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Verfahren und Vorrichtung zum Messen von Drucken
Geräte zum Messen
von kleinen und mittleren Drucken oder Druckunterschieden sind bekannt.
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Diese bekannten Geräte verwenden z. B. die Zchwankungen einer in einem
U-Rohr befindlichen F lüssiglieitssäule gegebenenfalls mit Vervielfachung der Anzeige,
z. B. Druckmesser nach Seger oder K ö n i g, oder bei gleichzeitiger Fernmessung
die Schwankungen des elektrischen Widerstands in einem, mit seinem einen Ende in
eine, unter den Druckschwankungen sich bewegenden Quecksilbersäule eintauchenden
Widerstandsdrahts. Der Einfachheit halber soll das im ersten Fall benutzte Prinzip
das der hydrostatischen Vervielfältigung und das im zweiten Fall benutzte das der
Messung des elektrischen M:iderstands in den folgenden Ausführungen bezeichnet werden.
Es ist auch bekannt, bei diesen Meßgeräten unter gleichzeitiger Radizierung des
Drucks durch geeignete Ausbildung eines Schenkels des Meßgefäßes oder durch geeignete
Wicklung bzw. Ausbildung des Widerstandsdrahts zu arbeiten.
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Diese bekannten Geräte besitzen verschiedene Nachteile. So sind z.
B. die Geräte der ersten Art nur für kleinste Drucke und kleinste Meßbereiche geeignet.
Soweit es sich dabei um Schrägrohrmanometer handelt, ist deren Füllung mit Alkohol
oder mit einer anderen ähnlichen Flüssigkeit wegen deren niedriger Verdampfungstemperatur
mit Unzuträglichkeiten und Fehlern verbunden. Umständlich ist ferner der Zwang,
diese Geräte mittels
Libelle genau aufzustellen, und lästig sind
die demzufolge auf Erschütterungen und Lageveränderungen beruhenden Fehlerquellen.
Ferner ist bei dieser Art von Geräten keine Radizierung möglich. Die andere Klasse
der nach diesem Prinzip arbeitenden Geräte sind die sogenannten Ringwaagen, deren
Nachteile vor allem in ihrer Größe und in ihrem hohen Preis bestehen. Im Anfang
ihres Meßbereichs ist die Radizierung schlecht.
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Der erheblichste Nachteil der elektrischen Messer ist das Erfordernis
eines relativ großen Wirkdrucks. Sie sind daher für kleine und kleinste Drucke,
wie sie häufig im Labor und in der Technik zu messen sind, unbrauchbar. Ein weiterer
Nachteil ist der Umstand, daß sie mit recht großen, mehrere Kilogramm betragenden
Quecksilbermengen arbeiten müssen.
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Diese Nachteile werden durch die Erfindung überwunden. Die Erfindung
beruht auf dem Gedanken, die Druckmessung unter gleichzeitiger Anwendung des Prinzips
der hydrostatischen Vervielfältigung und des Prinzips der Messung des elektrischen
Widerstands eines Drahts auszuführen.
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Vorzugsweise wird dabei die Messung unter gleichzeitiger Radizierung
der Drucke mittels bekannter Mittel, z. B. durch geeignete Ausbildung des einen
Schenkel des Meßgefäßes und/oder durch geeignete Ausbildung oder Wicklung des Widerstandsdrahts
vorgenommen.
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Das neue zur Druckmessung dienende Gerät besteht im wesentlichen
aus einem Gerät von der Art, wie es zur Messung des Drucks nach dem hydrostatischen
Prinzip verwendet werden könnte. Dabei ist aber außerdem noch in dem einen Schenkel
ein an einen elektrischen Stromkreis angeschlossener Widerstandsdraht angeordnet.
Messung und Übertragung der Messung erfolgen sonst in der üblichen Weise, insbesondere
kann das Gerät auch mit einer Vorrichtung zum fortlaufenden Aufzeichnen des Drucks
werbundetl sein.
