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Verfahren zur Bearbeitung von Haaren für Hygrometer
Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zum Bearbeiten von Haaren für Hygrometer, um die besonders bei der
Messung kleiner Feuchtewerte störende Trägheit herabzusetzen.
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Bei ärologischen und industriellen Messungen, bei denen hohe Anzeigegeschwindigkeit
verlangt wird, versagte b,isher das Haarhygrometer wegen der ihm bei niederen Feuchten
und tiefen Temperaturen anhaftenden Anzeigeträgheit. Wenn es trotzdem für diese
Zwecke eingesetzt wurde, so lag das am Fehlen einer ebenso einfachen und genauen
Meßmethode. Die Anzeigeträgheit ist charakterisiert durch den Trägheitswert (Proportionalitätsfaktor
zwischen der Differenz von Haarfeuchte und Luftfeuchte einerseits und Andierungsgeschwindigkeit
der Anzeige andererseits), gemessen in Sekunden. Die Trägheitsbeiwerte normaler
Haarhygrometer wachsen mit abnehmender relativer Feuchte sehr stark an. Sie betragen
bei höheren Luftfeuchten, zwischen ioo und 400/0, 20 bis 50 sec, bei 20°/01 relativer
Feuchte jedoch etwa 300 sec. Relative Feuchten von wenigen Prozent werden erst nach
vielen Stunden angezeigt.
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Die Fehler, die infolge der hohen Anzeigeträgheit normaler Haarhygrometer
entstehen, sollen am Beispiel eines Flugzeugaufstiegs zur Messung der vertikalen
Feuchteschichtung der Luft erläutert werden. Hat ein normales Haarhygrometer in
einer Wolke den Sättigungswert erreicht, so gleicht es sich nach Verlassen der Wolkenoberfläche
nicht plötzlich der neuen Luftfeuchtigkeit, die zu 330/0 angenommen werden soll,
an, sondern zeigt bei nor-
malen Steigegeschwindigkeiten des Flugzeuges
noch in Ií6oo m Höhe eine Feuchte von 440/0 an.
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Das Hygrometer reagiert auf eine weitere Abnahme der Luftfeuchtigkeit
in IóoomHöhe von 33 auf I60/o fast gar nicht mehr. Noch in 3000um Höhe zeigt es
erst 25 O/cr. Beginnt etwa infolge heranziehender Schlechtwettergebiete in 30ookm
Höhe eine Feuchteschicht von 750/0., deren genaue Messung eine besonders wichtige
Aufgabe des Hygrometers ist, so zeigt ein normales Hygrometer im Gipfel des Fluges,
der bei 350um liegen soll, erst eine relative Feuchte von 36 0/ an. Auch beim Verlassen
der hohen Feuchteschichten hat sich ein normales Haarhygrometer den tatsächlichen
Feuchtewerten noch nicht angeglichen.
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Die Schwierigkeit und Fehlerhaftilgkeit der Messungen mit normalen
Haarhygrometern wird nun überwunden durch Verwendung von Meßelementen, welche aus
Haaren bestehen, die gemäß der Erfindung mechanisch verformt werden, indem man sie
z. B. durch Walzen platt drückt, um ihre Struktur und kapillare Oberfläche zu ändern.
íEs wird dabei bewußt von dem Grundsatz abgegangen, nur Haare von normalem, gesundem
und unbeschädigtem Aufbau zu benutzen.
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Eine Vergrößerung der offenen Oberfläche und eine Strukturveränderung
kann in verschiedener Weise erfolgen. Der Querschnitt des Haares kann z. B. statt
rund flach (oval) sein. Zwischen den verhornten Zellen des Haares können Zwischenräume
vorhanden sein. Außerdem ist die Größe -der offenen Oberfläche eine Folge der Größe
der offenen Verbindung zwischen vorhandenen Spalten und Hohlräumen und der Außenluft.
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Vergrößerte Oberflächen weisen von Natur in vielen Fällen krankhaft
veränderte Haare auf. Da jedoch die Eigenschaften solcher Haare nicht in allen Fällen
in dem wünschenswerten Maß übereinstimmen, ist es zweckmäßig, von gesundem Haar
auszugehen, dessen Struktur verändert wird, um die offene Oberfläche zu vergrößern.
Zu diesem lZweck sind bereits chemische Verfahren vorgeschlagen worden, deren Aufgabe
darin besteht, vorhandene Spalten und Hohlräume des Haares zu erweitern bzw. neue
zu schaffen.
