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Vorrichtung zum Messen und Anzeigen von Temperaturänderungen. Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen und Anzeigen von Temperaturen, bei
welcher die Bewegung der anzeigenden oder registrierenden Organe durch die mit der
Temperaturänderung erfolgende Druckänderung von Gasen oder Dämpfen bewirkt oder
vermittelt wird. Es ist bereits bekannt, die Druckänderung der Gase dadurch hervorzurufen,
daß von festen Körpern gelöste oder adsorbierte Gase bei Temperaturänderungen
ausgetrieben
oder gebunden werden. Erfindungsgemäß werden die Druckänderungen der Gase oder Dämpfe
dadurch hervorgebracht, daß die Gase mit adsorbierenden Stoffen, wie z. B. aktiver
Kohle oder Silikagel, in Berührung stehen, so daß bei Temperaturänderungen adsorbiertes
Gas frei gemacht oder gebunden wird und dadurch der Gasdruck steigt oder fällt.
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Eine Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß der adsorbierende
Stoff, wie aktive Kohle, sowie die mit ihm- in Berührung stehenden Gase in einem
Gefäß eingeschlossen sind, dessen Wandung in an sich bekannter Weise zum Teil beweglich,
z. B. in Form eines Quecksilberfadens, einer Membran u. dgl., ausgebildet ist, so
daß sie sich entsprechend den Druckänderungen des eingeschlossenen Gases verschieben
kann. Diese Bewegung kann dann unmittelbar abgelesen werden und als Maß der Temperaturänderung
dienen oder auch mit Hilfe vermittelnder mechanischer Organe oder auch elek.. trischer
Kontakte auf die an beliebiger Stelle angeordneten Anzeige- oder Meßinstrumente
übertragen werden.
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In der Abbildung .sind verschiedene Ausführungsformen der Erfindung
und verschiedene Anwendungsarten derselben beispielsweise dargestellt.
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Abb. i und 2 zeigen einfache Anordnungen nach der .Erfindung, die
als Thermometer dienen können.
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Abb.3 zeigt eine Einzelheit des Thermometers nach Abb. 2.
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Abb.4 zeigt eine weitere Ausbildung des temperaturanzeigenden Instrumentes,
das gleichzeitig auch zur Übertragung der Anzeige an entfernt liegende Stellen oder
zur Auslösung von Alarmsignalen dienen kann.
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In Abb. i ist a das mit dem adsorbierenden. Material, z. B. mit aktiver
Kohle, sowie mit einem leicht adsorbierbaren Gas oder Dampf gefüllte Meßgefäß, an
welches sich eine Rohrleitung b anschließt, die zweckmäßig nach unten U-förmig gekrümmt
verläuft und an ihrem oberen Ende c offen ist. Der U-förmige Schenkel des Rohrs
,b ist mit Quecksilber d gefüllt. Das Quecksilber d
stellt sich in
beiden Schenkeln des U-förmigen Rohrs gleich hoch ein, wenn der Atmosphärendruck
dem Druck des in dem Rohr b und dem Gefäß a eingeschlossenen und unter
der Adsorptionswirkung der Kohle stehenden Gases entspricht. Einen Teil des eingeschlossenen
Gases hält die Kohle beständig adsorbiert. Steigt die Temperatur, so verringert
sich die adsorbierte Menge, und es steigert sich dementsprechend der Druck des auf
die Quecksilbersäule wirkenden Gases, so daß dieses in dem freien Schenkel ansteigt.
Das Umgelehrte findet statt, sobald die Temperatur der Kohle bzw. des eingeschlossenen
Gases sich erniedrigt.
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Gegebenenfalls kann man die Vorrichtungen nach Art der in Abb. i dargestellten
durch Vergleich mit anderen Thermometern eichen und bestimmte Temperaturpunkte auf
dem freien Schenkel b markieren, so daß das Instrument auch zum Messen von Temperaturen
verwandt werden kann.
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In Abb. 2 ist eine andere Ausführungsform dargestellt, nach welcher
e ' das Meßgefäß ist, das das adsorbierende Material f enthält. Der jeweilige Druck
des in Berührung mit dem adsorbierenden Material stehenden Gases pflanzt sich in
die Rohrleitung g fort bis zu dem Manometer 1a, an dem der Druck des Gases und damit
auch die jeweils herrschende Temperatur z. B. durch einen Zeiger i angezeigt wird.
Die Rohrleitung g kann von beliebiger Länge sein. Um indes dem sich ausdehnenden
Gas nicht allzuviel toten Raum zu geben, kann man die Weite der Rohrleitung g möglichst
verringern. Dies kann z. B. entsprechend Abb. 3 dadurch erfolgen, daß man in die
Rohrleitung g einen Kern k einzieht, der dieselbe möglichst weitgehend ausfüllt,
aber mit der Maßgabe, daß das in der Rohrleitung befindliche Gas zwischen Kern und
Leitungswand noch genügend Spielraum zur leichten Fortpflanzung von Druckänderungen
findet.
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In Abb. 4 ist eine weitere Ausbildungsform des Erfindungsgegenstandes
dargestellt, bei dem die Ausdehnung des Gases und die Bewegung des die Anzeige der
Temperatur bewirkenden oder vermittelnden Organs, z. B. der Quecksilbersäule, nicht
gegen die Wirkung des Atmosphärendrucks, sondern in einem geschlossenen System stattfindet.
