<Desc/Clms Page number 1>
TEMPERATUURGECOMPENSEERDE, RECHTSTREEKS AFLEESBARE DRUKMETINGS-
INRICHTING De uitvinding betreft drukmeetinrichtingen zoals o a manometers, in het bijzonder barometers, die bij voorkeur geen gebruik maken van kwik Dergelijke barometers worden soms sympiesometers genoemd TECHNISCHE ACHTERGROND
Verschillende types van barometers worden gebruikt in woonplaatsen.
Het eerste type is de aneroide barometer die gebruikt maakt van een metalen balg die een wijzer drijft via een omzettingsmechanisme Het andere type van barometer is de kwikbarometer Kwikbarometers kunnen zeer smaakvol worden uitgevoerd, doch het gebruik van kwik is aanvechtbaar omwille van hun toxiciteit onder de naam van een sympiesometer, zoals bijvoorbeeld de Tendency Barometer" verdeeld door Denis Dingens D D Stijlbarometers NV/SA, Leopoldsburg, Belgie Deze baro-meter omvat een volume gas dat opgesloten zit in een omgekeerde uitstulping, welke gedeeltelijk gevuld is met een vloeistof en verbonden is met een arm van een U"- of,,
1"- vormige buis Naast de barometer wordt een vloeistofthermometer geplaatst en het niveauverschil tussen de vloeistof in de thermometer en de vloeistof in de U-vormige buis geeft een aanwijzing van de luchtdruk De aflezingen kunnen in zekere mate worden gecorrigeerd voor temperatuurwijzigingen door de juiste keuze van materialen en de aard en het volume van het gebruikte gas Dit type van barometer vereist geen gebruik van kwik en is daarom gemakkelijker te verplaatsen, heeft een lager risico voor milieuvervuiling of voor de menselijke gezondheid De barometer is echter niet gemakkelijk af te lezen, noch is hij zeer precies
De doelstelling van de uitvinding is een drukmeetinrichting, in het bijzonder een manometer of een barometer, te verschaffen, die precieze en gemakkelijke af te lezen waarden,
welke gecompenseerd worden voor wijzigingen in de omgevingstemperatuur, voor de externe gemeten gas-ofvloeistofdruk geeft
Een verdere doelstelling van de uitvinding is een drukmeetinrichting, in het bijzonder een manometer of een barometer, te verschaffen, die de met het gebruik van
<Desc/Clms Page number 2>
kwik gepaardgaande problemen van transport en toxiciteit kan vermijden SAMENVA'ING VAN DE UlTVtNDING
De uitvinding omvat een temperatuurgecompenseerde drukmeetinrichting die een vloeistofinanometer en een vloeistofthermometer bevat, zo gemonteerd om een vergelijking van de hoogte van hun vloeistofoppervlaktes mogelijk te maken,
en zo uitgevoerd dat de grootte van de beweging van het vloeistofniveau in de manometer en in de thermometer nagenoeg gelijk is voor een verandering in de temperatuur bij constante druk van een extern fluidum, waarbij de hoogte van de vloeistof in de manometer wordt bepaald door samendrukking van een volume gas bij de druk van het extern fluidum, en die middelen bevat voor een directe aflezing van de druk van het extern fluidum, gecompenseerd voor temperatuur, uitgaande van het verschil in relatieve
EMI2.1
posities van de vloeistofniveaus in respectievelijk de manometer en de thermometer Ji iiKJlii. l lHinL J-l .
L .. . ... .. . het extern fluidum
De uitvinding omvat tevens een temperatuurgecompenseerde drukmeetinrichting die een vloeistofinanometer en een vloeistofthermometer bevat, zo gemonteerd om een vergelijking van de hoogte van hun vloeistofoppervlaktes mogelijk te maken, en zo uitgevoerd dat de grootte van de beweging van het vloeistofniveau in de manometer en in de thermometer nagenoeg gelijk is voor een verandering in de temperatuur bij constante druk van een extem fluidum, waarbij de hoogte van de vloeistof in de manometer wordt bepaald door samendrukking van een volume gas bij de druk van het extern fluidum, en die middelen bevat voor een aflezing van de druk van het extern fluidum, gecompenseerd voor temperatuur,
uitgaande van het verschil in relatieve posities van de vloeistofniveaus in respectievelijk de manometer en de thermometer, waarbij zowel de barometer en de thermometer onbeweeglijk op een draagplaat zijn vastgemaakt.
