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.
manometer
The present invention relates to a manometer with a bent spring tube clamped on one side, the free tube of which moves under the influence of the variable internal pressure. moving end adjusted a pointer mechanism via a band. In such instruments, the displacement of the free end of the pipe is proportional to the change in pressure inside the pipe, and the tape transmission also ensures a proportional pointer adjustment, so that linearly subdivided scales can be used with such instruments.
The subject of the Swiss patent no.375935 are structural features that allow a constant change in the proportionality constant, i.e. the quotient that is obtained when dividing the pointer deflection by the pressure change causing this pointer deflection, within certain limits, while the zero point of the display is retained .
The present invention is concerned with the means that enable the zero point to be changed while keeping the proportionality constant constant, so that it is no longer necessary to rotate the display scale relative to the other instrument parts when an additive correction factor is to be applied.
The manometer according to the invention is characterized by a second, spring-loaded band connected to the pointer mechanism, which keeps the band between the pointer mechanism and the spring tube end always stretched, and furthermore by the fact that both the free length of the movement transmission from the tube end to the indicator mechanism serving band as well as the position of the fastening point of the second band tensioning spring are continuously adjustable variable.
An embodiment of the invention is in the enclosed. Drawing shown. 1 shows a plan view of a manometer, in which the dial and pointer have been removed, while FIG. 2 shows a side view from the right, partially in section, FIG. 3 is an enlarged section along the line III-III 1 and FIG. 4 shows a section along the line IV-IV in FIG. 3.
The manometer spring tube designated by 1 is fastened in a connecting piece 2 which has a connecting tube 3 provided with a thread 3a for connecting measuring lines. This connection piece is screwed to the lower work plate 5 with screws 4. At the closed end, the spring tube has a thread la on which a nut 6 is screwed, which holds the web 7 in place. The two slotted guide rails 9 and 10 are fastened to this web with two screws 8 each, between which the holding block 11 provided with two ribs 11a and 11h is held in a displaceable manner. This retaining block has three holes 11c, 11d and 11e which are perpendicular to one another.
In the hole llc. The screw 12 is inserted, which, together with the knurled nut 13 screwed onto it, serves to clamp the two guide rails 9 and 10 to the retaining block 11, so that when the clamping connection is released, this block moves in the slots 9a and 10a and by tightening the knurled nut can be fixed at any desired point. In the bore 11d, the sleeve 14 is inserted, which can be moved axially by turning the two screwed nuts 15 and 16. The pin 17, which is inserted into the bore 11e and extends into the slot 14a of the sleeve 14, serves to prevent this sleeve from rotating.
This sleeve has a bottom 14c provided with a hole 14b, on which the compression spring 18 is supported, which in turn presses the head 19a of the tension bolt 19 against the union nut 20.
A steel band 22 is attached to the bottom of the tie bolt 19 by means of a band holder 21, the other end of which is held on the cylinder 23 by means of a screw 23a. A second steel band 24 leads from the cylinder 23, where it is also fastened by means of a screw 23 a, to a band holder 25 which is connected to a lever 27 via a tension spring 26. This lever, which can be pivoted about the axis 33, carries at the other end a slide support 28 which is pressed onto a conical bearing surface of the support pin 30 by a leaf spring 29 attached to the connecting piece 2.
The axis of the cylinder 23, like the axis 33 of the lever 27, the axis 31 of the pinion 32 and the support pin 30, is rotatably mounted in the lower work plate 5 and in the upper work plate 34. The two work plates 5 and 34 are held at the correct distance from one another by columns (not visible in the drawing), to which the upper one is fastened by means of screws 35. The fastening screws of the lower work plate 5 are also not visible in the drawing.
The support pin 30 has an external thread 30a at one end, which is screwed into the internal thread 42a of the threaded sleeve 42 seated in the lower work plate 5, so that the support pin 30, which is slidably mounted in the bearing bush 43, can be axially displaced by turning. At its end on the dial side, the support pin 30 carries a gear 44 which is fastened to it by means of a screw 45 and meshes with a pinion 46 which is rotatably mounted in the housing 47 and in the front ring 48 and is provided with a square pin 46a for actuation.
A lever 36 provided with a gear segment 36a is fastened to the cylinder 23 by means of two screws 37. The gear segment 36a meshes with the pinion 32, which sits on the axis 31, on which axis the hub 42 carrying the angled knife pointer 41 and the spiral spring 38 is fastened by means of a virole not visible in the figure. The other end of this spiral spring 38 is fastened by means of the pin 39 in the spiral block 40, which in turn sits in the upper work plate 34.
