Pneumatisch-Hydraulisches Messgerät
Die Erfindung betrifft em pneumatisch-hydrauhsches Messgerät, intdem eine in einem Manometerrohr angeondnete Flüssgkeit zwischen zwei Luftströmen im Gleichgewicht gebalten wird, wobei der eine auf die Flüssigkeit wirkende Luftstrom über ein Steuerventil in , die Atmosphäre austreten kann, wobei der andere auf die Fl ssigkeit wirkende Luftstrom ber eine Ubertra- gungseinrichtung,, die von einem zu messenden Werkst ck betÏtigt wird, in die AtmosphÏre austreten kann, dergestalt, dass die am Werkst ck gemessenen Abwei chungen als Abweichungen des Flüssigkeitsspiegals im Manometerrohr erscheinen,
.
Pneumatische Messgeräte der vorgeschriebenen Art werden gegenwärtig in der Maschinenindustrie in zunehmendem Masse verwendet.
Ein derartiges bekanntes Messgerät besitzt ein für das pneumatische System grundlegendes Element, näm- lich ein Membrangebäuse mit einer Membran.
Die Membran kann als der schwächste Punkt des Systems angesehen werden auf Grund des Umstandes, dass eine Membran ihrem Prinzip nach in dem pneumatischen Tedl des Systems auftretende Druckänderungen in unvollständiger und unzureichender Weise wieder- gibt. Daraus resultieren für die Übertragung der Druck änderungen auf dem hydraulischen Teil beträchtliche, wenn nicht unniberwindliche Schwierigkeiten, da es schwierig ist, eine Übereinstimmung zwischen der funktionellen Abweichung der Membran und den Änderun- gen des Messindikators zu erzielen.
Das Ziel besteht darin, von dem Abtastorgan der Übertragseinricbtung aufgenommene lineare Druckänderungen in im Mess- anzeigerwiedergegebenelineareÄnderungenzn verwan deln. Dieses Ziel ist jedoch bei Verwendung einer Mem bran nicht zu erlangen, und darin ist einer der gr¯ssten Nachteile der Verwendung einer solchen Membran zu sehen.
Alle bei der Verwendung einer Membran auftreten- den Unzulänglichkeiten können durch die erfindungs- gemässe Lösung beseitigt wenden. Das Prinzip der Erfindung ist darin zu sehen, dass das pneumatisch-hydrau- lische System gänzlich ohne eine Membran arbeitet.
Um den ganzen Umfang des Problems zu zeigen, soll die nachfolgende Erläuterung zeigen, was geschieht, wenn in einem pneumatisch-hydraulischen System herkömmlicher Bauart die Membran herausgenommen ist.
Das bekannte System arbeitet mit einem Fülldruck von 0, 2 kg/cm2 bis 0, 6 kg/cm2. In den meisten Fällen beträgt der Fülldruck 0, 3 kg/cm2. Der Messanzeiger, gewöhnlich eine Flüssigkeitssäule, gestattet maximale Abweichungen des Manometerspiegels von 300 mm Wassersäule, d. h.
0, 03 kg/cm2. Das ganze pneumatische-hydraulische System ist somit auf Druckänderungsgrenzen von 0, 03 kg/ cm2 oder mit anderen Worten auf einen Druckabfall von
0, 015 kg/cm2, bezogen auf einen Fülldruck von 0, 3 kg/cm2, eingerichtet.
Solange wie in den Leitungen und in dlem zugehöri- gen System nichts Aussergewöhnliches auftritt, kann mit einem derartigen Gleichgewichtszustand zufriedenstellend gearbeitet werden. Wenn jedoch. an einem Punkt des pneumatischen Systems eine Undichtigkeit vorhan- den ist oder wenn irgendwo in einem Schlauch oder einer Schlauchverbindung ein) Bruch. auftritt, gelangt der Luftstrom mit dem vollen Druck von P=0, 3 kg/cm2 in den hydraulischen Teil des Systems. Dies hat zur Folge, dass die Flüssigkeit bestrebt ist, unmittelbar auf ein Niveau von 3000 mm anzustaigen, was jedoch unmöglich ist, da die Wassersäule eine maximale Veränderungs- möglichkeit von dreihundert Millimeter hat.
Die Folge ist, dass die Flüssigkeit aus dem hydraulischen System heraus in die Schläuche hineingestossen wind.
