DE623425C - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zurThe invention relates to a method for

Messung und Regelung (Konstanthaltung)Measurement and control (keeping constant)

■ von Temperaturen innerhalb des Bereiches von 80 bis 150° C.■ from temperatures within the range of 80 to 150 ° C.

Bisher wurden zur Temperaturmessung und -regelung Thermoelemente vielfach verwendet. Diese arbeiten zwar bei großen Temperaturänderungen zufriedenstellend, sind aber für die Aufrechterhaltung einer gegebenen Temperatur innerhalb sehr enger Grenzen in gewissen Fällen nicht empfindlich genug. Für die Messung hoher Temperaturen sind Einrichtungen bekannt, bei denen ein mit einer Kathode aus Alkalimetall versehenes Entladungsgefäß als Photozelle benutzt wird, die auf die von einem Körper hoher Temperatur ausgehende Strahlung anspricht, d. h. als Strahlungspyrometer dient.Up to now, thermocouples have been widely used for temperature measurement and control. Although these work satisfactorily with large temperature changes, they are useful for maintaining a given Temperature not sensitive within very narrow limits in certain cases enough. For the measurement of high temperatures devices are known in which a a discharge vessel with a cathode made of alkali metal is used as a photocell, responsive to radiation emanating from a body of high temperature, d. H. serves as a radiation pyrometer.

Gemäß der Erfindung wird ein an sich bekanntes Entladungsgefäß, dessen Kathode durch eine auf einer Unterlage festhaftende Schicht eines Alkalimetalls, vorzugsweise einer Schicht von Cäsium oder Rubidium, gebildet wird, auf die zu messende oder zu regelnde Temperatur gebracht und der entstehende Elektronenstrom in bekannter Weise als' Maß für die Temperatur benutzt. Das neue Verfahren ist demnach kein strahlungspyrometrisches, sondern ein berührungsthermometrisches Temperaturmeßverfahren.According to the invention, a discharge vessel known per se, its cathode by a layer of an alkali metal adhering firmly to a base, preferably a layer of cesium, or rubidium, is formed on which to be measured or to brought regulating temperature and the resulting electron stream in a known manner used as a measure of temperature. The new method is therefore not a radiation pyrometric, but a contact thermometric temperature measurement method.

Der Hauptvorteil des Verfahrens nach der Erfindung besteht darin, daß ein Entladungsgefäß (Zelle) nach Art der bekannten Photozellen benutzt werden kann, wodurch eine bisher nicht bekannte, für dieses Temperaturgebiet sehr empfindliche, einfache und betriebssichere neue Art der Temperaturmessung gegeben ist.The main advantage of the method according to the invention is that a discharge vessel (Cell) can be used in the manner of the known photocells, creating a previously unknown, for this temperature range very sensitive, simple and reliable new type of temperature measurement is given.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsformen einer Vorrichtung zur Durchführung des neuen Verfahrens beispielsweise dargestellt. In the drawing are two embodiments of a device for implementation of the new procedure, for example.

Abb. ι zeigt eine perspektivische Ansicht eines Entladungsgefäßes nach der Erfindung, Abb. 2 eine weitere Äusführungsform,Fig. Ι shows a perspective view of a discharge vessel according to the invention, Fig. 2 another embodiment,

Abb. 3 den vergrößerten Querschnitt einer Zuführung nach Abb. 1 undFig. 3 shows the enlarged cross-section of a feed according to Fig. 1 and

Abb. 4 eine Anwendungsmöglichkeit des Verfahrens auf die Regelung und Messung der Temperatur einer Flüssigkeit.Fig. 4 an application of the method to control and measurement the temperature of a liquid.

In Abb. ι ist 1 das ,Entladungsgefäß mit dem Quetschfuß 2 und dem Sockel 3. 4 ist die Kathode und 5 die Anode. Die Kathode besteht aus einer Alkalisubstanz, und zwar vorzugsweise aus Cäsium und Rubidium, die als dünne Schicht fest an der Innenfläche des Gefäßes anliegt. Die Substanz wird dem Gefäß in ähnlicher Weise zugeführt, wie es bei photoelektrischen Zellen der Fall ist.In Fig. Ι 1 is the, discharge vessel with the pinch foot 2 and the base 3. 4 is the cathode and 5 is the anode. The cathode consists of an alkali substance, preferably cesium and rubidium, which is firmly attached to the inner surface of the vessel as a thin layer. The substance becomes the vessel in a manner similar to that of photoelectric cells.

