Titel: | Fernthermometer. |
Autor: | Karl Scheel |
Fundstelle: | Band 332, Jahrgang 1917, S. 1 |
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Fernthermometer.
Von Geh. Regierungsrat Professor Dr. Karl Scheel, Berlin-Dahlem.
SCHEEL: Fernthermometer.
Fernthermometer werden seit langer Zeit für die Zwecke der Feuermeldung benutzt.
In der Regel handelt es sich dabei um eine sehr einfache Form von Meßinstrumenten,
welche man auch wohl Alarmthermometer nennt, und deren Aufgabe darin besteht, die
Ueberschreitung einer Höchsttemperatur der Ueberwachungsstelle bekannt zu geben.
Wesentlich höhere Anforderungen stellt der Heizungsingenieur an das Fernthermometer.
Er verlangt nicht nur die Fernmeldung einer höchsten und einer niedrigsten
Temperatur, sondern er wünscht meist auch noch eine Kenntnis vom Steigen oder Fallen
der Temperatur am fernen Ort zu erlangen, um danach die Zentralheizung für die
verschiedenen von ihm versorgten Teile eines Gebäudes einstellen zu können.
Aehnliche Wünsche hat der Maschineningenieur, wenn er den Wärmezustand der
empfindlichen Teile seiner Maschinen überwachen soll; namentlich die auf einen engen
Raum zusammengedrängten Maschinen eines Schiffes bedürfen besonders sorgfältiger
Wartung.
In neuerer Zeit gewinnen auch technische Betriebe in immer steigendem Maße Interesse
an der Fernmeldung von Temperaturen; die hier zutage tretenden Bedürfnisse
beschränken sich nicht mehr auf enge Bereiche, sondern erstrecken sich auf alle der
Messung überhaupt zugänglichen tiefen, mittleren und hohen Temperaturen.
Alarmthermometer.
Wir betrachten zunächst kurz die Alarmthermometer, deren wirksamer Teil ein
Quecksilber- oder ein Metallthermometer ist. In ein gewöhnliches
Quecksilberthermometer ist unten in die Kugel und bei einem bestimmten Gradstrich je
ein Platindraht eingeschmolzen. Werden beide Drähte mit Zwischenschaltung einer
galvanischen Batterie und eines Läutewerkes miteinander verbunden, so wird der durch
Temperaturanstieg sich verlängernde Quecksilberfaden den Stromkreis schließen und
das Läutewerk in Tätigkeit versetzen.
Es sind zahlreiche Versuche unternommen, die Alarmtemperatur am selben
Thermometer veränderlich zu machen. Die bekanntesten Mittel zur Erreichung dieses
Zieles sind einerseits die Veränderung der Quecksilbermenge im Thermometer, wie sie
dem Chemiker vom Gebrauch der sogenannten Beckmann-Thermometer geläufig ist; andererseits hat man statt des festen
eingeschmolzenen oberen Kontaktes einen Kontakt durch ein Eisenstäbchen vorgesehen,
das an einer schwachen Spiralfeder hängend durch einen von außen wirkenden Magneten
mit mäßiger Reibung in der Thermometerkapillare verschoben werden kann. Endlich hat
man auch das Ziel der Fernmeldung mehrerer Temperaturen dadurch zu erreichen
gesucht, daß man statt eines in die Kapillare
eingeschmolzenen Metalldrahtes deren mehrere anordnet, die gleich weit, etwa um je
einen Temperaturgrad voneinander entfernt sind. Da jeder neu hinzugefügte Kontakt
eine weitere Leitung zum Beobachtungsort bedingt, wird ein solches
Mehrfach-Alarmthermometer ein recht ungeschicktes Instrument.
Textabbildung Bd. 332, S. 1
Abb. 1.
