DE826507C - Widerstandsthermometer - Google Patents

Widerstandsthermometer

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Publication number
DE826507C
DE826507C DEH1712A DEH0001712A DE826507C DE 826507 C DE826507 C DE 826507C DE H1712 A DEH1712 A DE H1712A DE H0001712 A DEH0001712 A DE H0001712A DE 826507 C DE826507 C DE 826507C
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
resistance
glass
grooves
winding
resistance thermometer
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Expired
Application number
DEH1712A
Other languages
English (en)
Inventor
Eduard Killius
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
WC Heraus GmbH and Co KG
Original Assignee
WC Heraus GmbH and Co KG
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Publication date
Application filed by WC Heraus GmbH and Co KG filed Critical WC Heraus GmbH and Co KG
Priority to DEH1712A priority Critical patent/DE826507C/de
Application granted granted Critical
Publication of DE826507C publication Critical patent/DE826507C/de
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/16Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
    • G01K7/18Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a linear resistance, e.g. platinum resistance thermometer

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)

Description

  • Widerstandsthermometer In der Praxis haben sich für höhere Temperaturen grundsätzlich zwei Arten von Widerstands-. thermometern eingeführt; bei der einen besteht der Träger für die Meßwicklung aus einer 'keramischen Masse und bei der anderen aus Glas.
  • Bei der zuerst erwähnten Art sind auf einem zylindrischen Körper aus 'keramischer Masse Rillen angebracht, in die das Widerstandsmaterial, im allgemeinen Platin, eingelegt ist; auf dieses ist zu seinem Schutz eine Glasur aufgebracht. Durch diese .lnordnung sind die einzelnen Punkte der MeB-wicklung, beispielsweise des Platindrahtes, in ihrer Lage genau festgelegt.
  • Für die Herstellung von Widerstandsthermometern der zweiten Art sind bereits die verschiede.nsten Glassorten vorgeschlagen worden. Lange Zeit waren die Widerstandsthermometer aus Quarzglas und aus Hartglas die besten der Praxis. Neuerdings war dann ein wesentlicher Fortschritt durch die Verwendung von Gläsern erzielt worden, deren Erweichungspun'kt zwischen dem der gewöhnlichen Gläser und dem des Quarzglases liegt, also durch Verwendung von Gläsern nach der Art des unter dem Namen Supremaxglas bekannten Glases. Alle diese Widerstandsthermometer aus Glas werden in der Weise hergestellt, daß auf ein dünnes Stäbchen oder Röhrchen oder eine Kapillare aus dem betreffenden Glas das Bändchen oder der Draht aus Platin aufgewickelt, - darüber ein. passendes Röhrchen aus Glas gezogen und durch Erwärmen mit dem Träger aus Glas verschmolzen wird. Da hierbei an den freien Stellen zwischen der Meßwicklung eine fast vollständige Verschmelzung der beiden Gläser eintritt, ist im Endergebnis die Meßwicklung in das Glas nahezu unverrückbar eingeschmolzen.
  • Wenn auch durch die Anwendung von Gläsern mit einem hoben Transformationspunkt erhebliche Fortschritte 'hinsichtlich der Konstanz des Widerstandes und des Nullpunktes erzielt wurden, so blieben doch noch Wünsche in der Praxis offen. Vor allem ;hat es sich gezeigt, daß es sehr auf den Reinheitsgrad ankommt und geringe Beimengungen im Platin zu Widerstandsthermometern mit ungenügender Temperaturgenauigkeit führen können. Es wird -häufig verlangt, daß Widerstandsthermometer, selbst bis zu Temperaturen von 6oo bis 70o°, eine Genauigkeit von einigen Zehntel Grad aufweisen.
  • Es wurde nun eine ebenso einfache wie überraschende Beobachtung gemacht, die einen Weg zeigt, die Genauigkeit der Widerstandsthermometer wesentlich zu er'hö'hen. Es wurde gefunden, daß die Genauigkeit ganz wesentlich verbessert wird, wenn das Widerstandsmaterial so auf den Träger aufgegeben ist, daß es beim Erwärmen und Abkühlen keine mechanische Beanspruchung erfährt.
  • Es wurde festgestellt, daß die Fehler bei den bisher benutzten Widerstandsthermometern im wesentlichen daher raren, daß die Widerstandswicklung an zahlreichen Punkten festgelegt und so in ihrer freien Beweglichkeit bei den beim Erwärmen und Abkühlen auftretenden Ausdehnungsänderungen gehindert ist. Bei den Thermometern mit einem Träger aus keramischer Masse ist die Wicklung durch die aufgebrachte Glasur festgelegt und bei den Glasthermometern durch die aufgeschm4lzene Hülse. Bei dieser Festlegung der Wicklung in ihrer gesamten Länge ist sie von vornherein mechanisch beansprucht. Wird nun das Thermometer auf hohe Temperaturen gebracht und wieder abgekühlt, dann treten in größerem oder !kleinerem Umfang Rekristallisationen auf; da die Meßwicklung nicht nachgeben kann, wird sie unregelmäßig an den Rändern verformt. Bei einem Draht tritt eine Struktur auf, die anschaulich durch den Begriff pferdeschwanzähnliche Strukturgekennzeichnet ist; bei einem Band ist eine Veränderung an den Rändern zu beobachten, die diesem das Aussehen einer ausgearbeiteten Säge gibt. Hierdurch treten unkontrollierbare Widerstandsänderungen und damit Verschiebungen des Nullpunktes auf; häufig beobachtet man sogar Unterbrechungen der Platinwicklung.
