Manometer
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Manometer mit einem einseitig eingespannten, gebogenen Federrohr, dessen freies, sich unter dem Einfluss des veränderlichen Innendruckes. bewegendes Ende über ein Band ein Zeigerwerk verstellt. Bei solchen Instrumenten ist die Verschiebung des freien Rohrendes der Änderung des Druckes im Rohrinnern proportional, und durch die Bandübertragung wird auch eine proportionale Zeigerverstellung gewährleistet, so dass sich bei solchen Instrumenten linear unterteilte Skalen verwenden lassen.
Gegenstand des Schweizer Patentes Nr. 375935 sind konstruktive Merkmale, die eine stetige Änderung der Proportionalitätskonstanten, also des Quotienten, den man erhält, wenn man den Zeigerausschlag durch die diesen Zeigerausschlag bewirkende Druckänderung dividiert, innerhalb gewisser Grenzen ermöglichen, wobei der Nullpunkt der Anzeige erhalten bleibt.
Die vorliegende Erfindung befasst sich nun mit den Mitteln, die eine Änderung des Nullpunktes unter Konstanthaltung der Proportionalitätskonstanten ermöglichen, so dass es nicht mehr nötig ist, die Anzeigeskala relativ zu den übrigen Instrumententeilen zu verdrehen, wenn ein additiver Korrekturfaktor anzubringen ist.
Das erfindungsgemässe Manometer ist gekennzeichnet durch ein zweites, federbelastetes, mit dem Zeigerwerk verbundenes Band, das das s Band zwi- schen dem Zeigerwerk und dem Federrohrende stets gestreckt hält, und weiters dadurch, dass sowohl die freie Länge des der Bewegungsübertragung vom Rohrende auf das Zeigerwerk dienenden Bandes wie auch die Lage der Befestigungsstelle der das zweite Band spannenden Feder kontinuierlich einstellbar veränderlich sind.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der beiliegenden. Zeichnung dargestellt. In ihr zeigt die Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Manometer, bei welchem Zifferblatt und Zeiger weggenommen sind, während die Fig. 2 eine Seitenansicht von rechts, teilweise im Schnitt darstellt, die Fig. 3 ist ein vergrösserter Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 1 und die Fig. 4 ein Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3.
Das mit 1 bezeichnete Manometerfederrohr ist in einem Anschlussstutzen 2 befestigt, der ein mit einem Gewinde 3a versehenes Anschlussrohr 3 zum Anschluss von Messleitungen aufweist. Dieser Anschlussstutzen ist mit Schrauben 4 an der unteren Werkplatte 5 festgeschraubt. Am geschlossenen Ende besitzt das Federrohr ein Gewinde la, auf welchem eine Mutter 6 festgeschraubt ist, die den Steg 7 festhält. An diesem Steg sind mit je zwei Schrauben 8 die beiden geschlitzten Führungsschienen 9 und 10 befestigt, zwischen denen der mit zwei Rippen lla und 1 1h versehene Halteklotz 11 verschiebbar festgehalten wird. Dieser Halteklotz weist drei zueinander senkrechte Bohrungen llc, 1 1d und 1 1e auf.
In der Bohrung llc. steckt die Schraube 12, die zusammen mit der auf ihr aufgeschraubten Rändelmutter 13 zum Festklemmen der beiden Führungsschienen 9 und 10 an den Halteklotz 11 dient, so dass dieser Klotz sich bei gelöster Klemmverbin- dung in den Schlitzen 9a und 10a verschieben und durch Anziehen der Rändelmutter an jeder gewünschten Stelle fixieren lässt. In der Bohrung 1 1d steckt die Hülse 14, die sich durch Drehen der beiden aufgeschraubten Muttern 15 und 16 axial verschieben lässt. Der Sicherung gegen eine Verdrehung dieser Hülse dient der in der Bohrung 1 1e steckende Stift 17, der in den Schlitz 14a der Hülse 14 hineinreicht.
Diese Hülse besitzt einen mit einem Loch 1 4b versehenen Boden 14c, auf welchem sich die Druckfeder 18 abstützt, die ihrerseits den Kopf l9a des Zugbolzens 19 gegen die Überwurfmutter 20 drückt.
