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Volumetrische Meßvorrichtung Es sind Apparate für volumetrische Messungen
bekannt, bei welchen ein zur Vornahme der Messungen bestimmter Behälter mit einem
Manometer verbunden ist, der mit einer Vorrichtung kombiniert ist, welche es erlaubt,
im Behälter einen Druck zu erzeugen. Ein derartiger Apparat ist schematisch in Fig.
11 der Zeichnung dargestellt.
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In Fig. 11 bezeichnet A den Meßbehälter, B ein Manometer und C eine
Vorrichtung, welche es erlaubt, im Behälter A einen Druck zu erzeugen. Diese Vorrichtung
besteht aus einem Zylinder, welcher z. B. mit Ouecksilber gefüllt ist, und in welchem
sich mit Spiel ein Kolben verschiebt.
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In den bekannten Apparaten erlaubt die Anordnung des Behälters und
die Organe zum Einspannen, durch welche seine Dichtheit gewährleistet werden soll,
ein rasches Wegnehmen und Wiedereinsetzen des Behälters nicht, wodurch die Messungen
verzögert werden.
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Die Erfindung bezweckt, diesen Nachteil zu beheben. Zu diesem Zweck
weist der zylindrische Behälter verhältnismäßig dicke Wände auf und die Organe zum
Einspannen sind auf einem mit dem Deckel fest verbundenen Träger angeordnet, um
nachgiebig auf den Boden des Behälters einzuwirken.
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Die Zeichnung zeigt beispielsweise zwei Ausführungsarten des Erfindungsgegenstandes,
und zwar Fig. 1 einen Schnitt durch die Achse des den Behälter tragenden Apparates
einer ersten Ausführungsform, Fig. 2 und 3 Ansichten von Einzelheiten in größerem
Maßstab, Fig. 4 ein n Diagramm der Schlilelßkraft als Funktion der Schließbewegung
des Behälters, Fig. 5 einen durch den unteren Teil des Behälters geführten Axialschnitt,
dessen Ebene zur Schnittebene der Fig. 1 senkrecht steht, Fig. 6 schematisch die
Biegung der Exzenterwelle, Fig. 7 den Anschlag zur Begrenzung der Winkelverschiebungen
der Exzenterwelle, Fig. 8 einen der Fig. 1 ähnlichen Schnitt einer zweiten Ausführungsform,
Fig. 9 schematisch die elastischen Formänderungen des Trägers des Einspannorgans,
Fig. 10 ein Schema der elastischen Formänderungen der zwischen dem Behälter und
dem Einspannorgan angeordneten Scheiben, Fig. 11 eine schematische Darstellung.
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In den Fig. 1 bis 6 weist die Meßeinrichtung einen Teil 1 auf, welcher
einen Deckel für einen zylindrischen Behälter 2 mit verhältnismäßig starken Wänden
bildet. Dieser Deckel 1 ist mit einem Gestell des nicht dargestellten Einrichtungsteiles
und durch eine Leitung 3 mit einem Manometer und mit einer Vorrichtung zur Erzeugung
eines Druckes im Behälter 2 verbunden. Der Deckel ist mit einem Träger 4 fest verbunden,
welcher die Form eines U-förmigen Armes aufweist, dessen freies Ende 5 frei schwebend
unterhalb des Deckels 1 liegt. Der Arm 4 liegt in einer durch das Zentrum des Deckels
1 geführten Vertikalebene. Das Ende 5 des Armes 4 trägt einen durch eine horizontale
Welle 7 getragenen Exzenter 6, welcher durch den Griff 8 gesteuert wird und sich
in zwei in einem gewissen Abstand voneinander stehenden Lagern 9 dreht.
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Der Exzenter 6 wirkt auf den im Ende des Armes 4 gleibendlen Kolben
10, welcher eine e Scheibe 11 trägt, deren Oberfläche eine Schale bildet, so daß
sie mit dem Behälter 2 nur mit ihrem Randteil 12 in Eingriff kommt.
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Die Exzenterwelle 7 trägt eine kleine Scheibe 15, welche zwei um
1800 versetzte Anschläge 16 aufweist, die mit einem Stift 17 am Ende des Armes 4
in Eingriff kommen (Fig. 7).
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Der Deckel trägt auf seinem in der Schließstellmlg mit dem Behälter
2 in Berührung kommenden Teil einen in einer Ringunt 14 anlgeordneten. Dichtungsring
13 aus elastischem Material (Fig. 2 und 3). Die Ringnut 14 weist einen größeren
Querschnitt auf als derjenige des Ringes 13. Wenn dieser Ring 13 welcher normalerweise
über der Deckeloberfläche vorsteht (Fig. 2), zusammengedrückt wird, kann er also
die Nut 14 vollständig ausfüllen (Fig. 3). In der Schließstellung steht der Rand
des Behälters 2 mit dem Deckel 1 beidseitig der Nut 14 in Berührung (Fig. 1 bis
3).
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Die Fig. 1 zeigt den Behälter 1 in der Schließstellung, wobei der
Exzenter in der oberen Totpunktlage liegt. Wenn der Träger 4 des Exzenters vollkommen
starr wäre, würde dieser nach oben eine derartige
Kraft ausüben,
daß ein sofortiger Verschleiß der Berührungsfläche die Folge wäre. Damit dies nicht
der Fall ist, weist der Träger 4 der Lager 9 der Exzenters welle 7 die Form eines
U auf; d. h. eine in Richtung der Vertikalachse elastische Form. Es wird auf die
in Fig. 9 angedeuteten Formänderungen verwiesen.
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Mit dem gleichen Zweck sind die Lager 9 der Welle 7 verhältnismäßig
weit voneinander angeordnet. damit sich die Welle durchbiegen kann. Ferner ist die
Oberiiäche der Scheibe 11 ausgehöhlt und stützt sich mit ihrem Rand auf dem Behälter
ab. Die Seitenwände des Behälters 2 sind verhältnismäßig stark, so daß das Einspannen
eine in bezug auf die Summe der Formänderungen des Armes 4, der Welle 7 und der
Scheibe 11 vernachlässigbare Formänderungen bewirkt.
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Der Innenraum des Behälters ist mittels einer durch eine Nadelschraube
20 verschlossene Bohrung 19 mit der Außenluft verbunden.
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Fig. 2 zseigt die obere Fläche des Behälters 2 am Anfang der Schließstellung.
Diese obere fläche beginnt das Zusammendrücken des Dichtungsringes 13 in der Nut
14, deren Qiiersdmitt größer ist als derjenige des Ringes.
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Fig. 3 zeigt den zusammengedrückten Ring 13. In dieser Stellung übt
er eine Kraft aus, welche bestrebt ist, den Behälter 2 vom Deckel 1 zu trennen und
sich der durch den Exzenter ausgeübten Kraft widersetzt.
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Fig. 4 ist ein Diagramm, welches den Verlauf der Schließkraft in
Funktion- der senkrechten Bewegung der oberen Fläche oder Dichtungsfläche des Behälters
2 zeigt. Bei 0 tritt diese Fläche mit dem Dichtungsring in Berührung und drückt
ihn von 0 bis C zusammen; da die Dichtung aus Kautschuk besteht, ist ihre Charakteristik
ziemlich eben. Bei C ist die Dichtung zusammengedrückt und in das Innere der Nut
getrieben. Die obere Fläche des Behälters kommt mit der entsprechenden Fläche des
feststehenden Deckels 1 in Berührung, und die beiden Flächen werden durch den Exzenter
bis E gegeneinandergepreßt. Dabei liefert der Exzenter die zur Erreichung einer
vollkommenen Dichtheit nötige zusätzliche Kraft. Die gestrichelt gezeichnete Linie
O-E'wäre die Charakteristik der Zusammendrückung, wenn die Dichtung 13 nicht zusammendrückbar
wäre.
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Zusammenfassend stellt die Linie O-C ie Charakteristik der Vorrichtung
dar während des Zusammendrückens der elastischen Dichtung, während die Linie C-E
diejenige der gleichen Vorrichtung darstellt, nachdem die Dichtung zusammengedrückt
worden ist, wobei die Metallflächen miteinander in Berührung stehen.
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Fig. 5 zeigt den verhältnismäßig großen Abstand der Lager 9 der Welle
7, wodurch dieser eine genügende Elastizität verliehen wird, wie schematisch in
Fig. 6 dargestellt. In dieser Figur stellt 3 die Durchbiegung der Welle in der Mittelebene
des Exzenters dar. Dank der in den Fig. 5 und 7 dargestellten Vorrichtung CL5, 16,
17, durch welche die höchste und tiefste Stellung des Exzenters 6 bestimmt werden.
wird der Behälter 2 bei jeder Schließbewegung mit der gleichen Kraft gegen seinen
Deckel 1 gedrückt.
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Fig. 8 zeigt eine zweite Ausführungsform. Die Anordnung des Deckels
1. des Behälters 2 und des Armes 4 ist gegenüber der in Fig. 1 dargestellten Anordnung
unverändert, jedoch sind der Exzenter und seine Welle durch -eine Schraube 21 mit
Anschlag ersetzt, welche auf den Behälter2 über eine oder mehrere elastische Scheiben
22 einwirkt, die auf einem durch die Schraube 21 getragenen Stift 23 angeordnet
sind. Wenn der Kopf der Schraube 21 gegen das Ende 5 des Armes 4
anstößt, soll die
durch sie ausgeübte Kraft genügen. um die vollständige Dichtheit des Behälters 2
zu sichern.
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Fig. 9 zeigt die elastische Formänderung der neutralen Faserschicht
des Armes 4. Diese neutrale Faserschicht ist durch eine strichpunktierte Linie dargestellt.
Zu den Durchbiegungen f1 und f2 der zwei horizontalen Arme des Armes 4 kommt hinzu
die Verlängerung #a seines vertikalen Teiles. In dieser Figur sind f1 und f2 die
Durchbiegungen der oberen bzw. unteren Teile, während #a die Vrlängerung des vertikalen
Teiles darstellt.
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Fig. 10 zeigt, wie die Scheiben 22 zusammengepreßt werden. Man kann
natürlich die Elastizität der Vorrichtung nach Belieben vergrößern, indem man die
Anzahl der Scheiben vermehrt. f4 ist die Durchbiegung einer elastischen Scheibe.
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Der dickwandige Behälter 2 erfährt in der Achsrichtung unter dem
Schließdruck nur eine vernachlässigbare Formveränderung in VErgleich zu der Summe
der Formveränderungen f1+f2+#a+f3+f4.
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Die Arbeitsweise der Anordnung ist folgende: Jeder Grölle des Gefäßes,-l
in Fig. 11 entspricht auf dem Manometer eine Marke. welche durch Pfeile rechts vom
Behälter angezeigt sind. Das ManometerB weist eine nicht dargestellte Skala auf.
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Das Prinzip der Meßeinrichtung beruht auf dem Boyle-Mariottschen
Gesetz. Um eine Messung vorzunehmen, genügt es, zwei aufeinanderfolgende Druckzunahmen
mittels der Vorrichtung C1 zu bewirken, eine mit leerem Behälter A, die andere mit
dem Behälter, in welchem der Stoff eingeführt worden ist. dessen Volumen bestimmt
werden soll. Diese zwei Druckzunahmen erlauben es, auf der Manometerskala zwei Drücke
abzulesen, d. h. h0 für den leeren Behälter v und h1 für den gefüllten Behälter
4. Das Volumen des im Behälter. 4 enthaltenen Stoffes wird nach der Formel
bestimmt, in welcher K eine Eichungskonstante ist. welche dem totalen Volumen des
Behälters 4 mit seinen Zuleitungen bis zu der durch den Pfeil auf der linien Seite
des Behälters bezeichneten Marke entspricht.
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Zum Ausführen einer Messung verfährt man wie folgt: Es wird auf der
Skala des Manometers B eine erste Ablesung mit leerem Behälter. d vorgenommen.
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Dann wird der zu messende Stoff in den Behälter eingeführt, und es
wird auf der Manometerskala eine zweite Ablesung vorgenommen, durch welche das genaue
Volumen des in Frage kommenden Stoffes bestimmt wird.
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Bei allen Ablesungen auf dem Manometer B muß natürlich der Behälter
A stets dicht am Gestell des Apparates mit einer gleichen Kraft aufgepreßt werden.