Aus der großen Zahl der Metallthermometer möge hier nur die sehr verbreitete
Feuermelderkonstruktion der Firma Oscar Schöppe in
Leipzig genannt werden. Der wirksame schwach gekrümmte Metallstreifen b (Abb. 1) ist mittels
zweier Schrauben s an einem gußeisernen Träger
befestigt. Bei Temperaturerhöhung biegt sich der Streifen durch und legt sich bei
Erreichung einer Höchsttemperatur gegen eine Kontaktschraube e, welche die Einstellung einer höheren oder niedrigeren Alarmtemperatur erlaubt. Die
Vorrichtung kann, wie die Abbildung zeigt, für Arbeitsstrom oder auch für Ruhestrom
ausgebildet werden. Im letzteren Falle sitzt die Kontaktschraube auf der konkaven
Seite des Metallstreifens b, diesen für gewöhnlich
berührend; bei Erreichung einer Höchsttemperatur wird durch Abheben des Streifens
von der Schraube der Kontakt unterbrochen.
Thermometer mit mechanischer
Uebertragung.
Im Gegensatz zu den Alarmthermometern zeigen die übrigen Fernthermometer nicht
einzelne Temperaturen sprungweise, sondern alle Temperaturen in einem größeren oder
kleineren Bereich kontinuierlich an. Die ältesten und auch heute wohl noch am
meisten verbreiteten Instrumente dieser Art benutzen eine mechanische Uebertragung.
Letzten Endes ist in diesem Sinne jedes Quecksilberthermometer, dessen Teilung nicht
unmittelbar an die Kugel anschließt, als ein Fernthermometer anzusprechen. Man hat
in der Tat gläserne Quecksilberthermometer von 3 bis 4 m Länge, deren Kugel nur
wenige Zentimeter lang und deren Skala nicht länger als ½ m ist. Zwischen Kugel und
Teilung ist ein Halsstück mit engem Kaliber zwischengeschmolzen, durch das hindurch
das Quecksilber aus der Kugel in die Teilungskapillare hinübergeschoben wird. Solche
Thermometer sind zum festen Einbau in hoch oder tief temperierte Räume (Schornsteine
oder Kühlhäuser oder dergleichen) bestimmt. Das lange Halsstück befindet sich in der
Wand; das enge Kaliber dieses Stückes ist erforderlich, um die von der wechselnden
Temperatur der Wand herrührende Unsicherheit, die eine ähnliche Rolle spielt wie die
Unsicherheit in der Kenntnis der Temperatur des herausragenden Fadens eines
Quecksilberthermometers, nach Möglichkeit herabzumindern.
Die schwierige Herstellung solcher gläserner Ungeheuer und ihre leichte
Verletzbarkeit hat zur Konstruktion metallischer Quecksilberthermometer geführt. Als
Fernthermometer sind sie ganz wie die eben beschriebenen gläsernen Thermometer
eingerichtet. Die Uebertragung der Ausdehnung des Quecksilbers im Gefäß geschieht
durch ein nach Bedarf mehrere Meter langes biegsames enges Stahlrohr, die Ablesung
an einem geteilten Glasrohr, das an das Ende der Stahlkapillare angekittet ist.
Gebräuchlicher ist es, nicht die durch die Temperaturerhöhung hervorgerufene
Ausdehnung des Quecksilbers selbst zu beobachten, sondern den bei der Ausdehnung
entstehenden inneren Druck des Thermometers auf ein mit dem Ende der Stahlkapillare
verbundenes Manometer wirken zu lassen, das man zu diesem Zweck in Temperaturgrade
einteilt. Solche Vorrichtungen mit den verschiedensten Manometerkonstruktionen
werden von den Firmen Schäffer & Budenberg in
Magdeburg-Buckau, Steinle & Hartung in Quedlinburg
und anderen in den Handel gebracht.
