DE746225C

DE746225C - Radiometer

Info

Publication number: DE746225C
Application number: DEP77888D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Erich Piltz
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 1938-09-10
Filing date: 1938-09-10
Publication date: 1944-06-19

Description

Zur Messung des Gasdruckes werden vielfach sogenannte Radiometer benutzt, bei denen im Innern eines zweckmäßig gekühlten Gefäßes eine Flügelanordnung unter der Einwirkung einer Heizvorrichtung ein Drehmoment erhält, dessen Größe von dem zu messenden Gasdruck abhängt. Die Wirkungsweise derartiger Radiometer kann auf zwei Erscheinungen beruhen, und zwar einerseits auf dem eigentlichen Radiometereffekt, der bei niedrigsten Drücken wirksam ist, und andererseits auf der thermischen Gleitung der Gase am Radiometerflügel.So-called radiometers are often used to measure the gas pressure in the interior of a suitably cooled vessel, a wing arrangement under the influence a heating device receives a torque, the size of which depends on the gas pressure to be measured. The way they work Radiometer can be based on two phenomena, on the one hand on the actual radiometer effect, the lowest Pressing is effective, and on the other hand on the thermal sliding of the gases on the radiometer blade.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Radiometer mit eingebauter Heizvorrichtung und gekühlter Wand, die einen parallel zur Drehachse angeordneten Drehflügel umschließt, dessen Ebene in einigem Abstand von der Drehachse liegt. Sie bezweckt die SchaffungThe invention relates to a radiometer with a built-in heater and cooled wall, which encloses a rotating vane arranged parallel to the axis of rotation, whose plane lies at some distance from the axis of rotation. Its purpose is creation

ao eines Radiometers, das bei einfachem, widerstandsfähigem Aufbau mit geringer Trägheit arbeitet und insbesondere einen weiten Meßbereich aufweist, weil das Radiometer so gebaut ist, daß sowohl der Radiometereffekt als auch die thermische Gleitung die Flügelanordnung in derselben Richtung zu drehen versuchen.ao of a radiometer that has a simple, robust construction with low inertia works and in particular has a wide measuring range because the radiometer is built in this way is that both the radiometer effect and the thermal sliding effect the wing assembly try to turn in the same direction.

Die Erfindung besteht darin, daß auf den Drehflügel nur ein einziger Heizkörper einwirkt und beim Ausschlag des Drehflügels seine Außenkante einen größeren Abstand vom Heizkörper aufweist als seine innere, der Drehachse benachbarte Kante. Bei einem solchen Radiometer wird demgemäß in der Meßstellung die innere Kante stärker aufgeheizt als die äußere, wobei in an sich bekannter Weise die thermische Gleitung zu einer. längs der Flügelebene von innen nach außen wirkenden Kraft führt. Da die Drehachse hinter der Flügelebene liegt, übt diese KraftThe invention consists in that only a single radiator acts on the rotary wing and when the rotary vane deflects, its outer edge is at a greater distance from the radiator than its inner edge, the Rotation axis adjacent edge. In such a radiometer, the inner edge is accordingly heated to a greater extent in the measuring position than the outer, whereby in a known manner the thermal slip to a. leads along the wing plane from the inside to the outside force. Because the axis of rotation lies behind the wing plane, exerts this force

auf den Radiometerflügel ein Drehmoment aus, wobei als Hebelarm der Abstand der Drehachse von der Flügelebene zu werten ist. Dieses Drehmoment · sucht ebenso wie der Radiometereffekt den Drehflügel vom Heizkörper zu entfernen.exerts a torque on the radiometer blade, with the lever arm being the distance of the The axis of rotation from the wing plane is to be evaluated. This torque · seeks just like the Radiometer effect of removing the rotary vane from the radiator.

