DE865990C

DE865990C - Strahlungspyrometer

Info

Publication number: DE865990C
Application number: DEM6087A
Authority: DE
Inventors: Thomas Randolph Harrison
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: Honeywell Inc
Priority date: 1941-09-24
Filing date: 1950-09-21
Publication date: 1953-02-05

Description

Strahlungspyrometer Die Erfindung bezieht sich auf ein Strahlungspyrometer mit Thermosäule für Industriezwecke, welches für die Messung hoher Temperaturen geeignet und unempfindlich gegen unerwünschte Einflüsse it, die sich aus Anderungen der Umgebungstemperatur ergeben.
Die Erfindung betrifft ein strahlungsempfindliches Gerät, bestehend aus einer strahlungsempfindlichen Vorrichtung zur Erzeugung eines Elektroeffektets mit einem Teil für die Strahtlungsaufnahme, der durch die anzuzeigende Strahlung beaufschlagt wird, und mit einem Teil, der der Umgebungstemperatur ausgesetzt ist, bei dem der erzeugte Elektroeffekt sich bei Änderung der Umgebungstemperatur, welcher der zweite Teil der strahlungsempfindlichen Vorrichtung ausgesetzt ist, merkbar ändert, und bei dem die die Wärme aufnehmende Einheit in enger physikalischer Berührung mit dem genannten zweiten Teil steht, um zu verhindern, daß letzterer sich infolge der Wärmezufuhr vom Teil für die Strahlungsaufnahme her erwärmt, und das weiter aus einer auf Temperatur ansprechenden Impedanz oder Drossel besteht, die in den Stromkreis mit der genannten strahlungsempfindl ichen Vorrichtung eingeschaltet ist und in engerphysikalischerBerührung mit der erwähnten Einheit steht, um be. einer Temperatur gehalten zu werden, die im wesentlichen gleich ist derjenigen des genannten zweiten Teils, um den erzeugten Elektroeffekt der strahlungsempfindlichen Vorrichtung nach Bedarf zu ändern als Kompensation von Änderungen in der Umgebungstemperatur, der der genannte zweite Teil ausgesetzt ilst.
Wesentlicher Erfindungsgegenstand ist es, einen Aufbau eines sitrahlungspyrometers herzustellen, bei dem Schnelligkeit der Ansprache ohne nachfolgende Abdrängung der erzielten Meßwerte und außerdem eine wesentliche Unabhängigkeit. über den gesamten Meßbereich des Pyrometers von vorübergehenden und bleibenden Fehlern ermöglicht wird, die infolge Änderungen der Umgebungstemperatur auftreten.
Ein weiterer Erfindungsgedanke geht dahin, ein Strahlungspyrometer mit den genannten erwünschten Eigenschaften für die Messung der Temperaturen von Öfen oder sonstigen heißen Gegenständen herzustellen, bei dem weiterhin nur eine sehr geringe Änderung der Pyrometerkalibrierung bei einer Änderung des. Entfernungsfaktors für Entfernungen bis zu und größer als dem Zwanzigfachen der Ofenöffnung nötig .ist. Mit Entfernungsfaktor soll das Verhältnis des Abstandes oder der Entfernung des Strahlungspyrometers vom Ofen zum Durchmesser der Ofenöffnung verstanden werden, das für eine richtige Kalibrierung des Gerätes erforderlich ist.
Ein weiterer Erfindungsgegenstand ist der, daß eine Thermosiäule in einem Gehäuse angeordnet wird, das aus einer geeigneten Werkstoffmasse besteht' und so ausgestaltet isl, daß gute Wärmeleitungscharakteristiken für eine sichere Temperaturgleichförmigkeit innerhalb der gesamten Masse erstellt werden, d. h. derart, daß das Gehäuse sowohl die Verbindungsstellen für Erhitzung als auch die Leitungsverbindungsstellen der Thermosäule in sich aufnimmt mit der Wirkung, daß die die Thermosäule umgebenden Wände eine gleichförmige Temperatur aufweisen und daß ferner bestimmte Teile der Bestandteile der Thermoelemente, aus denen sich die Thermosäule zusammensetzt, mit dem Gehäuse in günstigem Zusammenhang für die Wärmeleitung stehen, und weiter daß eine auf Temperatur ansprechende Wicklung vorgesehen ist, die an die Thermosäule angeschlossen ist und zum Gehäuse in günstiger Wärmeleitbeziehung steht, um Änderungen der Umgebungstemperatur auszugleichen, der das Gehäuse ausgesetzt ist.
Gemäß einem weiteren -Erfindungsgedanken werden die Abmessungen und Werkstoffe der Thermosäule und die Art ihrer Befestigung so aufeinander abgestimmt, daß ein weitgehender genauer -Ausgleich von Temperaturänderungen des Gehäuses über einen erwünscht weiten Temperaturbereich des Gehäuses und der S.toffe, deren Teinperaturen gemessen werden sollen, gesichert ist Weiter wird gemäß der Erfindung bei einem derartigen Gerät für Strahlungsmessung ein Außengehäuse für das ersterwähnte Gehäuse vorgesehen, in dem die Linse in genauem Verhältnis zur Thermosäule angebracht ist, wobei das Außengehäuse gute Wärmeleitungscharakteristiken aufweist und mit dem inneren Gehäuse in eimer für den Wärmeübergang günstigen Verbindung steht, um Temperaturgleichheit zwischen Linse und Thermosäule zu sicher.