The functioning of the instrument is almost self-evident from the above construction description: When the pressure to be measured inside the bent spring tube 1 increases, it stretches so that its free end moves away from the cylinder 23 and rotates it counterclockwise while the tension spring 26 is thereby somewhat lengthened. Since the movement of the free end of the pipe is proportional to the change in pressure, the rotation of the cylinder 23 is also proportional to the change in pressure. The lever 36 screwed to it rotates with the cylinder 23, the rotary movement of which is transmitted to the axle 31 which carries the pointer 41. A linear scale should therefore be used with this instrument.
In addition to maintaining linearity, the belt transmission has the further advantage that there is no play: the tension spring 26 ensures that the belts 22 and 24 are always tensioned, and the spiral spring 38, which is attached to the axis by means of the virol (not shown in the drawing) 31 is attached, serves to avoid play between the teeth of the toothed segment 36a and the pinion 32.
The compression spring 18 is so strongly pretensioned that it is not compressed during the usual measurement, but always presses the head 19a of the tension bolt 19 against the union nut 20. It serves to protect the bands 22 and 24 and the pointer mechanism from damage if, as a result of careless operation or unfavorable measuring conditions, the speed of the pressure increase in the spring tube is so great that the acceleration forces generated thereby e.g. B. tear the tape 22 or the teeth 36a / 32 could damage. When such forces occur, the compression spring 18 is briefly compressed and thereby absorbs load peaks without somehow changing the display accuracy.
By moving the retaining block 11, the two ribs 11a and 11b of which can slide in the slots 9a and 10a of the guide rails 9 and 10, the ratio between the change in the pressure in the spring tube 1 and the pointer deflection caused by it can be continuously changed: If if the holding block 11 is located at the end of the slot remote from the pipe end, the pointer deflection caused by a certain pressure change in the spring tube is greater than when the holding block 11 is located at the end of the slot near the pipe.
It is now important that the two slots 9a and 10a of the two guide rails 9 and 10 do not have any arbitrary shape: So that there is no shift of the zero point when changing the proportionality constant, these two slots must have the shape of a section of an involute belonging to the cylinder 33, as long as the internal pipe pressure corresponds to the external pressure. When the connecting pipe 3 is open, you can move the holding block 11 without changing the pointer position.
Since the spring 26 is only a relatively weak tensioning spring for tensioning the straps 22 and 24, which practically has no influence on the curvature caused by the internal pressure of the pipe, the deflection of the free end of the pipe 1 and the one with rigidly connected to it guide rails 9 and 10 only on the internal pressure of the pipe and not a function of the position of the point of application of the force of this spring 26 on the pipe, that is, on the position of the retaining block 11.
If you want to change the pointer position by a certain amount that is constant over the entire measuring range, you loosen the nut 16 and turn the nut 15, which is preferably provided with a fine thread, so that the sleeve 14 is pulled up or so that it can be moved downwards, depending on whether the adjustment of the pointer 41 is to take place with constant pressure in a clockwise direction, that is to say towards the higher numerical values, or counterclockwise, that is to say towards the lower numerical values. The sleeve 14 is then secured in the new position by tightening the nut 16. This shift changes the free length of the band used to transfer movement from the end of the pipe to the pointer mechanism, and thus also the length of the tension spring 26.
While the proportionality constant changes during the adjustment of the tape head in the slots 9a and 10a, namely in such a way that the zero point is retained, the proportionality constant remains unchanged with the change caused by the change in the tensioning force. The straight line, which indicates the relationship between these two variables in a pointer deflection-pressure diagram, is pivoted about its lower end by moving the tape head and shifted in parallel by moving the sleeve 14.
The same parallel displacement is obtained by turning the pinion 46: The gear 44 meshing with it is rotated: As a result, the support pin 30 is screwed into or out of the threaded sleeve 42, i.e. shifted axially, whereby the one with the slide support 28 rests on its conical surface Lever 27 is pivoted. Since the inclination of the conical support surface of the support pin 30 is only a few degrees, a very fine parallel displacement of the straight line for precision regulation is possible, while the coarse adjustment is made by moving the sleeve 14, which is expediently made when the sliding support is in position 28 is located approximately in the middle of the conical surface.