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Im Gegensatz hierzu werden die Haare gemäß der Erfindung mechanisch
durch Druck behandelt.
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,Am besten bewährt sich das Walzen, wobei es zweckmäßig ist, die Haare
längs zu walzen. Die Haare können trocken oder in Anwesenheit von 01 (wasserfreiem
Ol, insbesondere Mineralöl) gewalzt werden. Es ist vorteilhaft, die Haare so zu
walzen, daß sich die Achsen des ovalen Querschnittes etwa wie 1 : 4 verhalten. Nach
dem Auswaschen des Ols mit fettlösenden Mitteln und anschließender Wässerung liegt
dasAchsenverhältnis dann etwa zwischen I: 2 und z1: 3. Ein Walzen unter Ol wir4
bevorzugt, weil es die Haare geschmeidiger macht, eine Beschädigung der Haare durch
Staub und Staubfasern verhindert und die Walzenpolitur schont.
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Beim Walzen werden die Haare etwa 5 °/o länger.
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Die zuvor durchscheinenden Haare werden bei der Verformung matt undurchsichtig.
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Die Haare erscheinen nach der Behandlung zunächst spröde und brüchig.
Da jedoch die Haarspannung von Hygrometern I g nicht überschreiten soll, ist diese
Veränderung ohne nachteilige Folgen für die Verwendung als Meßelement in Hygrometern.
Im Gegenteil hat die Verfestigung des Werkstoffes sogar die günstige Folge, daß
die Rückwirkungen der Haarspannung auf die Zeigerstellung geringer werden. Belastet
man nämlich ein igewöhnliches Hygrometerhaar von 15 cm Länge zusätzlich mit 2,5
g, so tritt ein Zeigeranschlag entsprechend etwa I6f°/o relativer Feuchte auf, während
unter den gleichen Verhältnissen ein erfindungsgemäßes Meßelement nur einen Zeigerausschlag
entsprechend einer relativen Feuchte von 5 O/o hat.
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Der Gegenstand der Erfindung läßt sich also auch dort mit Vorteil
verwenden, wo weniger von der Verringerung der Trägheit als von idieser Unempfindlichkeit
gegen Belastungsänderungen Gebrauch gemacht werden soll.
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Die durch Änderungen der relativen Feuchte hervorgerufenen Längenänderungen
sind' bei den erfindungsgemäß hergestellten Meßelementen durchweg um etwa 50°/0
größer als bei gewöhnlichen Haaren. Man kann infolgedessen entweder einen größeren
Zeigerausschlag bei gleicher Änderung der relativen Feuchte erhalten oder den Zeiger
verkürzen oder vorzugsweise den wirksamen - Hebelarm, an dem das Meßelement angreift,
um 500/0 verlängern. Dadurch ergibt sich im Zusammenhang mit den vorerwähnten Änderungen
der mechanischen Eigenschaften eine wesentlich erhöhte .Sicherheit der Einstellung.
Auch dieses neue Verhalten der gewalzten Haare läßt unabhängig von der Beschleunigung
der Anzeige die Verwendung des Erfindungsgegenstandes vorteilhaft erscheinen.
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Die thermischen Längenänderungen der erfindungsgemäß behandelten
Meßelemente sind nicht größer als die von normalen Haaren. Messungen bei rG und
I° C ließen keine Nullpunktsveränderungen erkennen.
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Die oben erläuterten Trägheitsbeiwerte der gewalzten Haare liegen
innerhalb. des Bereiches von IO bis 1000/0 relativer Feuchte zwischen 10 und 15
sec bei einer Belüftung mit etwa 30 cm/sec.
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Es wurden auch Beiwert von 5 sec erreicht.
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Die hohe Einstellgeschwindigkeit erleichtert die Prüfung und Eichung
der Meßgeräte und ermöglicht zuverlässige Messungen auch bei schnellen Änderungen
der relativen Feuchte. Bei Flugzeugaufstiegen zur Messung der Feuchteschichtung
zeigten die aus nach der Erfindung behandelten Haaren bestehenden Meßelemente rasch
hinreichenden Ausgleich an die vorhandene Luftfeuchtigkeit.
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Sie ließen Einzelheiten in der Feuchteschichtung erkennen, die bisher
noch niemals mit Haarhygrometern gemessen werden konnten.