DE1024266B - Vorrichtung zum Messen bzw. Registrieren kleinster Druckunterschiede in gasfoermigen Stoffen oder in der Atmosphaere - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Messen bzw. Registrieren von Druckunterschieden in gasförmigen Stoffen oder in der Atmosphäre, bei dem eine mit dem den zu messenden Druck erzeugenden Stoff in Verbindung zu bringende Dose auf ihrer freien Seite durch eine bei sich änderndem Über- oder Unterdruck sich aus ihrer Ebene verbiegende Membran abgeschlossen ist, deren Ausschlag durch eine Meßanordnung festgestellt wird. Man bediente sich zu diesem Zweck in der Regel komplizierter mechanischer Meßwerke, bestehend aus Hebeln, Ritzeln, Zahnstangen und ähnlichen, die außerordentlich kleine Bewegung ίηΐϊ Große übersetzenden Mitteln. Sie erfordern eine außerordentlich genaue mechanische Arbeit, sie waren sehr empfindlich und wiesen in der Regel eine Reihe von Stellen auf, an denen Hemmungen durch Reibung od. dgl. auftreten konnten, die die Genauigkeit der Ablesung benachteiligten. Sie waren auch infolge ihres Aufbaues in hohem Maße träge. Man hat zwar die Durchbiegung einer metallischen Membran auch schon in der Weise gemessen, daß man eine dadurch veranlaßte Kapazitätsänderung feststellte. Jedoch erforderte diese Methode teure Apparaturen, wie Gleichrichter, Röhrenverstärker, Meßinstrumente f Galvanometer; und eine Kapazitätsmeßbrücke, so daß auch die Messung selbst schwierig und zeitraubend wurde, wenngleich der Einfluß der Trägheit weitgehend ausgeschaltet wurde.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gerät solcher Art so auszubilden, daß es einfach im Aufbau, verhältnismäßig billig in der Wahl der Mittel ist, praktisch trägheitlos arbeitet und seine Ablesbarkeit äußerst erleichtert wird. Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß ein Doppelhebel mit dem einen Ende sich gegen die Membran lehnt, während das andere freie Ende einen Spiegel trägt und daß eine Lichtquelle das Bild einer lichtdurchlässigen Skala über ein Objektiv, den erwähnten Spiegel und ein Prisma auf eine ortsfeste Mattscheibe mit Nullmarke projiziert. Als mechanischer Bauteil, der durch die geringe Bewegungsänderung der Membran bei einer kleinsten Druckänderung" bewegt wird, dient also nur der Doppelhebel, der den Spiegel zur Ablenkung des Lichtstrahles trägt. Daraus wird klar, daß Reibung^- und Trägheitseinflüsse weitgehend ausgeschaltet sind. Am freien Ende des Doppelhebels kann zur Herabsetzung der Empfindlichkeit erfindungsgemäß ein Gegengewicht angebracht werden, z. B. ein ringförmiges Gewicht, welches durch einen Tragmechanismus bei Bedarf auf das etwa hakenförmig gestaltete Ende des Hebels aufgehängt wird.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann in den Strahlengang auch eine Schlitzblende einge-Vorrichtung zum Messen bzw. Registrieren kleinster Druckunterschiede in gasförmigen Stoffen oder in der Atmosphäre

Anmelder:

ElIy Höppler, geb. Koch,

Medingen 65 bei Dresden,

und Asta Anita Schlaubitz, geb. Höppler, Dresden-A 53, Kretzschmerstr. 12

Fritz Höppler f, Medingen bei Dresden,
ist als Erfinder genannt worden

schaltet und in der Mattscheibenebene eine Blende mit zwei symmetrisch zur Nullmarke gelegenen Spalten sowie in der Strahlenrichtung hinter derselben je Spalt eine Photozelle in Gemeinschaft mit einem Meß- oder Signalkreis angeordnet sein. Auf diese Weise kann man die Änderung von Druckzuständen bei wissenschaftlichen oder technischen Operationen oder auch in der Atmosphäre dauernd überwachen. Ein Druckabfall oder Druckanstieg von wenigen Torr

