DE855628C

DE855628C - Temperaturstrahlungs-Messeinrichtung

Info

Publication number: DE855628C
Application number: DEE857A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dipl-Ing Sorgenicht
Original assignee: ELEKTROWAERME INST DER VEREINI
Current assignee: ELEKTROWAERME INST DER VEREINI
Priority date: 1950-03-23
Filing date: 1950-03-23
Publication date: 1952-11-13

Description

Temperaturstrahlungs-Meßeinriditung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die geeignet ist, die räumliche Verteilung der Strahlungsintensität von Temperaturstrahlern praktisch unabhängig von der Temperatur des die Meßstelle umgebenden Mediums zu messen.
Es ist bekannt, durch Ansaugpyrometer die Temperatur in einem Ofen dadurch zu messen, daß man denTemperaturfühler durch einen Strahlungsschutz dem Strahlungsfeld irgendwelcher Strahlungsquellen (Ofenwandungen, Heizrohre, Heizelemente u. a.) entzieht und ihn mittels Wärmeübertragung durch Konvektion und Leitung durch einen der Ofenatmosphäre entnommenen Ansaugstrom beeinflußt.
Die vorliegende Erfindung löst die Aufgabe der reinen Strahlungsmessung dadurch, daß Warmlötstellen (Meßstelle) und Kaltlötstellen (Vergleichsstelle) oder auch die Lötstelle mehrerer zu einer Batterie vereinigten Thermoelemente räumlich dicht zusammengefaßt werden und von einem an der Meßstelle aus dem Temperaturfeld angesaugten Gas- oder .Flüssigkeitsstrom' auf gleicher Temperatur gehalten werden, so daß bei abgeschirmter Strahlung die thermoelektrische Kraft dieser Anordnung im Beharrungszustand gleich Null ist. Die Warmlötstellen des Gerätes sind so angebracht, daß sie der Wirkung der Strahlungsfelder ausgesetzt sind, während die Kaltlötstellen gegen unmittelbare Bestrahlung durch einen Strahlungsschutz geschützt sind. Bei Bestrahlung der Warmlötstellen tritt durch Absorption von Strahlungsenergie eine Störung des durch den Ansaugstrom erhaltenen Gleichgewichtszustandes ein, deren Messung eine Grundlage für die Intensität der auf fallenden Strahlung bildet. Gemäß der Erfindung wird der neue Beharrungszustand durch Verwendung dünnster Thermoelementschenkel für das oder die Thermoelemente, sparsamste Verwendung von Trägermaterial für diese und Lötstellen mit geringer Wärmekapazität bei relativ großer Oberfläche kurzzeitig erreicht.
Abb. I zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Auf eine Anordnung von elektrisch nicht leitenden Röhrchen oder Stäbchen I, z. B. Glas-oder Keramikröhrchen, ist eine Thermobatterie so aufgewickelt, daß die Meßstellen e und die Vergleichsstellen 3 (Warm- bzw. Kaltlötstellen) symmetrisch zueinander geordnet sind. Die Thermobatterie ist in einem Gehäuse 4 untergebracht, das mit einem Rohransatz 4' versehen ist, zum Anschluß einer Pumpe 8 für das Ansaugmedium.
Gleichzeitig enthält der Rohransatz 4a die elektrischen Verbindungsleitungen zwischen Thermobatterie und Anzeigegerät 9. Das Gehäuse 4 ist mit Luftspalten 5 als Durchtrittsöffnungen für den Ansaugstrom und die Strahlungsenergie versehen.
Durch Abschirmbleche 6, z. B. aus Aluminium oder sonstigen Stoffen mit geringerem Absorptionsvermögen, wird eine Erwärmung der Vergleichsstellen 3 durch Strahlung vermieden. Glimmerstege 7 richten die evtl. durch geschwärzte Plättchen verstärkten Meß- und Vergleichsstellen so aus, daß sie in einer vorgeschriebenen Ebene liegen.
Das Gehäuse 4 kann zur Vermeidung einer Erwärmung durch Strahlung auch mehrwandig ausgeführt werden, wobei zwischen den aus gut reflektierenden Metallen erstellten Wandungen isolierende Lufträume vorgesehen werden können, so daß die den Meß- und Vergleichsstellen zunächst liegende Wandung praktisch allein durch den Ansaugstrom erwärmt wird und somit dessen Temperatur annimmt.