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In der bevorzugten Ausführungsform ist der Ableseschenkel auf Grund
bekannter mathematischer Berechnungen in einer solchen, sich allmählich nach oben
erweiternden Form ausgebildet, damit die Messung in den radizierten Werten abgelesen
werden kann. An Stelle einer solchen Schenkelausbildung kann auch der Widerstandsdraht
in geeigneter Weise ausgebildet sein, sei es durch eine besondere Art der Wicklung
oder in einer anderen Form.
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Die durch die Erfindung erzielten Vorteile sind folgende: Das neue
Gerät besitzt einen großen Meßbereich, und zwar können damit Drucke von einigen
Zehntel Millimetern bis zu 20 m Wassersäule gemessen werden. Die dabei erzielte
Genauigkeit ist mindestens die gleiche wie mit den bekannten Geräten.
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Die Meßrohre können für alle Meßbereiche die gleiche Länge besitzen,
wobei der Meßbereich selbst durch entsprechende Wahl des Kapillardurchmessers bzw.
des erweiterten Teils gegeben ist. Der neue Apparat ist also in einem Meßbereich
anwendbar, innerhall> welchem mehrere der bekannten Apparate verwendet werden
mußten. Aber außer zum Messen von Druckunterschieden eignet sich das neue Gerät
auch unmittelbar zur Standmessung, z. B. des Behälterstands in Tanks u. dgl. Das
neue Gerät gestattet ferner die einfachste Fernanzeige durch die elektrische Messung
des Widerstands des eingeschmolzenen Drahts, wie er sich durch das Hinundhergehen
des Quecksilbers ergibt. Die für einen Apparat benötigte Quecksilbermenge beträgt
nur einen kleinen Bruchteil der für die bekannten Apparate erforderlichen Menge.
Die Ablesung des Drucks ist überaus einfach, da sie nur in einem Schenkel zu erfolgen
hat. Das Gerät ist unempfindlich und kann aus unzerbrechlichem Material angefertigt
sein. Seine Herstellungskosten betragen nur einen Bruchteil der für die bisherigen
Apparate erforderlichen Kosten. Schließlich eignet er sich auch für undurchsichtige
und stark klebende Flüssigkeiten.
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In der Zeichnung soll die Erfindung noch an einer bevorzugten Ausführungsform
erläutert werden.
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Nach der Zeichnung besteht das Gerät im wesentlichen aus einem U-Rohr,
dessen beide Schenkel mit einer oberen Erweiterung 1 versehen sind. Mit einem Verbindungsstück
wird der linke und/oder der rechte Schenkel an die Leitung, in welcher der Druck
bzw. der Druckunterschied zu messen ist, angeschlossen. Das Gerät selbst besitzt
wie üblich eine Quecksilberfüllung 3 und ist noch mit einer weiteren leichteren
Flüssigkeit 2 oberhalb des Quecksilbers in beiden Schenkeln gefüllt. Der rechte
Schenkel des U-Rohrs ist in seinem oberen Teil unterhalb der Erweiterung I als Radizierungsgefäß
5 ausgebildet. In diesem Radizierungsschenkel ist ein Widerstandsdraht 4 angeordnet,
der über eine Leitung 6 und ein Anzeigegerät 8 mit der Stromquelle 7 verbunden ist.
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Der durch den Druck bzw. Druckunterschied hervorgerufene Höhenunterschied
X h der leichteren Flüssigkeit in den erweiterten Räumen der beiden Schenkel des
Druckmessers überträgt sich nach bekannten mathematischen Gesetzen je nach der Form
des gewählten Gefäßes auf das Quecksilber in der Kapillare und erzeugt dadurch den
Höhenunterschied zl ht des Quecksilbers als Funktion von dh, welche sich nach der
gewählten Ausführung des Geräts richtet und mathematisch im voraus bestimmt werden
kann.
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Wird das Gerät an eine Leitung, deren Druck gemessen werden soll,
angeschlossen, so bewirkt dieser Druck das Ansteigen des Quecksilbers im rechten
Schenkel, wodurch ein entsprechendes Stück des Widerstandsdrahts seine Rolle als
Stromleiter verliert. Diese Veränderung des Leitungswiderstands ist auf dem Anzeigegerät
sofort ablesbar.