Bij voorkeur bevatten de thermometer en de manometer beide geen toxische stoffen zoals kwik. De middelen voor directe aflezing kunnen een glijdbare schaal omvatten met een referentieteken, dat glijdend op een lijn kan worden gebracht met ofwel het vloeistofniveau in de thermometer of in de manometer, waarbij de schaal kan worden voorzien van een verdeling om de druk van het extern fluidum precies af te lezen
<Desc/Clms Page number 3>
van het vioeistofhiveau van de andere van de manometer of de thermometer De middelen voor directe aflezing kunnen ook lichtsensoren of druksensoren omvatten, die verbonden zijn met geschikte elektronische middelen en een beeldscherm,
waarbij de lichtsensoren of druksensoren zo geplaatst zijn om uitgangssignalen in verband met de hoogte van de vloeistof in respectievelijk de manometer en thermometer af te geven De uitvinding omvat ook een temperatuurgecompenseerde barometer waarin de manometer de atmosferische druk meet Verder omvat de uitvinding ook andere drukmeetinrichtingen waaronder een manometer zoals bloeddrukmeettoestellen die een opblaasbare zak gebruiken om een druk op de arm van de persoon uit te oefenen alsook andere inrichtingen om een vloeistofdruk te meten
De uitvinding zal nu aan de hand van de volgende tekeningen nader beschreven worden.
EMI3.1
. LhKUViü r.
ORlEbi'. Fig. 1 is een schematisch vooraanzicht van een barometer in overeenstemming met een eerste uitvoeringsvorm van de uitvinding
Fig 2 is een schematisch vooraanzicht van een draaibare en glijdbare schaal in overeenstemming met een verdere uitvoeringsvorm van de uitvinding
Fig 3 is een schematische voorstelling van een deel van een barometer met rechtstreekse aflezing in overeenstemming met een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding.
Fig. 4 is een schematische voorstelling van een deel van een barometer met rechtstreekse aflezing in overeenstemming met een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding.
BESCHRIJVING VAN DE ILLUSTRATIEVE UITVOERINGSVORMEN
De uitvinding zal worden beschreven in verband met bepaalde uitvoeringsvormen en tekeningen waarbij de uitvinding niet tot deze maar enkel door de conclusies is beperkt. De uitvinding zal in het bijzonder met betrekking tot een barometer beschreven worden, maar de uitvinding is niet daartoe beperkt en omvat om het even welke inrichting voor het meten van de druk van een fluidum die een manometer bevat, zoals bijvoorbeeld een inrichting voor het meten van de bloeddruk van een mens, en die
<Desc/Clms Page number 4>
temperatuur-gecompenseerd moet worden
Fig 1 is een schematisch vooraanzicht van een temperatuurgecompenseerde barometer (TCB)
1 in overeenstemming met een uitvoeringsvorm van de uitvinding De TCB 1 omvat een vloeistofthermometer 10 en een vloeistofbarometer 20 welke zijn gemonteerd op een harde ondersteuningsplaat 5 en welke kunnen worden naast elkaar geplaatst zodat de vloeistofoppervlaktes 12 en 22 van respectievelijk de thermometer en de barometer gericht zijn naar het midden van het toestel De barometer 20 omvat wat kan worden beschreven als een manometer 21 en een uitstulping 24 dat een bepaald volume gas 28, bijvoorbeeld lucht, stikstof, argon, neon, helium of een ander geschikt gas, bevat De manometer 21 wordt typischerwijze vastgehecht aan de bodem van de uitstulping 24 en kan een "U"- ofJ"-vormige buis 25 omvatten,
die bij voorkeur van een
EMI4.1
doorzichtig materiaal met een lage uitzettingscoefficient zoals glas gemaakt is, en een nauwe boring van typisch 1 tot 3 mm bezit De barometer 20 kan voorzien zijn van
EMI4.2
lub UCHCjfi iiCL Ct. unil. n. ii -J liiu -ü
EMI4.3
buis dat afgelegen is van de uitstulping 24 open aan de atmosfeer als de atmosferische druk moet worden gemeten Als alternatief het mogelijk een bron van druk van een extern fluidum aan het einde 26 te verbinden, bijvoorbeeld een buis die met de opblaasbare manchette van een bloeddrukmeetstoestel of met gelijk welk geschikte fluidum onder druk verbonden is.
