Titel: Wiborgh's Pyrometer.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1889, Band 271 (S. 163–169)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj271/ar271027

J. Wiborgh's Luftpyrometer.

(Schluſs des Berichtes S. 118 d. Bd.)

Zum Schütze gegen Beschädigungen ist die Manometerröhre in ein Metallkästchen D eingelassen, welches vorn mit der Glasscheibe G verschlossen ist. Die längere Manometerröhre B1 reicht durch das Kästchen längs der Metallröhre P nach aufwärts. Die Metallröhre enthält den Holzcylinder O, welcher mittels des Knopfes O1 gedreht werden kann und auf welchem die Scala befestigt ist. Um letztere sichtbar zu machen, besitzt die Metallröhre P neben der Manometerröhre einen Schlitz. Durch Drehung des Scalencylinders kann die richtige, d.h. die dem Barometerstande entsprechende Scala zum Manometerrohre gebracht werden. Um das Eindringen von Staub in die offene Manometerröhre B1 und die Verunreinigung des Quecksilbers zu verhindern, wird etwas Baumwolle in deren oberes Ende gesteckt, über welches man ein Glasdach hängen kann.

Wenn das Luftvolum V1 ebenso warm ist als die Thermometerkugel, und das Quecksilber bis zur Marke m gedrückt wird, steigt dasselbe, wie früher gesagt, in der Manometerröhre B1 auf eine gewisse Höhe, welche den, dem vorhandenen Barometerstande entsprechenden Nullpunkt des Instrumentes bezeichnet.

Um zu erfahren, welche Scala die richtige ist, braucht man daher den Scalencylinder nur so zu drehen, daſs jene Scala neben der Manometerröhre steht, deren Nullpunkt mit dem eben erwähnten Quecksilberstande zusammenfällt. Sollte jedoch das Instrument so angebracht sein, daſs V wärmer als V1 ist, so ist es natürlich nicht möglich, auf diese Weise die richtige Scala zu ermitteln.

Um in diesem Falle nicht ein besonderes Barometer anwenden zu müssen, ist an der Manometerröhre eine dritte, in die Kugel Q1 endigende |164| Röhre Q angebracht, welche nach unten in die gemeinsame Röhre R ausmündet. Beim Einpressen des Quecksilbers in das Manometer steigt es natürlich auch in die eben genannte Röhre Q und erreicht für den Nullpunkt des Instrumentes eine gewisse Höhenlage, bei welcher die Marke r eingeritzt ist. Hier ist wieder derselbe Grundgedanke angewendet wie beim ganzen Pyrometer, nämlich, daſs ein bestimmtes Luftvolum in ein anderes hineingepreſst wird; denn, wenn die Röhre Q und die Kugel Q1 gleiche Temperatur haben, kann der Nullpunkt des Pyrometers mit Zuhilfenahme der Marke r bestimmt werden, wenn auch V wärmer als V1 ist.

Da das dargestellte Pyrometer, wie schon erwähnt, hauptsächlich zur Bestimmung der Temperatur des Gebläsewindes von Hochöfen dienen soll, so ist das Instrument kräftig gebaut und läſst sich leicht und bequem in einer Gasleitung anbringen. Um den unteren Theil der Porzellanröhre A, welcher die Thermometerkugel enthält und daher gebrechlicher ist, zu schützen, ist dieser Theil von einer durchlöcherten Metallhülse X umgeben. Der obere Theil dieser Röhre ist jedoch nicht mit Metall bekleidet und zwar theilweise, weil er eine genügende Festigkeit besitzt, theils aber auch, weil das Porzellan als schlechterer Wärmeleiter dazu dienen soll, die anderen Theile des Instrumentes vor der Wärme des Gasleitungsrohres zu schützen. Die Metallhülse X trägt einen conischen Ring Y, welcher in einer passenden Oeffnung der Gasleitungsröhre ruht, wenn das Instrument in dieselbe eingesetzt ist. Um das Instrument gegen die strahlende Wärme der Gasleitung zu schützen, ist auf dem vorgenannten Metallringe eine Platte Z angebracht.

