DE272448C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVI 272448 KLASSE 42 i. GRUPPE

Schaltungsanordnung für Thermoelemente. Patentiert im Deutschen Reiche vom 3. April 1912 ab.

Die Länge der Schenkel der zur Messung hoher Temperaturen verwendeten, aus Edelmetallen, z. B. Platin und Platin-Rhodium, hergestellten Thermoelemente pflegt man mit Rücksicht auf ihren hohen Preis möglichst kurz zu wählen. Im allgemeinen reicht die Länge' der Elementdrähte nicht dazu aus, um ihre Enden unmittelbar an das die Temperatur anzeigende Meßgerät anklemmen zu können,

ίο sondern man pflegt die Enden der Elementschenkel durch besondere Leitungen mit den Klemmen des Meßgerätes zu verbinden. Hierbei kommt es sehr häufig vor, daß die Enden der Elementschenke], die sogenannten »kalten Lötstellen«, einer von der Temperatur des Meßgerätes wesentlich verschiedenen, sehr hohen Temperatur ausgesetzt sind. In solchem Falle ist aber die gemessene Temperatur um den Betrag derjenigen Temperaturdifferenz, welche zwischen den kalten Lötstellen und den Instrumentenklemmen besteht, zu niedrig. Man hat diesen Fehler bereits durch eine entsprechende Wahl und Ausbildung des Materials der Zwischenleitungen sowie durch Einschaltung eines Hilfsthermoelementes zu kompensieren versucht. Gemäß der Erfindung kann dieser Fehler dadurch beseitigt werden, daß parallel zu der einen Verbindungsleitung eine weitere Leitung aus einem vom Material der beiden Verbindungsleitungen verschiedenen Material und in Reihe mit der zusätzlichen Verbindungsleitung ein bestimmter Widerstand geschaltet werden.

Der Zeichnung gemäß besteht die Einrichtung aus folgenden Teilen:

a, b sind die beiden Schenkel des Hauptthermoelementes. L ist seine warme Lötstelle, die der zu messenden Temperatur T ausgesetzt ist. An die Enden A₁ B der Elementschenkel, die sogenannten »kalten Lötstellen«, sind zwei aus gleichem Material, z. B. Kupfer, gefertigte Verbindungsleitungen c, d angeschlossen, deren Enden C, D sich in unmittelbarer Nähe des Meßgeräts befinden und dessen Temperatur ausgesetzt sind. An den Punkt B ist außer der Leitung d auch noch eine Leitung f angeschlossen, die aus einem vom Material der Leitungen c, d verschiedenen Material gefertigt ist und die in B entstehende Spannung kompensieren soll. Da der Endpunkt F der Leitung f ebenfalls wie D die Temperatur des Meßgeräts besitzt, so ergibt dieses Nebenelement eine Thermokraft, welche durch die zwischen den Anschlußklemmen A, B und dem Meßgerät bestehende Temperaturdifferenz bedingt ist. Parallel zu d und f, d. h. dem Hilfsthermoelement, ist ein zweckmäßig regelbarer Widerstand W geschaltet. Das zur Anzeige der zu messenden Temperaturen dienende Meßgerät G ist an die Endpunkte C und -F gelegt.

Im folgenden bedeute:

E₁ die Thermokraft des Hauptthermoelementes,

E₂ diejenige des Hilfsthermoelementes,

i_x die Stromstärke in dem aus dem Meßgerät G und den Drähten c, a, b bestehenden Teil des Stromkreises,

W₁ den Widerstand des Meßgeräts G und der Drähte c, α und b,

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Claims (3)

