DE701478C - Elektrisches Messgeraet fuer niedrige Gas- oder Dampfdrucke - Google Patents

Description

• Elektrisches Meßgerät für niedrige Gas- oder Dampfdrucke Zur Messung niedriger Gas- oder Dampfdrucke, d. Ii. zur Messung von Drucken unterhalb einer Atmosphäre, hat man eine ganze Anzahl von Meßgeräten entwickelt. Es gibt auch bereits elektrische Meßgeräte, die mit der Temperaturabhängigkeit des Widerstandes eines Metalidrahtes arbeiten. Dabei ist ein Metalldraht, der in eine elektrische Schaltung eingeschlossen ist, in dem Meßgefäß angeordnet. Der Draht wird durch den elektrischen Strom erwärmt ;nd gleichzeitig durch das in dem Gefäß enthaltene Gas gekühlt.
• Wenn die mittlere freie Weglänge der Gas-oder Dampfmoleküle vergleichbar ist mit den Gefäßabmessungen, dann ist die Abkühlung des Drahtes abhängig vom Gas- oder Dampfdruck. Diese Druckmesser haben sich jedoch nicht zimmer bewährt, da einerseits die Widerstandsänderung der Metalldrähte mit der Temperatur nicht sehr groß ist und da andererseits die störende Wärmeabstrahlung von der jeweiligen Oberflächenbeschaffenheit des Drahtes abhängt. Die Oberfläche der Drähte wird durch den in den meisten Vakuumgefäßen anwesenden Quecksilberdampf oder durch andere Gase, etwa organische Gase oder Dämpfe, oder Sauerstoff angegriffen und in ihrer Wärmestrahlung verändert. Die Meßergebnisse sind daher nicht in dem erforderlichen Maße reproduzierbar. Man hat bereits versucht, die Änderung der optischen Eigenschaften durch Erhöhung der Arbeitstemperatur auszugleichen; dabei muß man aber eine Reihe von Unannehmlichkeiten in Kauf nehmen, wie beispidsweise die dauernde Erhitzung des Meßgerätes auch während der Nichtbenutzung. Auch der Ersatz der üblichen Metalldrähte durch Kohlenstoff konnte nicht befriedigen. da dieser Werkstoff einen zu geringen Temperaturkoeffizienten besitzt.
• Die für Widerstandsthermometer, also für geschlossene Glasgefäße mit Schutzgasfüllung vorgeschlagenen Widerstandskörper aus Urandioxid oder Kupferoxid sind für Widerstandsmanometer unbrauchbar, da sie sich bei höheren Temperaturen unter dem Einfluß der versehiedensten Gase und Dämpfe chemisch verändern bzw. sich bei sehr niedrigen Drucken der sie umgebenden Atmosphäre zersetzen.
• Diese Schwierigkeitell werden bei einem Meßgerät für niedrige Gas- oder Dampf drucke, bei dem die Iühlung eines oder mehrerer elektrisch geheizter Widerstandskörper durch das Gas oder den Dampf zur Druckmessung ausgenutzt wird, vermieden, wenn nach der Erfindung der oder die Widerstandskörper aus ErdalkalititanateI1 mit Spinellstrulitur, z. B. aus Magnesiumtitanat, oder mit Perowskitstruktur, z.B. aus Strontium-oder Calciumtitanat, bestehen.
• Solche Titanatwiderstandskörper lassen sich nicht nur mit einem die Meßgenauigkeit steigernden, wesentlich höheren Temperaturkoeffizienten herstellen als Metalldraht'viderstandskörper, sondern weisen auch eine so starke chemische Bindung auf, daß eine Veränderung ihrer Oberfläche und damit eine Veränderung der Wärmestrahlung durch äußere Einflüsse ausgeschlossen und auch eine Zersetzung nicht zu befürchten ist. Den Titanaten mit Spinell- und Perowskitstruktur kann man leicht einen negativen Temperaturkoeffizienten des Widerstandes verleihen. Die Titanate mit Perowskitstruktur können auch einen solchen mit positivem Temperaturkoeffizienten erhalten. Die benutzten Stoffe sollen röntgenographisch einphasig, also kein Gemisch verschiedenartiger Körner, sein, damit kein Einfluß von Übergangswiderständen an den Korngrenzen vorhanden ist.
• Ein besonderer Vorteil der Titanatwiderstandskörper liegt ferner darin, daß sie einen verhältnismäßig hohen spezifischen Widerstand besitzen, so daß sie nur wenig Raum beanspruchen. Da bei ihnen eine reine Elektronenleitung stattfindet, kann auch bei Gleichstrombetrieb keine Änderung der Eigenschaften durch Materialtransport auftreten.