Es hängt von den örtlichen Verhältnissen ab, ob man das Instrument bequemer oben auf dem Gasleitungsrohre oder an dessen Seiten anbringen kann und ist dasselbe für beide Fälle vorgerichtet. Für diesen zweiten Fall ist der Metallcylinder H1, welcher die Verbindung zwischen der porzellanenen Haarröhre und dem Manometer herstellt, so eingerichtet, daſs die Manometerröhre A entfernt und mit dem Stopfen U vertauscht werden kann.

Zum Einkitten der Pyrometer- und Manometerröhre in ihre Metallhülsen dient ein Kitt, welcher durch Mischung von fein geriebenem Bleioxyd (Glätte) mit so viel Glycerin erhalten wird, daſs die Masse ziemlich dick ist. Dieser Kitt erhärtet in einigen Stunden, dichtet ausgezeichnet und verträgt eine Erhitzung bis ungefähr 250°, bevor er sich zersetzt. Um eine Verstopfung der Haarröhre beim Kitten zu vermeiden, vereinigt man beide Röhren mittels eines in dieselben gesteckten Metalldrahtes, hierauf entfernt man die Enden der Röhren etwas aus den Metallhülsen und bestreicht sie mit einer Lage Kitt. Nach Verlauf von ungefähr einer halben Stunde entfernt man den überflüssigen Kitt aus der Hülse und zieht den Metalldraht heraus.

Beim Vertragen des Pyrometers muſs das Quecksilber abgesperrt |165| werden, damit es nicht in die Manometerröhre kommen kann. Zu diesem Zwecke findet sich zwischen dem Kautschukballe und der Manometerröhre eine Klemme E, welche aus einem Paare mittels der Schraube S2 bewegbaren Metallplatten besteht. Die Schraube S läſst sich mittels derselben Scheibe S1 handhaben, welche auch zur Drehung der Schraube S dient. Die Temperatur des in V einzupressenden Luftvolums V1 ist gleich jener der umgebenden Luft, die an dem unweit des Manometers angebrachten Thermometer T abgelesen werden kann.

Berechnung und Herstellung der Pyrometerscala. Bevor man die Scala berechnen und herstellen kann, muſs die Lage des Nullpunktes bestimmt werden. Zu diesem Zwecke bringt man auf der Manometerröhre knapp unter dem Ende der Haarröhre einen deutlich sichtbaren Ritz m an (vgl. Fig. 2 und 3 S. 124). Hierauf schraubt man den Bolzen U heraus, damit das Quecksilber in beiden Manometerröhren unter dem Atmosphärendrucke stehe, drückt nun das Quecksilber bis zur Marke m, worauf man die Höhe, welche das Quecksilber in der anderen Röhre erreicht, mittels eines Katetometers miſst und mit einer beliebigen Marke auf dieser Röhre bezeichnet. Nun läſst man das Quecksilber bis m2, d. i. bis unterhalb der Röhren Q und B1 sinken, setzt den Schraubenbolzen U wieder ein und legt, um die Capillarröhre luftdicht abschlieſsen zu können, eine Kautschukplatte von höchstens 0mm,5 Dicke und etwas kleinerem Durchmesser als die Schraube U besitzt, dazwischen. Eine ähnliche Packung muſs auch beim Einschrauben der Pyrometerröhre in die Hülse H angewendet werden, nur mit dem Unterschiede, daſs hier in der Mitte der dünnen Kautschukplatte ein Loch angebracht sein muſs, damit die Capillarröhren mit einander in Verbindung stehen können.

