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Vorrichtung zur Messung von niedrigen Gasdrücken
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung vom Mac Leodtyp zur Messung von niedrigen Gasdrücken. Diese Vorrichtung ist mit einem Raum für die mittels einer Flüssigkeit, wie Quecksilber, zu komprimierend Menge des Gases, dessen Druck zu messen ist, versehen, welcher Raum (Kompressionsraum) über einen oder mehrere Übergangsräume mit einem dünnen Steigrohr verbunden ist, welches abgesehen von der Stelle wo das Rohr oben geschlossen ist, überall den gleichen Innendurchmesser hat oder in der Längsrichtung gesehen aus einer Anzahl von durch Übergangsräume verbundenen Rohrstücken besteht, die jedes für sich ihrer Länge entlang überall den gleichen Innendurchmesser haben,
wobei jedoch die Innendurchmesser der einzelnen Rohrstücke voneinander verschieden sind und von einem Rohrstück zum nächsten in Richtung des geschlossenen oberen Endes des letzten Rohrstückes gesehen stufenweise kleiner werden, in welchem Rohr (Kompressionskapillare) Gas komprimiert werden kann.
Die Vorrichtung ist weiter mit einem oder mehreren dünnen Rohren (Vergleichskapillaren) versehen, die sich parallel zur Kompressionskapillare erstrecken und einerseits mit einem Raum, in dem sich Gas befindet, dessen Druck zu messen ist, in Verbindung stehen oder gebracht werden können und anderseits mit dem Kompressionsraum verbunden sind, wobei in der Nähe der Rohre eine Ableseskala angeordnet ist.
Eine solche Vorrichtung, in der Technik kurz Mac Leod genannt, stellt eines der wenigen Instrumente dar, die die Messung des wirklichen Wertes eines niedrigen Gasdruckes in der Grössenordnung von 10 bis 5 mm Hg ermöglichen ohne Änderung in der Zusammensetzung des Gases. Ein solches Instrument ist
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Es ist jedoch sehr zeitraubend, ein Mac Leod, das als Normalinstrument zu verwenden ist, herzustellen und zu kalibrieren.
Von Fall zu Fall zeigt sich dann, dass das Instrument mit Skalen zu versehen ist, die weniger leicht abzulesen sind, weil bei Verwendung einer z. B. in cm und mm eingeteilten Skala, nicht ein cm der Skala einer ganzen Anzahl von Druckeinheiten entspricht (oft wählt man 10-n nun Hg als eine solche Einheit, n = eine ganze Zahl) und bei Verwendung mehrerer Skalen die Nullinien nicht auf ganzen Vielfachen von cm auseinanderlien, wodurch jede Skala gesondert angeordnet werden muss.
Die Erfindung gibt jetzt eine Lösung für die Aufgabe, ein Mac Leod herzustellen, da ohne vcjan- gehende Eichung vom Benützer eine gute und einfache absolute Druckablesung ermöglicht.
Nach der Erfindung sind die Volumina des Kompressionsraumes, des Übergangsraumes (der Übergangsräume) und der Kompressionskapillare bzw. deren Teile derart bemessen, dass auf der für jeden Druckereich vorhandenen Skala das Nullniveau in einem Abstand vom Niveau des geschlossenen Endes der Kompressionskapillare liegt, der ganzen bzw. halben Anzahlen von Zentimetern oder andern Masseinheiten entspricht, während ein Gasdruck von 10n mm Hg (n = ganze Zahl) einem Flüssigkeitsniveauunterschied von ganzen Vielfachen von Zentimetern oder andern Masseinheiten entspricht.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein Mac Leod mit übersichtlichen, zuvor anzufertigenden Skalen, die unmittelbar eine richtige, absolute Ablesung ermöglichen, erhalten werden kann, wenn man den obigen Volumina besondere Aufmerksamkeit widmet und die Bemessung sorgfältig durchführt. Um die Möglichkeit zu erhalten, dabei den Kompressionsraum auf den richtigen Wert zu bringen, empfiehlt es sich, diesen Raum mit einem relativ kleinen Korrekturvolumen zu versehen, das mittels ge-
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neigter Röhren mit der Ober- und Unterseite des Kompressionsraumes verbunden ist.
Berechnungen zeigten, dass in der Tat eine richtige Bemessung der genannten Volumina die genannte Möglichkeit gestattete.
Die Erfindung wird an Hand eines konkreten Ausführungsbeispiels mit Zahlenwerten, die das Ergebnis von Berechnungen sind, näher erläutert.
Die Zeichnung zeigt schematisch in Fig. l ein Mac Leod in Aufriss und in Fig. 2 einen Teil von Fig. 1 in vergrössertem Massstab.
Die Röhre 1 wird mit einem gasgefüllten Raum 2, in dem der Druck des Gases zu messen ist, verbunden.
Die gesamte Anordnung soll aufrechtstehend gedacht werden.
Die Röhre 1 ist an der Unterseite mit einem Rohr 3 verbunden, dessen unteres Ende in einen Behälter 4 reicht, der eine Manometerflüssigkeit 5 enthält.