Unten am Zugbolzen 19 ist mittels eines Bandhalters 21 ein Stahlband 22 angehängt, dessen anderes Ende mittels einer Schraube 23a auf dem Zylinder 23 festgehalten wird. Ein zweites Stahlband 24 führt vom Zylinder 23, wo es ebenfalls mittels einer Schraube 23a befestigt ist, zu einem Bandhalter 25, der über eine Spannfeder 26 mit einem Hebel 27 verbunden ist. Dieser um die Achse 33 schwenkbare Hebel trägt am anderen Ende eine Gleitstütze 28, die durch eine am Anschlussstutzen 2 befestigte Blattfeder 29 auf eine konische Auflagefläche des Abstützstiftes 30 gedrückt wird.
Die Achse des Zylinders 23 ist wie die Achse 33 des Hebels 27, die Achse 31 des Ritzels 32 und der Abstützstift 30 in der unteren Werkplatte 5 und in der oberen Werkplatte 34 drehbar gelagert. Die beiden Werkplatten 5 und 34 werden durch in der Zeichnung nicht sichtbare Säulen im richtigen Abstand zueinander gehalten, an denen die obere mittels Schrauben 35 befestigt ist. Die Befestigungsschrauben der unteren Werkplatte 5 sind in der Zeichnung ebenfalls nicht sichtbar.
Der Abstützstift 30 besitzt an seinem einen Ende ein Aussengewinde 30a, das im Innengewinde 42a der in der unteren Werkplatte 5 sitzenden Gewindehülse 42 eingeschraubt ist, so dass sich der in der Lagerbüchse 43 gleitend gelagerte Abstützstift 30 durch Drehen axial verschieben lässt. An seinem zifferblattseitigen Ende trägt der Abstützstift 30 ein Zahnrad 44, das mittels einer Schraube 45 an ihm befestigt ist und mit einem Ritzel 46 kämmt, welches im Gehäuse 47 und im Frontring 48 drehbar gelagert und zur Betätigung mit einem Vierkantzapfen 46a versehen ist.
Am Zylinder 23 ist mittels zweier Schrauben 37 ein mit einem Zahnradsegment 36a versehener Hebel 36 befestigt. Das Zahnradsegment 36a kämmt mit dem Ritzel 32, das auf der Achse 31 sitzt, auf welcher Achse auch die den abgewinkelten Messerzeiger 41 tragende Nabe 42 sowie mittels eines in der Figur nicht sichtbaren Virols die Spiralfeder 38 befestigt ist. Das andere Ende dieser Spiralfeder 38 ist mittels des Stiftes 39 im Spiralklötzchen 40 befestigt, das seinerseits in der oberen Werkplatte 34 sitzt.
Die Funktionsweise des Instrumentes ergibt sich aus der vorstehenden Konstruktionsbeschreibung fast von selbst: Wenn der zu messende Druck im Inneren des gebogenen Federrohres 1 zunimmt, so streckt es sich, dass sich sein freies Ende vom Zylinder 23 wegbewegt und diesen im Gegenuhrzeigersinn dreht, während die Spannfeder 26 dadurch etwas verlängert wird. Da die Bewegung des freien Rohrendes zur Druckänderung proportional ist, ist auch die Drehung des Zylinders 23 zur Druckänderung proportional. Mit dem Zylinder 23 dreht sich auch der mit ihm verschraubte Hebel 36, dessen Drehbewegung auf die Achse 31 übertragen wird, die den Zeiger 41 trägt. Mit diesem Instrument ist daher eine Skala mit linearer Einteilung zu verwenden.
Die Bandübertragung hat ausser der Erhaltung der Linearität den weiteren Vorteil, dass kein Spiel auftritt: Die Spannfeder 26 sorgt dafür, dass die Bänder 22 und 24 immer gespannt sind, und die Spiralfeder 38, die mittels des in der Zeichnung nicht dargestellten Virols an der Achse 31 befestigt ist, dient zur Vermeidung des Spieles zwischen den Zähnen des Zahnsegmentes 36a und des Ritzels 32.
Die Druckfeder 18 ist so stark vorgespannt, dass sie beim üblichen Messen nicht zusammengedrückt wird, sondern stets den Kopf 19a des Zugbolzens 19 an die Überwurfmutter 20 presst. Sie dient dazu, die Bänder 22 und 24 und das Zeigerwerk vor Beschädigungen zu schützen, wenn infolge unsorgfältiger Bedienung oder ungünstiger Messbedingungen die Geschwindigkeit der Druckzunahme im Federrohr so gross ist, dass die dadurch erzeugten Beschleunigungskräfte z. B. das Band 22 zerreissen oder die Verzahnung 36a/32 beschädigen könnten. Beim Auftreten solcher Kräfte wird die Druckfeder 18 kurzzeitig zusammengedrückt und fängt dadurch Belastungsspitzen auf, ohne die An zeigegenauigkeit irgendwie zu ändern.
