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Meßgerät Die Erfindun bezieht sich auf ein Meßgerat zum Me physikalischer
Größen, bei welchem die Bestimmung des Wertes der zu messenden Große durch Messung
der Niveauhöhe einer Flüssigkeitssäule in Bezug auf einen Bezugspunkt erfolgt.
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Es sind bereits zahlreiche Meßgeräte bekannt, bei denen die zu messende
Grole auf eine Flüssigkeit einwirkt, die sich in eines mit einer Me#skala vorsehonen
Rohr bewegen kann. Der Betrag dieser physikalischen Grö#e wird dann, entsprechend
einem bekannten Gesetz, abgeleitet aus der Steighöhe der in dem MeBrohr durch die
Wirkung der zu messenden Grouse verschobenen Flüssigkeitasaule.
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Insbesondere ist es bekannt, Druckmessungen mit Flüssigkeitsmanometern
durchzuführen, bei denen das strömungsfahige Medium, dessen Druck man messen will,
mit einer Flüssigkeit in Verbindung gebracht wird, die sich in einer zur Atmosphäre
Ma offenen Rohr verschieben kann.
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Diese an sich genaue und sichere Methode weist jedoch bei industrieller
Anwendung schwerwiegende Mängel auf, was ihre praktische Anwendbarkeit wesentlic
h einschränkt.
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Bekanntlich wird für hohe Drücke die Steighohe der Flüssigkeitssäule
so groß, da# dièse Gerate für den gewohnlichen Gebrauch zu sperrig sind. Dièse Geräte
sind auch nicht für rasch auftretende und starke Überdrücke geeignet, wie sie laufend
bei industriellen Messungen auftreten, da diese Oberdrücke die Flüssigkeit überlaufen
lassen, so da# man neue Einfüllungen und Nulleinstellungen durchführen muß.
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Diese Geräts sind ferner sehr schwingungsempfindlich, so da# man sie
in der Nahe von Motoren und Maschinen nicht verwenden kann. Schließlich ist das
Quecksilber, das wegen seiner großen Dichte am häufigsten verwendet wird, teuer
und oxydiert in Laufe der Zeit. Dabei zetzt es sich an der Innenwand des Meßrohres
ab und erschrert das genaue Ablesen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile
auszuräumen, und ein robustes und wenig sperriges Meßgerät der eingangs erläuterten
Art zu schaffen, mit t dem man in einfacher Weise genaue Messungen durch Ablesen
einer Flüssigkeitssäule durchführen kann, und zwar unabhängig von den Anwendungsbedingungen
und-gebieten.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemä#e dadurch gelöst, daB es mindestens
einen auf die inderungen der zu messenden Größe ansprechenden und diese Änderung
in Volumeänderungen umwandeladen Meßgeber und eine die Volumeänderungen in Niveauhöhenänderungen
einer sich in einen MeBraus hineinerstreckenden Flüssigkeit ussetzende Umsetzvorrichtung
aufweist.
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Mit Vorteil ist das Meßgerat gemä# der Erfindung so ausgebildet, da#
die Form der Umsetzvorrichtung oder des Meßraums zur Ablesung der gewünschten Messung
in Abhängigkeit von einer gewählten Beziehung für die Aderung des Volumens relativ
sur Änderung der Niveauhöhe (#V/#H) ausgebildet ist. Auf diese Weise kann dem erfindungsgemä#en
Me#gerät eine gewüschte Me#charakteristik gegeben werten, beispielsweise ein lineares
oder ein progressives Verhalten in dem Me#bereich.
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Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung, für die für sich Schutz
begehrt wird, ist fiir des Meßgerät gemäß der Erfindung durch eine Kombination folgender
Merkmale gekennzeichnet: eine ait Flüssigkeit gefüllte Kammer, ein mit dieser Kammer
kommunizierendes Me#rohr, eine Einrichtung zum Ablesen des Flüssigkeitsniveaus in
den Meßrohr, mindestens eine bewegliche und/oder verformbare Trennwand der Flüssigkeit
in der Kammer und pro Wand eine Cbertragungsvorrichtung, mittels welches die zu
messende Grole auf die Wand einwirkt, zur Umwandlung der zu messenden @ Grö#e in
eine Volumenänderung, welche eine entsprechende Änderung der Niveauhöhe der Flüssigkeit
im MeBrohr hervorruft.