W2 den Widerstand des Drahtes d + W, w3 den Widerstand des Drahtes f; fernerhin: T die zu messende Temperatur, t die Temperatur der »kalten Lötstellen« A1B, t0 die Temperatur des Meßgeräts. Berechnet man auf Grund des Kirchhoffschen Gesetzes die Stärke des das Meßgerät ίο durchfließenden Stromes, so erhält man dafür den Ausdruck: 1W1 (w2 + W3) + W2 W3 Berücksichtigt man, daß die Thermokraft E1 mit einer großen Annäherung proportional der Temperaturdifferenz T — t ist und E2 proportional t —10 ist, d. h.: E1=BL-(T-I) t) so läßt sich der Ausdruck für I1 in folgende Form bringen: (4.) Z1=M(W2 + W3) (T + nw2(t — tQ), wo m und η zwei Konstanten bedeuten. Wie aus dieser Gleichung zu ersehen ist, wird in dem Fall, wenn (5·) d. h. (6.) m (w2 W3 : τ gemacht wird, der Ausdruck für I1 in der folgenden Form geschrieben werden können: (7.) H = γ (T -tj, d. h. es werden dann die Angaben des Meßgeräts mit der zu messenden Temperaturdifferenz T —10 direkt proportional. Die hierzu erforderliche, in Gleichung 6 angegebene Bedingung läßt sich bei verschiedenen Beträgen der Konstante β erfüllen; denn man braucht nur den Widerstand W entsprechend zu wählen. Sieht man also von den quadratischen Gliedern in den Ausdrücken der Thermo-E. M. Ke. der beiden Thermoelemente ab, so läßt sich nach der hier angegebenen Methode eine vollkommen genaue Kompensation erzielen, wenn auch die Thermokraft des Nebenelementes, d. h. die Konstante ß, in verschiedenen Fällen verschieden groß ist. Wie auch aus Gleichung 6 zu ersehen, ist die Kompensation nach dieser Methode nur in denjenigen Fällen ausführbar, wenn die Konstante β größer ist als die Konstante der Thermokraft α des Hauptelementes. Da die Widerstände der Drähte d und f nicht genau konstant sind, sondern mit der anwachsenden Temperatur t veränderlich sind, so muß, um bei allen Werten von t eine vollkommene Kompensation zu erzielen, W im Sinne der Gleichung 6 veränderlich gemacht werden. Aus diesem Grunde ist es zweckmäßig, den Widerstand W regelbar zu machen und an dem zur Änderung des Widerstandes dienenden Organ eine zweckmäßig in Temperaturgraden geteilte Skala anzuordnen, mit Hilfe welcher der Widerstand W gemäß den Änderungen der Temperatur t verschieden eingestellt werden kann. Man kann auch symmetrisch zu dem Thermoelement d, f ein zweites Thermoelement an der Verbindungsstelle A mit dem einen Schenkel c anordnen, wobei allerdings die von diesem zweiten Thermoelement entwickelte Thermokraft das entgegengesetzte Vorzeichen aufweisen muß als die von dem Thermoelement d, f erzeugte Thermokraft. Diese Temperatur-Kompensationseinrichtung läßt sich ebensogut auch in dem Falle anwenden, wenn an Stelle des einen Hauptthermoelementes eine aus mehreren in Reihe oder in der eingangs erwähnten Weise geschalteten Thermoelementen bestehende Kombination verwendet wird. Der regelbare Abgleichwiderstand wird zweckmäßig am oder im Meßgerät selbst angeordnet. Die zwischen dem Meßgerät und der kalten Lötstelle befindlichen drei Leitungen c, ä und / werden zweckmäßigerweise zu einer dreiadrigen Litze oder einem solchen Kabel vereinigt. Patent-Air Sprüche:

1. Schaltungsanordnung für Thermoelemente zur Vermeidung der schädlichen Thermokräfte, die an den Verbindungsstellen der beiden Schenkel des eigentlichen Thermoelementes mit den Verbindungsleitungen zum Meßinstrument entstehen, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu der einen Verbindungsleitung (d) noch eine weitere Leitung (f) aus einem vom Material der beiden Verbindungsleitungen verschiedenen Material und in Reihe mit jener Verbindungsleitung (d) ein Widerstand (W) geschaltet sind, welch letzterer so bemessen ist, daß die Summe aus den Widerständen der Verbindungsleitung (d) und des Widerstandes (W) sich zu der aus diesen beiden Widerständen und dem Widerstand der zugeschalteten dritten Leitung (f) gebildeten Summe so verhält wie die Konstante der Thermokraft des Hauptthermoelementes (L) zu derjenigen des Hilfsthermoelementes (B).

2. Schaltungsanordnung nach Anspruchi,

dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (W) regelbar ist, zum Zwecke, die zwischen den Widerständen einzuhaltende Beziehung bei verschiedenen Temperaturen der Verbindungsleitungen (d, f) herstellen zu können.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch ι oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auch die zweite Verbindungsleitung (c) zu einem Hilfsthermoelement ergänzt ist, dessen Thermokraft der des ersten Elementes entgegengerichtet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.