Gemäß einem weiteren besonderen-Erfindungsgedanken wird eine solche Thermosäule in einem aus Werkstoff mit hohen Wärmeleitungscharakterisiken derart angeordnet, daß die Leitungsverbindungsstellen der Thermosäule mit der Werkstoffmasse in enger Beziehung für einen Wärmeübergang gehalten werden und daß die Verbindungsstellen für Erhitzung in einer kleinen Kammer des Gehäuses ohne direkte Berührung für einen Wärmeübergang mit der genannten Masse angeordnet sind.
Bei bisherigen Ausführungsformen mußten beträchtliche Verwicklungen in Katif genommen werden, wenn eine Korrektur des gradweisen Temperaturanstieges an den Leitungsverbindungsstellen einer Thermosäule erreicht werden sollten, der bei bestimmten Geräten für Strahlungsmessung nach erfolgter Bestrahlung der Verbindungsstellen für Erhitzung der Thermosäule auftrat, wie es beispielsweise in der amerikanischen Patentschrift I 533 740 beschrieben ist. Derartige Schwierigkeiten sind gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch vermieden, daß die Thermosäule in eine kleine Kammer in der Masse eines solchen Werkstoffes angeordnet ist, welches beispielsweise Aluminium sein kann, der gute Wärmeleiteigenschaftein aufweist und so ausgebildet ist, daß die Temperatur über die gesamte Masse hin ausgeglichen wird, und dadurch, daß zwischein den Leitungsverhindungsstellen der Thermosäule und der Werkstoffmasse eine gute Berührung für den Wärmeübergang vorgesehen wi.rd.
Bei dieser verbesserten Anordnung wird eine Wärmezufuhr, wie sie durch die Drähte desThermoelements der Thermosäule von den Verbindungsstellen für Erhitzung den Leitungsverbindungsstellen zugeführt wird, der Werkstoffmasse zugeleitet, ohne daß ein bemerkenswerter Temperaturanstieg derselben die Folge ist und ohne daß demnach auch ein bemerkenswerter Temperaturanstieg in den Leitungsverbindungsstellen auftritt. IRieraus folgt, daß dann, wenn die Verbindungsstellen für Erhitzung an der Thermosäule durch Bestrahlung von einer konstanten Wärmequelle her erhitzt werden, die durch die Thermosäule erzeugte elektromotorische Kraft einen Dauerwert zu im wesentlichen der gleichen Zeit erreicht, zu der die Temperatur der Verbindungsstellen für Erhitzung einen Dauerwert über den gesamten Meßbereich der Vorrichtung hin erreicht hat, wobei die Thermosäule keiner Anhäufung von Temperatur der LeitungsverbindungsstellenX unterworfen ist, die'infolge der von den Verbindungsstellen für Erhitzung her zugeführten Wärme auftritt. Demnach können Ausgleichvorrichtungen, wie sie in der erwähnten amerikonischen Patentselirift I 533 740 beschrieben sind, als überflüssig fortgelassen werden.
Durch Anbringung einer auf Temperatur ansprechenden Wicklung an der obenerwähnten Werkstoffmasse, welche die Thermosäule umgibt und mit ihr verbunden ist, wird bei der Änderung der Temperatur an den Leitungsverbindungsstellen der Thermosäule, die infolge von Änderungen der Umgebungstemperaturen, denen die Werkstoffmaslse ausgesetzt ist, auftritt, eine Kompensation erreicht.
Die verschiedenen, die vorliegende Erfindung kennzeichnenden Merkmale werden in einem Ausführungsbeispiel in der~nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen stellen dar Fig. I und 2 Außenansichten einer bevorzugten Ausführungsform des Strahlungspyrometers, die die Vorteile der vorliegenden Erfindung enthält, Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie A-A der Fig. 2, Fig. 4 das Gehäuse der Thermosäule aus Fig. 3 in auseinandergezogenem Zustand, Fig. 5 eine vergrößerte Ansicht der Thermosäule gemäß Fig. 3 und 4 in Einzeldarstellung, Fig. 6 und 7 graphische Aufzeichnungen, welche die Arbeitsweise des Strahlungspyrometers gemäß Fig. I bis 5 aufzeigen.
Das Strahlungspyrometer gemäß der vorliegenden Erfindung erfüllt folgende Erfordernisse: Schnelles Ansprechen ohne nachfolgendes Abfallen oder Kriechen, wesentliche Freiheit von vorübergehenden und bleibenden Fehlern, die infolge Änderungen der Umgebungstemperatur auftreten, Ausschaltung der Notwendigkeit, die Kalibrierung dann zu ändern., wenn Änderungen des Entfernungsfaktors für Entfernungen bis zu solch großen Entfernungsfaktoren hinauf auftreten, wie sie bei der Verwendung von Strahlungsmeßgeräten dieser Art für-moderne Industriebedürfnisse nötig sind, Möglichkeit der Temperaturmessung von der unteren Grenze sichtbarer Strahlung herauf bis zu Höchstwerten bei Industrieverfahren.