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GexäB der Erfindung werden die Veränderungen der zu messenden Große
oder GraBen durch ein A origan in Volumeanderungen ungewandelt, die dann durch eine
Umsetzvorrichtung in Veränderungen der Steighohe einer Flüssigkeitssäule in einem
Me#rohr, auf dem man die Ablesung vorniant, übersetzt werden.
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Unter der Einwirkung der zu messenden Grouse bewegt oder verändert
sich die Trennwand nach einer gewissen Gesetzmä#igkeit, die von den Eigenschaften
und der Gestalt der Wand abhängt. Jeder Änderung # x der zu-messenden GraBe ertspricht
eine Änderung A V des Volumens. Jeder Volumenanderung # V wiederum entspricht eine
Änderung # H der Steighöhe H der Flüssigkeitssäule in dem Meßrohr in bezug auf eine
Nullmarkierung. Kennt man die beiden Relationen #V/#x und #H/#v, dann kann man x
durch Ablesen der Höhe H messen. Praktisch kann man direkt eine Skaleneinteilung
in der Einheit der zu messenden Grö#e vornehmen.
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Gemä# einer Ausführungsform der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn
die bewegliche und/oder verformbare Trennwand als Manometer ausgebildet ist ; auf
die direkt oder indirekt die zu messende Grö#e einwirkt.
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Gemä@ @ einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind im Inneren
einer ennuie, mit Flissigkeit. gefüllten Kammer eine Vielzahl von Manometer-Dosen
angeordnet, von denen jede an pine besondere zu messende Große angeschlossen ist.
Das Gerät ermöglicht es in diesem Fall, mit einer Ablesung die Resultierende dieser
verschiedenen Grö#en oder diese vers#hiedenen Grö#en kombiniert abzulesen.
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Das We#gerät gemä# der Erfindung ist insbesondere aber nicht ausschlie#lich
für die Messung von Druckdifferenzen oder ab-@@@@ten Prücken geeignet. Neben Drücken
ist es mit dem Gerät @@@@@ der Erfindung ebenso möglich, durch Änderung der Steighöhe
einer Flässigkeitssäule Verschiebungen oder Kombinationer von Verschiehungen zu
übersetzen. Zu diesem Zweck genägt es, eine geeignete Verbindung zwischen der beweglichen
und/ oder verferm@eren Trennwand und einem Verschiebungsorgan herzusteller.
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Das'Gerät gemäß der Erfindung kann in vielfacher Weise verwendet werden.
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Geräte mit einer Vielzahl von Manomater-Dosen werden vorteilhaft als
Additionsvorrichtung oder Zählvorrichtung verwendet. Wenn man z. B. die verschiedenen
Druckdosen an verschiedene Drucksonden anschließt, die in ein strömungsfähiges Medium
enthaltende Behälter hineinragen, so kann man durch eine einzige Ablesung das Gesamtvolumen
des in den einzelnen Behältern enthaltenen Mediums feststellen.
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Bei einem anderen Anwendungsbeispiel kann man mit einer Ablesung an
dem Gerät die gesamte Durchflußmenge einer Vielzahl von Abflüssen, deren Durchflu#menge
individuell durch Druckmessung gemessen wird, feststellen, wobei jeweils eine Manometerdose
anem Abfluß zugeordnet ist.
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Das Gerät gemä# der Erfindung ist von einfacher Bauart, wenig sperrig
und leicht zu transportieren. Es besitzt keinerlei Übertragungsmechanismus wie z.
B. bei Manometern mit Nadelanzeige auf einem Zifferblatt. Es ist robust, mit senau
und ist schwingungsunempfindlich. Es ist sowohl hinsichtlich seiner Nulleinstellung
als auch seines Meßbereiches einregulierbar.