Die Anode besteht vorzugsweise aus einemThe anode preferably consists of one

Draht, der in Richtung der Achse des Gefäßes angeordnet ist, und ist mit einem äußeren Kontakt, beispielsweise dem Stecker 6, verbunden. Die übrigen drei Stecker sind blind, so daß die Röhre in eine Normalfassung eingesetzt werden kann. Der Anschluß der Kathode an den äußeren Stromkreis erfolgt durch den Leiter 7. Die Anode 5 trägt eine kreisförmige Platte 8 mit einer Kapsel 9, die Cäsiumbichromat und eine SiIiciummischung enthält. Wird die Kapsel in einem Hochfrequenzfeld erhitzt, so entweicht aus der Kapsel Cäsiumdampf, der sich dann auf dem oxydierten Metallüberzug kondensiert und wahrscheinlich aus «Oxyden und Oxydulen des Cäsiums besteht.Wire, which is arranged in the direction of the axis of the vessel, and is connected to an outer Contact, for example the plug 6, connected. The remaining three plugs are blind, so that the tube can be used in a normal socket. The connection the cathode to the external circuit takes place through the conductor 7. The anode 5 carries a circular plate 8 with a capsule 9, the cesium dichromate and a silicon mixture contains. If the capsule is heated in a high-frequency field, cesium vapor escapes from the capsule, which then dissolves condenses on the oxidized metal coating and probably consists of oxides and oxides of cesium.

Abb. 2- zeigt eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung. Hier ist die zo Elektronen enjittierende Substanz auf eine . Metallplatte 10 aufgebracht, die von der Gefäßwandung einen gewissen Abstand hat. Infolge dieses Abstandes tritt bei einer derartigen Anordnung eine Zeitverzögerung zwisehen den äußeren Temperaturschwankungen und den Änderungen der Elektronenemission ein, so daß diese Anordnung auf solche Fälle beschränkt bleibt, bei denen die Temperaturänderungien mir langsam vor sich gehen. Die Metallplatte kann die Form eines Halbzylinders haben, dessen Hauptachse in Richtung des Gefäßes liegt, oder sie besteht aus einer flachen Platte bzw. einer Anzahl Platten, die rechtwinklig zueinander angeordnet sind. Als Material wird Silber, Kupfer, Nickel, Wolfram, Molybdän oder irgendein anderes leicht oxydierbares Metall verwendet. Die Platte wird von dem Quetschfuß 2 und den Drähten 11, 11 getragen, wobei ein Draht mit dem Stecker 12 verbunden ist. Die Kapsel 9 auf der Spitze der Anode 5 enthält wieder die Alkalisubstanz, um auf der Platte 10, die zuvor oxydiert worden ist, eine Elektronen emittierende Fläche zu erzeugen.
Die Anordnung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung stellt eine empfindliche Vorrichtung dar, die auf kleine Temperaturänderungen, insbesondere zwischen 80 und 150 ^er C, anspricht. Die Kathodenfläche gibt bei. diesen relativ niedrigen Temperaturen im Gegensatz zu der photoelektrischen Emission hohe Emissionswerte. Eine !Fläche von ungefähr 18 qcm erzeugt bei 130° C einen Elektronenstrom von etwa 3 Mikroampere. Es ist nicht ratsam, die beschriebene Anordnung bei Temperaturen über 200° C anzuwenden, weil die Alkalischicht dann zu zerstäuben beginnt. Andererseits ist die Emission unterhalb 80⁰C zu klein, um praktisch verwendet zu werden. Die Elektronenemission in dem erwähnten Temperaturbereich ändert sich annähernd zwanzigmäl so schnell wie die Änderung in der Temperatur, wodurch wesentliche Vorteile gegenüber den Thermoelementen erzielt werden. Der Temperaturbereich von 80 bis 150° C ist für die Praxis sehr wichtig, weil in diesem Bereich die Herstellung und Behandlung von Emaille, Schokoladen, Gebäck usw. vorgenommen wird. 'Fig. 2- shows a further embodiment of an apparatus for carrying out the method according to the invention. Here is the zo electron-injecting substance on one. Metal plate 10 applied, which has a certain distance from the vessel wall. As a result of this distance, with such an arrangement there is a time delay between the external temperature fluctuations and the changes in the electron emission, so that this arrangement is limited to those cases in which the temperature changes occur slowly. The metal plate can have the shape of a half cylinder, the main axis of which lies in the direction of the vessel, or it consists of a flat plate or a number of plates which are arranged at right angles to one another. The material used is silver, copper, nickel, tungsten, molybdenum or any other easily oxidizable metal. The plate is carried by the pinch foot 2 and the wires 11, 11, with a wire connected to the plug 12. The capsule 9 on the tip of the anode 5 again contains the alkali substance in order to produce an electron-emitting surface on the plate 10, which has previously been oxidized.
The arrangement for carrying out the method according to the invention represents a sensitive device which responds ^{to small temperature changes, in particular between 80 and 150 ° C.} The cathode surface gives in. these relatively low temperatures, in contrast to photoelectric emission, have high emission values. An area of about 18 square centimeters generates an electron current of about 3 microamps at 130 ° C. It is not advisable to use the described arrangement at temperatures above 200 ° C, because the alkali layer then begins to sputter. On the other hand, the emission below 80 ^° C. is too small to be used in practice. The electron emission in the mentioned temperature range changes approximately twenty times as fast as the change in temperature, whereby significant advantages over the thermocouples are achieved. The temperature range from 80 to 150 ° C is very important in practice because it is in this area that enamel, chocolate, biscuits, etc. are manufactured and treated. '