Durch Verschieben des Halteklotzes 11, dessen beide Rippen lla und 1 lb in den Schlitzen 9a und lOa der Führungsschienen 9 und 10 gleiten können, lässt sich das Verhältnis zwischen der Än- derung des Druckes im Federrohr 1 und dem dadurch bedingten Zeigerausschlag stetig ändern: Wenn sich der Halteklotz 11 an dem dem Rohrende entfernten Schlitzende befindet, ist der durch eine bestimmte Druckänderung im Federrohr bewirkte Zeigerausschlag grösser, als wenn sich der Halteklotz 11 am rohrnahen Schlitzende befindet.
Wichtig ist nun, dass die beiden Schlitze 9a und 10a der beiden Führungsschienen 9 und 10 nicht irgendeine beliebige Form haben: Damit beim Ändern der Proportionalitätskonstanten keine Verschiebung des Nullpunktes stattfindet, müssen diese beiden Schlitze die Form eines Abschnittes einer dem Zylinder 33 zugehörigen Evolvente haben, solange der Rohrin- nendruck dem Aussendruck entspricht. Man kann also, wenn das Anschlussrohr 3 geöffnet ist, den Halteklotz 11 verschieben, ohne dass dadurch die Zeigerstellung geändert wird.
Da es sich bei der Feder 26 nur um eine verhältnismässig schwache Spannfeder zum Spannen der Bänder 22 und 24 handelt, die praktisch keinen Einfluss auf die durch den Innendruck des Rohres bedingte Krümmung aus übt, ist der Ausschlag des freien Endes des Rohres 1 und der mit ihm starr verbundenen Führungsschienen 9 und 10 nur vom Innendruck des Rohres und nicht etwa a von der Lage des Angriffspunktes der Kraft dieser Feder 26 auf das Rohr, also von der Stellung des Halteklotzes 11, abhängig.
Wenn man nun die Zeigerstellung um eine gewisse, über den ganzen Messbereich konstante Grösse ändern will, löst man die Mutter 16 und dreht die Mutter 15, welche vorzugsweise mit einem Feingewinde versehen ist, so, dass die Hülse 14 nach oben gezogen oder so, dass sie sich nach unten verschieben lässt, je nachdem, ob die Verstellung des Zeigers 41 bei konstantem Druck im Uhrzeigersinn, das heisst zu den höheren Zahlwerten hin, oder im Gegenuhrzeigersinn, also zu den niedrigen Zahlwerten, erfolgen soll. Nachher sichert man die Hülse 14 in der neuen Lage durch Anziehen der Mutter 16. Durch diese Verschiebung wird die freie Länge des der Bewegungsübertragung vom Rohrende auf das Zeigerwerk dienenden Bandes und damit auch die Länge der Spannfeder 26 geändert.
Während bei der Verstellung des Bandkopfes in den Schlitzen 9a und 10a sich die Proportionalitätskonstante ändert, und zwar derart, dass der Nullpunkt erhalten bleibt, bleibt bei der durch die Anderung der Spannkraft bewirkten Anderung die Proportionalitätskonstante erhalten. Die Gerade, die in einem Zeiger ausschlag-Druck-Diagramm also den Zusammenhang zwischen diesen beiden Grössen angibt, wird durch Verschieben des Bandkopfes um ihr unteres Ende verschwenkt und durch Verschieben der Hülse 14 parallel verschoben.
Dieselbe Parallelverschiebung erhält man durch Drehen des Ritzels 46: Das mit ihm kämmende Zahnrad 44 wird gedreht: Infolgedessen wird der Abstützstift 30 in die Gewindehülse 42 hinein- oder aus ihr herausgeschraubt, also axial verschoben, wodurch der mit der Gleitstütze 28 auf seiner konischen Fläche aufliegende Hebel 27 verschwenkt wird. Da die Neigung der konischen Abstützfläche des Abstützstiftes 30 nur wenige Grade beträgt, ist so eine sehr feine, der Präzisionsregulierung dienende Parallelverschiebung der genannten Geraden möglich, während die Grobeinstellung durch die Verschiebung der Hülse 14 erfolgt, welche zweckmässigerweise dann vorgenommen wird, wenn sich die Gleitstütze 28 etwa in der Mitte der konischen Fläche befindet.