Wenn das Quecksilber nun wieder bis zur Marke m gedrückt wird, steigt es in der anderen Manometerröhre bis zu einer gewissen Höhe, welche ebenfalls gemessen oder irgendwie auf der Röhre bemerkt wird. Wurden diese beiden Beobachtungen unter dem bekannten Barometerdrucke H angestellt und haben die beiden Luftvolume V und V1 gleiche Temperatur, so ist der Unterschied der Preſshöhen h, welcher aus diesen beiden Messungen hervorgeht, gerade dem Nullpunkte des Thermometers bei dem betreffenden Barometerstande entsprechend, nach der Formel

.

Da nun h und H in Ziffern bestimmt werden können, ist auch für y das Instrument das Verhältniſs bekannt, und hieraus kann die Lage des Nullpunktes für jeden Barometerstand berechnet werden. Nach dem zweiten Gliede der Gleichung 2

ergibt sich, wie hoch für den Barometerstand H und einen gewissen |166| Temperaturunterschied zwischen den beiden Luftvolumen V und V1 (z.B. von 1000°) die Quecksilbersäule über den Nullpunkt steigen muſs. Da nun für einen bestimmten Barometerstand sowohl die Lage des Nullpunktes als die Länge der Scala für einen bestimmten Temperaturunterschied (von 1000°) bekannt sind, ist es leicht, die Scala für diesen Barometerstand zu entwerfen, da ja, wie schon erwähnt, die Druckunterschiede den Temperaturunterschieden proportional sind. Theilt man also, in unserem Falle, die gefundenen Scalenlängen in 100 Theile, so entspricht jeder derselben einem Temperaturunterschiede von 10°.

Auf diese Weise kann man die Temperaturscalen (z.B. für 730, 745, 760, 775 und 790mm Barometerstand) berechnen, zeichnen und auf dem Holzcylinder O befestigen. Zum Zeichnen zieht man sich zwei parallele Linien l und l, in einer Entfernung von einander, welche dem Umfange des Holzcylinders gleich ist (Fig. 3 a. a. O.). Den Zwischenraum zwischen diesen Linien theilt man in fünf gleich breite Streifen, in welche die, den obengenannten Barometerständen entsprechenden Scalen eingezeichnet werden. Nun wählt man den Nullpunkt für eine Scala, z.B. für 730mm Barometerstand, willkürlich und berechnet die Lage der übrigen im Verhältnisse zu diesem.

Nachdem die Scalen gezeichnet sind, wird der Scalencomplex ausgeschnitten, zusammengerollt und so verklebt, daſs die Linien l und l zusammenfallen, auf den Cylinder gesteckt und mit einigen kleinen Stiften daran befestigt. Hierbei muſs man jedoch darauf achten, daſs die Nullpunkte in die richtige Höhe kommen. Endlich wird die Scala gefirniſst oder mit einem Glascylinder umgeben, um sie möglichst gegen Beschmutzung zu schützen.

Anstatt die Scalen für jeden einzelnen Barometerstand zu beschreiben, kann man, wie Fig. 3 zeigt, sich auch darauf beschränken, nur die Scalen für den höchsten und niedersten gewöhnlich vorkommenden Barometerstand zu berechnen und zu zeichnen und die gleichen Temperaturintervallen entsprechenden Punkte mit geraden Linien zu verbinden, so daſs deren Schnitte mit zwischen den Linien l und l in entsprechenden Intervallen gezogenen Senkrechten die Scalen für die gewünschten Barometerstände vorstellen.

Letztere Methode bietet den Vortheil, zwischen den gegebenen Scalen liegende Barometerstände leichter abschätzen zu können.

Handhabung des Instrumentes. Nach jeder Abschraubung oder Umsetzung der Pyrometerröhre A untersucht man, ob das Instrument dicht sei, indem man das Quecksilber bis zur Marke m drückt, wobei es im anderen Manometerschenkel mindestens 1 bis 2 Minuten lang auf gleicher Höhe bleiben muſs. Wäre eine Undichtheit vorhanden, so müſste es im letzteren Schenkel sinken, im ersteren aber steigen und in die Haarröhre eintreten.