Es bezeichnet hier Z das Meßgefäß, welches das adsorbierende Material und Gas enthält.
Das Meßgefäß ist durch eine z. B. U-förmig gestaltete Rohrleitung mit den Schenkeln
nz, n mit einem zweiten geschlossenen Gefäß o verbunden, das Gas oder Dampf in beliebiger
Verdünnung oder Konzentration enthalten kann. In dem U-förmigen-Teil der Leitung
m, n befindet sich eine Flüssigkeit, z. B..Ouecksilber p; die sich je nach
dem in den beiden Leitungen in, n herrschenden Druck höher oder tiefer einstellt:
Bei dieser Anordnung wird die Bewegung der Quecksilbersäule p durch den Gegendruck
des im Gefäß o befindlichen Gases gedämpft, so daß größere Temperaturintervalle
nur verhältnismäßig. kleine .Abstände. auf den Schenkeln in, n zum Anzeigen bzw.
Messen der erfolgten Veränderung .erfordern.
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Der Apparat nach Abb.4 kann mit Vorteil mich zur -Fernanzeige oder
Fernmessung
von Temperaturveränderungen Verwendung finden. Hierfür
werden an einem der Schenkel na, aa oder an beiden Leitungskontakte vorgesehen,
die in Berührung mit dem Quecksilber oder bei Unterbrechung ihrer Berührung mit
demselben den das Anzeige-oder Registrierinstrument betätigenden Strom ein- oder
ausschalten.
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Insbesondere können die in Abb. i bis .I dargestellten Instrumente
auch als Alarminstrumente, wie Feuermelder, Verwendung finden. So kann bei der Ausführung
nach Abb.:I am Schenkel in ein elektrischer Leitungskontakt q aneordnet werden,
der mit Ruhestrom betrieben' wird, solange das Quecksilber bei normalen Temperaturverhältnissen
am Schenkel in in Berührung mit ihm steht. Steigt die Temperatur, so wird
das Quecksilber im Schenkel in. entsprechend der punktierten Stellung niedergedrückt,
so daß der Kontakt geöffnet und dementsprechend an der Anzeigestelle das Alarmsignal
ausgelöst wird.
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Dabei bietet die Anordnung nach der Erfindung den Vorteil, daß die
Menge und die Wärmekapazität der in dem Meßgefäß i enthaltenen adsorbierenden Stoffe
Verhältnismäßig groß ist, so daß bei vorübergehender Temperatursteigerung nur die
äußere Schicht der Kohle erwärmt und dementsprechend keine zur Öffnung des Kontakts
und zur Auslösung des Alarmsignals genügende Depression der Quecksilbersäule hervorgerufen
wird. Findet dagegen eine dauernde erhebliche Temperatursteigerung statt, so wird
das Alarmsignal mit Sicherheit in der oben beschriebenen Weise betätigt.
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Die beschriebenen Vorrichtungen können im Rahmen der Erfindung weitgehend
abgeändert werden. So können z. B. zur Füllung der Meßgefäße die verschiedensten
stark adsorbierenden Stoffe, z. B. verschiedene Arten aktiver Kohle usw., dienen.
Auch die Gasfüllung kann in mannigfacher Weise abgeändert werden; indes empfiehlt
es sich insbesondere für solche Instrumente, die zur Anzeige oder Registrierung
höherer Temperaturen benutzt werden sollen, möglichst solche Gase zu verwenden,
die sich auch bei hoher Temperatur neutral gegenüber dein adsorbierenden Material
verhalten. Zusammen mit aktiver Kohle wird man also vorteilhaft solche Gase verwenden,
die keinen langsamen oder plötzlichen Verbrennungsvorgang hervorrufen können, z.
B. Stickstoff, Kohlens *iure, Kohlenoxyd.
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Ferner kann auch die Größe und Form der Meßgefäße sowie die Ausbildung
der anzeigenden oder registrierenden Organe, die Anordnung der die Anzeige vermittelnden
elektrischen Kontakte sowie die Ausbildung der die Meßgefäße mit dem anzeigenden
Organ verbindenden Leitungen mannigfach abgeändert werden. Auch das Material für
die Meßgefäße, die Verbindungsleitungen kann je nach den Umständen verschieden gewählt
werden; so kann für einfache als Thermometer dienende Instrumente Glas oder Quarz
Verwendung finden, während in anderen Fällen, bei Verwendung eines Instrumentes
nach Abb. a bei Feuerungen, wie Lokomotivfeuerungen, Überhitzern us,w., Metall,
z. B. Kupfer, gewählt werden kann.
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Die Temperaturanzeige- und Meßinstruniente der neuen Art können für
beliebige industrielle oder wissenschaftliche Zwecke verwandt werden. Gegenüber
den vielen andersartigen Instrumenten bieten sie einen erlieblichen Vorzug, da ihr
TemperatÜrmeßbereich sowohl unter wie über Null sehr groß ist. Auch die Empfindlichkeit
der neuen Instrumente ist außerordentlich hoch; ferner kann auch ihre Empfindlichkeit
bzw. die Verhältniszahl zwischen den Meßstrecken und den zugehörigen Temperaturänderungen
weitgehend abgestuft und reguliert werden, z. B. vermittels der Anordnung einer
Gegengasdrttckfüllung entsprechend Abb. 4..