Bei Anwendung langer Leitungen werden die Angaben der Metall-Quecksilberthermometer
gleich denen der gläsernen Thermometer mit langem Halsstück von der Temperatur
der Uebertragungskapillare abhängig. Handelt es sich um eine dauernde Veränderung,
die etwa dadurch hervorgerufen ist, daß die Benutzung der Thermometer in anders
temperierten Räumen als bei der Justierung erfolgt, so kann man eine Neujustierung
wohl durch eine Veränderung des Uebertragungsvolumens vornehmen. Zu diesem Zweck ist
an Thermometern mit mehr als 3 m langer Kapillare von der Firma Steinle & Hartung eine Druckstelldose vorgesehen.
Für den Fall, daß die Uebertragungskapillare ständig wechselnden Temperaturen
ausgesetzt ist – zum Beispiel bei Verlegung in der Nähe von Dampfmaschinen –
verwendet die Firma Schäffer & Budenberg ein
Kompensationsrohr, das unmittelbar neben dem Uebertragungsrohr in seiner ganzen
Länge verlegt wird. Das Kompensationsrohr taucht nicht in die zu messende Temperatur
ein, ist aber gleich dem Uebertragungsrohr mit Quecksilber gefüllt und mit einer im
Thermometergehäuse angebrachten zweiten Feder verbunden. Beide Federn sind so
angeordnet, daß die durch Temperaturschwankungen in der Leitungsstrecke entstehenden
Bewegungen der einen Feder durch die Bewegungen der anderen aufgehoben werden. Es
bleibt also eine Beeinflussung des Zeigers nur durch die im Thermometergefäß
eingeschlossene Quecksilbermenge übrig. Das Kompensationsrohr spielt, wie man sieht,
im vorliegenden Falle eine ähnliche Rolle wie bei den Temperaturmessungen des
Chemikers das Fadenthermometer, das die Fehlerquelle des herausragenden Fadens
vermeidet.
Spannungsthermometer.
Gänzlich unabhängig von der Temperatur der Verbindungskapillare wird man bei einer
anderen Art der mechanisch übertragenden Fernthermometer, deren Wirksamkeit nicht
auf der Ausdehnung einer Flüssigkeit, sondern auf dem Druck ihres gesättigten
Dampfes beruht. Das vielfach als Tauchkörper bezeichnete Gefäß eines solchen
Thermometers ist je nach der zu messenden Temperatur mit einer leichter oder
schwerer siedenden Flüssigkeit teilweise gefüllt. Die Flüssigkeit steht unter ihrem
eigenen Sättigungsdruck, der mit steigender Temperatur des Tauchkörpers beschleunigt
anwächst und durch ein längeres oder kürzeres Verbindungsrohr auf ein
Manometerzeigerwerk übertragen wird. Die Uebertragung wird dadurch möglich, daß ein
Teil der Flüssigkeit des Tauchkörpers in die niedriger temperierte Leitung
hinüberdestilliert und diese und auch die Manometerfeder anfüllt; ein Zurückfließen
des Kondensats wird durch eine zwischengefügte Kapillare verhindert. Wir haben es
hier mit einer rein hydrostatischen Uebertragung des Druckes vom Tauchkörper auf das
Zeigerwerk zu tun, die von der Art und von der Temperatur der
Uebertragungsflüssigkeit vollkommen unabhängig ist. Die einzige Fehlerquelle der
Messung tritt dann auf, wenn Tauchkörper und Manometerfeder sich gegeneinander in
anderer Höhenlage als bei der Justierung der Apparatur befinden, doch kann man diese
Fehlerquelle durch Anbringung einer Korrektion beseitigen, die man auf
experimentellem Wege oder unter Berücksichtigung der hydrostatischen Gesetze
rechnerisch leicht ermitteln kann.
Steinle & Hartung machen über die Natur ihrer
wirksamen Flüssigkeit im Tauchkörper keine näheren Angaben, Schäffer & Budenberg, welche die Spannungsthermometer auch
Thalpotasimeter nennen, verwenden für Temperaturen von + 35° bis + 180° C Aether,
oberhalb 360° bis 750° C Quecksilber als Füllflüssigkeit.
