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Einrichtung zum Blessen niedriger, absoluter Spannungen. Die Erfindung
bezieht . sich auf eine Einrichtung um niedrige, absolute Spannungen zu messen.
Es ist bekannt, diese Spannungen in der Weise zu messen, daß Feder- oder Quecksilbervacuummeter
verwandt werden. Es ist auch bekannt, daß man die Spannung mit Hilfe eines Thermometers
bestimmen kann, wenn man sicher ist, daß in dem Raume, dessen Spannung bestimmt
werden soll, gesättigter Wasserdampf oder auch ein anderer gesättigter Dampf vorhanden
ist, für den man die Abhängigkeit der Temperatur von der Spannung kennt. Soll aber
die Spannung bestimmt werden, die in einem Raume herrscht, in welchem sich überhitzter
Dampf und ein Gas oder ein Gemisch aus Gasen und gesättigten Dämpfen befindet, so
versagt die Bestimmung der Spannung mit Hilfe des Thermometers. Es ist jedoch von
großer Wichtigkeit, niedrige, absolute Spannungen auch in diesem Falle mit Hilfe
des Thermometers zu bestimmen, weil einerseits dieses Meßgerät ebenso einfach, wie
für den praktischen Betrieb zuverlässig ist, und weil anderseits bei niedrigen absoluten
Spannungen sehr geringe Spannungsunterschiede (beispielsweise bei gesättigtem Wasserdampf)
bereits recht erhebliche Temperaturunterschiede hervorrufen, während dies bei hohen,
absoluten Spannungen gerade umgekehrt ist. Beispielsweise entspricht dem Temperaturunterschied
zwischen 195 1 und 2oo° ein Spannungsunterschied von i,6kgjqcm, während dem gleichen
Temperaturunterschied von 5° zwischen zo° und z5° nur ein Spannungsunterschied von
o,oo5 kg/qcm entspricht. In dem niedrigen Spannungsgebiet liefert also die Temperaturmessung
zur Bestimmung der Spannung ein dreihundertmal genaueres Ergebnis, als in dem Gebiet
hohen Druckes.
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Durch die Erfindung wird es ermöglicht,
auch die Spannung
unter Benutzung des Thermometerszu bestimmen, die in Räumen herrscht, welche von
überhitzten Dämpfen oder Gasen oder von Gemischen aus Gasen und gesättigten Dämpfen
erfüllt sind. Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, das mit dem Raum, dessen
Spannung bestimmt werden soll, ein zweiter Raum verbunden wird, in welchem gesättigte
Dämpfe, und zwar in erster Linie gesättigte Wasserdämpfe künstlich erzeugt werden,
deren Temperatur dann durch ein Thermometer in üblicher Weise bestimmt wird. Bei
diesem scheinbar sehr einfachen Verfahren sind jedoch verschiedene Schwierigkeiten
zu überwinden. Es darf keine Luft in dem gesättigten Dampf, dessen Temperatur bestimmt
werden soll, enthalten sein. Es muß jede Möglichkeit, daß dieser Dampf überhitzt
ist, ausgeschlossen werden. Der Dampf in dem Meßraum darf nicht aus einer hohen
Wassermasse durch Heizung am Boden erzielt werden, weil dadurch eine gleichmäßige
Dampferzeugung, wenn es sich um die Messung niedriger Spannungen handelt, nicht
erreicht werden kann, denn die Höhe der Wasserschicht, die die Dampfblasen durchbrechen
müssen, spielt bei den übrigen Spannungen bereits eine erhebliche Rolle. Schließlich
darf zwischen dem Meßraum mit den gesättigten Dämpfen . und dem Raume, dessen Spannung
gemessen werden soll, kein unbekannter Spannungsunterschied herrschen.
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Allen diesen Bedingungen wird bei der Einrichtung nach der Erfindung
Rechnung getragen. Es besteht darin, daß unmittelbar an oder über der Oberfläche
des Flüssigkeitsvorrats, aus dem die Dämpfe erzeugt werden sollen, die Wärme zugeführt
wird. Der Raum, in welchem diese Dämpfe, deren Temperaturen gemessen werden soll,
erzeugt werden, wird durch eine Überströmleitung mit dem Raume, dessen Spannung
gemessen werden soll, verbunden. Die Verbindung besitzt eine solche Weite, daß einerseits
nur Dämpfe aus dem Meßraum in den Raum, dessen Spannung gemessen werden soll, überströmen
können, nicht auch in umgekehrter Richtung, und daß ein etwa vorhandener Spannungsabfall
zwischen den beiden genannten Räumen nachgeprüft und am besten eingestellt werden
kann.
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Die Zeichnung zeigt einige Beispiele für Vorrichtungen, mittels deren
die Spannung nach dem Verfahren bestimmt werden kann. Bei der in Abb. r dargestellten
Vorrichtung ist a ein Behälter, in welchem durch das Thermometer b die Temperaturen
der in diesem Behälter erzeugten gesättigten Wasserdämpfe bestimmt werden können.