Das neue Radiometer kann sowohl bei sehr niedrigen Drücken, bei denen die mittlere freie Weglänge der Moleküle groß gegenüber den Gefäßabmessungen ist, als auch bei höheren Drücken, bei denen die mittlere freie Weglänge klein gegenüber den Gefäßabmessungen ist, zur Druckmessung benutzt werden. Bei niedrigen Drücken ruft der reine Radiotg metereffekt einen druckabhängigen Ausschlag hervor, während bei höheren Drücken hauptsächlich die thermische Gleitung wirkt, die als Folge der verschiedenen Erwärmung der beiden Kanten des Flügels auftritt. Bei den bisher bekannten Radiometern konnte sich im allgemeinen entweder die thermische Gleitung überhaupt nicht ausbilden oder aber sie erzeugte kein Drehmoment oder ein solches Drehmoment, das dem Drehmoment des reinen Radiometereffektes entgegengesetzt war. Manchmal wurde bei Radiometern auch ein Drehmoment als Folge der thermischen Gleitung beobachtet, wenn die Meßflügel unbeabsichtigte Unebenheiten besaßen. Diese lieferten dann aber Ausschläge, die für verschiedene Radiometer gleicher Bauart unkontrollierbar verschieden ausfielen.The new radiometer can be used both at very low pressures and at the medium one The free path of the molecules is large compared to the vessel dimensions, as well as at higher pressures at which the mean free path is small compared to the vessel dimensions can be used to measure pressure. At low pressures, the pure radio calls meter effect shows a pressure-dependent deflection, while at higher pressures mainly the thermal slip acts as a result of the different heating of the two Edges of the wing occurs. With the previously known radiometers, either the thermal Sliding did not develop at all or it did not generate any torque or such a torque as the torque of the pure radiometer effect was opposite. Sometimes with radiometers too a torque observed as a result of thermal slip when the measuring blade was inadvertent Possessed bumps. However, these then yielded rashes that were different for different people Radiometers of the same design turned out to be uncontrollably different.

Je nach dem gewünschten besonderen \~erwendungsbereich kann es zweckmäßig sein, bei dem Radiometer nach der Erfindung das Verhältnis der durch Radiometereffekt und Gleitung erzeugten Drehmomente zu ändern. Soll der Radiometereffekt überwiegen, so • kann man sich gut wärmeleitender oder starkwandiger Flügel bedienen. Will man dagegen vorwiegend mit der thermischen Gleitung arbeiten, so wählt man dünne Folien schlechter Wärmeleitfähigkeit. Statt den Meßbereich durch die Wahl des Werkstoffes oder die Stärke des Radiometerflügels zu beeinflussen, kann man auch den Abstand der Flügelebene von der Drehachse ändern und so das Drehmoment der Gleitung vergrößern oder verkleinern. Das Drehmoment des reinen Radiometereffektes wird durch die Abstandsänderung nur wenig beeinflußt.Depending on the particular area of application desired it can be useful, in the radiometer according to the invention, the ratio of the radiometer effect and To change the torque generated by sliding. If the radiometer effect is to predominate, so • You can use good heat-conducting or thick-walled wings. If you want against it work predominantly with thermal sliding, thin foils with poor thermal conductivity are chosen. Instead of the measuring range influenced by the choice of material or the thickness of the radiometer blade, you can also change the distance between the plane of the wing and the axis of rotation and thus increase the torque of the slide or zoom out. The torque of the pure radiometer effect is due to the change in distance little affected.