Thermometer mit elektrischer
Uebertragung.
Der Wirkungsbereich aller mechanisch übertragenden Fernthermometer ist naturgemäß ein
beschränkter. Entfernungen von 50 m werden selten erreicht, Entfernungen von 100 m
nur unter besonders günstigen Umständen überschritten. Bei noch größeren
Entfernungen ist man einzig und allein auf die einer räumlichen Beschränkung kaum
unterworfene elektrische Uebertragung angewiesen.
Die elektrische Uebertragung haben wir beim Alarmthermometer bereits kennen gelernt.
Aber das Alarmthermometer besitzt den Nachteil, nur eine, höchstens einige wenige
Temperaturen in springender Folge zu melden, während in den meisten Fällen eine
kontinuierliche Anzeige des Temperaturganges erwünscht ist.
Die Bedeutung dieses Problems geht über die Temperaturfernmessung hinaus; denn die
Fernmeldung der Angabe von Zeigermeßinstrumenten ganz allgemein wird vielfach
begehrt und ist zu den verschiedensten Zeiten auf mannigfaltigste Weise versucht
worden. Starken Anreiz, sich mit der Sache zu befassen, bot immer aufs neue die
Notwendigkeit der Uebermittlung der Kompaßangaben auf mehrere Teile eines Schiffes
und auch heute dürfte die Aufgabe noch nicht restlos gelöst sein.
Fernmeßinduktor.
Die große Zahl der Bearbeitungen des Problems kann hier nicht besprochen werden. Wir
wollen uns vielmehr auf die Darstellung der vielleicht originellsten und wohl auch
erfolgreichsten Konstruktion beschränken, die auf dem Prinzip der Induktion beruht
und von dem Rostocker Professor Moennich ersonnen
ist.
Schickt man durch eine von zwei ineinander drehbaren Spulen einen intermittierenden
elektrischen Strom, so entstehen in der zweiten Spule Induktionsströme, deren Stärke
von der Größe des von beiden Spulen eingeschlossenen Winkels abhängt. Die
Induktionsströme sind am stärksten, wenn beide Spulen einander parallel stehen, sie
nehmen mit zunehmendem Neigungswinkel ab und verschwinden, sobald die Ebenen der
beiden Spulen einen rechten Winkel einschließen.
Denkt man sich nun, etwa bei der zentralen Beheizung eines Gebäudes in irgend einem
Raum und in der Kontrollstation je einen solchen Induktor aufgestellt und die
äußeren wie die inneren Spulen durch Fernleitungen L
und l (Abb. 2)
miteinander verbunden, so wird ein durch eine Leitung – etwa die die äußeren Spulen
verbindende – gesandter intermittierender Strom in der Leitung der inneren
Spulen Induktionsströme erzeugen, deren Stärke, wie oben gezeigt, von dem
Neigungswinkel der Rollen abhängt. Wird nun die die inneren Spulen verbindende
Leitung derart geschaltet, daß die Spulen auf beiden Stationen in entgegengesetzter
Richtung durchflössen werden, so wird die Leitung dann stromlos erscheinen, wenn
beide entgegengesetzt gerichteten Induktionsströme gleich sind. Das ist aber nur der
Fall, wenn die Spulen in beiden Spulenpaaren gleiche Winkel einschließen.
Für die Fernübertragung einer Zeigerstellung wird in der Aufgabestation die
Zeigerdrehung – etwa diejenige eines Metallthermometers – durch Hebel auf die innere
Induktionsrolle übertragen; an der Beobachtungsstation wird durch Drehen an einem
Handgriffknopf die innere Spule in eine solche Lage zur äußeren gebracht, daß durch
die Leitung der inneren Spulen kein Strom mehr fließt. Alsdann haben beide inneren
Spulen die gleiche relative Lage zu den äußeren und ein mit der inneren Spule der
Empfangsstation verbundener Zeiger muß bei symmetrischer Anordnung der Skalen
dieselbe Einstellung liefern, wie der Zeiger in der Aufgabestation. Die
Stromlosigkeit der Leitung erkennt man am besten am Verstummen eines in die Leitung
eingeschalteten Telephons T.