Die Wirkung ist die gleiche, wenn eine Schlauchver- bindung absichtlich gel¯st wird, um beispielsweise die Str¯mungsrichtung in dem MessgerÏt zu Ïndern.
In den beiden beschriebenen Fällen wird der hy draulische Teil des Systemsvölligentleertund ist die gesamte Fl ssigkeitsmenge aus dem MessgerÏt ausgestossen. In der Regel kann das Wiederauff llen nicht von dem betreffenden Benutzer selber durchgeführt werden, sondern muss das ganze Messgerät zum Hersteller oder zu einem vom Hersteller autorisierten Händler geschickt werden, wo die erforderliche Einrichtung zum Wieder- auffüllen vorhanden ist.
Sämtliche vorbeschriebenen Nachteile werden bei Verwendung des erfindungsgemässen Gerätes vermieden. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den hydraulischen und pneumatischen Teilen des Systems eine Druckkammer angeordnet ist, deren untere HÏlfte mit Wasser und deren obere HÏlfte mit Luft gzfüllt ist.
Einie Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anschliessend anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigen :
Fig. 1 eine schematische Darstellung des Messge rätes,
Fig. 2 eine in dem System angeordnete Druckkam- mer,
Fig. 3 ein Spezialventil, welches das Ausfliessen der Flüssigkeit auf Grund von Druckwellen oder dergleichen verhindert,
Fig. 4 eine mögliche andere Ausführung der Druckkammer, die hier mit einer Dekompressionskammer kombiniert ist, und
Fig. 5 eine andere Ausführungsart des Ventils, welches hier mit einem Behälter zum Sammeln der bei einem möglichen Druckstoss anfallenden Flüssigkeit ver bunden ist.
Auf 6 kg/cmf verdichtete Luft wird durch einen Druckregler 1 zugeführt, welcher zum Einstellen des gewünschten Fülldruckes des Messgerätes dient. Nach der Reduzierung des Druckes in dem Druckregler l, beispielsweise auf einen Fülldruck von 0, 3 kg/cm2, ge langt die Luft durch einen Luftfilter 2, wodurch Luftverunreinigungen und Wasserteilchen entfernt werden.
Danach gelangt die Luft in einen Verteiler 3, von dem zwei Luftströme abzweigen. Der eine Luftstrom gelangt über eine Drosseldüse 4 in eine Leitung, welche sich in zwei Leitungen verzweigt, von denen die eine über ein Steuerventil 5 mit der Atmosphäre in Verbindung steht und die andere nach der Dekompressionskammer 9 der Druckkammer 8 hin verläuft.
Der zweite der vorerwähnten Luftströme gelangt vom Luftverteiler über eine Drosseldüse 7 einmal zu dem oberen Ende eines Manometerrohres 6 und zum anderen zu einer ¯bertragungseinrichtung 10, welche im Prinzip wie ein Luftventil ausgebildet ist, das einen Drosselkörper hat, der eine Durchflussöffnung mehr oder weniger abdeckt. Wenn die Offnung ganz offen ist, steht die betreffende Luftleitung mit der Atmosphäre in Verbindung. (Die ¯bertragungseinrichtung 10 kann auch wahlweise mit dem System so verbunden sein, dass die Strömungsrichtung in dem pneumatischen Teil des Systems umgekehrt ist.
Die Umkehrung der Strömungsrichtung kann bewirkt werden entweder durch ein spezielles Vierwegeventil oder auf einfachere Weise durch ¯berbr ckung der entsprechenden Luftleitung zwischen der Dekompressionskammer 9 und dem Behälter 14.) Die zwischen den hydraulischen und den pneumatischen Teilen des Systems angeordnete Druckkammer 8 ist zur HÏlfte mit gefärbtem Wasser gefüllt, das über eine Leitung mit dem unteren Teil des Manometerrohres 6 kom muniziert. Dadurch ist das Manometerrohr zu einer HÏlfte mit Wasser gefüllt. In der vorgenannten Leitung ist eine Einrichtung 11 zur Beibehaltung der Flüssig keitssäule während bestimmter Perioden des Messprozesses angeordnet.
Der Messvorgang wird in der fur derartige Messgeräte bekannten Weise ausgeführt.
