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Verfahren zum Füllen von Kontaktthermometerrohren
Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zum Füllen von Kontaktthermometerrohren mit Quecksilber.
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Für das Füllen von Kontaktthermometerrohren mit Quecksilber ist es
bekannt, die leeren Rohre mit den offenen Enden nach unten in eine Kammer einzusetzen,
die dann evakuiert wird. Dann wird flüssiges Quecksilber eingeleitet und durch Verringerung
des Vakuums in die Rohre gedrückt.
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Man war bisher bestrebt, die Rohre vor dem Füllen so vollständig
als möglich von Luft oder anderen Gasen zu befreien. Gemäß der Erfindung wird während
des Füllens der Thermometerrohre das Vakuum auf 0,05 bis 0,5 ,tbHg eingestellt.
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Dieser Bereich hat sich als besonders günstig erwiesen, und zwar nicht
nur im Vergleich mit Bereichen schlechteren, sondern auch mit Bereichen besseren,
also höheren Vakuums. Es ist bei der Herstellung von Thermometern der vorliegenden
Art entscheidend wichtig, daß es gelingt, die Quecksilbersäule genau an der Stelle
der Kontaktelektrode abzutrennen. Dies erfolgt in an sich bekannter Weise nach Füllen
und Schließen des Thermometerrohres und nach Erhitzen des Thermometers auf die betreffende
Temperatur durch leichtes Klopfen.
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Dann steigt das im Rohr verbliebene kleine Luftbläschen durch die
Quecksilbersäule hindurch auf, das Luftbläschen bleibt an der Kontaktelektrode hängen,
so daß an dieser Stelle die Quecksilbersäule geschwächt wird und sich durch kurzes
Anstoßen abtrennen läßt. Es wurde nun gefunden, daß bei der Einstellung des Vakuums
auf den Bereich von 0,05 bis 0,5 1'mg das in dem Rohr beim Füllen verbleibende Luftbläschen
gerade groß genug ist, um dieses saubere Abtrennen der Quecksilbersäule zu
bewirken.
Ist das Vakuum schlechter, so wird die Luftblase zu groß, um an einem Kontakt haftenzubleiben;
ist das Vakuum besser, so wird die Luftblase zu klein, um ein genaues Abtrennen
an der Kontaktstelle zu sichern.
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Erfindungsgemäß wird ferner das Erreichen des gewünschten Vakuumbereichs
dadurch erheblich beschleunigt, daß man vor Einleiten des flüssigen Quecksilbers
Quecksilberdampf durch die Kammer hindurchdiffundieren läßt. Man kann auf die Weise
die Kapillarrohre in etwa einem Drittel der bisher dazu benötigten Zeit mit Quecksilber
füllen, wobei jegliche Oxydation des Quecksilbers während der Füllung der Rohre
vermieden wird.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden das flüssige
Quecksilber und der Quecksilberdampf aus ein und demselben mit der Kammer in Verbindung
stehenden Vorratsbehälter zugeleitet. Der Behälter ist kippbar angeordnet und mit
einer Heizvorrichtung versehen.
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Die Erfindung wird an Hand der schematischen Zeichnungen an einem
Ausführungsbeispiel näher erläutert.
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Fig. I zeigt eine Anordnung der Vorrichtung zur Durchführung der
Anfangsstufen des Verfahrens, teilweise im Schnitt; Fig. 2 zeigt eine Anordnung
der Vorrichtung zur Durchführung der Endstufen des Verfahrens, ebenfalls teilweise
im Schnitt.
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Eine Vakuumkammer 5 hängt an einer Tischplatte 6. Vorzugsweise reicht
die Mündung 7 der Kammer etwas über die Oberfläche der Tischplatte 6, so daß die
Kammer durch Aufsetzen einer Glasglocke 8 abgeschlossen werden kann.
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Mit der Vakuumkammer 5 steht durch die Knieleitung g eine Quecksilberdiffusionspumpe
11 in Verbindung. Die Pumpe ist mit Kühlschlangen I2, durch welche ein Kühlmittel
im Kreislauf geleitet wird, und am Boden mit einer elektrischen Heizeinrichtung
versehen, um das Quecksilber im Pumpenbehälter I3 zu verdampfen. Die Heizvorrichtung
ist durch die Leitung 14 mit einer elektrischen Stromquelle verbunden. In die Knieleitung
g ist ein von Hand bedienbares Nadelventil I6 eingebaut, das sich gegen die freie
Atmosphäre öffnet. Die Diffusionspumpe II ist durch die Leitung I7 mit einer nicht
dargestellten Vakuumpumpe verbunden.
