DE218144C - - Google Patents

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DE218144C
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K5/00Measuring temperature based on the expansion or contraction of a material
    • G01K5/28Measuring temperature based on the expansion or contraction of a material the material being a gas
    • G01K5/30Measuring temperature based on the expansion or contraction of a material the material being a gas the gas displacing a liquid column

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  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Description

KAISERLICHES
PATENTAMT.
PATENTSCHRIFT
218144 — KLASSE 42«. GRUPPE
MAX ARNDTiN AACHEN.
Patentiert im Deutschen Reiche vom 10. Februar 1907 ab.
Es ist bereits ein von Regnault herrührendes und Später von Wiborgh verbessertes Luftpyrometer bekannt geworden, bei dem ein stets gleiches Luftvolumen unter der Temperatur der Außenluft und unter atmosphärischem Druck in einem Räume abgefangen und in einen zweiten Luftraum gedrängt wird, welcher der Meßtemperatur ausgesetzt ist,
to Bei diesem Regnault - Wiborghschen Pyrometer wächst infolge der in stets gleichbleibender Menge in den der Meßtemperatur ausgesetzten Raum gepreßten Luft der Druck proportional der Temperaturdifferenz, welcher Umstand bei sehr hohen Meßtemperaturen es leicht zuläßt, daß sich die erglühten Wandungen jenes Raumes deformieren oder Luft durch die Wandporen ausgepreßt wird, welche Nachteile besonders bei periodisch automatisch aufeinanderfolgenden Temperaturmessungen zu beträchtlichen Meßfehlern führen können.
Die vorliegende Erfindung soll diese bedeutenden Druckerhöhungen beseitigen, indem bei ihr eine für jede Messung stets gleichbleibende bestimmte Menge Flüssigkeit zum Betriebe der Meß vorrichtung benutzt wird und der erforderliche Meßdruck im Meßraum für jede beliebige Temperaturdifferenz und für jedweden Barometerstand stets der gleiche oder annähernd der gleiche bleibt, und indem dieser Meßdruck nur ein so geringer ist, daß der Meßraum auch unter sehr hohen Temperaturen nicht gefährdet wird und seine Form nur insoweit ändert, als dies infolge der natürlichen Ausdehnung durch die Wärme geschieht; daß ferner nicht die gesamte abgefangene Meßluftmenge, sondern nur ein mit wachsender Temperaturdifferenz immer kleiner werdender Teil derselben in den Meßraum gedrängt und der übrige Teil zum Betriebe der Meßvorrichtung verwandt wird.
In zweiter Linie hat die Erfindung den Vorteil aufzuweisen, daß an ihr Vorrichtungen zum automatischen Betriebe sowie zum Ausgleich der durch die verschiedenen Barometerstände entstehenden Ungenauigkeiten der Messung leicht angebracht werden können.
In der beiliegenden Zeichnung ist eine Ausführungsform eines Luftpyrometers nach vorliegender Erfindung abgebildet.
In den Wärmekanal K ist der Meßkörper k so eingesetzt, daß sein Meßraum v2 der zu messenden Temperatur t2 ausgesetzt ist. Der Meßraum v2 ist durch ein kapillares Rohr k1 mit einem eben solchen Rohre 1 verbunden, das einerseits vom Lufträume v1 abzweigt, anderseits mit einer Meßvorrichtung 2 so verbunden ist, daß diese den ihr durch Rohr 1 zugeleiteten Meßluftdruck aufnimmt. Vom Lufträume v1 zweigt ferner nach unten ein Rohr 18 und seitlich aus diesem ein mit der Atmosphäre verbundenes Standrohr 17 ab.
Das Rohr 18 ist mit einem beliebigen Druckerzeuger, z. B. mit einer Kapsel iga, ic/ verbunden , deren unterer Teil iga von einer Membran 21 überspannt ist und die Sperrbzw. Meßflüssigkeit 20 (Wasser oder öl oder Glyzerin oder Quecksilber o. dgl.) enthält, die
im Ruhezustand im Rohr 18 auf dessen Marke η einspielt. Der obere Kapselteil 19* ist mit einem Wasserstandrohre 36, das einen Fülltrichter 43 und einen intermittierenden Heber 37 besitzen kann, so verbunden, daß eine. in das Standrohr 36 eingeführte Wassersäule die Membran 21 bewegt. Zum Zwecke gleichmäßig periodischer Füllung des Standrohres 36 kann sich über diesem ein mit einem Zufluß 38 und mit einem intermittierenden Heber 40 versehenes Wassergefäß 39 befinden, das zwecks sicheren und schnellen Aussetzens des Hebers 40 eine Verengung 41 erhalten kann.