Textabbildung Bd. 332, S. 3
Abb. 2.
Die Anordnung eines einzelnen Aufgabeinstruments erfordert die Anlage von vier
isolierten Leitungen. Bei gleichzeitiger Verwendung einer größeren Zahl von
Fernthermometern verringert sich diese Zahl verhältnismäßig. Bei n Instrumenten, welche alle von derselben Stelle aus
beobachtet werden, sind nur n + 3 Leitungen nötig, weil
man die drehbaren Spulen sämtlich in eine Leitung hintereinanderschalten kann und
nur den intermittierenden Hauptstrom der einzelnen Spulen mittels Umschalter
getrennt zufließen zu lassen braucht.
Die Moennichschen Fernthermometer sind von der Firma G. A.
Schultze in Berlin gebaut und vielfach, zum Teil in
großen Anlagen, in Betrieb gesetzt worden. Auch in anderen Fällen zum Beispiel als
Fernmanometer, Fernbarometer, Fernhygrometer, Fernwasserstandsanzeiger, ja auch zur
Konstruktion eines Entfernungsmessers ist der Moennichsche Fernmeßinduktor mit Erfolg angewendet worden. Ein näheres
Eingehen auf diese Möglichkeiten liegt aber außerhalb des Rahmens dieses
Aufsatzes.
Elektrische Thermometrie.
In neuester Zeit hat die elektrische Thermometrie ganz bedeutende Fortschritte
gemacht. Dabei versteht man unter elektrischer Thermometrie nicht nur die elektrische Uebertragung
wie beim Alarmthermometer und beim Moennichschen
Fernmeßinduktor, sondern eine Temperaturmessung, die wie im Quecksilberthermometer
die Ausdehnung des Quecksilbers, so hier die Aenderungen elektrischer Eigenschaften
unter dem Einfluß der Wärme benutzt.
Man unterscheidet zwei Arten elektrischer Thermometer, das Thermoelement und das
Widerstandsthermometer. Beide sind zwar nicht wie die Quecksilberthermometer
selbstanzeigende Vorrichtungen, sie werden aber zu sehr bequemen Thermometern, wenn
man die Meßinstrumente, mit denen sie durch Drähte verbunden sind, nicht nach
elektrischen Einheiten, sondern nach Temperaturen einteilt. Thermoelement und
Widerstand sind dann aber auch die vollkommensten Fernthermometer. Denn ob man die
Verbindungsdrähte ein Meter oder ein Kilometer lang oder noch länger wählt, ist
grundsätzlich ganz gleichgültig.
Thermoelemente.
Von den beiden Arten elektrischer Thermometer sind die Thermoelemente am leichtesten
verständlich. Werden zwei Drähte von verschiedenem Material mit ihren beiden Enden
aneinandergelötet, so daß sie von einem Metall zum anderen und wieder zum ersten
zurück eine geschlossene Schleife bilden, so wird durch die Schleife ein
elektrischer Strom fließen, sobald und solange sich die beiden Lötstellen auf
verschiedener Temperatur befinden. Der Strom verdankt sein Entstehen einer durch die
Temperaturdifferenz der Lötstellen in der Schleife hervorgerufenen
elektromotorischen Kraft (Thermokraft), die bei den zu Messungen benutzten
Drahtkombinationen mit wachsender Temperaturdifferenz, und zwar in kleineren
Intervallen dieser proportional, ansteigt. Man mißt die Thermokraft an einem
irgendwo in den Stromkreis eingeschalteten Spannungsmesser, den man der
Bequemlichkeit halber, zur Vermeidung jeder Umrechnung, wie bereits oben gesagt,
nicht nach Millivolt, sondern nach Temperaturen teilt.