Die Rückstellkräfte, die gegen die beschriebenen druckabhängigen Molekularkräfte wirken, können mechanischer (z. B. Torsiousfaden oder WirbelfederJ, elektrostatischer oder elektromagnetischer Art sein. Das Gerät kann nach dem unmittelbar anzeigenden Ausschlagsverfahren arbeiten oder auch nach dem Kompensationsverfahren, bei dem in der Meßstellung die Rückstellkräfte besonders gemessen werden. Das Gerät nach der Erfindung kann aber auch so ausgeführt werden, . daß es wahlweise nach dem Ausschlagsverfahren oder nach dem Kompensationsverfahren benutzt werden kann. Soll das Gerät nach dem Ausschlagsverfahren benutzt werden, so wird man .im allgemeinen nur einen Radiometerflügel verwenden. Man erhält mit einem solchen Flügel ohne Schwierigkeit'Ausschläge, die über i8o° hinausgehen. Will man nach dem Kompensationsverfahren arbeiten, so kann man, um ein großes Drehmoment zu erhalten, zwei oder mehrere gleichsinnig angeordnete Radiometerflügel verwenden, denen je ein Heizkörper zugeordnet ist.The restoring forces that counteract the pressure-dependent molecular forces described can act more mechanically (e.g. torsion thread or vortex spring, more electrostatic or electromagnetic in nature. The device can use the immediately indicating deflection method work or according to the compensation method, in which the restoring forces are specially measured in the measuring position will. The device according to the invention can also be carried out so. that it is optional after the elimination process or can be used according to the compensation method. Should the device after If you use the deflection method, you will generally only become a radiometer wing use. With such a wing one gets without difficulty which go beyond i8o °. Do you want to go to work the compensation method, in order to obtain a large torque, one can Use two or more radiometer blades arranged in the same direction, each of which is assigned a radiator.

Iu den Abb. 1 und 2 ist ein Ausführungsbeispiel für den Gegenstand der Erfindung dargestellt. Die Abb. 1 zeigt einen senkrechten Längsschnitt tind die AbV). 2 einen Querschnitt nach der Linie A-B. Iu Figs. 1 and 2 , an embodiment of the subject matter of the invention is shown. Fig. 1 shows a vertical longitudinal section and the AbV). 2 shows a cross section along the line AB.

In einem Glaskolben sind bei 1, 2 und 3 metallische Streben eingeschmolzen, auf denen der Meßflügel 4 und der ihm in geringem Abstand gegenüberstehende Heizkörper 5 aufgebaut sind. In der Abb. 1 ist der Heizkörper der Übersichtlichkeit halber weggelassen. Der Meßflügel 4, dessen lange Kanten parallel zur Drehachse verlaufen, bildet mit den dünnen Drähten 6, 8 und 10 und den starren Drähten 7 und 9 einen rechteckigen Rahmen, der über die Torsionsfäden 11 und 12 von den Federn 13 und 14 gespannt und gehalten wird. Das Gewicht des drehbaren Rahmens soll möglichst gering sein, um ein kleines Trägheitsmoment zu erhalten. Die Flügel können z. B. aus Aluminiumfolie von wenigen μ Stärke hergestellt sein. Die Feder 13 ist an der Einschmelzung 3 befestigt, während die Feder 14 mit einem Konus verbunden ist, der in einem Isolierstück zwischen den »oo beiden Streben der Einschmelzung 1 gelagert ist. An Stelle der Federn können zur Spannung auch Gewichte benutzt werden. Über die Einschmelzung 3 kann die Radiometeranordnung an ein definiertes Potential gelegt werden, um Aufladungen zu vermeiden. Die warme Fläche wird beispielsweise durch eine Anzahl dicht nebeneinander angeordneter stromdurchflossener Wendeln. z. B. aus Wolfram, Molybdän, Platin o. dgl., gebildet, no Die Drähte sind zweckmäßig parallel geschaltet. An Stelle der Wendeln können auch glatte Drähte oder Bander verwendet werden. Die Stromzuführungen 1 und 2 dienen dazu, dem Heizkörper den erforderlichen Strom zuzuführen. Die zylindrische, einen möglichst kleinen Durchmesser aufweisende Gefäßwand, von der die Meßanordnung und der Heizkörper umgeben sind, dient als kalte Fläche; sie ist zweckmäßig doppelwandig ausgeführt, um durch Luft- oder Wasserkühlung o. dgl. auf unveränderter Temperatur gehalten werdenIn a glass bulb, metallic struts are melted at 1, 2 and 3, on which the measuring blade 4 and the heating element 5 opposite it at a small distance are built. In Fig. 1, the radiator is omitted for the sake of clarity. The measuring blade 4, the long edges of which run parallel to the axis of rotation, forms a rectangular frame with the thin wires 6, 8 and 10 and the rigid wires 7 and 9, which is tensioned and held by the springs 13 and 14 via the torsion threads 11 and 12 . The weight of the rotatable frame should be as low as possible in order to obtain a small moment of inertia. The wings can e.g. B. made of aluminum foil of a few μ thickness. The spring 13 is attached to the seal 3, while the spring 14 is connected to a cone which is mounted in an insulating piece between the two struts of the seal 1. Instead of the springs, weights can also be used for tension. The radiometer arrangement can be connected to a defined potential via the seal 3 in order to avoid charging. The warm surface is created, for example, by a number of coils through which current flows, arranged close to one another. z. B. made of tungsten, molybdenum, platinum o. The like., No The wires are conveniently connected in parallel. Instead of the coils, smooth wires or ribbons can also be used. The power supply lines 1 and 2 are used to supply the radiator with the required power. The cylindrical vessel wall, which has the smallest possible diameter and which surrounds the measuring arrangement and the heating element, serves as a cold surface; it is expediently double-walled in order to be kept at an unchanged temperature by air or water cooling or the like

