichtungen benutzt werden..

Fig. 8 zeigt im Schnitt und. Fig. 9 im Grundriß schematisch eine andere Ausführungsform einer Vorrichtung, um die Erfindung auszuführen. Dieselbe besteht aus einer Reihe von rechteckigen Schalen, welche ineinander passen und mit Ausnahme der innersten nahezu mit den verschieden gefärbten Flüssigkeiten gefüllt sind.· Die Schalen können in der Längsrichtung eingestellt werden, was entweder von Hand oder durch mechanische Einrichtungen geschieht. An der Seite wird wiederum eine Kalibrierungsangabe oder Skala vorgesehen. -Bei dieser Ausführungsform wird ein Spiegel angewandt, und der Verlauf eines Lichtstrahles ist durch die in Fig. 8 dick einpunktierte Linie angedeutet. Vorteilhaft wird für die Flüssig-

keiten ein ölverschluß in den verschiedenen Schalen angewandt, um eine Verdunstung zu verhindern.

Das beschriebene Verfahren zur Messung hoher Temperaturen und die Vorrichtungen ■zur Ausführung desselben besitzen den Vorteil, daß die Temperaturmessung mit großer Schnelligkeit und durch ungeübte Arbeiter mit großer Genauigkeit vorgenommen werden kann.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Verfahren zur Bestimmung der Temperatur glühender Körper durch Vorschaltung von Strahlenfiltern, die komplementär zu der zu beobachtenden Strahlung gefärbt sind, dadurch gekennzeichnet, daß als Strahlenfilter flüssige Farbemulsionen oder Farblösungen verwendet werden.

2. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahreils nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlenfilter aus mehreren hintereinander geschalteten Zellen mit verschiedenen Farblösungen bestehen, deren Seitenwände zwecks Veränderung der Dicke der absorbierenden Schichten ausziehbar sind.

3. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlenfilter aus einer Reihe ineinander eingesetzter und mit verschiedenartigen Farblösungen gefüllter Gefäße bestehen, wobei, die Dicke der absorbierenden Flüssigkeitsschichten durch gegenseitige Verstellung der Gefäße geändert werden kann. .

4. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Feststellung einer bestimmten Temperatur dienende Strahlenfilterpaar, ähnlich wie die Linsen eines Stereoskops, an einem schirmartigen Träger (a) angebracht ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.