(z. B. barometrische Druck- und Saugstöße vor Stürmen, Druckstöße durch Erregung der Atmosphäre bei Explosionen, oder sonstigen unterhalb der Schallfrequenz liegenden Schwingungen oder Drükkenj wird auf diese Weise zur Anzeige gebracht und gemessen bzw. registriert. Solange keine Druckschwankungen vorliegen, wird der Lichtstreifen auf den mittleren lichtundurchlässigen Teil der Blende projiziert und von den Photozellen ferngehalten.
Soweit es sich um die Messung von Druckunterschieden in der Atmosphäre handelt, ist erfindungsgemäß der Innenraum der Dose durch eine Rohrleitung mit einem Gefäß verbunden, dessen Innenraum von einem luftleeren, verspiegelten Hohlmantel nach Art eines Dewargefäßes umgeben ist und mit der Atmo-Sphäre nur durch eine Kapillare in Verbindung steht, die für einen kontinuierlichen Ausgleich der auftretenden Druckschwankungen sorgt.-

Zum Messen niedriger Drücke hat man Dosen verwendet, die mit einer elastischen Membran aus Glimmer, Aluminium, Glas, Quarz usw. verschlossen waren. Genaue Messungen waren mit diesen Membranen nicht möglich, weil sie aus starren und demgemäß Hysterese- und andere Nachwirkungserscheiuungen zur Folge habenden Stoffen hergestellt sind.

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Auch biegt sich eine starre Membran bei Druckbeanspruchung nicht sphärisch, sondern polyedrisch oder terrassenförmig aus. Selbst feinste Methoden der Registrierung der Membranausbiegung., wie die Messung einer durch sie veranlaßten Kapazitätsänderung. konnten aus diesen Gründen keine eindeutigen und reproduzierbaren Meßergebnisse vermitteln.

Erfindungsgemäß besteht daher die Membran zur Erhöhung ihrer Meßempfindlichkeit aus weniger als 1 μ dicken Hochpolymeren, z. B. Kautschukaustauschprodukten von hoher Sauerstoffestigkeit. und sie ist auf der Außen- oder Innenseite oder gegebenenfalls auf beiden Seiten metallisch verspiegelt.

Mit einem solchen Gerät ist es möglich, Druckunterschiede bis zu 10—³ Torr festzustellen. Schon eine Niveauänderung" des Gerätes um nur 1 cm bewirkt infolge der damit einhergehenden Änderung des Luftdruckes bereits einen deutlichen Ausschlag.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand an einem schematischen Ausführungsbeispiel dargestellt. Fig. 1 zeigt einen Aufriß, und Fig. 2 stellt die Ansicht der Mattscheibe dar. Die Membrandose 1, die ortsfest im Räume angebracht ist, trägt an ihrer offenen Seite die Membran 2. Ihr Innenraum steht durch das mit dem Dreiwegehahn 3 ausgestattete Rohr 4 entweder mit dem Gas, dessen Druck gemessen werden soll, oder über ein Gefäß 5 durch eine Kapillare 6 von etwa 5 cm Länge und 0,005 cm lichter Weite mit der Atmosphäre in Verbindung. Das Gefäß 5 hat einen luftleeren verspiegelten Hohlmantel 5 α nach Art einer Thermosflasche. Unterhalb· der Membran 2 ist ein Doppelhebel 7 gelagert, der mit wenigen mg Übergewicht durch den Tastkörper 7 α gegen die Membran drängt. Er schwenkt um das Lager 7 b. Sein längeres Ende 7c trägt einen Planspiegel 8. Auf das freie hakenförmige Ende 7 d kann mittels einer Tragvorrichtung 9 zur Minderung der Empfindlichkeit ein ringförmiges Gewicht 10 bei Bedarf aufgehängt werden. Die Bemessung dieses Gewichtes 10 erfolgt zweckmäßigerweise so, daß die Veränderung der Skalenanzeige um eine Zehnerpotenz bewirkt werden kann.