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In geeigneter Weise abgestützt, befindet sich oberhalb der Vakuumkammer
5 eine geschlossene Flasche I8, die das Quecksilber enthält und mit der Vakuumkammer
5 durch die Leitung 19 verbunden ist, die mit einem in der Kammer 5 vorgesehenen
Becher 2I zusammenwirkt. Der Becher enthält etwas halb vom Boden eine perforierte
Platte 22 aus rostfreiem Stahl. Die von einem Standring 23 getragene Flasche I8
ist mit einer an die Entleerungsöffnung 24 angeschlossenen Leitung 19 und mit einer
Füllöffnung 36 versehen. Eine Heizvorrichtung 27 dient zum Erhitzen der Flasche
18, um einen Teil des darin befindlichen Quecksilbers zu verdampfen. Die Flasche
I8 kann auf dem Standring23 in verschiedene Lagen bewegt werden, je nachdem ob Quecksilberdampf
in die Vakuumkammer 5 oder flüssiges Quecksilber in den Aufnahmebehälter 2I übertreten
soll.
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Oberhalb der Vakuumkammer 5 sind als Heizvorrichtung mehrere Infrarotlampen
28 auf einem Gestell 29 angeordnet (Fig. I), das entfernt werden kann, wenn die
Glasglocke 8 über die Vakuumkammer 5 herübergestülpt wird (Fig. 2).
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Bei der Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung werden die leeren
Kapillarrohre 3I in den Becher 21 eingebracht, wobei die offenen Enden der leeren
Rohre nach unten zeigen und auf dem Sieb ruhen. Das Sieb dient dazu, die leeren
Rohre vom Boden des Bechers entfernt zu halten, und verhindert, daß die Kapillarbohrungen
beim Füllen verschlossen werden. Mit den Lampen 28 in der in Fig. I gezeigten Stellung
werden die Kammer 5 sowie die leeren Rohre 3I auf etwa I2IO erhitzt, um die Kammer
und die Bohrungen der Rohre auszutrocknen. Daraufhin werden die Lampen 28 entfernt
und die Glasglocke in die in Fig. 2 gezeigte Stellung zu der Kammer 5 gebracht,
so daß ein abgedichtetes System geschaffen wird. Man läßt dann die Vakuumpumpe arbeiten,
um die Luft aus dem System zu entfernen. Mit handelsüblichen Vakuumpumpen, wie sie
hier verwendet sind, läßt sich nur ein Vakuum von etwa 500 u Quecksilbersäule erreichen.
Wenn die Pumpe die Grenze ihrer Leistung erreicht hat, setzt man die Quecksilberdiffusionspumpe
in Betrieb. Es ist bekannt, daß Pumpen dieser Art imstande sind, ein hohes Vakuum
von der Größenordnung von 0,OOI ß Quecksilbersäule zu erzeugen.
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Gleichzeitig wird die Flasche I8, die Quecksilber enthält, erhitzt,
um auch aus ihr Feuchtigkeit auszutreiben. Der beim Erhitzen der Flasche erzeugte
Quecksilberdampf tritt durch die Leitung 19 in die Kammer 5 ein, diffundiert durch
die Kammer und vermischt sich mit noch vorhandener restlicher Luft, wodurch ein
Medium erhöhter Dichte geschaffen wird, das sowohl von der Vakuumpumpe wie von der
Quecksilberdiffusionlspumpe leichter abgepumpt werden kann. Beim Abpumpen der Quecksilberdämpfe
werden die Spuren von Luft mitgerissen und aus der Kammer und den Kapillarbohrungen
entfernt. Durch Anwendung dieses Verfahrens ist das zu erzielende Vakuum von 0,05
bis 0,5 u Quecksilbersäule in etwa einem DritteI der Zeit erreichbar, die nach früher
bekannten Verfahren erforderlich war.
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Wenn das gewünschte Vakuum erreicht ist, wird die Flasche I8 so geneigt,
daß ihr Entleerungsende 24 unter den Spiegel des darin enthaltenen Quecksilbers
gelangt und flüssiges Quecksilber durch die Leitung 19 in den Becher 21 fließt.
Man läßt so viel Quecksilber in den Becher 2I einfließen, daß die offenen Enden
der leeren Rohre 31 genügend tief eintauchen, und richtet die Flasche I8 dann wieder
auf. Die Vakuumpumpe und die Quecksilberdiffusionspumpe werden gleichzeitig abgestellt,
und das Ventil I6 wird geöffnet, um Außenluft eintreten zu lassen, woraufhin der
Atmosphärendruck das flüssige Quecksilber in die Kapillarbohrungen der leeren Glasrohre
drückt und diese füllt. Darauf
werden die gefüllten Rohre in bekannter
Weise verschlossen.