Das Werkstück 12 soll eine vorgegebene Grosse haben, und das Steuerventil 5 ist so eingestellt, dass die Flüssigkeitsoberfläche in, dem Rohr in diesem Full mit der Nullmarke 0 in gleicher H¯he liagt. Bei Abweichun ben vox der vorgeschriebenen Grosse verändert die Flüssigkeitssäule gegenüber der Nullmarke ihre H¯h e entsprechend der Grosse der Abweichungen. Schnelle Anderungen des Flüssigkeitsdruckes in dem pneumati schen Teil des Systems, die während, der Messvorgänge auftreten können, führen möglicherweise zu starken Flüssigkeitsbewegungen in dem Rohr und in, der Druckkammer 8.
Derartige Bewegungen werden jedoch von der Dekompressionskammer 9 zurückgewiesen, die ge eignet ist, die Lufteinströmung zu Idämpfen und ein Gleichgewicht zwischen den beiden Teilen der Luftströ mung hinter der Drosseldüse 4 zu bewirken. Zur Errei chung einer ungestörten Flüssigkeitsoberfläche in der Druckkammer ist diese vorzugsweise mit einer speziellen Einrichtung 13 versehen, welche an, der Decke, der Kammer befestigt ist und in der Lage ist, die Luftströmge- schwindigkeit durch Reibung zu verringern.
Ein Messgerät der vorbeschriebenen Art arbeitet nicht nur bei gewöhnlichen Messvorgängen normal und befriedigend, sondern meistert auch grosse Druckände- rungen in zufriedenstellender Weise.
Um schnelle Veränderungen der Flüssigkeit, wie sie bei den vorgenannten Fällen auftreten können, zu verhindern, ist der obere Teil des Glasrohres 6 mit einem besonderen Behälter 14 verbunden. Diese Anordnung ist im einzelnen in Fig. 3 und eine veränderte Ausführung derselben in Fig. 5 zu sehen. Die Anordnung hat eine Kammer 15, welche einen Ventilkörper 17 einschliesst, der gewöhnlich von einem Sitz 16 gehalten wird. Zwischen dem Sitz 16 und dem Ventilkörper 17 sind Nuten, Kanäle oder dergleichen angeordnet, die ermöglichen, dass bei normalen in dem System auftretenden Impulsen die Flüssigkeit unter dem Ventilkörper hindurch vorbeigelangen kann.
Der Ventilkörper 17 ist jedoch leichter als die Flüssigkeit, wodurch er bei grossen Druckände- rungen aufschwimmen kann und sich dann an einem an der Oberseite der Kammer 15 angeordneten Ventilsitz
18 anlegt. Wie sich aus der Zeichnung ergibt, kann der Ventilkörper 17 als Ball ausgebildet sein, der entweder hohl ist oder mit einem Maberial gefüllt ist, welches dem Ball als Ganzes ein spezifisches Gewicht gibt, das unterhalb dem der Flüssigkeit liegt. Fig. 5 zeigt, dass die Kammer 15 oben mit einem Behälter verbunden sein kann, der die Flüssigkeit sammelt, wenn der Ventilkörper 17 sich nicht richtig an den oberen Ventilsitz 18 anlegen sollte.
In der einfachsten Ausführung kann die Druckkam- mer so ausgebildet sein, dass sie unten einen Anschluss f r eine Flüssigkeitsleitung und oben einen Anschluss f r eine Luftleitung hat. In der Druckkammer 8 ist eine Einrichtung 13 zum Dämpfen der Luftströmung ange ordnet. In bestimmten Fällen kann es jedoch vorteilhaft sein, auch den oberen Teil der Druckkammer mit einem Ventil ähnlich dem Ventil 15 auszurüsten, welches geeignet ist, die Flüssigkeit an einem rückwärtigen Aus fliessen in, das pneumatische System zu hindern,. Das be sagte Ventil ähnelt im Prinzip dem vorerwähnten Ventil
15 am oberen Ende des Glasrohres 6.
In Fig. 4 ist die DÏmpfungseinrichtung 13 f r die Luftstr¯mung 13 in gegen ber Fig. 2 abweichender Art ausgebildet. ¯ber der Druckkammer ist ein Ventil 15 angeordnet, welches zur Begrenzung der Fl ssigkeitsbewegungen bestimmt ist.