Das Strahlungspyrometer gemäß dem Querschnitt in Fig. 3 besteht aus einem Außengehäuse 4 mit einer an der linken Seite angebrachten Linse 5, einer Klemmenkammer 9 an der rechten Seite und einem Innengehäuse 6 zwischen dem rechten und linken Ende. Das Innengehäuse 6 enthält eine Thermosäule 7 und einen Kompensator 8 für die Umgebungstemperatur. Klemmens,t;ifte 10 und II sind innerhalb der Klemmenkammer g vorgesehen. Mittels Schrauben I3 und 14 ist am äußeren Gehäuse 4 ein Deckel 12 für die Klemmenkammer befestigt. Derart kann der Deckel leicht vom Gehäuse 4 entfernt werden, um die Klemmenstifte 10 und 11 bequem erreichen zu können. Weiterhin ist an der rechten Seite des Gehäuses 4 ein Leitungsstutzen I5 mit Innengewinde vorgesehen, der eine Öffnung in die Kleminenkammer 9 hinein darstellt. An der linken oder Stirnseite des Gehäuses. 4 ist ein Befestigungsflansch I6 angeordnet, um so das Pyrometer innerhalb einer beliebigen Gruppe von Zubehörteilen anbringen zu können, wie sie bei den verschiedensten industriellen Anwendungsgebieten vorgesehen werden. Ein Befestigungsring I7, der mit dem Flansch I6 zusammenliegt, kann ebenfalls bei der Anbringung mit den. Zubehörteilen verwendet werden.
Die Linse 5 wird zwischen die Teile 5C und 5d eingeklemmt, welche in den Halter 50 eingeschraubt sind. Dieser Lialter ist auf der linken Seite des Gehäuses 4 eingeschraubt. Die Linse 5 konzentriert Strahlungsenergie auf die Verbindungsstellen für Erhitzung der Thermosäule7 durch eine das Feld begrenzende Öffnung 19 hindurch, die in dem Innengehäuse 6 unmittelbar vor der Thermosäule 7 angeordnet ist, sowie durch eine Verstellbare Kalibqrierungsblende 20. Gemäß Fig. 3 und 4 besteht die Blende 20 aus einer kreisförmigen Öffnung in einer Kappe mit Innengewinde, die auf einen Gewindeansatz am Innengebäuse 6 aufgeschraubt wird. Die Empfindlichkeit des Pyrometers kann durch Betätigung der Kalibrierungsblende 20 mittels eines Ritzels 23 eingestellt werden, dessen geschlitzter Wellenschaft 24 von der Klemmenkammer g des Pyrometers her mittels eines Schraubenziehers erreicht werden kann Die Kappe mit der Blende 20 besitzt einen Zahnradteil, welcher mit dem Ritzel 23 im Eingriff steht, so daß bei der Drehung des Ritzels 23 die Kappe ebenfalls gedreht wird und infolgedessen der Abstand zwischen der Öffnung in der Kappe und der Thermosäule 7 entsprechend verändert wird.
Das Auftreffen von Rückstrahlungen auf die strahlungsempfindlichen Teile der Thermosäule 7 wird dadurch verhindert, daß die Innenfläche I8 der Vorderseite des Innengehäuses 6 stufenförmig ausgebildet ist, ferner durch das Vorhandensein der Öffnung 20. Zwar können auch innere Rückstrahlungen der erwähnten Art dadurch aufgefangen werden, daß man die Vielzahl der Stufen I8 durch eine einzige große Stufe nah an der Öffnung 19 ersetzt. Jedoch hat der gesamte innere Teil, der durch die Stufen 18 dargestellt wird, dann den Innendurchmesser der großen, zylindrischen Stufenfläche.
Eine derartige Anordnung ist deswegen nachlteilig, weil der Teil, an dem die Kalibrierungsblende 20 angebracht ist, eine dünne Wandung bekäme und demnach die Wärmeleitkapazität der Teile vermindert würde, die die Temperatur zwischen der Kalibrierungsblende und dem Innengehäuse6 ausgleichen. Eine derartige Verminderung der Fähigkeit dieser Teile, die Temperatur auszugleichen, würde bedingen, daß möglicherweise die Ungleichheit der Temperatur zwischen dem Metall der Kalibrierungshlende 20 einerseits und der Wandung der Kammer 35 andererseits, in der die Thermosäule 7 angebracht ist, bzw. der Kompensationsspule 8 vermehrt würde. Vorzugsweise wird daher eine große Anzahl von kleinen Stufen 18 Verwendung finden, um derart die Querschnittsfläche des Gewindestutzens, in dem die Kalibrierungsblende angebracht ist, zu vergrößern und demnach die Möglichkeit eines Temperaturunterschiedes zwischen Kalibrierungsblende 20 und Thermosäulengehäuse 6 zu vermindern.