In der technischen Ausführung einer Thermoelement-Meßeinrichtung arbeitet man (Abb. 3; eine Schaltungsskizze von Hartmann & Braun A.-G. in Frankfurt a. M.) mit nur
einer Lötstelle L; die anderen Enden der beiden
wirksamen Drähte D1 und
D2 sind über die
Fernleitung zu den beiden Klemmen des Spannungsmessers geführt, der nun die
Temperaturdifferenz zwischen L und den Klemmen angibt.
In den meisten Fällen wird es genügen die Temperatur an den Klemmen als
unveränderlich und gleich der Zimmertemperatur, etwa 20°, anzunehmen und
entsprechend die Teilung des Zeigerinstrumentes nach Temperaturen der Lötstelle L auszuführen.
Das zur Herstellung der Thermoelemente verwendete Drahtmaterial ist sehr
mannigfaltig; bei der Auswahl ist neben der Empfindlichkeit der Kombination die
Wärmebeständigkeit des Materials maßgebend. In niederen Temperaturen verwendet man
vielfach Eisen oder Kupfer oder Silber, mit einer Konstanten genannten
Kupfernickellegierung, in hohen Temperaturen (bis 1600°) Platin mit einer Legierung
von Platin mit 10 v. H. Rhodium. Wo irgend möglich nimmt man, um die Kosten für die
teuren Platinmetalle zu sparen, die schnelle Abnutzung der unedlen Metalle und
Metallegierungen in den Kauf, die man wohl durch kräftigen Bau (dicke Drähte) der
Elemente zu verlangsamen sucht. Auch wird vielfach ein dicker Draht in Verbindung
mit einem übergeschobenen Eisenrohr, mit dem er am einen Ende verschweißt ist, als
Thermoelement benutzt.
Textabbildung Bd. 332, S. 4
Abb. 3.
Zur Erhöhung der Haltbarkeit werden die Thermoelemente meist in Schutzrohre (H in Abb. 3)
eingeschlossen. Unbedingt erforderlich ist eine solche Verkleidung für
Platin-Platinrhodium-Elemente, weil diese Metalle durch heiße Gase zerstört werden.
Als Material für die Schutzrohre dienen Stahl, Nickel, Quarzglas, Porzellan und
Marquardtsche Masse; über diese zieht man zum weiteren Schutz häufig noch Rohre aus
Schamotte, Silit, Graphit und dergleichen.
Widerstandsthermometer.
Der wirksame Teil eines Widerstandsthermometers ist ein dünner Draht von 10 bis 100
Ohm Widerstand, der auf isolierender Unterlage aufgewickelt ist und dessen Enden zu
der nahe oder entfernt aufgestellten Meßvorrichtung führen. Besteht der Draht aus
einem reinen Metall – meist verwendet man jetzt Platindraht -, so wächst der
Widerstand des Drahtes für jeden Grad Temperaturerhöhung um ungefähr 4 v. T. seines
Wertes bei 0°. Durch die Erwärmung von 0 auf 250° würde also der Widerstand des
Drahtes verdoppelt werden.
Die Firma W. C. Heraeus in Hanau stellt
Widerstandsthermometer in folgender Weise her. Ueber ein etwa 6 cm langes und 4 mm
dickes Stäbchen aus Quarzglas wird ein Draht aus reinem Platin in Spiralwindungen
aufgewickelt.
Dann wird das Stäbchen in ein dünnwandiges Quarzglasröhrchen eingeschoben (Abb. 4a) und darauf dieses auf das Stäbchen
aufgeschmolzen (Abb. 4b), so daß der Widerstandsdraht
in Quarzglas eingebettet nahe der Oberfläche zu liegen kommt.