Een deel van de uitstulping 24 en de buis 25 is gevuld met een geschikte vloeistof 27 met lage dampdruk, typisch een olie, bijvoorbeeld een siliconenvloeistof zoals phenylmethylsiloxane, of vergelijkbaren De vloeistof 27 heeft bij voorkeur een lage dampdruk, zodat deze niet verdampt, en bij voorkeur en in aanvaardbare mate geen vocht noch enig gas uit de atmosfeer absorbeert of ermee reageert, en bij voorkeur niet giftig of niet uitzonderlijk giftig is voor de omgeving, ingeval de barometer wordt weggegooid, noch voor mensen die een aanzienlijke tijd doorbrengen in dezelfde ruimte als de barometer
De thermometer 10 omvat een uitstulping 14 en een gesloten buis 15, bij voorkeur gemaakt van doorzichtig materiaal met lage thermische uitzetting, bijvoorbeeld glas.
Een vloeistof 17 vult de uitstulping 14 en loopt verder in de boring van de holle buis 15 wanneer de thermometer temperaturen meet in een geschikt reikgebied, bijv tussen 0 en 50 C voor binnenhuisbarometers De vloeistof kan elke geschikte vloeistof voor thermometers zijn, bijv alcohol.
Beide vloeistoffen 17, 27 van de thermometer 10
<Desc/Clms Page number 5>
en de barometer 20 kunnen gekleurd zijn met geschikte kleurstoffen, bijv anilinekleurstoffen, om ze gemakkelijk afleesbaar te maken Zoals in Fig I getoond wordt, zijn de arm aan de binnenzijde van buis 25 en buis 15 recht en parallel aan elkaar over het grootste deel van de hoogte van het toestel
Bij constante atmosferische druk, resulteren verschillen in temperatuur in verschillen van het niveau 22 van de vloeistof 27 in de barometer 20, hoofdzakelijk veroorzaakt door de uitzetting van het gas 28 in de uitstulping 24 De niveauwijzigingen kunnen worden bepaald door het volume en de aard van het gas 28 in de uitstulping 24, in het bijzonder door zijn thermale uitzettingscoefficient, en door de aard van de vloeistof 27,
inbegrepen de dampdruk van de vloeistof in de uitstulping 24 en de thermische uitzettingscoefficient van deze vloeistof, alsook de thermische uitzettingscoefficient van
EMI5.1
het materiaal waaruit de uitstulping 24 en buis 25 zijn gemaakt en de diameter van de boring van de buis 25 Op gelijke wijze zijn de niveauwijzigingen van de oppervlakte 12
EMI5.2
van , d. L juiLucn ijz.Lmii,
EMI5.3
afhankelijk van de thermische uitzettingscoefficient van de vloeistof 17 en van het materiaal van de uitstulping en de buis 15 alsook van de diameter van de boring van buis 15.
Door een zorgvuldige keuze van al deze parameters kan worden bereikt dat bij constante druk, de hoogtewijzigingen van de vloeistofoppervlakte 12 en 22 van respectievelijk de thermometer 10 en de barometer 20, nagenoeg dezelfde zijn voor elke temperatuurswijziging binnen een redelijk reikwijdte Dus, op voorwaarde dat er geen verschil is in atmosferische druk, blijven de oppervlaktes 12 en 22 van de vloeistoffen 17 en 27 in respectievelijk de thermometer 10 en de barometer 20,
altijd op nagenoeg dezelfde relatieve positie ten opzichte van elkaar onafhankelijk van de omgevingstemperatuur Een wijziging in de relatieve positie van de vloeistofoppervlaktes 12 en 22 is dan een aanwijzing voor een wijziging in de atmosferische druk Deze wijziging van relatieve posities van de vloeistofniveaus 12 en 22 is een kwantitatieve en bijna lineaire wijziging die kan gebruikt worden om de wijziging in atmosferische druk precies te meten.