Das Gehäuse der Thermosäule 6 (Fig. 4) besteht aus zwei getrennten Teilen 21 und 22. In Fig. 4 sind die Teile 2I und 22 voneinander getrennt liegend dargestellt, um die Thermosäule 7 und die Kompensationsspule 8 sowie die Isolationsdichtringe zu besserem Verständnis des Aufbaues erkennen zu können. Die Kompensationsspule 8 für die Umgebungstemperatur ist so angeordnet, daß zu jeder Zeit Temperaturgleichheit mit dem Gehäuse 6 der Thermosäule gesichert ist. Die Kompensatioasspule 8 besteht aus Widerstandsdraht mit einem er- heblichen Widerstandskoeffizienten und ist z. B. aus Nickelwiderstandsdraht hergestellt. Sie ist mit der Thermosäule 7 parallel geschaltet.
Die Teile 2I und 22 des Gehäuses 6 der Thermosäule werden normalerweise mittels drei Schrauben 25 fest zusammengehalten, die durch den Teil 2-1 hindurch in Gewindelöcher 26 des Teils 22 eingeschraubt werden. Das Gehäuse 6 der Thermosäule ist mit dem äußeren Gehäuse 4 durch drei Schrauben 27 fest verbunden (Fig. 3); die durch Löcher 27a in beiden Teilen 21 und 22 hindurch in Gewindelöcher des äußeren Gehäuses 4 eingeschraubt werden.
In dem Gehäuse 6 der Thermosäule und in der rückwärtigen Deckelplatte I2 sind geschlossene FenF ster 28 und 29 vorgesehen, um ein Ausrichten des Pyrometers auf das jeweilige Objekt zu erleichtern, dessen Temperatur gemessen werden soll. Von den beiden Fenstern 28 und 29 kann eines oder können beide als Linsen ausgeführt sein, die, falls gewünscht, auch Vergrößerungslinsen sein können und das Ausrichten des Pyrometers auf das Objekt weiterhin erleichtern.
In Fig. 5 ist eine Ansicht der Thermosäule 7 in gegenüber den anderen Teilen vergrößertem Maßstab dargestellt. Die Thermosäule besteht aus zehn V-förmigen Thermoelementen 30, die an eine Klemmenanordnung aus elf flachen Metallstreifen punktgeschweißt sind. Die flachen. Metallstreifen 3I sind radial i gleichmäßigen Abständen auf einer Ringscheibe 32 aus Glimmer angeordnet. Die Verbindungsstellen für Erhitzung der Thermoelemente 30 sind abgeflacht und um den Mittelpunkt der Ringscheibe herum angeordnet. Sie bilden in dieser Art den Strahlungsempfänger der Thermosäule 7.
Diese abgeflachten Verbindungsstellen für Erhitzung der Thermoelemente sind auf der einen Seite geschwärzt, um bei der Bestrahlung von der Linse 5 her eine Fläche zu bilden, die schnell nahezu die gesamte einfallende Bestrahlung absorbiert. Die Leitungsverbindungsstellen der Thermoelemente 30 sind an die Punkte gelegt, wo dieselben an den Metallstreifen 31 befestigt sind.
Die flachen Streifen 31 sind an der Glimmerscheibe 32 mittels, abgeflachter Ausbeulungen bebefestigt, die in dem Streifen 3I vorgesehen sind und die durch entsprechende Öffnungen in der Glimmerscheibe hindurchreichen. Dieser Aufbau der Thermosäule 7 ergibt eine Thermosäule, die aus einer einzigen Einheit besteht, welche sowohl rauh als auch steif ist und die darüber hinaus leicht mit verhältnismäßig geringen Kosten hergestellt werden kann.
Die Thermosäule 7 wird zwischen zwei weitere ringförmige Glimmerscheiben 33 und 34 eingelegt.
Diese Anordnung wird fest zwischen Stirnz- und Rückseite der Teile 21 und 22 des Thermosäulengehäuses 6 eingeklemmt. Die Teile 21 und 22 des Gehäuses 6 der Thermosäule bestehen aus. Werkstoff mit hoher Wärmeleitfähigkeit, z. B. Aluminium, und sind starkwandig ausgebildet, um Temperaturgleichheit am gesamten Körper der Einheit zu erreichen.
Die dünnen flachen Leitungsstreifen 31 haben sehr geringe Wärmekapazität und stehen mit den Teilen 21 und 22 des Gehäuses der Thermosäule mit verhältnismäßig großen Flächen durch die Glimmerscheiben 33 und 34 hindurch in Berührung. Die Glimmerscheiben 33 und 34 sind dünn, damit fortlaufend Temperaturgleichheit zwischen den flachen Leitungsstreifen 3I und dem Gehäuse 6 der Thermosäule gesichert ist. Die Kammer 35 im Gehäuse 6, in welcher die Tbermosäule 7 untergebracht ist, ist so klein, daß leitende Luftströme ausgeschaltet werden und daß die Zeit, die die in der Kammer 35 vorhandele Luft braucht, um einen Gleichgewichtszustand gegenüber dem Gehäuse 6 der Thermosäule zu erreichen, auf ein Mindestmaß beschränkt wird.