Die Erhaltung eines konstanten Ansaugstromes ist eine unerläßliche Bedingung für einwandfreie Messungen. Deshalb wird erfindungsgemäß zurVermeidung von Undlichtigke.iten und Änderungen des Strömungslwid:erstandes auf jegliche Schlauclllverbindung verzichtet und die Ansaugpumpe 8 fest mit dem Gerät verbunden. Praktische Konstanthaltung der Ansaugleistung kann z. B. durch Verwendung einer nur frequenzabhängigen und nicht spannungsabhängigen elektrischen Membranpumpe 8 erzielt werden, da die Frequenz in heutigen Wechselstromnetzen geringeren Schwankungen unterliegt als die Spannung. Statt einer elektromagnetischen Membranpumpe kann z. B. auch eine durch einen Synchronmotor angetriebene rotierende Pumpe verwandt werden. Das Thermoelement oder die Thermobatterie wird mit einer elektrischen Anzeige- oder Regeleinrichtung g verbunden.
Abb. 2 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Thermoelemente 10 auf einer elektrisch nicht leitenden wärmebeständigen Scheibe II radial angeordnet sind. Die Warmlötstellen I2 befinden sich in der ;Bohrung 13, während sich die Kaltlötstellen 14 an der Eintrittsstelle des dem umgebenden Medium entnommenen Ansaugstromes befinden. Der Träger II wird von einer Metallkapsel I5 mit guter NVärmeleitfähigkeit, jedoch geringer Absorptionszahl abgedeckt, so daß die Strahlung nur durch die mit einer Quarz- oder Filterplatte I6 verschlossenen Offnung I7 in der Mitte der Metallkapsel an die Lötstellen 12 gelangen kann, während die Kaltlötstellen strahlungssicher abgeschirmt sind. Durch diese Anordnung wird der Strahlungsempfänger für Farbstrahlung selektiv gemacht.
Abb. 3 zeigt ähnlich All). 2 eine Ausführung der Erfindung, bei der unterhalb der Kaltlotstellen eine weitere Temperaturmeßeinrichtung i eingebaut ist, die eine Messung der Temperatur der Meßstellenumgebung in Art eines Ansaugpyrometers erlaubt. Mit dieser Anordnung wird eine Absolutmessung der Strahlungsintensität an der Meßstelle ermöglicht, wobei die mit der Zusatzeinrichtung gemessene Temperatur als Korrektionsgröße benutzt wird. Eine Korrektion der mit der Temperaturstrahlungs-Meßeinrichtung nach Abb. I und 2 gemessenen Werte wird dann erforderlich, wenn die Temperaturdifferenz zwischen Strahler und Ofenraum gering ist. Die Vergleichsstelle des zusätzlich eingebauten Ansaugpyrometers wird an einen Ort konstanter Temperatur verlegt, z.B. Raumtemperatur oder an irgendeinen Ort mit automatisch konstant gehaltener Temperatur. Für den Einbau des oder der Thermoelemente bei den Geräten nach Abb. I, 2 und 3 gilt folgendes: FürUntersuchungen mit dem Ziel, Aufschluß huber die Intensitätsverteilung im Strahlungsfeld zu erhalten, wird die Oberfläche der Strahlungsempfänger (Warmlötstellen oder Meßstellen) durch Schwarzfärben so behandelt, daß sie dem Absorptionsvermögen des schwarzen Körpers möglichst nahe kommt. Für die Selektivmessung wird die Vereinigungsstelle der Thermeelementschenkel durch kleine Plättchen geringer Wärmekapazität dargestellt, die das Ahsorptionsvermögen des behandelten Gutes haben.
In den Abbildungen liegen die Warmlötstell,en in einer Ebene. Sie können alter auch so angeordnet sein, daß sie in einer Raumfläche liegen, die der Oberfläche des Gutes oder aber auch des Strahlers ähnlich sind. Damit wird erreicht, daß der Strahlungsempfänger im ersten Fall die Strahlungsenergie empfängt, die dem behandelten Gut entspricht, und daß im anderen Fall entsprechend dem Lambertschen Cosinusgesetz das Maximum der Strahlungsenergie an derMeßstelle absorbiert wird.