Geplaatst op een geschikte positie is een middel 30 voor het direct aflezen van de atmosferische druk van het niveau 22 van de vloeistof in de barometer 20, die werd gecompenseerd voor temperatuur Dit middel 30 kan een glijdbare schaal 34 zijn, welke bij voorkeur wordt geijkt in geschikte drukeenheden zoals millibars of kwikmillimeters
<Desc/Clms Page number 6>
Er wordt voorkeur aan gegeven dat de schaal 34 wordt geplaatst tussen de thermometer 10 en de ene arm van de barometer 20 die open is aan de atmosfeer De uitvinding is echter niet daartoe beperkt De schaal 34 bevat bij voorkeur een referentieteken 32,
welke bij voorkeur dicht bij de thermometer 10 of de barometer 20 is geplaatst De schaal 34 is bij voorkeur glijdbaar langs een baan 36 in een parallelle richting van de buizen 15 en 25 van respectievelijk de thermometer 10 en de barometer 20. De baan 36 kan een staaf of een ander geschikt middel voor het leiden van schaal 34 zijn met voldoende wrijving zodat schaal 34 glijdbaar is wanneer een kracht wordt gebruikt, maar vast blijft wanneer de kracht wordt verwijderd De afmetingen van de schaal 34 en andere afmetingen van de TCB 1 kunnen geselecteerd worden om de gewenste preciesheid van meting te bereiken
EMI6.1
Om een toestel te ijken worden de barometer 20 en de thermometer 10 geplaatst in een atmosfeer met gekende of Het referentieteken 32 van de
EMI6.2
- ------,
EMI6.3
vloeistoffen 17,
27 door de schaal 34 te laten glijden langs de baan 36 Het niveau van het andere vloeistofhiveau 22, 12 van de vloeistoffen 27, 17 wordt genoteerd en de gekende druk aangebracht op schaal 34 Deze procedure voor ijking wordt herhaald voor verschillende drukken Na ijking bevat de schaal 34 geijkte tekens en tussengevoegde tekens van dewelke elke atmosferische druk kan worden afgelezen Voor het gebruik van de TCB 1 op verschillende hoogtes kan het noodzakelijk zijn om verschillende ijkingen te gebruiken op schaal 34 Een verscheidenheid van schalen 34 kunnen worden voorzien bij de TCB 1 zodat de TCB 1 door de aankoper kan worden aangepast aan de hoogte van zijn locatie,
door de juiste schaal 34 aan het toestel vast te maken Voor extreme hoogtes wordt de TCB 1 bij voorkeur zo uitgevoerd dat deze precies werkt bij dergelijke hoogtes
In werking wordt het referentieteken 32 op schaal 34 op het overeenkomstige van een van de vloeistofniveaus 12 of 22 gebracht door de schaal 34 langs de baan 36 te glijden De atmosferische druk wordt dan rechtstreeks afgelezen van de schaal 34 uit de positie van het andere van de vioeistofniveaus 22, 12 zonder te moeten verwijzen naar andere schalen of diagrammen De temperatuur kan ook gelezen worden van de thermometer 10.
Zoals getoond in Fig 1, wordt de schaal 34 zo bewogen zodat het referentiepunt 32 gelijk staat met de top 12 van de vloeistof in de thermometer 10 De
<Desc/Clms Page number 7>
druk wordt dan rechtstreeks afgelezen van de schaal 34 op de plaats 22 van de vloeistof in de barometer 20 Voor een TCB 1 toestel van ongeveer 1 meter hoogte,
kan de schaal 34 zo uitgevoerd worden dat deze 25 cm lang is vanwaar de atmosferische druk gemakkelijk kan afgelezen worden met een preciesheid van 0 5 millibar
Fig 2 is een schematische voorstelling van een schaal 34 in overeenkomst met de verdere uitvoeringsvorm van de uitvinding Een veelheid van drukschalen 31 worden aangebracht aan een cilindrisch onderdeel 34 welke zowel draaibaar en in de lengte glijdbaar is langs baan 36 Elk van de schalen 31 is precies voor een bepaald bereik van hoogtes en de aankoper van het toestel draait de cilinder 34 tot de relevante schaal 31 langs ofwel de barometer 20 of de thermometer 10 Op een geschikte positie van de cilinder 34 is een referentieteken of een andere structuur 32 voorzien om de cilinder 34
EMI7.1
op de baan 36 relatief van de vloeistofniveaus 12,
van respectievelijk de thermometer 10 20 te plaatsen om de atmosferische druk af
EMI7.2
L., -1116 , -1-,
EMI7.3
overeenstemming met de huidige uitvinding, kunnen ook een digitale of analoge uitlezing geven Zoals bijvoorbeeld schematisch wordt getoond in Fig 3, kunnen een veelheid van lichtsensoren 38 geplaatst worden over een geschikte lengte en op de verre zijde van de thermometer en barometer 10, 20 vanuit een heersende lichtbron De lichtsensoren 38 zouden zo moeten worden geplaatst dat, bijvoorbeeld, de algemene verlichting van een kamer een schaduw van de vloeistof 17, 27 in respectievelijk de thermometer 10 en barometer 20, op de lichtsensoren 38 werpt.
