DE708914C

DE708914C - Expansion thermometer

Info

Publication number: DE708914C
Application number: DES134016D
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Neuse
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Priority date: 1938-09-28
Filing date: 1938-09-28
Publication date: 1941-07-31

Description

Ausdehnungsthermometer Ausdehnungsthermometer für Fernmessung, bei denen bekanntlich der Temperaturfühler mit der ein Anzeige- oder Schreibwerk betätigenden druckempfindlichen Meßfeder durch eine Kapillarleitung verbunden ist, weisen im allgemeinen den Fehler auf, daß die Anzeige außer von der Temperatur des Fühlers in einem gewissen Grade auch von der Temperatur der Kapillarleitung und der Meßfeder abhängt. Dieser Temperaturfehler ist dadurch bedingt, daß sich die in der Kapillarleitung und der Meßfeder befindliche Ausdehnungsflüssigkeit bei Temperaturände rungen ausdehnt bzw. zusammenzieht und dadurch die Anzeige des Thermometers mehr oder weniger beeinflußt.Expansion thermometer Expansion thermometer for remote measurement, at which is known to be the temperature sensor with which a display or writing mechanism actuates pressure-sensitive measuring spring is connected by a capillary line, have in general the error that the display except for the temperature of the probe to a certain extent also on the temperature of the capillary and the measuring spring depends. This temperature error is due to the fact that the in the capillary line and expansion fluid located in the measuring spring expands at changes in temperature or contracts and thereby more or less affects the display of the thermometer.

Es sind verschiedene Verfahren bekannt, diese Abhängigkeit der Anzeige von der Kapillarieitungs. bzw. Meßfedertemperatur teilweise oder auch ganz zu beseitigen. Various methods are known for this dependency of the display from the capillary line. or measuring spring temperature to partially or completely eliminate.

So wird der durch die Meßfeder bedingte Temperaturfehler vielfach durch eine Bimetallspirale kompensiert, die als Kupplungsglied zwischen Meßfeder und Zeiger liegt und deren Ausschlagsrichtung entgegengesetzt der der Meßfeder ist. Zur Kompensation des Temperaturfehlers der Kapillarleitung verwendet man vielfach Æapillarrohre mit eingezogenem Draht von sehr kleinem Ausdehnungskoeffizienten, während die Kapillarleitung (Eisen) einen sehr großen Ausdehnungskoeffizienten hat. Durch entsprechende Bemessung des Durchmessers dieses Drahtes und der Kapillare läßt sich erreichen, daß das Volumen der Kapillarleitung bei Temperaturänderungen in dem gleichen Maße zunimmt, wie das in der Kapillarleitung befindliche Quecksilber (Flüssigkeit), so daß Temperaturänderungen der Kapillarleitung die Anzeige des Thermometers nicht beeinflussen. So the temperature error caused by the measuring spring becomes multiple compensated by a bimetal spiral that acts as a coupling element between the measuring spring and pointer is and the direction of deflection is opposite to that of the measuring spring. To compensate for the temperature error in the capillary line, it is often used Æapillary tubes with drawn-in wire with a very low expansion coefficient, while the capillary line (iron) has a very large coefficient of expansion. By appropriately dimensioning the diameter of this wire and the capillary can be achieved that the volume of the capillary line with temperature changes increases to the same extent as the mercury in the capillary line (Liquid) so that temperature changes of the capillary line the reading of the thermometer not affect.

Zur Kompensation des Kapillarle.itungs-und des Meßfederfehlers verwendet man auch eine zweite Meßfeder mit einer zweiten Kapillarleitung, die zusammen mit der Leitung der ersten Meßfeder verlegt wird und -am Fühler blind endet. Durch entsprechende Kupplung der beiden meßfedern läßt sich, falls die Volumen der beiden Kapillarleitungen und der beiden Meßfedern gleich groß sind, der Temperaturfehier genau kompensieren. Used to compensate for the capillary line and the range spring error you also have a second measuring spring with a second capillary, which together with the line of the first measuring spring is laid and ends blindly at the sensor. Through appropriate Coupling of the two measuring springs can be made, if the volume of the two capillary lines and the two measuring springs are of the same size, compensate the temperature error precisely.