Wie aus Fig. 5 zu ersehen ist, sind die Drähte der Thermoelemente verhältnismäßig kurz und so gewählt: daß ein geeigneter hoher Leitungsfaktor erreicht wird, was deswegen nötig ist, um mittels Kompensationsspule8 für die Umgebungstemperatur einen angemessenen Ausgleich über einen verhältnismäßig großen Bereich von Umgebungstemperaturen während des gesamten Arbeitsbereiches des Strahlungspyrometers zu erhalten. Mit Leitungsfaktor soll die Fähigkeit der Teile bezeichnet werden, Wärme von den Verbindungsstellen für Erhitzung an den Thermoelementen an die umgebenden Wandungen .sowohl durch den Thermoelementdraht als auch durch die die Kammer ausfüllende Luft abzuleiten.
Die Verwendung von verhältnismäßig kurzen Thermoelementdrähten zur Schaffung eines geeigneten Leitungsfaktors sowie auch die Tatsache, daß keine sonstige Metallscheibe als Strahlungsempfänger in Verbindung mit dem Gehäuse 6 der Thermosäule, dargestellt, wie beschrieben, Verwendung findet, ergeben zusammen die Möglichkeit) daß sowohl die Verbindungsstellen für Erhitzung als auch die Leitungsverbindungsstellen der Thermosäule auf Wechsel der Temperatur des Thermosäulengehäuses vollständig - mit einer Geschwindigkeit ansprechen, daß vorübergehende Fehler vernachlässigbar sind, wenn der Pyrometerkörper einschließlich des Gehäuser 6 einer Temperaturänderung unterliegt In Fig. 6 sind Kurven dargestellt, die Versuche an Umgebungstemperaturkoeffizienten aufzeigen, die mit einem gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebauten Pyrometer mit hohem Leitungsfaktor durchgeführt wurden, und zwar mit und ohne angeschlossenen Kompensationsnebenschlußwiderstand 8. Die drei unteren Kurven gelten für das nicht kompensierte Pyrometer. Diese Kurven zeigen die Fehler in Grad Celsius bei einer Ofentemperatur von 690,50, Iog3°^und 1504,40. Die einzelne obere Kurve gibt die entsprechenden Fehler an, wenn ein geeigneter Nebenschlußiderstand 8 aus Nickel an die Klemmen der Thermosäule angeschlossen ist.
Hierbei kann festgestellt werden, daß nahezu vollständige Kompensation in einem großen Bereich von Ofentemperaturen erzielt wird, wenn das Pyrometer einer weitgehenden Änderung der Umgebungstemperatur ausgesett wird. Dieses wünschenswerte Ergebnis einer guten Kompensation für sämtliche Ofentemperaturen, denen dasi Strahlungspyrometer während seines Arbeitsbereiches ausgesetzt ist, wird nur infolge der Tatsache möglich, daß ein geeigneter hoher Leitungsfaktor Verwendung findet: Soll das rechte E.nde der oberen Kurve unter Beibehaltung des Nullfehlers bei 26,60 Umgebungsarbeit&temperatur gehoben werden, dann ist das dadurch möglich, daß der Widerstand des Nebenschlußwiderstandes 8 erhöht wird. Meßpunkte zwischen 48,8 und 7I,IO liegen dann leicht oberhalb der Linie, die den Nullfehler darstellt.
In Fig. 7 wird die beobachtete Ansprechzeit dargestellt. Wird das Pyrometer auf eine Ofenöffnung gerichtet und ist die Linse 5 während einer beliebigen Zeitdauer geschlossen, dann zeigt sich ein Ansprechen nach dem Entfernen des. Linsenverschlusses, wie dargestellt. Die Kurve ist genau hauptsächlich für Ofentemperaturen von 650 bis I5000. Die obere Kante der Kurve entspricht' mehr dem Wert, wenn die Ofentemperatur bei 6500 liegt, und die untere Karte mehr einer Ofentemperatur von I5000. Die Ablesung bezüglich der Ofentemperatur liegt nach 4 Sekunden bis zu I5,80 unter einem Endwert, nach 6 Sekunden bis zu I7,50 oder weniger unter dem Endwert, und nach 7 Sekunden hat die Ablesung einen Endwert erreicht, von dem sie nicht mehr abweicht, solange die Ofentemperatur konstant bleibt. Die Tabelle in Fig. 7 stellt auch noch andere Werte zusammen, die Ansprechcharakteristiken des Pyrometers aufzeigen.
Fig. I ilst eine Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform des Strahlungspyrometers von der Rückseite her, welches gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde, wobei die Klemmenkammer durch Abnehmen des Deckels 12 geöffnet ist. Bei dieser Ansicht sind die Klemmen IO und II und das rückwärtige Ende des Gehäuses 6 der Thermosäule zu sehen.
Fig. 2 ist eine Ansicht des Straiilungspyrometers von vorn. Der Befestigungsflansch I6 an der Vorderseite ermöglicht es, daß das Gerät mit beliebigen anderen einer Gruppe von Zubehörteilen für die Anwendung bei verschiedensten Industrieanlagen verwendet werden kann. Der Befestigungsring 17 in Fig. 3, auf den schon vorher Bezug genommen wurde, ist in Verbindung mit diesen Befestigungszubehörteilen nützlich zu verwenden.