Von einer Lichtquelle 11 geht ein Lichtstrahlenbiindel über den Kondensator 12, durchdringt eine lichtdurchlässige Scheibe 13 als Träger einer Skalenteilung sowie eine Blende 14 zur Erhöhung der Alibildungsschärfe. Das nunmehr vom Strahlenbündel durchtretene Objektiv 15 entwirft ein entsprechend vergrößertes Bild der Skala 13 durch Reflexion am Spiegel 8 und einem Prisma 16 auf der Mattscheibe 17; die eine feststehende Strichmarke VTa aufweist. Bei einer Aus- oder Einbiegung der Membran 2 unter dem Einfluß einer Druckänderung ändert sich die Winkelstellung des Spiegels 8, und die Abbildung 17/' der Strichplatte 13 wandert gegenüber der Marke 17σ. so daß die Zustandsänderung sofort in Millibar oder Millitorr abgelesen werden kann.

Man kann zwischen dem Kondensator 12 und dem Objektiv 15 eine Schlitzblende 18, vorzugsweise mit veränderbarer Schlitzbreite, anordnen, die nur einem kleinen Ausschnitt der Skala 13 einen Lichtdurchlaß gestattet. Im Bereich der Mattscheibe 17 ist eine Blende 19 mit zwei Spalten 19 a, 19 & symmetrisch zur Nullmarke 17a angeordnet und in der Strahlenrichtung dahinter je Spalt eine Photozelle 20 0, 20 b, deren Ableitungen zu einem Drehspulrelais oder ■hinein elektronischen Relais führen, welches eine Signaleinrichtung oder ein Registrierinstrument betätigt, das Art, Zeit und Dauer der Druckschwankung anzeigt. Liegt eine solche nicht vor. so wird der Licht-■trahl durch den zwischen den Spalten 19a und 19^ gelegenen Teil der Blende 19 von den Photozellen ferngehalten. Ist beispielsweise durch das Gerät eine entsprechende Druckänderung durch eni Signal angezeigt worden, so kann man diese Einrichtung bequem zur Seite schieben, um den angezeigten Druckänderungsvorgang zu beobachten.

Claims (5)

P A T E NT AN SPK VCHE:

1. Vorrichtung zum Messen bzw. Registrieren kleinster Druckunterschiede in gasförmigen Stoffen oder in der Atmosphäre, bei der eine mit dem den zu messenden Druck erzeugenden Stoff in Verbindung· zu bringende Dose auf ihrer freien Seite durch eine bei sich änderndem Über- oder Unterdrück sich aus ihrer Ebene verbiegenden Membran abgeschlossen ist, deren Ausschlag auf die Meßelemente wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Doppelhebel (7) mit dem einen Ende (7a) sich gegen die .Membran (2) lehnt, während das andere Ende (7 c) einen Spiegel (8) trägt und daß eine Lichtquelle (11) das Bild einer lichtdurchlässigen Skala (13) über ein Objektiv (15), den Spiegel (8) und ein Prisma (16) auf eine ortsfeste Mattscheibe (17) mit Nullmarke (17σ) projiziert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang nahe der Lichtquelle (11) eine Schlitzblende (18) und an der Mattscheibe (17), vorzugsweise seitwärts verschiebbar, eine lichtundurchlässige Wand (19) mit zwei symmetrisch zur Nullmarke (17a) liegenden .Spalten (19 c-, 19 h) und im Strahlengang dahinter je Spalt eine Photozelle (20a, 2Qb) in Gemeinschaft mit einem Meß- oder Signalkreis angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 zum .Messen von Druckunterschieden in der Atmosphäre, dadurch gekennzeichnet, daß die Dose (1, 2) durch ein Rohr (4) mit einem Gefäß (5) verbunden ist. dessen Innenraum von einem luftleeren, verspiegelten Hohlmantel (5a) umgeben ist und mit der Atmosphäre durch eine Kapillare (6) Verbindung hat.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am freien Ende des Doppelhebels (7) zur Herabsetzung der Empfindlichkeit ein Gegengewicht anbringbar ist, z. ß. in Form eines Ringes (10), der durch einen Tragmechanismus (9) bei Bedarf auf das etwa hakenförmig gestaltete Ende (7d) des Hebels aufgehängt wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (2) bei einer Dicke von weniger als 1 μ aus Hochpolymeren, z. B. Kautschukaustauschprodukten von hoher Sauerstoffestigkeit, besteht und auf der Außenoder Innenseite oder gegebenenfalls auf beiden Seiten metallisch verspiegelt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 858 131.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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