Die mit der Kapillare 1 verbundene Meßvorrichtung 2 kann eine beliebige sein und am einfachsten aus einer Tauchglocke 2 bestehen, wie sie bei anderen Apparaten üblich ist, welche über die Kapillare 1 gestülpt ist und in eine Sperrflüssigkeit 4 (z. B. Quecksilber) eintaucht, die sich in einem Behälter 3 befindet. Die Meßeinrichtung (hier also z. B. die Tauchglocke 2) ist jedoch so eingerichtet (z. B. mittels eines, Gestänges .5 durch ein Schreibzeug o. dgl., oder auch unmittelbar so belastet), daß sie in ihrer Ruhelage so lange verharrt, bis in ihr ein bestimmter Luftüberdruck eintritt, dem sie sodann bis zum Ende der Messung das Gleichgewicht hält bzw. elastisch oder sonstwie nachgibt und dadurch verhindert, daß dieser Überdruck im Pyrometer, der einer über einer Marke m des Luftraumes v1 stehenden Flüssigkeitssäule H entspricht, nicht größer werden kann, mithin der Meßdruck bei allen Messungen unabhängig von den verschiedenen Temperaturdifferenzen stets der gleiche bzw. annähernd gleiche ist.
Mit der Meßvorrichtung 2, hier also z. B.
mit der Tauchglocke 2, kann z. B. mittels eines Gestänges 5 und eines Bolzens 5" eine Anzeige- bzw. Registriervorrichtung, z. B. ein um einen Bolzen 6a drehbarer Hebel 6, verbunden sein, der mittels eines Bolzens 11 ein Gestänge 12 für eine Schreibfeder 13 trägt, die sich an einem mit auf Temperaturgrade bezogener Teilung versehenen Registrierpapierstreifen 16 befindet, der durch die Trommel 15 ■in Umdrehung versetzt wird. Der Hebel 6 kann ferner einen verzahnten Bogen 6* antreiben, der mit einem Zahnrad 6C im Eingriff steht. Das Zahnrad 6C ist mit einem Zeiger 9 verbunden, der sich vor einer Skala 10 befindet.
Um den Einfluß der Unterschiede der Temperatur i1 der Außenluft auf die Messung zu beseitigen, können die Sperr- bzw. Meßflüssigkeit 20 und der Luftraum v\ ferner das Sperrquecksilber 4 und der Luftraum der Anzeigeb2w. Registrierglocke 2 durch fließendes Wasser 54 auf bestimmter gleichbleibender Temperatur erhalten werden und zu diesem Zwecke von mit Zu- und Abfluß versehenen Wasserbehältern 53 umgeben sein.
Auch kann zum gleichen Zwecke anstatt Wasser jedes andere Kühl- bzw. Erwärmungsmittel, z. B. Eis oder Dampf oder Luft oder Gase usw., Verwendung finden. Die beim Pyrometer durch die Verschiedenheit der Höhe H bedingte proportionale Verschiedenheit des Aufsteigens der Sperrflüssigkeit 20 im Rohre 1 in der. Nähe der Marke m des Luftraumes v1 bleibt mit Bezug auf die Menge der aus dem Rohre 1 verdrängten Meßluft, also auch auf den Meßdruck deshalb ohne jede nennenswerte Wirkung, weil das Rohr 1 kapillar ist, wie überhaupt die Luftinhalte dieser Kapillare 1 und der Kapillare k1 des Meßkörpers k, ihrer Geringfügigkeit wegen, für die Messung außer Betracht bleiben, falls die Verbindung zwischen den beiden Räumen v1 und v2 nicht sehr lang ausfällt.
Um die Meßluft stets trocken zu erhalten, kann das mit der Atmosphäre verbundene Rohr 17 durch ein Rohr mit einem Gefäß verbunden sein, in welchem sich ein Trockenmittel (Chlorcalcium o. dgl.) befindet.
Die Volumenänderung des Meßraumes v2 infolge der Ausdehnung durch die Wärme kann bei Teilung der Temperaturskala 10 berücksichtigt werden.
Die Teilungen der Skalen 10 und 16 sind nur andeutungsweise, und zwar der Deutlichkeit wegen gleichmäßig gezeichnet, in Wirklichkeit fallen sie progressiv, sich nach dem der höchsten Temperatur t2 entsprechenden 95 ' Teilstrich hin vergrößernd aus.
Es kann das als Druckerzeuger dienende Standrohr 36 auch von Hand oder durch Verwendung von Zu- und Abflußhähnen mittels einer einfachen Wasserleitung gefüllt und entleert werden.
Der selbsttätige Wasserzufluß 38 zum Wassergefäße 39 kann so reguliert werden, daß letzteres in bestimmten Zeiträumen, z. B. alle 5 Minuten einmal gefüllt und dann durch den Heber 40, schneller als der Zufluß erfolgt, entleert wird, mithin auch die Füllung des Standrohres. 36 in gleichen Zeiträumen erfolgt.
Das Luftpyrometer wirkt wie folgt:
Ist das Gefäß 39 mittels des Zuflusses 38 bis zum Scheitel des Hebers 40 gefüllt, so setzt letzterer an und läßt das Wasser in das Gefäß 43 fließen. Es beginnt nun der Meßvorgang dadurch, 'daß das Wasser in das Standrohr 36 fließt und dieses anfüllt, also einen Druck auf die Membran 21 ausübt und diese die Flüssigkeit 20 aus dem Kapselteil τψ verdrängt und dabei im Rohre 18 aufsteigt. Sobald hierbei die Flüssigkeit 18 das in die Luft führende Rohr 17 hydraulisch absperrt, ist in dem Lufträume v1, wie überhaupt in sämtlichen für 'die Messung in Be-
bracht kommenden Lufträumen des Pyrometers eine bestimmte Luftmenge unter atmosphärischem Druck abgefangen, dabei hat die im Räume v1 und in der Glocke 2 befindliche Luft die Temperatur t1, die im Meßraume v2 befindliche Luft hingegen die Temperatur t2. Steigt nun die Meßflüssigkeit i8 in dem Räume z;1 und im Rohre 17 weiter, so verdrängt sie dadurch die Luft aus dem Räume v1 in bestimmten, von der Temperaturdifferenz J2t1 abhängigen und mit dieser veränderlichen Mengenteilen teils unter die Meßglocke 2, teils in den Meßraum v2. Hat die Meßflüssigkeit 18 die Marke m am Lufträume v1 erreicht, so ist auch die Druckhöhe H erreicht und zugleich die Verdrängung der Meßflüssigkeit 18 durch die Membran 21 beendet, da sich letztere jetzt am Boden der unteren Kapselhälfte iga befindet, also eine ganz bestimmte Menge Sperrflüssigkeit 18 von der Membran 21 in den Luftraum v1 und in das Rohr 17 verdrängt wurde. Die Messung ist mithin beendet, so daß jetzt die Temperatur differenz £at1 an der Skala 10 mittels des Zeigers 9 abgelesen werden und auch auf dem Papierstreifen 16 registriert'werden kann.
Ist nun die Temperatur i2 des Kanales K
größer als die Außentemperatur t1, so wird die beim Verdrängen der Luft aus dem Räume v1 in den Raum v2 gedrängte Luftmenge auf dessen Temperatur 22. erwärmt und entsprechend ausgedehnt. Hieraus folgt, daß, da der Meßdruck H für jede Temperaturdifferenz t2 t1, abgesehen von barometrischen Einflüssen, bei allen Messungen der gleiche oder annähernd gleiche ist, eine um so größere, und zwar progressiv sich steigernde Luftmenge, die die Temperatur if1 beibehält, unter die Meßglocke 2 gelangt, je größer die Temperaturdifferenz i2t1 ist.
Nach beendeter Messung steigt das Wasser im Standrohr 36 noch höher, bis es die Scheitelhöhe des intermittierenden Hebers 37 erreicht, dieser also ansetzt und das Standrohr 36 aushebert und infolge des jetzt zurückgehenden Wasserdruckes im Räume 36 auch die Sperr- bzw. Meßflüssigkeit 20 im Pyrometer bis zu ihrem Ruheniveau η sinkt, inj folgedessen auch die Meßglocke 2 sowie die Anzeige- bzw. Meßflüssigkeit 4 im Pyrometer wieder bis zu ihrem Ruheniveau sinkt und auch die Teile der Registriervorrichtung wieder ihre Ruhelage annehmen, im übrigen auch in allen für die Messung in Betracht kommenden Teilen des Pyrometers jetzt wieder atmosphärischer Druck eintritt, weil das Rohr 17 von der Meßflüssigkeit 18 wieder freigegeben wird. Es ist nunmehr das Pyrometer für eine weitere Temperaturmessung wieder bereit.
Mit dem beschriebenen Pyrometer sollen zunächst höhere Temperaturen gemessen werden, indessen ist es ohne weiteres klar, daß sich die Messung auch auf niedrigere Temperaturen erstrecken kann.

Claims (3)

Patent-An Sprüche:
1. Verfahren zum Messen hoher Temperaturen, bei welchem eine möglichst gleichbleibende Luft- bzw. Gasmenge in das Pyrometergefäß hineingepreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Hineinpressen der Luft- oder Gasmenge in das Pyrometergefäß (v2) durch eine möglichst gleichbleibende Flüssigkeitsmenge (20) erfolgt und das ausgedehnte Gas einer Meßvorrichtung (2) zugeführt wird, welche bei einem bestimmten Drucke in Tätigkeit tritt und die durch die Meßtemperatur bewirkte Volumenvermehrung der eingepreßten Luft- bzw. Gasmenge bei stets gleichbleibendem Druck im Innern des Pyrometers anzeigt.
2. Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrängerflüssigkeit in einem Räume (18, 20) eingeschlossen ist und in an sich bekannter Weise durch den Druck einer Wassersäule auf eine den Raum (20) abschließende Membran (21) bewegt wird.
3. Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meß vorrichtung aus einer in an sich bekannter Weise in eine Sperrflüssigkeit tauchenden Glocke besteht.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.
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