Bei einer derartigen Beobachtung, sowie bei Temperaturbestimmungen |167| im Allgemeinen muſs man sich daran erinnern, daſs in Folge der Compression eine kleine Temperatursteigerung beim Einpressen des Volum V1 entsteht. Sind V und V1 gleich warm, so bewirkt die erwähnte Temperatursteigerung, daſs der Quecksilberstand h unmittelbar nach dem Einpressen der Luft etwas sinkt und erst nach Verlauf von ungefähr einer halben Minute stetig bleibt. Wenn aber V1 kälter ist als V verursacht das Einpressen der kälteren Luft im Gegentheile ein Sinken der Temperatur, und in diesem Falle wirkt die Compression günstig, indem sie dazu beiträgt, daſs die Luft schneller die gesuchte Temperatur, das ist jene, welche die Thermometerkugel vor dem Einpressen des Luftvolums V1 hatte, annimmt.

Bei Temperaturbestimmungen ereignet es sich öfters, daſs, wenn das Quecksilber bis zur Marke m getrieben ist und man dann die Schraube S losläſst, das Quecksilber etwas sinkt, aber nicht nur in der Röhre B1, sondern gleichmäſsig in beiden Röhren; dies rührt jedoch nur von der Elasticität des Kautschukballes her.

Im Uebrigen hat man bei der Handhabung des Instrumentes folgende Regeln zu beobachten:

1) Das Quecksilber darf nie höher als zur Marke m gedrückt werden.

2) Nach jeder Beobachtung muſs das Quecksilber sogleich wieder so weit sinken gelassen werden, daſs dessen Oberfläche unter die Vereinigung der Röhren B1 und Q zu stehen kommt.

3) Man soll keine Beobachtungen machen, wenn die Thermometerkugel im raschen Steigen oder Sinken der Temperatur begriffen ist.

4) Wenn der herrschende Barometerstand nicht bekannt ist, drückt man das Quecksilber zunächst zur Marke r auf der Röhre Q und dreht dann den Scalencylinder, bis dessen Nullpunkt mit dem Quecksilberstande in der Manometerröhre zusammenfällt. Dies ist nämlich dann die richtige Scala, auf welcher die Temperaturablesung zu erfolgen hat.

5) Bei genaueren Temperaturbestimmungen wartet man mit der Ablesung 15 bis 30 Secunden, während welcher Zeit man das Quecksilberniveau beständig auf m eingestellt erhält.

Gegen die Construction des Pyrometers kann eingewendet werden, daſs die Luft, deren Ausdehnung zur Temperaturbestimmung angewendet wird, nicht frei von Feuchtigkeit ist. Jedoch ist die Einwirkung der gewöhnlichen Luftfeuchtigkeit nicht sonderlich groſs, weil sich die der Luft beigemengte Feuchtigkeit hinsichtlich ihres Verhaltens bei der Compression und Ausdehnung bei steigender Temperatur immer mehr den permanenten Gasen nähert.

Bei Temperaturbestimmungen, welche nur praktischen Zwecken dienen, ist es daher nicht von Bedeutung, ob ganz trockene Luft angewendet wird oder nicht. Wenn man jedoch z.B. für wissenschaftliche Untersuchungen diesen Fehler vermeiden will, läſst sich dies leicht erreichen, indem man auf die Manometerröhre B1 ein Rohr aufsetzt, |168| welches Chlorcalcium oder mit Schwefelsäure befeuchtete Bimssteinstücke enthält, indem dann nur vollkommen trockene Luft in die Manometerröhre und die Thermometerkugel kommen kann.

