DE963107C - Thermoelektrisches Vakuummeter - Google Patents

Description

• Thermoelektrisches Vakuummeter Thermoelektrische Vakuummeter sind Meßinstrumente, die die Druckabhängigkeit der Wärmeleitung in Gasen und Dämpfen bei Drücken unter lo Torr zur Druckmessung benutzen. Erwünscht sind Geräte mit einem sowohl nach hohen Drücken als auch nach niedrigen Drücken zu möglichst weiten Meßbereich.
• Ein bekanntes Gerät mit einer bei niedrigen Drücken günstigen Eichkurve ist das thermoelektrische Vakuummeter nach Moll, bei dem zwei Thermoelemente I und 2 (Abb. I) durch direkten Stromdurchgang in einer Brückenschaltung geheizt werden. Die Temperatur der Lötstellen I und 2 und damit der Ausschlag des Instrumentes 3 nehmen hier mit steigendem Druck ab, so daß die Empfindlichkeit bei hohen Drücken sehr stark nachläßt.
• Ein Gerät mit einer bei hohen Drücken günstigen Eichkurve läßt sich wie bekannt auf folgende Weise verwirklichen (Abb. 2): Ein Thermoelement 4 wird durch die druckabhängige Wärmeleitung von einem Heizleiter 5 her indirekt geheizt. Bei dieser Anordnung nimmt die Temperatur der Lötstelle und damit der Ausschlag am Instrument 6 mit fallendem Druck ab, so daß die Empfindlichkeit bei niedrigen Drücken gering ist.
• Ein bekanntes Instrument mit einem sowohl nach hohen als auch nach niedrigen Drücken weit ausgedehnten Meßbereich ist folgendermaßen aufgebaut: Von den beiden Lötstellen eines Thermoelementes ist die eine durch einen Draht mit einem Heizleiter verbunden, die andere Lötstelle befindet sich in unmittelbarer Nähe dieses Heizleiters. Bei hohen Drücken wird bei dieser Anordnung die in der Nähe des Drahtes befindliche Lötstelle wärmer und bei niedrigen Drücken die durch einen Draht mit dem Heizleiter verbundene Lötstelle. Dieses Gerät hat jedoch den Nachteil einer recht schwierigen Herstellung, da ein dünner Wärmeleitungsdraht einerseits an dem Heizleiter und andererseits an dem Thermoelement, an dem ohnedies schon zwei Drähte zusammengelötet bzw. -geschweißt sind, befestigt werden muß. Außerdem lassen sich die Auswirkungen der beim Bau nicht zu vermeidenden mechanischen Ungenauigkeiten auf die Eichkurve nicht dadurch ausgleichen, daß die eine oder andere Lötstelle des Thermoelementes stärker bzw. schwächer geheizt wird.
• Die Erfindung setzt ein thermoelektrisches Vakuummeter, bestehend aus einem Heizband und einem Thermoelement, dessen Lötstellen sich in dem Vakuum raum befinden, als bekannt voraus und ist dadurch gekennzeichnet, daß nur die eine Lötstelle durch einen Wechselstrom direkt geheizt wird, während die andere Lötstelle in bekannter Weise durch das Heizband indirekt geheizt wird.
• Ein solches Instrument hat einen sowohl nach hohen als auch nach niedrigen Drücken hin weit ausgedehnten Meßbereich, zeichnet sich durch einfache Fertigungsmöglichkeit aus und durch die Möglichkeit, eine vorgegebene Eichkurve zu erzielen.
• Eine Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden an Hand der Abb. 3 beschrieben.
• Das Thermoelement besteht in Abb. 3 aus einem senkrecht verlaufend dargestellten Teil a-a mit der Lötstelle 7 und aus einem waagerecht dargestellten Teil c-d mit der Lötstelle 8. Bei gleicher Temperatur der Lötstellen heben sich ihre Thermospannungen gegenseitig auf. Der Teil a-b wird von einer Wechselstromquelle, z. B. der Sekundärwicklung eines Transformators 9, direkt geheizt. Der Teil c-d wird von einem Heizband 10 indirekt geheizt, das seinerseits an eine andere Sekundärwicklung des Transformators g angeschlossen ist. Die Differenz der an den beiden Lötstellen 7 und 8 auftretenden entgegengesetzt gerichteten Thermospannungen wird mittels eines Millivoltmeters II gemessen, wobei in die Verbindungsleitung zwischen der linken Klemme g und dem Millivoltmeter ein Widerstand 12 eingeschaltet ist. An diesen Widerstand wird durch Anschluß an die mittlere der drei Sekundärwicklungen des Transformators g eine Wechselspannung angelegt, die dafür sorgt, daß die an dem Millivoltmeter II insgesamt auftretende Wechselspannung in jedem Augenblick Null ist. Zur Verbesserung dieses Abgleichs in bezug auf die Wechselspannungskomponente kann man noch einen Kondensator I3 zum Millivoltmeter 1I parallel schalten. Gegebenenfalls kann man auch unter Fortlassung des Widerstandes I2 die Wechselspannungskomponente lediglich durch Parallelschalten des Kondensators I3 zum Millivoltmeter beseitigen.
• Bei steigendem Druck erwärmt sich die Lötstelle 8 durch die Wärmezuleitung seitens des Heizbandes 10 immer mehr, während die Temperatur der Lötstelle 7 praktisch konstant ist. Das Heizband 10 muß dabei senkrecht zu den Drähten c und d des Thermoelementes angeordnet sein, d. h., es muß die Schmalseite des Heizbandes 10 der Lötstelle 8 zugewendet sein, um eine Erwärmung dieser Lötstelle 8 durch Wärmestrahlung zu vermeiden. Bei abnehmendem Druck wird die Wärmeableitung von der Lötstelle 7 durch die umgebende Gashülle immer geringer, so daß die Lötstellentemperatur und damit die entsprechende Thermospannung an der Lötstelle 7 mit abnehmendem Druck steigen, während die Temperatur der Lötstelle 8 bei abnehmendem Druck praktisch konstant ist. Der Nullpunkt des Millivoltmeters 11 liegt in der Mitte der Skala und wird bei mittleren Drücken erreicht. Bei hohen bzw. niedrigen Drücken schlägt das Instrument je nach der Polung nach rechts bzw. links aus.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE I. Thermoelektrisches Vakuummeter, bestehend aus einem Heizband und einem Thermoelement, dessen beide Lötstellen sich in dem Vakuumraum befinden, dadurch gekennzeichnet, daß nur die eine Lötstelle (7) durch einen Wechselstrom direkt geheizt wird, während die andere Lötstelle (8) in bekannter Weise durch das Heizband indirekt geheizt wird.
2. 2. Thermoelektrisches Vakuummeter nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizband senkrecht zu der Drahtrichtung an der indirekt geheizten Lötstelle verläuft und dieser seine Schmalseite zukehrt.
3. 3. Thermoelektrisches Vakuummeter nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe zu einem die Gesamtspannung des Thermoelementes messenden Millivoltmeter (I I) eine Wechselspannung geschaltet ist, welche der durch die direkte Wechselstromheizung der einen Lötstelle am Millivoltmeter auftretenden Wechselspannung entgegengerichtet ist In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 739 726, 740 430, 835532.