Durch diese Anordnung wird einerseits erreicht, daß der Widerstandsdraht vollkommen
gegen jede schädliche Einwirkung von Gasen und Dämpfen sowie gegen Dehnung und
Zerrung geschützt ist; ferner wird das Thermometer sehr empfindlich, d.h. es nimmt
die Temperatur der Umgebung sehr schnell an; endlich verträgt das Thermometer dank
der bekannten Eigenschaften des Quarzglases schroffe Temperaturwechsel; man kann es
ohne Schaden aus Zimmertemperatur schnell in hochtemperierte Bäder überführen. Die
Benutzungsgrenze des Quarzglas-Widerstandsthermometers wird zu 900° angegeben.
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Abb. 4.
Die Verknüpfung des Widerstandes mit dem Zeigerinstrument geschieht bei den
technischen Messungen in der Regel durch die Schaltung der sogenannten Wheatstoneschen Brücke (Abb.
5). Vier Drähte von den Widerständen abcd sind in der angedeuteten Weise verbunden. Von den Verbindungsstellen
a mit c und b mit d führen Drähte zu
einer konstanten Stromquelle E (Akkumulator). Die
Verbindungsstellen a mit b
und c mit d sind unter
sich leitend verknüpft und es wird in diese Zwischenleitung, die im allgemeinen als
„Brücke“ des Systems bezeichnet wird, das Galvanometer-Zeigerinstrument
G eingeschaltet. Verhalten sich die Widerstände a : b = c : d, so fließt durch die Brücke kein Strom, das
Meßinstrument gibt also keinen Ausschlag. Wird aber einer der Widerstände verändert,
so schlägt das Instrument aus, und zwar um so mehr, je größer die
Widerstandsänderung ist.
Im vorliegenden Falle wird der eine Widerstand, etwa b,
durch das Thermometer gebildet, dessen Widerstand bei 0° etwa 25 oder 50 oder 100
Ohm beträgt; auf denselben Widerstand sind auch die übrigen Zweige der Wheatstoneschen Brücke einzeln abgeglichen. Bei 0° zeigt
dann das Zeigerinstrument keinen Strom an; sobald aber das Thermometer erwärmt wird,
schlägt der Zeiger aus und man kann bei richtiger Eichung der Vorrichtung an der
Stellung des Zeigers unmittelbar die Temperatur des Thermometers ablesen.
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Abb. 5.
Die Weite der Temperaturteilung des Galvanometers ist voti der Spannung des
Akkumulators E abhängig. Um zu einfachen Verhältnissen
zu gelangen, muß man daher die Spannung des Akkumulators der gewählten Teilung des
Galvanometers anpassen, d.h. man muß die wechselnde Spannung eines
Akkumulators, auf die bei der Eichung der Vorrichtung verwendete Spannung
herabdrücken. Zu diesem Zweck ist in den Akkumulatorenzweig ein Regulierwiderstand
und neben dem Thermometerwiderstand b, mit diesem
auswechselbar, ein Prüfwiderstand vorgesehen, der genau denselben Widerstand hat wie
das Thermometer bei einer bestimmten, auf dem Galvanometer durch einen roten Strich
markierten Temperatur. Man kontrolliert dann den Apparat, indem man statt des
Thermometers den Prüfwiderstand einschaltet und sieht, ob der Zeiger des
Galvanometers auf den roten Strich einsteht. Tut er das nicht, so stellt man ihn
durch Verschieben am Regulierwiderstand ein und ist nun sicher, daß das Galvanometer
die Temperatur des wieder eingeschalteten Thermometers richtig anzeigt.
Die Meßanordnung kann auch für zwei (und mehrere) verschiedene Meßbereiche
eingerichtet werden. Zu diesem Zweck hat man neben einem anderen Brückenzweig, etwa
neben a, mit diesem auswechselbar, anderswertige
Widerstände vorzusehen. Eine Aenderung des Widerstandes a ändert die Empfindlichkeit des Galvanometers, dem man durch Anbringung
einer zweiten (bzw. mehrerer) Skalen Rechnung tragen kann.