Geschikte elektronische uitlezingsmiddelen voor 37 tasten de lichtsensoren 38 regelmatig af om de positie te bepalen waarop de schaduw van de vloeistof 17,27 op de lichtsensoren 38 wordt geworpen De aflezing van de lichtsensoren geeft een aanwijzing van de hoogte van de vloeistofniveaus 12, 22 in respectievelijk de thermometer en de barometer 10, 20 Uit het verschil van deze waarden, gebruik makend van geschikte electronische verwerkingsmiddelen 37, kan de atmosferische druk worden berekend en voorgesteld op een geschikt analoog of digitaal display 39.
Bijvoorbeeld kan een standaard 1024-elementen-CCD fotosensor matrix worden gebruikt voor de licht sensoren 380m een maximale drukwijziging te meten van 75 millibars (bijv 975 tot 1050 millibars) geeft dit een weergave van de drukmetingen met een preciesheid van 0 14 millibar, welke ruim voldoende is voor normaal huishoudelijk gebruik
<Desc/Clms Page number 8>
De middelen voor rechtstreekse aflezing 30 in overeenstemming met de uitvinding kunnen ook worden geleverd door druksensoren 41, 42 zoals schematisch in Fig 4 wordt voorgesteld Aan de basis van de relevante delen van de buizen 15, 25 van respectievelijk de thermometer en de barometer 10, 20,
is een druksensor 41 in vloeistofcontact met de vloeistof 17 in de thermometer 10 en een druksensor 42 is in vloeistofcontact met de vloeistof 27 in barometer 20 Deze druksensoren 41, 42 zijn laagdruksensoren die in staat zijn een precieze aflezing van de hoogte van de vloeistof in respectievelijk de thermometer en de barometer 10, 20 te geven Dergelijke laagdrukomzetters kunnen bekomen worden van Vega Griesshaber KG, Duitsland De output van de druksensoren 41, 42 worden naar geschikte elektronische middelen 37 geleid Als de output van de druksensoren 41, 42 analoge waarden zijn kunnen deze
EMI8.1
omgezet worden naar digitale waarden door middel van analoog-digitaal in de elektronische middelen 37 Deze waarden zijn aanwijzend voor de hoogte van de
EMI8.2
vioeitof . uui i ..
jj
EMI8.3
de vloeistoffen in de thermometer en de barometer 10, te berekenen, kan de atmosferische druk worden bepaald en weergegeven op een geschikt analoog of digitaal display 39 Door de druksensoren 41, 42 achter de barometer 20 en de thermometer 10 te plaatsen en door de druksensoren 41, 42 binnenin de belangrijkste drager van de barometer 20 en thermometer 10 te plaatsen, kunnen deze sensoren 41, 42 uit het zicht verborgen worden en storen ze het algemeen smaakvol voorkomen van het toestel 1 niet
De uitvinding is beschreven aan de hand van bepaalde uitvoeringsvormen en figuren, maar de vakman zal begrijpen dat wijzigingen en toevoegingen aan de uitvinding kunnen worden aangebracht, die binnen de draagwijdte van de uitvinding, zoals bepaald in de toegevoegde conclusies,
blijven Bijvoorbeeld werden de thermometer en de manometer getoond met relatief rechte armen, waarbij de schaal 34 lineair ten opzichte daarvan beweegt, maar de uitvinding is niet beperkt tot dit en wijzigingen in de vorm van de barometer en de thermometer worden niet verondersteld de aard van de uitvinding te wijzigen Bijvoorbeeld zouden beide de thermometer en manometer kunnen voorzien zijn van gebogen armen die parallel lopen en de schaal 34 zou dan glijdbaar zijn langs een gebogen baan die deze van de manometer en de thermometer volgt Verder omvat de uitvinding elk drukmeetinrichting op basis van een manometer Het einde 26 van de manometer 21 kan met om het even welke bron van gasdruk of van vloeistofdruk
<Desc/Clms Page number 9>
verbonden worden,
indien deze vloeistof onmengbaar is met de vloeistof27 van de manometer 21 In het bijzonder omvat de uitvinding het gebruik van de manometer 21 overeenkomstig de uitvinding met een thermometer 10 voor temperatuurgecompenseerd meten van de bloeddruk van mensen Het gas in de opblaasbare manchette die rond de arm van de persoon geplaatst is, is verbonden met het einde 26 van de barometer 20