Diese Verfahren zur teiliveisen bzw. vollkommenen Kompensation des Temperaturfehlers werden im allgemeinen nur bei Ausdehnungsthermometern mit Quecksilberfüllung angewendet. Bei Thermometern mit anderer Flüssigkeitsfüllung, bei denen der Temperaturfehler infolge der großen Ausdehnungskoeffizienten der als Füllflüssigkeit in Frage kommenden Flüssigkeiten sehr- hoch liegt, reicht eine teilweise Kompensation des Temperaturfehlers, z. B. der Meßfeder oder der Kapillarleitung, nicht aus. Bei Anwendung der Vollkompensation durch eine zweite Feder und zweite Kapillarleitung wird der Temperaturfehler solcher Flüssigkeitsthermometer zwar genügend klein, doch stellt sich der Herstellungspreis eines solchen Thermometers infolge dererfiorderlichenigrolRien Gleichheit der beiden Kapillarleitu.ngs- und Meßfedervolumen und der sehr genauen Abgleichung der beiden Meßfedern unverhältnismäßig hoch, so daß die Anwendung der Flüssigkeitsausdehnungsthermometer im allgemeinen sehr beschränkt ist. This method for partial or complete compensation of the Temperature errors are generally only encountered with expansion thermometers filled with mercury applied. For thermometers with a different liquid filling, where the temperature error due to the large expansion coefficients of the filling liquid in question Liquids is very high, a partial compensation of the temperature error is sufficient, z. B. the measuring spring or the capillary line, not off. When using full compensation a second spring and a second capillary lead to the temperature error Liquid thermometers are small enough, but the manufacturing price arises of such a thermometer due to the necessary characteristics of equality of the two Kapillarleitu.ngs- and measuring spring volume and the very precise adjustment of the two Measuring springs disproportionately high, so that the application of the liquid expansion thermometer is generally very limited.

Flüssigkeitsthermometer mit anderer Flüssigkeit als Quecksilber haben jedoch andererseits -gegenüber den bisher fast ausschließlich verwendeten Quecksilberthermometern fabrikationstechnisch wesentliche Vorteile. Während bei Quecksilberthermometern alle Teile aus Eisen bestehen müssen und Verbindungsstellen zu verschweißen sind, können die Teile eines solchen Flüssigkeitsthermometers aus Nichteisenmetallen hergfestellt und miteinander weich verlötet sein. Weiterhin haben solche Flüssigkeitsthermometer den Vorteil, daß sie auch noch bei Temperaturen, die unter dem Erstarrungspunkt des Quecksilbers liegen, zu verwenden sind. Have liquid thermometers with liquids other than mercury however, on the other hand, compared to the mercury thermometers that have been used almost exclusively up to now significant advantages in terms of manufacturing technology. While with mercury thermometers all parts must be made of iron and joints must be welded, the parts of such a liquid thermometer can be made from non-ferrous metals and soldered together softly. Furthermore, such liquid thermometers have the advantage that they can also be used at temperatures below the freezing point of mercury are to be used.

Der Temperaturfehler dieser Flüssigkeitsthermometer ist deshalb so groß, weil infolge des großen Ausdehnungskoeffizienten der in Frage kommenden Flüssigkeiten und der gegebenen verhältnismäßig geringen Volumenänderung der Meßfeder für Vollausschlag das Fühlervolumen sehr klein sein muß, so daß unter Umständen die Menge der Flüssigkeit in der Kapillarleitung und der Meßfeder größer ist als die im Fühler selbst. Die Temperaturänderungen der Kapillarleitung und der Thermometers stärker als die Temperaturänderungen des Fühlers. The temperature error of these liquid thermometers is therefore like this large, because due to the large expansion coefficient of the liquids in question and the given relatively small change in volume of the measuring spring for full deflection the volume of the sensor must be very small, so that under certain circumstances the amount of liquid in the capillary and the measuring spring is larger than that in the sensor itself. The Changes in temperature of the capillary and the thermometer stronger than the temperature changes of the probe.

Hier greift nun die Erfindung verbessernd ein und ermöglicht die Konstruktion eines Ausdehnungsthermometers, das selbst bei langen Kapillarleitungen und großen Temperaturänderungen in der Umgebung der Kapillarleitung und der Meßfeder einen für alle praktischen Fälle hinreichend kleinen Temperaturfehler aufweist. Das wird dadurch erreicht, daß bei einem Ausdehnungsthermometer, das aus Temperaturfühler, kapillare und einem die Anzeige bewirkenden Ausdehnungsglied besteht und bei dem alle diese Teile mit dem gleichen Ausdehnungsmedium - ( Flüssigkeit oder Gas) gefüllt sind, - bei relativ großem Fühlervolumen - dem Temperaturfühler ein zusätzlicher Ausdehnungskörper zugeordnet ist, der einen Teil der infolge Temperaturänderung auftretenden Volumenänderung des Ausdehnungsmediums bezüglich der Wirkung auf den Anzeigekörper kompensiert. Damit ist die Möglichkeit geschaffen, das Volumen des Fühlers so groß gegenüber dem der Kapillare leitung zu machen, daß die Temperaturfehler hinreichend klein werden, selbst bei langen ~ Kapillarleitungen. The invention now intervenes in an improving manner and enables the Construction of an expansion thermometer that works even with long capillary lines and large temperature changes in the vicinity of the capillary line and the measuring spring has a temperature error that is sufficiently small for all practical cases. This is achieved by using an expansion thermometer, which consists of a temperature sensor, capillary and an expansion member causing the display and in which all these parts are filled with the same expansion medium - (liquid or gas) are - with a relatively large sensor volume - an additional temperature sensor Expansion body is assigned, which is a part of the temperature change occurring volume change of the expansion medium with respect to the effect on the Compensated display body. This creates the possibility of increasing the volume of the Make the sensor so large compared to that of the capillary line that the temperature error become sufficiently small, even with long capillary lines.

Die erfindungsgemäßen Ausdehnungsthermometer bieten weiterhin den Vorteil, daß eine Nachkontrolle bzw. Korrektion der Thermometereichung nach der Verlegung der Kapillarleitung nicht erforderlich ist, da die sich bei der Verlegung ergebenden Volumenänderungen der Kapillare im Verhältnis zum Volumen des FühTers so gering sind, daß sie die Eichung des Thermometers nicht merklich beeinflussen. Bei allen bisher bekannten Flüssigkeitsthermometern mit längerer Sapillarleitung war bisher nämlich nach der Verlegung der Kapillarleitung unbedingt eine Korrektion der Eichung erforderlich. The expansion thermometers according to the invention also offer the Advantage that a follow-up check or correction of the thermometer range after Laying the capillary line is not necessary, as this will change during laying resulting changes in the volume of the capillary in relation to the volume of the guide are so small that they do not noticeably affect the calibration of the thermometer. With all previously known liquid thermometers with a longer sapillary line was previously a correction after the capillary was laid calibration required.

Dies trifft auch auf zwei bekannte Thermometer zu, die auf den ersten Blick dem neuen Thermometer zu entsprechen scheinen, jedoch sein kennzeichnendes Merkmal und damit seine Vorteile nicht aufweisen. Beide Thermometer besitzen zwar Ausdehnungskörper; bei dem einen ist aber der Ausdehnungskörper nicht dem Fühler zugeordnet, sondern befindet sich, durch eine Rohrleitung mit ihm verbunden, an beliebiger Stelle und dient somit lediglich zur Sicherung des Thermometers gegen Zerstörungen bei zu hohen Temperaturen; bei dem anderen, bei dem es sich im übrigen um ein Dampfdrucktbermometer handelt, ist - der Ausdehnungskörper zwar im Fühler angeordnet, hat hier aber den Zweck, das Dampfdruckmedium von einer zur Druckübertragung dienenden Flüssigkeit zu trennen. This also applies to two well-known thermometers, which at first Looks seem to match the new thermometer, however its distinctive one Feature and thus not have its advantages. Both thermometers have Expansion body; in one of them, however, the expansion body is not the feeler assigned, but is located, connected to it by a pipeline any point and is therefore only used to secure the thermometer against Destruction at too high temperatures; with the other, who is otherwise It is a steam pressure thermometer - the expansion body is in the sensor arranged, but here has the purpose of the vapor pressure medium from one for pressure transmission to separate serving liquid.