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Durch geeignete Wahl des verformbaren Elementes, auf das die zu messende
Größe einwirkt, kann : man mit dem Gerät gemäß der Erfindung direkte Messungen der
Entwicklung beliebiger Phänomene durchführen, bei denen eine oder mehrere physikalische
GröBen gleicher oder unterschiedlicher Art auftreten. Weitere Einzelheiten und Vorteile
der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele
des erfindungsgemäßen Meßgerätes in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen
hervor. Die Zeichnungen stellen dar :
Fiv. 1 einen Längsschnitt
durch ein erfindungsgemäßes Meßgerät entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel
; Fig. 2 eine Teilschnittansicht eines erfindungsgemässen Meßgerätes entsprechend
einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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In Fi. @ ist ein Meßgerät mit einem Gehäuse 1 dargestellt, an das
mittels einer Befestigungsmutter 5 und eines Dichtungsringes 4 ein zylindrisches
Rohr 2 angesetzt ist. In dem Gehgiise 1 ist eine Kammer 5 ausgebildet, die mit dem
Inneren des Rohres 2 kommuniziert. Diese Kammer-5 enthält eine für die Art t der
auszuführenden Messung geeignete Flüssigkeit. An einer Wand 9 der Kammer 5 ist vollkommen
dicht mittels einer Ansatzschraube 7 und eines Dichtungsringes 8 eine Manometer-Dose
6 befestigt. Diese Wand 9 ist an dem Gehause 1 mittels Schrauben 10 befesti£t und
durch eine Ringdichtung 11 abgedichtet. An der Wand 9 ist außen ein Gewindeansatz
12 vorgesehen, liber den die Dose 6 z. B. an einem zu messenden Druck angeschlossen
werden kann. Die Kapazität der Kammer 5 ist mittels eines Kolbens 13 veränderbar,
der mittels eines Gewindes 15 verstellbar und durch eine Ringdichtung 14 abgedichtet
ist. Eine Druckfeder 16 liegt einerseits gegen die Dose 6 und andererseits gegen
ein Stellglied 18 an, das ein Gewinde 19 aufweist und durch eine Dichtung 20 abgedichtet
ist. Eine mittels eines Gewindes 22 in das Gehäuse 1 eingeschraubte Anschlaghülse
21 weist eine Stirnringfläche 24 auf, gegen die der Boden 17 der Druckdoese 6 zur
Anlage kommt, wenn diese einem maximal messbaren Druck ausgesetzt ist. Dadurch kann
die Flüssigkeit am oberen Ende des Rohres 2 nicht überlaufen, wenn ein vorausbestimmter
Maximalwert überschritten wird. Entlang dem Rohr 2 ist an dem Gehäuse
2
mittels Schrauben 26 eine Meßskala 25 angeordnet. Dss Rohr 2 weist. an seinem oberen
Ende einen Aufsatz 2*7 auf, der mittels einer Befestigungsmutter 29 und eines Dichtungsringes
30 mit dem Rohr 2 verbunden ist. Die Me#skala 25 ist an diesem Aufsatz 27 mit Schrauben
28 befestigt. Der Aufsatz 27 weist ferner eine Verschlu#schraube 31 auf. Wenn diese
Verschlu#schraube 31 in Schlie#stellung ist, kann das Gerät ohne Gefahr des Auslaufens
der Flüssigkeit aus dem Rohr.
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2 transportiert werden. Über einen Gewindeansatz 32 mit einem Gewinde
34, das in den Aufsatz 27 eingeschraubt ist, ist bei in Offenstellung ; befindlicher
Verschlußschraube 31 ein Anschluß an die Atmosphäre oder an eine andere Druckquelle
möglich, wenn man die Differenz zwischen deren Druck und dem auf das Innete der
Dose 6 einwirkenden Druck messen will. In dem Gewindeansatz 32 ist ein Filter 33
vorgesehen, der das Eindringen von Staub und anderen Unreinheiten in die Flüssigkeit
in dem Rohr 2 verhindert.
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In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines Gerätes gemä#
der Erfindung dargestellt, bei welchem die zu messende Grö#e mittels eines Verbindungstückes
12' mit einer Kammer 5' in einem Gehäuse 1' in Verbindung steht. In der Kammer 5'
ist eine Manometerdose 6' angeordnet, die innen mit Flüssigkeit angefüllt ist. Diese
Flüssigkeit kommuniziert direkt mit einem Rohr 2'. Ein Kolben 13' mit einem Gewinde
*5enFlup"kpispieelind**'e*'r"*''*'**<c.T''ßT*'r)ß Flüssigkeit angefüllt ist.
Diese Flüssigkeit kommuniziert direkt mit einem Rohr 2'. Ein Kolben 13' mit einem
Gewinde 15' und einer Dichtung 14' wirkt auf das Volumen der Flüssigkeit in der
Dose @' und dem Me#r@hr 2' ein und erlauht es. den Flüssigkeitssdiegel in der Meerchr
2' zu verändern. Fire rllI"".!QT''sr"''-':3°°'f-C'.-'.^.C$'^-P.T?.«i'-:-''."''r~¢',~~.riw
dem Boden 17' der Druckdose 6' verbunden ist, befesti@t und eiiRWan'epph°uses'repr.'?&'<=."'q
und einem Di@htungsring 23'. Dieses Stellglied 18' ist in eine Wand 9' des Gehäuses
1' eirgeschrauht. webei die Wand
mittels Schrauben 10' an dem Gehäuse
1' befestigt ist. Ein verstellbarer Anschlag 42 mit einer Dichtung 45 ist in dam
Stellglied 18'eingeschraubt und weist einen Kopf 44 auf, der die maximale Bewegung
der Druckdose 6' dadurch bestimmt, daß-er mit dem Zwischenstück 40 in Anlage kommt.