Endlich können auf dasselbe Meßinstrument natürlich beliebig viele
Widerstandsthermometer – das Gleiche gilt übrigens auch von Meßanordnungen für
Thermoelemente – geschaltet werden, die man durch Stöpselung, Herunterdrücken von
Tasten oder dergleichen nacheinander abliest.Widerstandsthermometer mit Meßanordnungen liefern unter anderen die
Firmen: Gans & Goldschmidt in Berlie; Hartmann & Braun A.-G. in Frankfurt a. M.; W.
C. Heraeus in Hanau; Dr. A. Koepsel, Mechanische Werkstatt, G. m. b. H. in Berlin-Friedenau;
Siemens & Halske A.-G., Wernerwerk,
Berlin-Siemensstadt. Beispielsweise baute die Firma Dr. A. Koepsel eine Station zum Anschluß von 60 Thermometern,
eine Zahl, die sich im Bedarfsfalle wohl noch weiter erhöhen ließe.
Eine Fehlerquelle kann beim Gebrauch des Widerstandsthermometers insofern eintreten,
als der Widerstand der Fernleitung sich zu demjenigen des Thermometers addiert und
somit dieselbe Rolle spielt, wie der herausragende Faden des
Quecksilberthermometers. Man vermeidet die Fehlerquelle durch Verwendung eines
genügend großen Querschnittes in der Fernleitung; je länger die Fernleitung ist,
desto größer muß auch ihr Querschnitt sein. Es gibt auch Methoden der
Widerstandsmessung, die von dieser Fehlerquelle frei sind und darum mit
Fernleitungen engen Querschnitts auskommen. Sie scheinen aber in der Technik weniger
Verwendung gefunden zu haben, weil die Messungen schwieriger sind als die vorstehend
beschriebenen, und auch eine Vermehrung der Fernleitungen erfordern.
Selbstaufzeichnende
Instrumente.
An Stelle der einfachen Zeigerinstrumente werden jetzt vielfach sowohl für
Thermoelemente als auch für Widerstandsthermometer Registriervorrichtungen verwendet, die von allen sich
mit der Herstellung elektrischer Fernthermometer beschäftigenden Firmen gebaut
werden.
Textabbildung Bd. 332, S. 6
Abb. 6.
Die Registrierung kann entweder auf einer Trommel oder auf
einem ablaufenden Papierstreifen erfolgen; sie geschieht in der Weise, daß der sonst
frei schwingende Zeiger in regelmäßigen Zwischenräumen, etwa alle 30 Sekunden,
von einem Fallbügel niedergedrückt wird und ein am Zeiger befestigter Stift
unmittelbar oder durch Vermittlung eines Farbbandes auf dem Papierstreifen einen
Punkt hervorbringt. Die Punkte reihen sich zu einer Linie aneinander, die auf dem
mit Gradteilung versehenen Streifen den Verlauf der Temperatur erkennen läßt.
Die Firma Hartmann & Braun ist auf diesem Wege durch
Konstruktion eines Vielfachfarbenschreibers (Abb. 6)
noch einen Schritt weiter gegangen. Es handelt sich dabei um ein
Registrierinstrument, das mittels nur eines Galvanometersystems die gleichzeitige
Aufzeichnung von mehreren (bis zu sechs) Temperaturkurven gestattet. Die
Punktmarkierung geschieht für die verschiedenen Meßzweige, deren Umschaltung
selbsttätig erfolgt, in regelmäßigen Pausen nacheinander, um nach Ablauf einer
Periode wieder mit dem ersten Meßzweig zu beginnen. Die Länge einer Periode, während
welcher also die Temperatur jeder Meßstelle einmal registriert wird, beträgt 1½ bis
3 Minuten. Zu jedem Meßzweig gehört ein anderes Farbband, das mit der Umschaltung
der Meßzweige ebenfalls selbsttätig ausgewechselt wird. Auf diese Weise werden die
verschiedenen Punktreihen deutlich voneinander unterschieden.