Es hat sich gezeigt, dass reines Quecksilber die bestgeeignete Manometerflüssigkeit ist.
Das Rohr 3 ist mittels einer Tülle 6 mit einem Kompressionsraum 7 verbunden, der kurz"Kompres- sionskugel"genannt wird. 8 bezeichnet einen Korrekturraum, der mittels geneigter Röhren 9 und 10 mit der oberen und unteren Seite der Kugel 7 verbunden ist.
Das Volumen dieser Kugel soll gemäss der Erfindung einen ganz bestimmten Wert haben. Für den Glasbläser ist es schwierig, die Innenabmessungen dieser Kugel 7 innerhalb die erforderlichen Toleranzen zu bringen. Die Kugel 7 wird daher unterbemessen und ein Korrekturvolumen 8 verwendet, um das richtige Volumen zu erhalten. Die geneigten Röhren 9 und 10 verhüten Gaseinschlüsse im Quecksilber.
Auf der Oberseite ist die Kugel 7 mit einer Kapillare 11 verbunden, die aus drei Teilen 11a, llb und 11c mit verschiedenen Innendurchmessernd,d,d aufgebaut ist. welche Übergangsstellen 12a, 12b aufweisen. Zwischen Teil 11c und der Kompressionskugel 7 befindet sich eine Übergangsstelle 12c.
Mit 00'Oil 0 2 und 03 werden Nullinien bezeichnet.
Mit der Röhre 1 kommunizieren Vertikalröhren 15,16 und 17, Vergleichskapillaren genannt, über die geneigten Röhren 13 und 14.
Der Innendurchmesser der Röhre 15 ist gleich d., also gleich dem Innendurchmesser des Teiles 11 c der
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von Röhre 11 und der Innendurchmesser von Röhre 17 ist gleich d, also gleich dem Innendurchmesser vom Teilla von Röhre 11.
Diese Gleichheiten sind erwünscht, um Unterschiede in der Kapillardepression, die einen Fehler in der Höhe zwischen den Niveaus in den Röhren verursachen, zu vermeiden.
Neben den Röhren 11,17, 16,15 sind Skalen angeordnet, u. zw. eine quadratische zu Teil Ha von Röhre 11 gehörende Skala 18 und Linearskalen 19,20 und 21, die zu den Röhren 17, 16 und 15 gehören.
Alle Skalen sind auf einer Platte 22 angeordnet, die mit den Skalen als gesondertes Ganzes angefertigt werden kann, vorausgesetzt, dass die Volumina der Kugel 7, alle Kapillaren und die Übergangsvolumina genau bemessen werden.
Die rechte Skala 21 zeigt je cm 0, 1mm Hg an.
Die Skala 20 erstreckt sich von 0 bis 0, 135 mm Hg. Dabei werden 10. mm Hgjeweilsvon zwei cm angezeigt.
Die Skala 19 erstreckt sich von 0 bis zu 1, 1. 10- 2 mm Hg, wobei jeweils zwei cm 10-3 mm Hg anzeigen, und die quadratische Skala erstreckt sich von 0 bis 5. 1'0-3 mm Hg.
Es ist deutlich zu ersehen, dass diese Skalen sehr geschickt gewählt und äusserst übersichtlich sind.
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Volumen der Kompressionskugel 7 plus dem Korrekturraum 8 und dem Übergangsvolumen 12c = 484, 0 cm3 ;
Volumen des Teils der Kompressionskapillare mit dem kleinsten Durchmesser d1 = 0,0275 cas ;
Volumen des Übergangsraumes des letzteren Teiles der Kompressionskapillare nach dem Teil mit dem Innendurchmesser d = 0, 0135 cms ; Volumen des Teiles der Kompressionkapillare mit dem Innendurchmesser d2 = 0, 4085 emS ;
Volumen des Übergangsraumes letzteren Teiles der Kompressionskapillare nach dem Teil mit dem Innendurchmesser d = 0, 1795 cm3 ;
Volumen des Teiles der Kompressionskapillare mit dem Innendurchmesser ds = 6, 220 cms.
Die Wirkungsweise eines Mac Leads darf als bekannt vorausgesetzt werden.
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Device for measuring low gas pressures
The invention relates to a device of the Mac Leod type for measuring low gas pressures. This device is provided with a space for the amount of gas to be compressed by means of a liquid such as mercury, the pressure of which is to be measured, which space (compression space) is connected via one or more transition spaces with a thin riser pipe, which apart from the Place where the pipe is closed at the top, has the same inside diameter everywhere or, viewed in the longitudinal direction, consists of a number of pipe pieces connected by transition spaces, each of which has the same inside diameter along its length,
However, the inner diameter of the individual pipe sections are different from one another and are gradually smaller from one pipe section to the next in the direction of the closed upper end of the last pipe section, in which pipe (compression capillary) gas can be compressed.
The device is further provided with one or more thin tubes (comparison capillaries), which extend parallel to the compression capillary and on the one hand with a space in which there is gas, the pressure of which is to be measured, in connection or can be brought and on the other hand with the Compression chamber are connected, a reading scale is arranged in the vicinity of the tubes.