Einige bevorzugte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Ausdehniingsthermometers, das sich als Ausdehnungsmedium einer Flüssigkeit bedient, sind in der Zeichnung dargestellt. In Fig. 1 ist mit 1 die äußere Wandung des Fühlers bezeichnet, mit 2 die zur Meßfeder führende Kapillarleitung. Das Volumen des Fühlers ist relativ groß gewählt. Some preferred embodiments of the expansion thermometer according to the invention, which uses a liquid as an expansion medium are shown in the drawing shown. In Fig. 1, 1 denotes the outer wall of the sensor, with 2 the capillary line leading to the measuring spring. The volume of the probe is relative chosen large.

In seinem Innern befindet sich lose oder einseitig betestigt eine Wellrohrmembran 3, die gasdicht abgeschlossen ist und in deren Innern sich Gas, vorzugsweise unter Atmosphärendruck, befindet. Um die Beanspruchung der Wellrohrmembran niedrig zu halten, ist diese zweckmäßig nicht viel kürzer als der Fühler selbst auszuführen.. Um bei großen Temperaturänderungen des Fühlers ein Durchbiegen der Membran zu verhindern, ist es zweckmäßig, sie innen oder außen mit einem Führungsrohr auszurüsten, das mit 4 bezeichnet ist. Die Ausdehnungsflüssigkeit 5 befindet sichim Fühler im Raum zwischen der Wandung des Fühlers und der Wellrohrmembran.Inside there is one loosely or unilaterally attached Corrugated pipe membrane 3, which is sealed gas-tight and inside which gas is preferably under atmospheric pressure. About the stress on the corrugated pipe membrane To keep it low, this is not expediently much shorter than the feeler itself to be carried out .. In order to prevent the To prevent the membrane, it is useful to have it inside or outside with a guide tube to equip, which is denoted by 4. The expansion liquid 5 is located in the Sensor in the space between the wall of the sensor and the corrugated pipe membrane.

In Fig. 2 ist ein abweichendes Ausführungsbeispiel dargestellt. Hier ist das Innene der Wellrohrmembran 3 mit der Ausdehnungsflüssigkeit 5 gefüllt; die Membran selbst wird zweckmäßig mit einem Schutzgehäuse 6 umgeben. In Fig. 2 a different embodiment is shown. here the inside of the corrugated pipe membrane 3 is filled with the expansion liquid 5; the The membrane itself is expediently surrounded by a protective housing 6.

In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die Steifigkeit der Wellrohrmembran 3 durch eine Feder 7 erhöht ist. Sie liegt in diesem Ausführungsbeispiel außerhalb der Membran selbst, und zwar ist sie über ein Führungsrohr 4 geschoben und stützt sich gegen die Endverschlußstücke 8 der Wellrohrmembran, die dementsprechend einen größeren Dürchmesser als die Membran selbst aufweisen. Die Anwendung einer Gegen£eder hat den Vorteil, daß der Meßdruck erhöht und die Hysterese der Wellrohrmembran herabgesetzt- wird. Außerdem hat mall es dann in der Hand, durch Wahl einer entsprechenden Feder oder durch Änderung der auf die Membran wirkenden Federkraft der Membran die jeweils gewünschte Steifigkeit zu geben. In Fig. 3 an embodiment is shown in which the rigidity the corrugated tube membrane 3 is increased by a spring 7. It lies in this exemplary embodiment outside the membrane itself, namely it is pushed over a guide tube 4 and is supported against the end closure pieces 8 of the corrugated pipe membrane, which accordingly have a larger diameter than the membrane itself. The application of a On the other hand, it has the advantage that the measuring pressure is increased and the hysteresis of the corrugated tube membrane is increased is reduced. In addition, mall then has it in hand by choosing an appropriate one Spring or by changing the spring force of the diaphragm acting on the diaphragm to give each desired stiffness.