  • Es wurde nun gefunden, daß bei einer Anordnung des Widerstandsmaterials, die ihm seine freie Beweglichkeit läßt, die genannten Erscheinungen nicht auftreten und eine etwa auch dann noch zu beobachtende Gefügeänderung sieh nicht in der krassen Formveränderung wie bei den bisherigen Thermometern auswirkt. Bei der Verwendung einer Widerstandswicklung ist also zu fordern, daß sich die Windungen zwar nicht gegeneinander bis zur Berührung verschieben können, daß aber der Draht oder das Band an ihren einzelnen Punkten nicht festgelegt sind und neben einem 'kleinen Spielraum in der Querrichtung vor allem in der Längsrichtung frei beweglich bleiben.
  • Für die praktische Durchführung des Erfindungsgedankens ergeben sich verschiedene Wege. lm folgenden sei die Herstellung eines Glasthermometers näher erläutert an einem Beispiel, das noch besondere Fortschritte bringt.
  • Auf einem Stäbchen, einem Röhrchen oder einer Kapillare aus Glas werden Rillen für die Aufnahme der Meßwicklung angebracht. Vorteilhaft wird dies so ausgeführt, daß auf den zylindrischen Körper spiralförmig ein Band aus Metall aufgelegt und dann der ganze Körper in eine Ätzflüssigkeit, insbesondere Flußsäure, eingetaucht wird. Dabei bilden sich an den von dem Metall nicht abgedeckten Stellen Rillen, in die dann die Meßwicklung eingelegt wird. Die Rillen werden nicht besonders tief gemacht; ihre Tiefe beträgt ein kleines Vielfaches der Dicke der Meßwicklung, beispielsweise das Fünffache der Banddicke. Über den Träger mit der Meßwicklung wird schließlich eine passende Hülle aus Glas gezogen und durch Erwärmen mit der Grundlage verschmolzen. Das Verschmelzen der beiden Glaskörper erfolgt 'hierbei lediglich an den Windungen, die beim Ätzen abgedeckt waren, während die Rillen, in denen die Meßwicklung liegt, unverändert bleiben. Wenn ein so hergestelltes Widerstandsthermometer erhitzt und abgekühlt wird, dann kann sich die Meßwicklung an allen Stellen frei bewegen, da sie nirgends auf die gesam,te Auflagefläche in den Rillen durch Glas festgeheftet ist.
  • Sehr vorteilhaft gestaltet sich bei der Durchführung der Erfindung die Verwendung einer bifilaren Wicklung, für die sich ohne weiteres ebenfalls, beispielsweise nach dem beschriebenen Verfahren, die Rillen auf dem zylindrischen Auflagekörper aufbringen lassen.
  • Für die Glaskörper werden hierbei zweckmäßig Gläser mit einem Transformationspunkt von etwa 6oo bis 8oo° C, wie beispielsweise das Supremaxglas, benutzt.
  • Ein Beispiel für das neue Widerstandsthermometer ist im Schnitt in der Abb. i im Maßstab 5 : i dargestellt. Der zylindrische Körper A aus dem unter dem Namen Supremaxglas bekannten Glas trägt die spiralförmig verlaufende Rille B, in die das Platinband C als bifilare Meßwicklung eingelegt und durch die Hülle D aus dem gleichen Glas nach außen abgedeckt ist. Der Umkehrpunkt E der Bifilarwicklung befindet sich am unteren Ende des Thermometers.
  • Ein perspektivisches Bild zweier Rillenwindungen ist in der Abb. a in größerem Maßstab wiedergegeben. Man erkennt die beiden Rillenwindungen B, an deren Boden das Platinband C liegt. Die über den Rillenwindungen liegende Hülle ist in der Ab-bildung der Deutlichkeit 'halber weggelassen. Man erkennt, wie die Meßwicklung innerhalb der Rille einen erheblichen freien Spielraum hat und in ihrer Längsrichtung überhaupt frei beweglich ist.
  • Bifilare Thermometer der genannten Art behalten auch bei wiederholtem Erhitzen bis kurz unterhalb des Transformationspun'ktes des betreffenden Glases und Abkühlen ihren ursprünglichen Widerstandswert weit besser als die bisherigen Widerstandsthermometer. Es wurde festgestellt, daß selbst bei Erhitzen bis 70o° C die Temperaturmessung auf wenige Zehntel Grad genau bleibt und der Nullpunkt sich praktisch überhaupt nicht verschiebt. Man erkennt ohne weiteres, daß das Widerstandsband nicht die gleiche Randgestaltung wie bei den bisherigen Widerstandsthermometern aufweist. Die freie Beweglichkeit wirkt sich, abgesehen davon, daß die Gefügeänderung bei fehlender meghanischer Beanspruchung nicht in dem Maße auftritt wie bei einer in ilhrer Lage festgehaltenen Wicklung, vor allem dahin aus, daß eine etwaige Gefügeänderung nicht zu den Zerstörungen führen kann Wie bei einer fest eingeschmolzenen Wicklung.
  • Die Erfindung gestattet auch, zwei getrennte Meßwicklungen in einer Anordnung zu vereinigen, indem zwei bifilare Wicklungen auf einem Dorn aufgebracht werden. Man kann so bequem ein Doppelwiderstandsthermometer herstellen.
  • Eine Anordnung eines Widerstandsmaterials auf einem Glaskörper derart, daß es beim Erwärmen und Abkühlen keine mechanische Beanspruchung erfährt, läßt sich grundsätzlich auch auf andere Weise vornehmen, beispielsweise, indem man die Widerstandsdrähte zwischen entfernten Befestigungselementen ausspannt. Auch ist man für das Anbringen der Rillen bei der oben beschriebenen Ausführungsform nicht unbedingt auf das Ätzen angewiesen. Aber die beschriebene Form und Herstellungsweise hat sich als praktisch und besonders einfach erwiesen.
  • Bei der Durchführung der Erfindung lassen sich als Werkstoffe für die Träger der Meßwicklung und die Umhüllung auch andere Materialien als Glas, beispielsweise keramische Werkstoffe und hochschmelzende Naturstoffe, verwenden. Die Führung für die Meßwicklung kann hierbei beispielsweise auf feinmechanischem Wege auf dem Tragkörper angebracht werden. Wesentlich ist, daß auch hierbei, zum Unterschied von den bekannten Widerstandsthermometern, die Wicklupg durch Glasuren oder Einschmelzmittel nicht festgelegt wird.

Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Widerstandsthermometer, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandsmaterial auf seiner ganzen Länge so angeordnet ist, daß es beim Erwärmen und Abkühlen keine mechanische Beanspruchung erfährt, insbesondere als Widerstandswicklung derart gelagert ist, daß sich die Windungen zwar nicht bis zur Berührung gegeneinander verschieben können, der Draht oder das Band aber im übrigen beweglich bleiben.
  2. 2. Widerstandsthermometer nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein Widerstandsband oder -dralht, vorzugsweise als bifilare Wicklung, in Rillen, die spiralförmig um einen dünnen zylindrischen Glaskörper laufen, eingelegt und mit einer auf den zylindrischen Körper passenden und mit ihm nur an den von Rillen freien Stellen verschmolzenen Hülle aus Glas abgedeckt ist.
  3. 3. Widerstandsthermometer nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei getrennte bifilare Wicklungen in Rillen auf einem zylindrischen Körper angeordnet sind.
  4. 4. Widerstandsthermometer nach Anspruch, i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Glas für den Träger und die Hülle ein Glas mit einem Transformationspunkt von etwa 6oo bis 8oo° C benutzt wird.
  5. 5. Verfahren zur Herstellung des Widerstandsthermometers nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen zur Aufnähme der Meßwicklung auf dem zylindrischen Glaskörper durch Ätzen angebracht werden, insbesondere derart, daß auf dem Glaskörper spiralförmig ein Band aus einem flußsäurebeständigen Metall aufgelegt und der ganze Körper in Flußsäure eingetaucht wird, bis sich Rillen von einer Tiefe gebildet haben, die einem kleinen Vielfachen der Dicke der Meßwicklung entsprechen.
DEH1712A 1950-02-21 1950-02-21 Widerstandsthermometer Expired DE826507C (de)

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