Wie oben erwähnt, handelt es sich bei dem beschriebenen Gerät um ein Ausführungsbeispiel für den Erfindungsgegenstand. Es sind daher auch Abänderungen; mögl.ich, ohne aus dem Rahmen der Erfindung herauszutreten.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: I. Strahlungsempfindliches Gerät, gekennzeichnet durch eine strahlungsempfindliche Vorrichtung zur Herstellung eines elektrischen, Effektes, die einen Teil für die Aufnahme der Strahlung besitzt, welcher durch die anzuzeigende Strahlung beaufschlagt wird, sowie einen Teil, welcher den Bedingungen der Umgebungstemperatur unterliegt, wobei der erzielte Elektroeffekt sich wesentlich bei Änderung der Umgebungstemperatur ändert, die auf den genannten zweiten Teil der sltrahllungsempfindlichen Vorrichtung wirkt, wobei die die Wärme absorbierende Aufbaueinheit in enger physikalischer Berührung mit dem genannten zweiten Teil steht, um letztere gegen Temperaturerhöhung infolge der ihir durch den Teil für die Wärmeaufnahme zugeführten Wärme zu schützen, und das weiter gekennzeichnet ist durch eine tiemperaturempfindl.iche Impedanz, die mit der strahlungsempfindlichen Vorrichtung in einem Stromkreis zusammengeschlossen ist und in enger physikalischer Berührung mit der genannten Einheit steht um derart auf einer Temperatur gehalten. zu werden, die gleich derjenigen des genannten zweiten Teiles ist, uin den erzielten Elektroeffekt der strahlungsempfindlichen Vorrichtung zu verändern, wie es zum Kompensieren von Anderungen in der Umgebungsteinperatur erforderlich ist. denen der genannte zweite Teil ausgesetzt ist.
2. Strahlungsempfindliches Gerät nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät als Pyrometer ausgebildet ist mit einer Thermosäule, welches einen StrabAungsempfänger und erne Vielzahl von Leitungsverbindungsstellen aufweist und daß die auf Temperatur ansprechende Impedanz in einem Strotnkreis mit der Thermosäule liegt und mit der erwähnten Einheit zwecks Wärmeübergang zusammenliegt, um auf einer Temperatur gehalten zu werden, die im wesentlichen gleich derjenigen der Leitungsverbindungsstellen der Thermosäule ist, um Änderungen in der Umgebungstemperatur zu kompensieren, denen die Leitungsverbindungsstellen ausgesetzt sind.
3. Strahlungsempfindliches Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Wärme aufnehmende Einheit aus einer Werkstoffmasse mit guten Wärmeleitcharakteristiken besteht, um Temperaturgleichheit innerhalb der gesamten Einheit zu sichern, und die so angeordnet ist, daß sie den Strahlungsempfänger und die Leitungsverbindungsstellen der Thermosäule umgibt.
4. Strahlungsempfindliches. Gerät nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Thermosäule Verbindungsstellen zur Erhitzung und Leitungsverbindungsstellen aufweist und daß die genannte Einheit aus einer Werkstoffmasse besteht, die gute Wärmeleitcharakteristiken aufweist, um Temperaturgleichheit an der gesamten Einheit innezuhalten, und die so angeordnet ist, daß sie die Verbindungsstellen für Erhitzung und die Leitungsverbindungsstellen des Thermoelements umgibt, und daß die Impedanz aus. einem Widerstand mit einem Widerstandstemperaturkoeffizienten besteht, der zu dem genannten thermoelektrischen Element nebengeschaltet und so angeordnet ist, daß er auf einer Temperatur gehalten werden kann, die im wesentlichen gleich der der genannten Einheit ist, um Anderungen in der Umgebungstemperatur zu kompensieren, der die genannte Einheit und damit die Leitungsverbindungsteile ausgesetzt sind.
5. Strahlungsempfindliches Gerät, nach Anspruch 4, dadurch gekennizeichnet, daß die Thersäule aus einer Vielzahl vonThesmoelementen besteht, derenVerbindungss.tellen für Erhitzung, welche den Strahlungsempfänger darstellen und auf der der Bestrahlung zugewendeten Seite geschwärzt sind, nahe aneinander angeordnet sind, und deren Leikungsverbindungsstellen aus. dünnen Metallstreifen bestehen, welche mit Bezug auf ihz e Masse eine große Oberfläche aufweisen, und die weiter eine Ringscheibe aus solchem Werkstoff besitzt, der gute Wärmeleitcharakteristiken bei schlechten Charakteristiken für die Leitung von elektrischem Strom aufweist, auf welchem die genannten Leitungsverbindungsstellen radial angeordnet und fest mittels abgeflachter Vorsprünge angebracht sind, die in den Metallstreifen vorgesehen sich durch Öffnungen in dem genannten Ring hindurch erstrecken, wobei die Ringscheibe mit ihrer kreisförmigen Ausnehmung konzentrisch zum Strahlungsempfänger der Thermosäule liegt.
6. Strahlungsempfindliches Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstellen für Erhitzung der thermoelektrischen Elemente aus abgeflachten SoiDweißverbindungen bestehen, die V-förmig ausgebildet und in einer Ebene nahe aneinander radial angeordnet; sind.