Der Dampfraum des Behälters a ist durch den Schlauch c mit dem Raume verbunden,
dessen Spannuug gemessen werden soll. Die gesättigten Dämpfe im oberen Raume des
Behälters a werden aus dem Wasser d in der Weise erzeugt, daß durch die Gasflamme
e oder durch elektrische Heizung das Metallrohr f, welches vom schlauchförmigen
Docht g umgeben ist, erhitzt wird. Dadurch bilden sich gesättigte Wasserdämpfe,
die das Thermometer b bespülen, und durch die Verbindungsleitung c zum Raume, dessen
Spannung gemessen werden soll, abströmen, und stets durch die frisch erzeugten Dämpfe
ersetzt werden. Dadurch wird die Luft, welche etwa anfänglich im Gefäß a vorhanden
ist, fortgespült. Um den oberen Teil des Thermometers b nicht durch die Wärme der
heizenden Flamme e zu beeinflussen, ist das Rohr f über das Gefäß a hinausgeführt,
und im oberen Teil mit Wärmeisolationsstoffen h umgeben. Am W asserstandsglase i
kann die Höhe des M'asserstandes im Behälter ca festgestellt werden. Ist der Wasserspiegel
zu weit gesunken, so kann durch den Hahn k aus einem untergehaltenen Gefäß Wasser
eingesaugt werden.
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Damit man sicher ist, daß aus dem Dampfraum des Gefäßes a nur Dämpfe
nach dem Raume, dessen Spannung gemessen werden soll, strömen, nicht aber in umgekehrter
Richtung Gase oder überhitzte Dämpfe in das Gefäß a eindringen, wird an dem Hahn
m zweckmäßig ein geringfügiger Spannungsabfall eingestellt, dessen Größe am Schauglace
yr. im Vergleich zur Höhe des Wasserstandes im Schauglace i festgestellt werden
kann. Dies ist möglich, wenn das Schauglas n im unteren Teile mit dem Wasserraume
d des Behälters a
verbunden ist, während der Schlauch o den oberen
Teil des Glases sa mit dem Raume, dessen Spannung gemessen werden soll, verbindet.
Dadurch kann der Spannungsunterschied p in mm Wassersäule bestimmt werden, um den
die Spannung im Raume, in dem sie gemessen werden sollen, niedriger ist als im Behälter
a. Dieser Wert muß von der Spannung des Raumes a abgezogen werden. Den Spannungsunterschied
P kann man mit Hilfe des Drosselorgans in immer leicht auf einen bestimmten Wert
einstellen.
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Statt die Flüssigkeit, die ein Docht aufsaugt, mittels einer Flamme
oder durch elektrische Heizung zu verdampfen, kann man das Metallrohr fauch durch
Dampf von höherer Spannung und daher höherer Temperatur beheizen, wobei die Wärme
des Dampfes sich ebenfalls durch die Metallwand des Rohres f auf die Flüssigkeit
des Dochtes g überträgt.
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Statt den Dampf von höherer Spannung, der zur Beheizung und zur Erzeugung
der Dämpfe dient, deren Sattdampftemperatur mittels des Thermometers b gemessen
wird, durch Metallwände hindurchwirken zu lassen, kann man durch ihn die Flüssigkeit
d des Behälters a auch, unmittelbar beheizen. Abb. 2
stellt
eine Vorrichtung dafür schematisch in kleinerem Maßstabe dar. Durch das Rohr f wird
Dampf von höherer Spannung zugeführt, dessen Menge am Drosselorgan q eingestellt
werden kann. Bei der Entspannung dieses zugeführten Dampfes geht er in überhitzten
j Dampf über. Diese Überhitzung wird ihm dadurch genommen, daß er vor seinem freien
Austritt in den Dampfraum des Behälters h mit der Flüssigkeit d in innige Berührung
gebracht wird. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß über der Ausströmungsöffnung
des Rohres feine Platte y angebracht ist, unter der der Dampf dicht über der Oberfläche
des Wassers d herstreichen muß, um dann um den Rand der Platte y herum in den Dampfraum
des Behälters a zu entweichen. Damit sich die Platte r dabei nicht höher erhitzt,
als der Sattdampftemperatur der Spannung im Raume des Behälters a entspricht, ist
die untere Seite der Platte r mit einem dochtartigen Gewebe belegt, von welchem
Dochte in das Wasser d hinabhängen. Diese r>ocbte g saugen sich voll Wasser, und
verwandeln dadurch den Dampf, der an ihnen entlang und zwischen ihnen hindurchströmt
in Sattdampf.
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Damit nicht auch der untere Teil der Wassermasse d durch das Dampfzuführungsrohr
f zu stark beheizt wird, wird es zweckmäßig mit einer isolierenden Schicht h umgeben.
Die sonstigen Einrichtungen sind die gleichen, wie bei der in Abb. z dargestellten
Vorrichtung, In besonderen Fällen, in denen es sich z. B. darum handelt, - die Spannung
in der Luftabführungsleitung eines Oberflächenkondensators zu bestimmen, können
die gesättigten Dämpfe, deren Spannung gemessen wird, auch aus dem Kondensat erzeugt
werden, welches aus dem unteren Teile des Oberflächenkondensators durch eine Leitung
abgeführt wird. Abb. 3 zeigt eine solche Einrichtung. Von dem Kondensatrohr s zweigt
das Rohr t ab, welches i in die Luftleitung u mündet. Durch das Rohr f wird
dem Kondensat im Rohre t
Dampf von höherer Spannung, der sich an dem Kondensat
sättigt, in ähnlicher Weise I zugeführt, wie bei der Vorrichtung nach Abb. 2. Mittels
des Thermometers b kann die Temperaratur des gesättigten Dampfes gemessen, und am
Drosselorgan m ein geringfügiger Spannungsabfall eingestellt werden, dessen Größe
am Differenzmesser ro in mm Wassersäule festgestellt werden kann.
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Das Thermometer b kann an Stelle oder neben der Teilung für die Temperaturgrade
j eine Teilung besitzen, an der man unmittelbar die Spannung z. Z. in kg/qcm oder
in mm Quecksilbersäule ablesen kann.