Die als zusätzliche Mittel verwendeten Wellrohre sind zweckmäßig so auszubilden, daß sich ihre Druckausbiegungscharakteristik bei den auftretenden Volumenänderungen der Ausdehnungsflüssigkeit mit ändert, da die Eichung des Thermometers von dieser Charakteristik abhängt. The corrugated pipes used as additional resources are useful to train in such a way that their pressure deflection characteristics in the occurring Volume changes of the expansion liquid with changes as the calibration of the thermometer depends on this characteristic.

Das beschriebene Flüssigkeitsthermometer kann selbstverständlich auch als Temperaturregler verwendet werden. Zu diesem Zweck ist nun in bekannter Weise die Meßfeder mit einem elektrischen, einstellbaren Kontakt auszurüsten. Statt einer Meßfeder kann auch, wie es Fig,4 zeigt, eine Wellrohrmembran 9 v'envendet werden, die sich bei Änderung des Flüssigkeitsvolumens ausdehnt oder zusammenzieht und so einen Regelkontakt rc schließt oder,öffnet. In' dieser Wellrohrmembran ist zur Verringerung des von ihr eingeschlossenen Flüssigkeitsvolumens zweckmäßig ein zylindrischer Körper angeordnet, um so den Temperaturfehler, der durch die Flüssigkeit in der Wellrohrmembran bedingt ist, klein zu halten. The liquid thermometer described can of course can also be used as a temperature controller. For this purpose it is now well known Way to equip the measuring spring with an electrical, adjustable contact. Instead of 4, a corrugated tube membrane 9 can also be used with a measuring spring that expands or contracts when the volume of liquid changes and so a control contact rc closes or opens. In 'this corrugated tube membrane is to reduce the volume of liquid enclosed by it expediently cylindrical body arranged so as to avoid the temperature error caused by the liquid is conditional in the corrugated pipe membrane to keep small.

Die Anwendung der Erfindung ist nicht auf die dargestellten Beispiele beschränkt. Sie kann beispielsweise selbstverständlich auch bei Thermometern statthaben, die eine Gasfüllung besitzen. The application of the invention is not to the examples shown limited. It can of course also take place with thermometers, for example, which have a gas filling.

PATENTANSPRtSCHE: 1. Ausdehnungsthermometer, das aus Temperaturfühler, Kapillare und einem die Anzeige bewirkenden Ausdehnungsglied (Anzeigekörper) besteht und bei dem alle diese Teile mit dem gleichen Ausdehnungsmedium (Flüssigkeit oder Gas) gefüllt sind, dadurch gekennzeichnet, daß dem Temperaturfühler ein zusätzlicher Ausdehnungskörper zugeordnet ist, der einen Teil der infolge Temperaturänderung auftretenden Volumenänderung des Ausdehnungsmediums bezüglich der Wirkung auf den Anzeigekörper kompensiert. PATENT CLAIMS: 1. Expansion thermometer, which consists of temperature sensors, Capillary and an expansion member causing the display (display body) consists and in which all these parts with the same expansion medium (liquid or Gas) are filled, characterized in that the temperature sensor is an additional Expansion body is assigned, which is a part of the temperature change occurring volume change of the expansion medium with respect to the effect on the Compensated display body.

Claims

2. Thermometer according to claim I, characterized in that the additional The expansion body itself also serves as a temperature sensor.

3. Thermometer according to claim 1, characterized in that the additional Expansion body in the sensor of the thermometer is gas- and liquid-tight is.

4. Thermometer according to one of claims 1 to 3, characterized by a counter spring that increases the rigidity of the additional expansion body.

5. Thermometer according to one of claims I to 4, characterized in that that serves as an additional expansion body of a corrugated pipe membrane.