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Die Arbeitsweise eines erfindungsgemäßen Meßgerätes kann folgendermaßen
zusammengefaßt werdent Es sei angenommen, daB eine Drückmessung durchgeführt werden
soll. Zuerst wird der Meßberelch des Gerätes eingestellt.
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Zu diesem Zweck wirdbeiderAusführungsformnachFig. durch Verdrehen
des Stellgliedes 18 die Kraft der Feder 16 verändert Auf diese Weise verändert man
die Charakteristik der Manometerdose. 6, um deren Deformationsverhalten an den zu
messenden Druck anzupassen, d. h. im Hinblick auf die Änderung des Flüssigkeitsvolumens
in der Kammer 5 einzustellen, die mit dem Meßrohr 2 kommuniziert. Bei der in Fig.
2 dargestellten Ausführungsform geschieht die Meßbereicheinstellung durch Veränderung
der Kraft der Feder 16' mittels des Stellgliedes 1 ?'. Dann macht man die Nulleinstellung,
indem man den Flush slgkeitspegel in dem Meßrohr mit einer-Nullmarkierung an der
Meßskale 25 in Deckung bringt. Zu diesem Zweck betätigt man den Kolben 15 bzw. 13'.
Dann wird das Gerät mittels der Verbindungsstücke 12 bzw. 12' an die zu messende
Druckquelle angeschlossen. Das Deformationsverhalten #V/#P der Manometerdosse doese
sowie die bei dem Me#gerät geltende Beziehung für die Änderung der Steighöhe der
Flüssigkeit in dem Me#rohr, #V/#H, werden als bekannt vorausgesetzt. Dann kann man
durch Ablesen Aem Höhe H der Flüssigkeitssäulen den Betrag des zu messenden Wertes
feststellen.
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Wennz.B.dieBeieh-ungAv/dPlinearistundwenndasMeßrohr 2 genau zylindrisch
ist, dann weist die Skala 25 äquidistante
Unterteilungen auf, die
in geeigneten Einheiten der zu messendne Grö#e gewählt sind. Eine Vielzahl von Kombinationen
von Beziehungen #V/#P und #H/#V, welche die gewünschte Ablesung der mu messenden
Große gestatten, ist möglich je nach der Form der BeziehungAV/AP oder nach der Form
der Beziehung . #H/#V, welche die innere Form des Meßrohrs 2 bestimmt.
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Das beschriebene Gerät ist selbstverständlich nur für solche Druckmessungen
verwendbar, bei denen der Druck grö#er ist als der derFlüssigkeitssäule, die sich
in dem Meßrohr be wegt. Es ist ebenfalls möglich, Druckdifferenzen zu messen, indem
man den stärkeren Druck an die Dose 6 und den schwächeren Druck über den Anschluß
32 an den Aufsatz 27 und somit an das obere Ende des Meßrohres 2 anschließt. Man
kann auch den größeren Druck über den Anschluß 32 anschließen. In diesem Fall muß
nur die Nullmarkierung am oberen Ende der Meßskala 25 angeordnet sein.
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Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist es möglich, eine.
beliebige Ansahl von Mahometerdoesen in der Kammer 5 anzuordnen, In diesem Fall
ist die Ablesung der Flüssigkeitssäule in den Meßrohr 2 die algebraische Summe der
Volumenänderungen aller Dosen, die individuell an die verschiedenen Druckquellen
angeschlossen sind.
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Da jode dieser Dosen individuell nach der ihr innewohnenden Beziehung
AV/AP wirksam ist und. das das Meßrohr 2 in einer gewünschten Form ausgebildet sein
kann, die einer bestimmten Beziehung #H/#V entspricht, kann das Ergebnis der kompliziertesten
Druckrelationen direkt ermittelt werden, indem man die Steighöhe der Flüssigkeit
an dem Meßrohr abliest.
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Sämtliche aus : der Beschreibung, und den beiliegenden Zeichnungen,
einschließlich deren konstruktiven Einzelheiten, hervorgehenden Merkmale können
auch in beliebigen Kombinationen erfindungswesentlich sein.