zu können. Für das Durchleiten des "Kühlmittels sind die Stutzen 15 und 16 angebracht. Die Abb. 2 zeigt den Meßflügel 4 in der Nullstellung. Er steht dem Heizkörper 5 unmittelbar gegenüber. Von der Drehachse 17 hat der Meßflügel einen bestimmten Abstand, der bei der Herstellung nach den Bedürfnissen einzurichten ist. Dieser Abstand ist der Hebelarm für die bei höheren Drücken infolge der Gleitung am Flügel in tangentialer Richtung angreifenden Molekularkräfte. An dem Draht 7 ist ein Zeiger 18 angebracht, der ein unmittelbares Ablesen des Ausschlages vor einer Skala ermöglicht.to be able to. The nozzles 15 and 16 are attached to allow the coolant to pass through. Fig. 2 shows the measuring blade 4 in the zero position. He is the radiator 5 directly opposite to. From the axis of rotation 17, the measuring blade has a certain distance, the must be set up according to requirements during manufacture. This distance is that Lever arm for the at higher pressures due to the sliding on the wing in the tangential direction attacking molecular forces. On the wire 7, a pointer 18 is attached, which is a enables immediate reading of the deflection in front of a scale.

Wird hauptsächlich bei seht niedrigen Drücken gemessen, so kann es zweckmäßig sein, die Radiometeranordnung zusätzlich zu dämpfen. Die Dämpfung kann z. B. dadurch· erfolgen, daß man mit Hilfe von Magneten unmittelbar am Meßflügel oder in einem ober- oder unterhalb des Meßflügels befindlichen Metallkörper Wirbelströme erzeugt. Wo die Verwendungsart es zuläßt, kann auch eine mechanische Flüssigkeitsdämpfung angewandt werden. Als Dämpfungsmittel ist dabei zweckmäßig eine Flüssigkeit mit möglichst niedrigem Dampfdruck (z. B. Apinzon-Öl) zu gebrauchen.If measurements are mainly carried out at very low pressures, it can be useful be to dampen the radiometer arrangement in addition. The damping can be, for. B. thereby be carried out that with the help of magnets directly on the measuring blade or in an upper or metal body located below the measuring blade generates eddy currents. Where the If the type of use permits, mechanical fluid damping can also be used will. A liquid with the lowest possible vapor pressure (e.g. Apinzon oil) is expediently used as the damping agent use.

Claims

Claim:

Radiometer with built-in heating device and cooled wall, the one Rotary vane arranged parallel to the axis of rotation encloses its plane in some Distance from the axis of rotation, characterized in that only a single radiator acts on the rotary wing and when the rotary vane rashes, its outer edge has a greater distance from the radiator than its inner edge, the Rotation axis adjacent edge.

To distinguish the subject of the application from the state of the art, the Ertei The following publications have been taken into account in the development process:

H. Geiger and Karl Scheel, Handbuch der Physik, 1926, Berlin, Volume 2, p. 399;

German patent specification No. 291 116.

For this purpose ι sheet of drawings