Such a device, called Mac Leod for short, is one of the few instruments that allow the measurement of the real value of a low gas pressure in the order of magnitude of 10 to 5 mm Hg without changing the composition of the gas. One such tool is
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However, it is very time consuming to manufacture and calibrate a Mac Leod to be used as a normal instrument.
From case to case it turns out that the instrument is to be provided with scales that are less easy to read because when using a z. B. scale divided into cm and mm, not one cm of the scale corresponds to a whole number of pressure units (often one chooses 10-n now Hg as such a unit, n = a whole number) and when using several scales the zero lines are not whole Multiples of cm apart, which means that each scale must be arranged separately.
The invention now provides a solution to the problem of producing a Mac Leod, since the user can obtain a good and simple absolute pressure reading without vcjan- going calibration.
According to the invention, the volumes of the compression space, the transition space (s) and the compression capillary or their parts are dimensioned such that the zero level on the scale available for each pressure range is at a distance from the level of the closed end of the compression capillary, the whole or . corresponds to half numbers of centimeters or other units of measurement, while a gas pressure of 10n mm Hg (n = whole number) corresponds to a liquid level difference of whole multiples of centimeters or other units of measurement.
The invention is based on the knowledge that a Mac Leod can be obtained with clear, previously made scales which immediately enable correct, absolute reading if one pays particular attention to the above volumes and carries out the measurement carefully. In order to be able to bring the compression space to the correct value, it is advisable to provide this space with a relatively small correction volume, which is
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inclined tubes connected to the top and bottom of the compression chamber.
Calculations showed that correct dimensioning of the volumes mentioned did indeed allow the possibility mentioned.
The invention is explained in more detail on the basis of a specific exemplary embodiment with numerical values that are the result of calculations.
The drawing shows schematically in FIG. 1 a Mac Leod in elevation and in FIG. 2 a part of FIG. 1 on an enlarged scale.
The tube 1 is connected to a gas-filled space 2 in which the pressure of the gas is to be measured.
The entire arrangement is intended to be thought of in an upright position.
The tube 1 is connected at the bottom to a tube 3, the lower end of which extends into a container 4 which contains a pressure gauge liquid 5.
It has been shown that pure mercury is the most suitable pressure gauge liquid.
The tube 3 is connected by means of a grommet 6 to a compression space 7, which is called “compression sphere” for short. 8 denotes a correction space which is connected to the upper and lower sides of the ball 7 by means of inclined tubes 9 and 10.
According to the invention, the volume of this ball should have a very specific value. It is difficult for the glassblower to bring the internal dimensions of this ball 7 within the required tolerances. The ball 7 is therefore undersized and a correction volume 8 is used in order to obtain the correct volume. The inclined tubes 9 and 10 prevent gas inclusions in the mercury.
On the upper side, the ball 7 is connected to a capillary 11 which is made up of three parts 11a, 11b and 11c with different inside diameters, d, d. which transition points 12a, 12b have. There is a transition point 12c between part 11c and the compression ball 7.
00'Oil 0 2 and 03 denote zero lines.
Vertical tubes 15, 16 and 17, called comparison capillaries, communicate with the tube 1 via the inclined tubes 13 and 14.
The inner diameter of the tube 15 is equal to d., So equal to the inner diameter of the part 11 c of
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of tube 11 and the inner diameter of tube 17 is equal to d, i.e. equal to the inner diameter of part la of tube 11.
These parallels are desirable in order to avoid differences in capillary depression that cause an error in height between levels in the tubes.
In addition to the tubes 11,17, 16,15 scales are arranged, u. between a square scale 18 belonging to part Ha of tube 11 and linear scales 19, 20 and 21 belonging to tubes 17, 16 and 15.
All the scales are arranged on a plate 22, which can be made with the scales as a separate whole, provided that the volumes of the sphere 7, all capillaries and the transition volumes are precisely measured.
The right scale 21 shows 0.1mm Hg per cm.
The scale 20 extends from 0 to 0.135 mm Hg. 10 mm Hg is displayed every two cm.
The scale 19 extends from 0 to 1.1 10-2 mm Hg, two cm each indicating 10-3 mm Hg, and the square scale extends from 0 to 5.10-3 mm Hg.
It can be clearly seen that these scales are very cleverly chosen and extremely clear.
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Volume of the compression ball 7 plus the correction space 8 and the transition volume 12c = 484.0 cm3;
Volume of the part of the compression capillary with the smallest diameter d1 = 0.0275 cas;
Volume of the transition space of the latter part of the compression capillary after the part with the inner diameter d = 0.0135 cms; Volume of the part of the compression capillary with the inner diameter d2 = 0.4085 emS;
Volume of the transition space of the latter part of the compression capillary after the part with the inner diameter d = 0.1795 cm3;
Volume of the part of the compression capillary with the inner diameter ds = 6, 220 cms.
The mode of action of a Mac lead can be assumed to be known.