• Da es einerseits wünschenswert ist, den Widerstandskörpern eine möglichst große Oberfläche zu geben und da andererseits Widerstandskörper großer Länge unbequem zu handhaben sind, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, den iderstandskörpern die Gestalt von Röhrchen und insbesondere von dünnwandigen Röhrchen zu geben. DieRöhrchen können beispielsweise einen lichten Durchmesser von f bis 2 mm, eine Wandstärke von 1,40 mm und eine Länge von 40 bis 8o mm besitzen. Die Stromzuführungen werden vorteilhaft aufgesintert, und zwar vorzugsweise auf den noch nicht fertig gebrannten Widerstandskörper. Um den Einfluß der Wärmeabfuhr durch die Halter und Stromzuführungen möglichst gering zu halten, ist es vorteilhaft, diese Halter so dünn wie möglich zu machen und sie aus einem Werkstoff herzustellen, der die Wärme schlechter leitet als Nickel; besonders bewährten sich die bekannten Eisen-Nickel-Kobalt-Legierungen mit niedriger Wärmeleitung.
• Je nach der Schaltung, in der die Meßwiderstandskörper benutzt werden sollen, ist die Vorrichtung verschieden auszubilden.
• Wenn an einem einfachen Widerstandskörper bei unveränderlicher Spannung oder unveränderlichem Strom die Strom- oder Spannungsänderung gemessen werden soll, wird nur dieser Widerstandskörper in das Gefäß eingebaut. In vielen Fällen wird es aber zweckmäßiger sein, zwei in Reihe geschaltete Widerstandskörper zu verwenden, die entgegengesetzt und vorzugsweise entgegengesetzt gleiche Widerstandsänderungen aufweisen.
• Man erreicht auf diese Weise eine selbsttätige Konstanthaltung des Stromes und kann die zu messende veränderliche Spannung an einem der Widerstandskörper abgreifen. In vielen Fällen wird es noch vorteilhafter sein, eine Brückenschaltung anzuwenden. Dabei kann man entweder in dem Gefäß zwei Widerstandskörper mit gleichem Temperaturkoeffizienten vorsehen und diese Widerstandskörper in entgegengesetzte Zweige der Wheatstoneschen Brücke einschalten, oder man bedient sich zweier Widerstandskörper mit entgegengesetzten Temperaturkoeffizienten und schaltet diese in parallel liegende Zweige der Brücke ein. Besonders starke Wirkungen erhält man aber, wenn man zwei Widerstandskörper mit positivem und zwei Widerstandskörper mit negativem lCemperaturkoeffizienten vorsieht und diese vier Widerstandskörper derart in die vier Zweige der Wheatstoneschen Brücke einschaltet, daß sich immer zwei Widerstandskörper mit gleichem Temperaturkoeffizienten gegenüberliegen.
• Das Gefäß, in dem die Widerstandskörper angeordnet sind, wird zweckmäßig mit einem Kühlmantel umgeben, der von einer Kühlflüssigkeit mit konstanter Temperatur durchflossen wird.
• Um den Einfluß von Schwankungen der Kühlwassertemperatur auszuschalten, kann man temperaturempfindliche Widerstandskörper in diesen Kühlmantel einbauen und diese Widerstandskörper in geeigneter Weise in den Meßstromkreis einschalten, um entweder bei steigender Kühlwassertemperatur auch eine erhöhte Heizung der Widerstandskörper im Meßgerät zu erzielen oder bei Absinken dieser Temperatur die Heizung herabzusetzen.
• An Stelle der unmittelbar geheizten Widerstandskörper können im Bedarfsfalle auch mittelbar geheizte Widerstandskörper benutzt werden.
• In der Abbildung ist ein Ausführungsbeispiel für den Gegenstand der Erfindung dargestellt.
• Ein Gefäß I ist am oberen Ende 2 an den Behälter angeschlossen, in dem der Druck gemessen werden soll. Das untere Ende des Gefäßes 1 ist durch den Quetschfuß 3 geschlossen, der den Aufbau trägt. Das Gefäß besteht vorzugsweise aus Glas. In dem Quetschfuß sind vier Metallstreben 4, 5, 6 und 7 eingeschmolzen, die gleichzeitig als Halter und als Stromzuführungen für die Widerstandsröhrchen 8 und 9 dienen. Diese Widerstandskörper mögen aus Magnesiumoxyd-Titan-Spinell bestehen und mittels der Stromzuführungen IO, II, I2 und I3 in eine Wheatstonesche Brücke eingeschaltet sein. Das Gefäß 1 ist von einem Kühlmantel 14 umschlossen, der in der Richtung von 15 nach 16 von einer Kühlflüssigkeit durchströmt wird.
• IJATENTANSPI{ÜCIIE: I. Elektrisches Meßgerät für niedrige Gas- oder Dampfdrucke, bei dem die Kühlung eines oder mehrerer elektrisch geheizter Widerstandskörper lurch das Gas oder den Dampf zur Messung des Druckes ausgenutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Widerstandskörper aus Erdalkalititanaten mit Spinellstruktur, z. B. aus Magnesiumtitanat, oder mit Perowskitstruktur, z. B. aus Strontium- oder Calciumtitanat, bestehen.

Claims (1)

1. 2. Meßgerät nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Widerstandskörper Röhrchen und vorzugsweise dünnwandige Röhrchen sind.