Claims

PATENTANSPRUCHE: I. Temperaturstrahlungs-Meßeinrichtung, gekennzeichnet durch derartige Anordnung der Meß- und Vergleichsstelle eines Thermoelementes oder einer Thermosäule, daß bei abgeschirmter Strahlung sie bei erzwungener Strömung eines Gas-, Dampf- oder flüssigen Mediums auf gleicher Temperatur gehalten werden, wobei die Gleichgewichtsstörung bei Bestrahlung der Meßstelle und abgeschirmt bleibender Vergleichsstelle als Meßgrundlage dient.
2. Temperaturstrahlungs-Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die l)ei(len Stellen der Thermoelemente, die Nleß-und Vergleichsstellen, in einem Gas-, Dampf-oder Flüssigkeitsstrom konstanter Geschwindigkeit untl gleicher sekundlicher Durchtrittsmenge liegen der dem Nledium an der NIeßstelle entnommen wird.
3. Temperaturstrahlungs-Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßstelle des oder der Thermoelemente in ihrer Strahlungszahl der des vollkommen schwarzen Kirliers möglichst nahe kommen.
4. Temperaturstrahlungs-Meßeinrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Meßstelle des oder der Thermoelemente in ihrer Strahlungszahl der des Gutes angepaßt ist, das in das Strahlungsfeld eingebracht werden soll.
5. Temperaturstrahlungs-Meßeinrichtung nach Anspruch I, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nleßstellen des oder der Thermoelemente kleine Plättchen tragen, die als Strahlungsempfänger dienen und die Wärme durch Leitung an den als Nfeßstellen bezeichneten Nereinigungspnnkten der beiden Schenkel der beiden Thermoelemente übertragen.
6. Temperaturstrahlungs-Meßeinrichtung nach Anspruch 1, 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor die Meßstelle ein solches Filter vorgeschaltet ist, daß der Meßstelle die dem Absorptionsvermögen des in das Temperaturfeld eingel>rachten Gutes entsprechende Farbstrahlung zugeführt wird.
7. Temperaturstrahlungs- Meßeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung für den Ansaugstrom bei gutem Reflexionsvermögen eine so gute Wärmeleitfähig-Iieit aufweist, daß die Temperatur des Stromes unabhängig von dem Temperaturfeld des Mediums an der Vergleichsstelle gemacht wird.
8. Temperaturstrahlungs-Meßeinrichtung nach ;\nspruch 2 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung aus verschiedenen Schichten besteht, wobei die Schichten voneinander isoliert sein können. g.
Temperaturstrahlungs-Meßeinrichtung nach vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß mit ihr eine Temperaturmeßeinrichtung gekoppelt ist, um die Temperatur des Ansaugmediums zu bestimmen.
10. Zusatzeinrichtung zur Temperaturstrahlungs-Nfeßeinrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch ein Thermoelement als Temperaturmeßeinrichtung.

II. Temperaturstrahlungs-Meßeinrichtung nach vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß das Thermoelement im Ansaugstutzen eingebaut ist, seine Meßstelle in Höhe der Meßstellen oder Vergleichsstellen der Temperaturstrahlungs-Meßeinrichtung liegt und seine Vergleichsstelle Raumtemperatur oder eine sonstige konstant gehaltene Temperaturhat.

I2. Temperaturstrahlungs-Meßeinrichtung nach vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Warmlötstellen der Thermoelemente in einer Fläche liegen, die entweder der Oberfläche des Strahlers oder der des behandelten Gutes ähnlich ist.