7. Strahiungsempfindliches Gerät nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Thermosäule aus einer Vielzahl von in Reihe geschalteten Thermoelementen besteht, wobei jedes Thermoelement eine Verbindungsstelle für Erhitzung und eine Leitungsverbindungsstelle aufweist und wobei die Leitungsverbindungsstellen geringe Wärmekapazität sowie eine große Oberfläche für die Ableitung der ihnen zugeführten Wärme an die Werkstoffmasse besitzen, und wobei die Werkstoffmasse der Einheit gute Wärmeleitcharakteristiken aufweist, damit Temperaturgleichheit innerhalb der gesamten Einheit herrscht, und mit einer kleinen Kammer im Inneren versehen ist, in der die Verbindungsstellen für Erhitzung angeordnet sind, und wobei die direkte Wärmeverbindung der Leitungsverbindungsstellen mit der Einheit: über einen Werkstoff mit guter Wärmeleitcharakteristik, jedoch schlechter Ghsarakteristik für die Leitung elektrischer Ströme vorgenommen wird.
8. Strahlungsempfindliches Gerät nach Anr spruch 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit, in enger Berührung für den Wärmeübergang gegenüber den Leitungsverbindungsstellen, aus einer Werkstoffmasse mit sehr guten Wärmeleitcharakteristiken besteht, um derart Wärmegleichförmigkeit innerhalb der gesamten Einheit sicherzustellen und um die Temperatur der Leitungsverbindungsstellen der Thermosäule im wesentlichen gleich der der erwähnten Einheit zu halten ohne Berücksichtigung der denc selben vom Strahlungsempfänger der Thermosäule zugeführten Wärme, und dadurch, daß in der erwähnten Einheit für die Einschränkung der Bestrahlung des Strahlungsempfängers eine Öffnung sowie eine einstellbare Blende vorgesehen ist, welche zu der erwähnten Einheit in guter Wärmeleitbeziehung steht und zwischen der Thermosäule und der Wärmeanzeige angeordnet ist, damit die Bestrahlung des Strahlungsempfängers nach Bedarf für die gewünschte Kalibrierungseinstellung des, Pyrometers verändert werden kann, wobei die verstellbare Blende hohe Wärmekapazität aufweist und so ausgebildet ist, daß Rücksbrahlungen von ihr auf den Strahlungsempfänger ausgeschaltet werden.
9. Strahlungsempfindliches. Gerät nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Leitungsverbinr dungsstellen, die aus dünnen Metallstreifen mit einer zu ihrer Masse großen Oberfläche bestehen, weiter durch ein Gehäuse für die Thermosäule, welches aus einer Werkstoffmasse mit hohen Wärmeleitcharakteristiken besteht, um Temperaturgleichförmigkeit an der gesamten Einheit zu sichern, und welches in enger physikalischer Berührung für den Wärmeaustausch mit den Leitungsverbindungsstellen angeordnet ist, wobei dieses Gehäuse eine kleine Kammer aufweist, in der der Strahlungsempfänger ohne direkte physikalische Berührung mit demselben vorgesehen ist.
IO. Strahlungsempfindliches Gerät nach Anspruch 2 und 9, gekennzeichnet durch einen Werkstoff mit guten Wärmeleitcharakteristiken, jedoch schlechten Charakteristiken für die Leitung elektrischer Ströme, der die Leitungsverbindungsstellen und die genannte Einheit zwecks Wärmeübergang direkt verbindet.
II. Strahlungsempfindliches Gerät nach Anspruch IO, dadurch1 gekennzeichnet, daß die Thermosäule aus einer Vielzahl von Thermoelementen aufgebaut ist, deren Verbindungsstellen für Erhitzung nahe aneinander auf einem Kreis des einen. Durchmessers angeordnet sind, die den Strahlungsempfänger darstellen und die auf der der Strahlung ausgesetzten Seite geschwärzt sind, wogegen die Leitungsverbindungsstellen aus dünnen Metallstreifen bestehen und auf einem Kreis angeordnet sind, der zum ersten Kreis konzentrisch liegt, jedoch größeren Durch; messer hat, wobei das erwähnte zweitgenannte Material einen Kreisring bildet, an dem die Lei-,tungsverbindungsstellen fest mittels abgeflachter Ausbeulungen in den Metßallstreifen, die in Löcher des Kreisringes hineinragen, verbunden -sind.
I2. Strahlungsempfindliches Gerät nach Anspruch 2 bis 11, gekennzeichnet durch Klemmenstifte, die an die Thermosäule angeschlossen und mit dem Gehäuse in fester, wärmeleitender Verbindung angeordnet sind.
13. Strahlungsempfindliches Gerät nach AnF spruch g bis I2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse mit einer kleinen Kammer versehen ist, in der der Strahlungsempfänger ohne direkte physikalische Verbindung mit dem Gehäuse vor- gesehen ist, und eine Öffnung besitzt, durch welche die nachzuweisende Strahlung in die Kammer auf den Strahlungsempfänger geleitet wird, ferner eine Anordnung aufweist, mit der die nachzuweisende Strahlung gegenüber dem Strahlungsempfänger eingestellt wird, sowie eine einstellbare Blende, die zum Gehäuse in guter wärmeleitender Verbindung steht, mit der die Bestrahlung des Strahlungsempfängers nach Bedarf geändert werden kann, um hierdurch die gewünschte Kalibrierungseinstellung des Pyrometers zu erreichen.