Gegenüber den bisher angewendeten Pyrometern ähnlicher Art hat das neue Luftpyrometer wesentliche Vortheile: es ist von einfacher Construction, kann von einem gewöhnlichen Arbeiter gehandhabt werden, gibt für einen und denselben Temperaturunterschied immer gleich groſsen Ausschlag, gleichgültig ob die Temperatur höher oder niederer sei; die Temperaturbestimmung ist rasch und doch mit groſser Genauigkeit ausführbar; die Thermometerkugel ist nur in dem Augenblicke, in welchem die Temperaturbestimmung ausgeführt wird, einem verschiedenen Auſsen- und Innendrucke ausgesetzt und das Pyrometer ist ohne weitere Vorbereitungen für eine neue Temperaturbestimmung bereit – lauter Eigenschaften, welche zur Erfüllung des Zweckes, für welchen das Pyrometer construirt ist – ein praktisches und zuverlässiges Pyrometer für industrielle Zwecke zu sein – beitragen.

Das Luftpyrometer kann erhalten werden durch F. O. Söderberg, Bergsskolans vaktmästar, Stockholm.

Zu dem vorstehend Gesagten bemerkt genannter Referent: Ein brauchbares, verläſsliches und bequemes Pyrometer ist schon seit Langem ein wahres Bedürfniſs der Industrie, ganz besonders aber der Metallurgie. Das beschriebene Wiborgh'sche entspricht den Anforderungen der Praxis vollkommen – nur in gewissen Fällen reicht es nicht bis zu den höchsten zur Verwendung kommenden Temperaturen.

Da nämlich das Porzellan bei etwa 1550° C. erweicht, kann es zu Temperaturbestimmungen bis rund 1500° C. Verwendung finden und sind die damit erhaltenen Zahlen sehr genau (der mittlere Fehler dürfte etwa ± 10° betragen).

Die Genauigkeit und Handlichkeit des Instrumentes macht in uns den Wunsch rege, dasselbe durch nachfolgende kleine Veränderungen noch allgemeiner anwendbar zu machen.

1) Dürfte es sich empfehlen, dem Instrumente einige (mindestens zwei) Pyrometerröhren beizugeben. Dies bedingt natürlich auch die Mitgabe von mehreren Scalen oder die Anbringung mehrerer Marken am Instrumente.

2) Um das Quecksilber aus dem Manometerrohre vollständig entfernen zu können, dürfte es gut sein, die Röhre R an ihrem Ende nach abwärts zu biegen, so daſs der Kautschukball eine senkrechte Stellung einnimmt.

3) Da in gebirgigen Gegenden der Luftdruck häufig unter 730mm sinkt, wären auch noch für niedere Barometerstände Scalen anzubringen (für Neuberg bis 680 oder 690mm).

4) Die Scalen wären bis auf die höchste zulässige Temperatur zu verlängern.

|169|

5) Im Interesse der Genauigkeit der Ablesungen bei Messung hoher Temperaturen wären Scalen mindestens für je 10mm Unterschied im Barometerstande anzubringen.

6) Vielleicht wäre es auch günstig, die Kugel des Thermometers T in die Erweiterung V1 des Manometerrohres einzuschmelzen.

Zum Schlusse wollen wir noch den Nachweis liefern, daſs durch die Ausdehnung des Pyrometergefäſses kein merkbarer Fehler in den Temperaturbestimmungen hervorgerufen wird.

Nimmt man den Ausdehnungscoefficienten des Porzellanes K mit 0,00003 an, so wird

gegenüber der Gleichung (2):

Es wird somit

h = 1,00003 Th1,

d.h. bei einem Temperaturunterschiede von 1000° C. zwischen den Volumen V1 und V wird der Ueberdruck h um 0,00003 seiner Gröſse zu klein gefunden. Da nun die Temperaturunterschiede den Ueberdrücken proportional sind, ergeben sich die Temperaturbestimmungen etwa um 0,003 Proc. des gefundenen Werthes zu nieder, was also bei 1000° etwa um 0,03° zu wenig ergibt. Der hieraus resultirende Fehler ist also vollkommen unmerklich.

Suche im Journal   → Hilfe
Alternative Artikelansichten
  • XML
  • Textversion
    Dieser XML-Auszug (TEI P5) stellt die Grundlage für diesen Artikel.
  • BibTeX
Feedback

Art des Feedbacks:
Ihre E-Mail-Adresse:
Anmerkungen: