DE2056044A1 - Quecksilbermanometer - Google Patents

Description

DHMOLLER-BORe D I PL-PHYS. DR. MAN ITZ Dl PL-CHEM. DR. D DIPL-ING. FINSTERWALD DIPL-ING. GRÄMKOW

PATENTANWÄLTE

1J.November 19?O Hl/mü - S 2217

SOCIETE G-EEEEALE DE CONSTRUCTIONS ELECTKIQUES ET MECANIQTJES (ALSTHOM)

38 avenue Kleber, Paris 16 Frankreich.

Quecksilbermanometer

Die Erfindung betrifft ein Quecksilbermanometer und hat die Schaffung eines Quecksilbermanomefcers zum Ziel, mit dem eine hohe Meßgenauigkeit in dsm Bereich geringer Drücke oder Unterdrücke erreicht werden kann.

Ein Quecksilbermanometer umfaßt gemäß der Erfindung einen ä ersten Quecksilberbehälter, der mit einem ersten Druck in Verbindung steht und auf einer Waagschale einer Waage angeordnet ist, einen zweiten Quecksilberbehälter, der mit einem zweiten Druck in Verbindung steht und in der Höhe entlang einem Maßstab beiderseits des Niveaus des ersten Behälters verschiebbar ist, und eine Leitung, die mit einem ersten Ende in den ersten Behälter eintaucht und durch ihr anderes Ende'mit dem Boden des zweiten Behälters verbunden ist, wobei die Leitung zumindest teilweise biegsam ist und ein unabhängig von ihrer Verformung während der Verschiebungen des nfczweiten

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Behälters praktisch konstantes Volumen aufweist.

Bei einer ersten Ausführungsform ist der erste Druck der Atmosphärendruck, während der zweite Druck, der höher oder niedriger als der Atmosphärendruck sein kann, der mit dem Manometer zu messende Druck ist.

Bezüglich dieser Messung "besteht ein erster Arbeitsgang darin, den zweiten Behälter dem Atmosphärendnck auszusetzen, ihn auf die Höhe des ersten Behälters zu führen, die Gesamtheit mit Quecksilber zu füllen, bis die in den zwei Behältern identischen Niveaus sich eisa auf mittlerer ™ Höhe befinden, einerseits die den ersten Behälter enthaltende Waage ins Gleichgewicht zu bringen und andererseits auf dem Maßstab das Höhenmaß des zweiten Behälters abzulesen.

Ein zweiter Arbeitsgang besteht darin, den zweiten Behälter in Verbindung mit dem zu messenden Druck oder Unterdruck zu bringen, wodurch eine Verschiebung des Quecksilbers zwischen den zwei Behältern hervorgerufen und die Waage außer Gleichgewicht gebracht wird, den zweiten Behälter entlang dem Maßstab zu verschieben, um die Waage in ihre Gleichgewichtsstellung zurückzuführen, wodurch das Queck- ^ silberniveau in dem ersten Behälter in seine Ursprungsposition zurückgeführt wird, und dann auf dem Maßstab das neue Höhenmaß des zweiten Behälters abzulesen.

Die Differenz zwischen den zwei Maßen des zweiten Behälters ergibt dann den Wert des zu messenden Druckes oder Unterdruckes in Millimeter Quecksilber.

Das erfindungsgemäße Manometer gestattet eine sehr hohe Meßgenauigkeit in der Größenordnung von 0,5 pro Tausend, da es die Ablesungen von Niveaumaßen einer Flüssigkeit, die

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schwierig mit Genauigkeit durchzuführen sind, durch Höhennes Simsen an. einem Maßstab und Messungen an einer Waage ersetzt, deren Genauigkeit durch einfache Anwendung von Kef?nonien und einer Waage mit großer Empfindlichkeit ^T-^resentlich erhöht werden kann.

In einer Variante ist der erste Behälter in einer dichten Umhüllung angeordnet, während ein ab sperrt are s Verbindungsmittel zwischen der Umhüllung und dem oberen Teil des zweiten Behälters vorgesehen ist. Das' Ilanometer kann somit zur Differeiitialmessung zweier Drücke dienen. Die Umhüllung nimmt hevorsugt den schwächeren der zwei Drücke auf. λ

Die Umhüllung kann'entweder mit dem Atmosphärendruck oder mit einem der zwei Drücke, deren Differenz gemessen werden soll, in Verbindung gesetzt werden, während der zweite Behälter entweder mit dem Atmosphärendruck oder mit dem anderen Druck in Verbindung gesetzt werden kann.

Bei der Differentialmessung besteht ein erster Arbeitsgang darin, die Umhüllung und-folglich den ersten Behälter dem Atmosphärendruck auszusetzen, den zweiten Behälter dem Atmosphärendruck auszusetzen, ihn auf die Höhe des ersten Behälters su führen und die Gesamtheit mit Quecksilber zu füllen, bis die identischen Niveaus in den beiden Behältern sich etwa % auf mittlerer Höhe befinden, einerseits die den ersten Behälter enthaltende Waage ins Qeichgewicht zu "bringen und andererseits auf dem Maßstab das Höhenmaß des zweiten Behälters abzulesen.

Sin zweiter Arbeitsgang besteht darin, den geringeren der Drücke, deren Differenz gemessen werden soll, in Verbindung mit der Umhüllung zu bringen, den anderen Druck in Verbindung mit dem oberen Teil des zweiten Behälters zu bringen, wodurch eine Verschiebung des Quecksilbers zwischen den zwei Behältern hervorgerufen und die Waage außer Gleichgewicht gebracht wird,

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den zweiten Behälter entlang dem Maßstab zu verschieben, um die Waage in ihre Gleichgewichtsposition zurückzuführen, wodurch das Quecksilberniveau in dem ersten Behälter auf seine Ursprungsposition zurückgeführt wird, und dann auf dem Maßstab das neue Höhenmaß des zweiten Behälters abzulesen.

Die Differenz zwischen den zwei Maßen des zweiten Quecksilberbehälters ergibt dann den zu messenden Wert des Differentialdruckes in Millimeter Quecksilber.

Wie oben kann die Meßgenauigkeit sehr hoch sein, nämlich in der Größenordnung von 0,5 pro Tausend.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung beispielsweise beschrieben; in dieser zeigt:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Quecksilbermanometers gemäß der Erfindung für die Messung eines Druckes und

Fig. 2 eine Ansicht ähnlich der Fig. 1, in der eine Variante für die Messung eines Differentialdruckes gezeigt ist.

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Nach Fig. 1 ist ein Behälter 1 auf der Platte bzw. Waagschale einer Waage 2 mit einem Rohr 3> angeordnet, das dorthinein taucht. Das Rohr 3 ist durch ein biegsames Rohr 4 mit unabhängig von seiner Stellung praktisch konstantem Voi-lumen mit einem zweiten Behälter 5 verbunden, der mittels einer Schraube 6 in der Höhe verschiebbar ist, die durch eine Kurbel 7 betätigt wird; die Höhenzahl bzw. Höhenangabe für den Behälter 5 kann mit Genauigkeit auf einem ieineinstelllineal bzw. Nonius-Lineal 6 abgelesen werden.

Der obere Teil des Behälters 5 ist mittels eines biegsamen Rohrs 9 mit einem Übergangsstück 10 verbunden, wo die zu messende Druckquelle angeschlossen wird,

Wenn der Ansatz bzw. das Übergangsstück 10 und folglich der Behälter 5 mit dem Atmosjfcärendruck in Verbindung gesetzt sind, führt man zuerst den Behälter 5 auf die Höhe des Behälters 1 und füllt die von dem Behälter 5» dem Rohr 4, dem Rohr 3 und dem Behälter 1 gebildete Gesamtheit bis etwa zur Mitte der zwei Behälter, deren Niveaus gleich sind, mit Quecksilber und bringt dann die Waage 2 mittels der Gewichte 11 ins Gleichgewicht, so daß der Ablesezeiger in die Position Sull geführt wird. Man liest dann das Höhenmaß des Behälters 5 auf dem Lineal 8 ab.

Danach wird der Behälter 5 in Verbindung mit dem zu messenden Druck oder Unterdruck gebracht, wodurch eine Niveau-Änderung in diesem und in dem Behälter 1 hervorgerufen und folglich die Waage 2 außer Gleichgewicht gebracht wird, da das Quecksilbervolumen in dem Behälter 1, der auf der Waagschale 12 getragen wird, nicht mehr das ursprüngliche ist.

Danach wird der Behälter 5 entlang dem Lineal 8 so verschoben, daß aufs Neue die Waage ins gleichgewicht gebracht wird;

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In diesem Augenblick ist die Quecksilbermenge in dem Benälter 1 wieder gleich der ursprünglichen Menge geworden und folglich hat das ITi ve au in dem Behälter seine Anfangsposition wieder genau eingenommen. Zur gleichen Zeit hat das Quecksilber in dem Behälter 5 das Niveau wieder eingenommen, das es zu Beginn in dem Behälter hatte, was es gestattet, die Messung mit Bezug auf die Position des Behälters 5 selbst auszuführen.

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Es wird das neue Höhenmaß ''Behälters 5 auf dem Lineal 8 abgelesen und die auf Millimeter Quecksilber zurückgeführte Differenz zwischen diesem Maß und dem Ursprungsmaß gestattet es dann, den Druck bei 10 auf sehr genaue Weise zu messen.

Das Volumen des Behälters 1 über und unter dem während des Füllvorgangs bei Atmosphärendruck hergestellten Niveaus muß genügen, um die Quecksilberverschiebungen zwischen den zwei Behältern bei der maximalen Druckänderung aufnehmen zu können.

Der Querschnitt des Behälters 1 muß genügend groß sein, so daß der Fehler aufgrund der Ungenauigkeit der Waage (im Quecksilbergewicht) einer Niveauänderung in dem Behälter entspricht, ±H abs» die unterhalb der geforderten Meßgenauigkeit liegt.

Der Querschnitt des Behälters 5 muß genügend groß sein, so daß eine Volumenänderung der biegsamen Leitung aufgrund ihrer Verformung bei der Verschiebung des Behälters in dem Behälter eine vernachläßigbare Niveauänderung hervorruft.

Der Querschnitt dieses Behälters muß darüber hinaus genügend groß sein, so daß durch eine der geforderten Meßgenauigkeit entsprechende Positionsänderung des Behälters eine Übertragung ein?· Quecksilbermenge in den Behälter 1 hervorgerufen wird, die für einen Nachweis durch die Waage 2 genügend groß ist.

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Die Anordnung in Fig. 2 ist analog der , die gerade in Verbindung mit Fig. 1 "beschrieben wurde; das Manometer ist jedoch in der Weise angepaßt, daß die Messung von Differentialdrücken möglich ist. Gleiche Bezugsziffern "bezeichnen gleiche Elemente in den Fig. 1 und 2.

Nach Fig. 2 ist der Behälter 1 auf der Waagschale 12 der Waage 2 mit dem Rohr 3 angeordnet, das dort hineintaucht; das Rohr 3 ist durch das "biegsame Rohr 4 mit unabhängig von seiner Position praktisch konstantem Volumen mit dem zweiten Behälter 5 verbunden, der in der Höhe mittels der Schraube 6 verschiebbar ist, die durch die Kurbel 7 ^^e~ tätigt wird; das Höhenmaß des Behälters 5 kann mit Genauigkeit auf dem Lineal mit Feineinstellung bzv/. dem Nonius-Lineal 8 abgelesen werden.

In dem Ausführungsbeispiel in Fig. 2 sind die Waage 2 und der Behälter 1 in einer Einfassung bzw. in einem Gehäuse enthalten, das mittels einer leitung 14 mit dem geringeren Druck von zwei Drücken, deren Unterschied gemessen werden soll, in Verbindung gesetzt werden kann. Das Rohr 4 tritt aus diesem Gehäuse durch eine dichte Verbindung 15 aus. Das Gehäuse 13 weist eine derartige Form und solche Abmessungen auf, daß es die Drücke aushalten kann, denen es ausgesetzt werden soll.

Der obere Teil des Behälters 5 ist einerseits mittels der biegsamen Leitung 9 mit dem Übergangsrohr 10 verbunden. Dieses kann entweder mit dem Atmosphärendruck oder mit dem höheren Druck zweier Drücke, deren Differenz gemessen werden soll, in Verbindung gesetzt werden. Andererseits kann die Leitung 9 über eine Leitung 18 mit dem Gehäuse 13 in Verbindung gesetzt werden.

Hähne 16,17 und 19 sind der Leitung 18, dem Übergangrohr

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"bzw, der Leitung 14 zugeordnet.

Zuerst-werden die Hähne 16 und 17 geöffnet und der Hahn 19 geschlossen. Das Übergangsrohr 10 wird mit

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dem Atmosphärendruck in Verbindung gesetzt,/daß das Gehäuse "13 und die zwei Behälter 1 und 5 sich auf Atmosphärendruck befinden.

Dann wird der Behälter 5 auf das Niveau des Behälters 1 geführt und die von dem Behälter 5> dem Rohr 4, dem Rohr 3 und dem Behälter 1 gebildete Gesamtheit mit Quecksilber bis etwa zur mittleren Höhe der zwei Behälter, deren Niveaus identisch sind, gefüllt, und die Waage 2 wird mittels der Gewichte 11 ins G:_leichgewicht gebracht, so daß der Lesezeiger in die Position Null geführt wird. Es wird dann das Höhenmaß des Behälters 5 auf dem Lineal 8 abgelesen.

Es wird der Hahn 17 geschlossen, während der Hahn 16 offengelassen wird, so daß das Gehäuse über das biegsame Rohr 9 mit dem Behälter 5 in. Verbindung bleibt.

Es wird der Hahn 19 geöffnet und der geringere der Drücke mit dem Gehäuse 13 über den Ansatz 14 in Verbindung gesetzt. Dieser Druck wirkt gleichzeitig auf die Behälter 1 und 5· Es wird geprüft, ob die Waage im Gleichgewicht bleibt; dies gestattet es, sich z^vergewissern, daß die Vorrichtung keine Leckage oder keinen Defekt aufweist, die bzw. der die Messungen verfälschen können.

Der Hahn 16 wird geschlossen, um den Behälter 5 von dem Gehäuse 13 zu trennen, der höhere der zu messenden Drücke wird an das Übergangsrohr 10 angeschlossen und der Hahn 17 wird dann geöffnet.

Wenn der höhere Druck durch das Übergangsrohr 10, den Hahn und das biegsame Rohr 9 mit dem Behälter 5 in. Verbindung ge-

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setzt wird, wird eine "bestimmte Queoksilbermenge in den Behälter 1 gedruckt und folglich, das Gleichgewicht der Waage aufgehoben.

Dann wird der Behälter 5 so verschoben, daß die Waage wieder in ihe: Gleichgewichtsstellung zurückgeführt wird, wodurch das Quecksilbern!veau in dem Behälter 1 in seine ursprüngliche Position zurückgebracht wird.

Dann wird auf dem Maßstab das neue Höhenmaß des Behälters 5 abgelesen. Die Differenz zwischen den zwei Höhenmaßen dieses Behälters ergibt dann in Millimetern Quecksilber den Wert des zu messenden Differentialdruckes.

Patentansprüche

10.9#2i/U99

Claims (4)

1. Patentansprüche

   J Quecksilbermanometer, gekennzeichnet durch einen ersten Quecksilberbehälter, der mit einem ersten Druck in Verbindung steht und auf einer Waagschale einer Waage angeordnet ist, durch einen zweiten Quecksilberbehälter, der mit einem zweiten Druck in "Verbindung steht und in der Höhe entlang einem Maßstab beiderseits des ^ Niveaus des ersten Behälters verschiebbar ist, und durch eine Leitung, die mit einem ersten Ende in den ersten Behälter eintaucht und mit ihrem anderen Ende nfcb dem Boden des zweiten Behälters verbunden ist, wobei die Leitung zumindest teilweise biegsam ist und ein unabhängig von ihrer Verformung während der Verschiebungen des zweiten Behälters praktisch konstantes Volumen aufweist.
2. 2. Quecksilbermanometer nach Anspruch 1, dadurch, g e k e η η ζ eichnet , daß der erste Druck der Atmosphärendruck ist.
3. 3. Quecksilbermanometer nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η - W zeichnet, daß der erste Behälter in einer Dichtenumhüllung angeordnet ist.
4. 4. Quecksilbermanometer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen der Umhüllung und dem oberen Teil des zweiten Behälters ein absperrbares Verbindungmittel vorgesehen ist.

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