Abb. 4 zeigt eine Anwendungsmöglichkeit des Verfahrens nach der Erfindung, bei der die Temperatur einer Flüssigkeit 13 mit Hilfe der neuen Anordnung.angezeigt und geregelt wird. Die Flüssigkeit befindet sich in einem Behälter 14, der von einem wärmeisolierenden Material 16 umgeben ist, und wird von einer Heizvorrichtung 20 geheizt. Das Entladungsgefäß i. ist unter Zwischenschaltung einer Flüssigkeitsdichtung 17 an dem Behälter befestigt. Der Stromkreis des Entladungsgefäßes enthält die Batterie 18 und den Strommesser 19 bzw. ein Relais zur Regelung der Brennstoffzufuhr zur Heizvorrichtung. Der Strommesser kann auch mit einer Temperaturskala versehen sein, so daß die Temperatur der Flüssigkeit 13 unmittelbar abgelesen werden kann.Fig. 4 shows a possible application of the method according to the invention in which the temperature of a liquid 13 with the help of the new arrangement. indicated and controlled will. The liquid is in a container 14, which is of a heat insulating Material 16 is surrounded and is heated by a heater 20. The discharge vessel i. is with the interposition of a liquid seal 17 on the container attached. The circuit of the discharge vessel contains the battery 18 and the ammeter 19 or a relay for regulating the fuel supply to the heating device. Of the Ammeter can also be provided with a temperature scale so that the temperature the liquid 13 can be read immediately.

Claims (1)

Patentanspruch :Claim: Verfahren zur Messung und Regelung von Temperaturen innerhalb des Bereiches von 80 bis 150⁰ C, dadurch gekennzeichnet, daß eine an sich bekannte Elektronenentladungsröhre, deren Kathode durch eine auf einer Unterlage festhaftende Schicht eines Alkalimetalls, vorzugsweise einer Schicht von'Cäsium oder Rubidium, gebildet wird, auf die zu messende oder zu regelnde Temperatur gebracht wird und der entstehende Elektronenstrom in bekannter Weise als Maß für die Temperatur dient.Method for measuring and regulating temperatures within the range from 80 to 150 ⁰ C, characterized in that an electron discharge tube known per se, the cathode of which is formed by a layer of an alkali metal, preferably a layer of cesium or rubidium, adhering to a base , is brought to the temperature to be measured or controlled and the resulting electron current is used in a known manner as a measure of the temperature. Hierzu ι Blatt ZeichnungenFor this purpose ι sheet of drawings