14. Strahlungsempfindliches Gerät nach Anspruch2 bis I3, gekennzeichnet durch einen Aufbau mit einer Thermosäule, die einen Strahlungsempfänger und Ausgangsleitungen besitzt, durch Klemmenstifte, mit denen dieAusgangsleitungen der Thermosäule verbunden werden, durch ein Gehäuse für die Thermosäule mit einer Kammer, in der die Klemmenstifte angeordnet sind, durch Teile zum Einstellen der Strahlung von der zu messenden Strahlungsquelle her auf den Strahlungsempfänger, durch einen abnehmbaren Dekkel für die Klemmenkammer sowie durch ein Fenster in diesem Deckel, mittels dem das Ausrichten des Pyrometers auf die Strahlungsquelle erleichtert wird.
15. Strahlungsempfindliches Gerät nach An spruch 2 bis I4, gekennzeichnet durch ein langgestrecktes, zylindrisches Strahaungspyrometergehäuse mit. einer Kammer an einem Ende, einer Thermosäule mit Strahlungsempfänger und Ausgangsleitungen in demselben, jedoch zwischen den beiden Enden des Pyrometergehäuses, Klemmenstiften, an die die Ausgangsleitungen angeschlossen sind und die sich in der genannten Kammer befinden, Teilen am anderen Ende des Pyrometergehäuses zur Einstellung der Strahlung von der zu messenden Strahlungsquelle her auf den Strahlungsempfänger, abnehmbarem Deckel der Klemmenkammer sowie einer Vergrößerungslinse in diesem Deckel, um das Ausrichten des Pyrometers auf die Strahlungsquelle zu erleichtern.
I6. Strahlungsempfindliches Gerät nach Anspruch 2 bis I5, gekennzeichnet durch einen Strahlungspyrometerkörper, eine Thermos äule, die sich innerhalb des Strahlungspyrometerkörpers befindet, welcher einen hohen Leitung faktor besitzt, wobei die Thermosäule eine Fläche für die Strahlungsaufnahme aufweist, die symmetrisch um eine bestimmte Achse herum angeordnet ist, und einen Widerstand, der einen Widerstandstemperaturkoeffizienten besitzt und in einem Stromkreis mit der Thermosäule liegt und der innerhalb des Pyrometlerkörpers in enger physikalischer Berührung mit der Thermosäule und dem Strahlungspyrometerkörper steht, damit derart Änderungen der Umgebungstemperatur ausgeglichen werden denen die Thermosäule ausgesetzt ist, wobei der Widerstand aus einer Spule besteht, die zur Thermosäule und dem Strahlungspyrometerkörper so angeordnet ist, daß sie mit der bestimmten Achse achsengleich liegt.
17. Strahlungsempfindliches Gerät nach Anspruch 14 bis I6, dadurch gekennzeichnet, daß die Thermosäule eine derartige Charakteristik aufweist, daß ohne den nebengeschalteten. Widerstand die durch die Thermosäule enitwickelte elektromotorische Kraft in einem im wesentlichen konstanten Verhältnis für alle Temperaturen der zu messenden Strahlungsquelle innerhalb des Meßbereichs des Pyrometers. geändert wird, und daß der Widerstandswert des Widerstandes mit dem Widerstand der Thermosäule in einer solchen Beziehung steht, daß der Potentialunterschied zwischen den Ausgangsleitungen der Thermosäule im wesentlichen gleichhleibt, wenn sich die Umgebungstemperatur, der das Pyrometer ausgesetzt ist, bei einer bestimmten Temperatur der Strahlungsquelle verändert.
I8. Strahlungsempfindliches Gerät nach Anspruch 14 bis I7, gekennzeichnet durch eine Thermosäule mit einem hohen Leitungsfaktor innerhalb eines Bereiches von etwas weniger als 3XIO10 und etwas größer als IOXIO1O.
19. Strahlungsempfindliches Gerät nach Anspruch 14 bis I8, dadurch gekennzeichnet, daß die Beziehung des Widerstandes zum Thermoelementwiderstand derart gewählt ist, daß der Potentialunterschied zwischen den Ausgangsleitungen der Thermosäule im wesentlichen konstant bleibt, wenn die Umgebungstemperatur, der das Pyrometer ausgesetzt ist, ohn:e Berücksichtigung der Temperatur der Strahlungsquelle innerhalb des Meßbereiches sich ändert, und durch eine Spule gekennzeichnet wird, welche gegenüber der Thermosäule und dem Strahlungs pyrometerkörper so angeordnet ist, daß die bestimmte Achse durch ihiren Mittelpunkt verläuft, wobei die Thermosäule eine solche Charakteristik aufweist, daß ohne den Nebenschlußwiderstand die durch die Thermosäule erzeugte elektromotorische Kraft in einem im wesentlichen konstanten Verhältnis für alle Temperaturen der zu messenden Strabilungsquelle innerhalb des Meßbereichs des Pyrometers geändert wird.