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Tauchglocke für Differenzdruckmessung Die Differenzdruckmessung mit
der Tauchglocke ist an sich bekannt. Der Plusdruck wird dabei z.B. dem Innenraum
und der Minusdruck dem Außenraum einer auf der sperrflüssigkeit schwimmenden Tauchglocke
zugeführt. Der die Tauchglocke mit der Sperrflüssigkeit und den Druckzuleitungen
enthaltende Raum ist nach außen druckdicht abgeschlossen. Die der Druckdifferenz
proportionale Auslenkung der Tauchglocke muß über eine mechanische Welle oder einen
Hebel druckdicht nach außen zum Anzeigegerät übertragen werden. Bei dieser Übertragung
treten Reibungsverluste auf. die die Meßgenauigkeit begrenzen und die Messung sehr
kleiner Druckdifferenzen überhaupt unmöglich machen. Für die Druckdifferenzmessung
wurden daher überwiegend Ringwaagen oder Membranen verwendet. Membranen zeigen irreversible
Überlastungs- und Hystereseeffekte, und die meßgenauigkeit hängt von der Eigensteifigkeit
der Membranen ab. Ringwaagen haben eine verhältnismäßig große Masse und stellen
sich bei Meßwertänderungen träge und verzögert auf den neuen Wert ein. Für Ringwaagen
und Membranen ist die Kompensation des Ausschlages mit Hilfe einer Gegenkraft bereits
durchgeführt worden.
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Bei der tauchglocke für die Differenzdruckmessung nach der Erfindung
sind eine die Nullage der Tauchglocke anzeigende. an sich bekannte, elektrische
Einrichtung (elektrischer Nullindikator) und eine hierdurch gesteuerte, die Auslenkung
der Tauchglocke kompensierende, an sich bekannte, elektromagnetische Einrichtung
(Elektromagnet, Tauchspule, Drehspulmeßwerk) innerhalb des Druckraumes augeordnet.
zur clektrischen Anzeigeeinrichtung für den Differenzdruck führen dann ausschließlich
elektrische Leitungen. so daß eine mechanische Durchführung heweglicher Teile und
die hiermit verbundenen störenden Reibungskräfte vermieden werden. Außerdem kann
man das Gerät bei hohen statischen Drücken betreiben, was bei Ringwaagen oder Geräten
mit Durchführung nicht oider nur mit beträchtlichem Aufwand und relativ hohen Fehlereinflüssen,
die von der Durchführung herrühren, möglich ist.
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Wenn die Druckdiffernez von aggressiven Gasen zu messen ist. müssen
die Metallteile. insbesondere die elektrischen Leitungen und Spulen, gegen korrosive
Einflüsse geschützt werden. Dies kann dadurch geschehen, daß die Spulen der die
Auslenkung der tauchglocke kompensierenden Einrichtung und die des elektrischen
Nullindikators in eine geeigente Kunststoffmasse einpolymerisiert werden.
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Ein Ausfüyhrungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand
der Zeichnung näher erlwutert.
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Innerhalb des nach außen druckdicht abgeschlossenen Gefäßes 1 schwimmt
die Teuchglocke 2 auf der
Sperrflüssigkeit 3. Um das Leergewicht der Tauchglocke
auszugleichen, ist diese unten mit einem ringfärmigen Schwimmer 4 versehen. An der
Tauchglocke ist oben die Apule 5 befestigt, die in den ringförmigen Luftspalt 6
eines Permanentmagneten 7 eintaucht.
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Mit der Tauchglocke ist außerdem der Weicheisenkern 8 eines induktien
Nullindikators verbunden, der aus einer in der Mitte angezapften Induktionsspule
9 besteht. die beiden Hälften der mit einem Verstärker 10 verbundenen Induktionsspule
haben gleiche Induktivität, wenn die Tauchglocke in der Nullstellung stcht und keine
Druckditterenz auf lnnen- und Außenraum der Glocke einwirkt. Der Plusdruck gelangt
über die Zuleitung 11 in den Innenraum der Tauchglocke 2. während die Anschlußleitung
für den Minusdruck mit 12 bezeichnet ist. Um den Stand der Sperrflüssigkeit überwachen
zu können, ist ein Schauloch 13 vorgessehen. weiches mittels einer durchsichtigen
Scheibe druckdicht abgeschlossen ist. Tritt cine Durckdifferenz zwischen Innen-
und Außenraum der Tauchglocke 2 auf. so wird die Glocke ausgelenkt und das Weichciscnstück
8 innerhalb der Spule 9 verschoben. Die Induktivität der einen Spulenhälfte wird
kleiner und die der anderen entsprechend größer. Die Induktivitätsänderungen können
beispielsweise mit Hilfe einer nicht dargestellten Brückenschaltung gemossen und
entsprechend der Brückenverstimmung der Verstärker 10 ausgesteuert werden. Der Ausgang
dieses Verstärkers ist an die Spule 5 angeschlossen.
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Bei einer Auslenkung des Weicheisenstückes 8 fließt somit Strom in
dem Sinne durch die Spule 5, daß die Tauchglocke infolge der magnetischen Kräfte
in die Ausgangslage zurückgestellt wird. Bei ausreichender Verstärkung genügt eine
kleine Auslenkung des Weicheisens 8, um den Verstärker voll auszusteuern, und infolgedessen
wird die Spule 5 immer von einem
solchen Strom durchflossen, daß
die Tauchglocke praktisch in die Ausgangsstellung zurückkehrt. Der die Spule 5 durchfließende
Strom ist daher ein Maß für die Druckdifferenz und kann mit Hilfe des Strommessers
14, dessen Skala in Druckeinheiten geeicht ist, gemessen werden.
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Die Tauchspule 5 sowie die Spule 9 des induktiven Abgriffs sind in
eine Kunststoffmasse einpolymerisiert und hierdurch gegen Korrosion geschützt. Ein
entsprechender Schutz wird für die elektrischen Anschluß leitungen vorgesehen. Infolgedessen
kann mit dieser Einrichtung auch die Druckdifferenz von aggressiven Gasen gemessen
werden. Will man Durchflüssen messen, so muß die elektromagnetische Einrichtung
5, 6, 8 eine quadratische Rückstellkraft auf die Tauchglocke ausüben, da eine quadratische
Abhängigkeit zwischen der Durchflußmenge und dem z. B. an einer Staublende gemessenen
Differnzdruck besteht. Hierzu wird zweckmäßigerweise an Stelle des Permanentmagneten
7 ein fremderregter magnet verwendet, dessen Feldspule in Reihe mit der Spule 5
vom Verstärkerausgangsstrom durchflossen. ist.
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An Stelle des gezeichneten induktiven Nullindikators können auch
beliebige andere bekannte Indikatoren, beispielsweise eine Schwenkspule, verwendet
werden. Das Gewicht der Tauchglocke kann statt durch den Schwimmer 4 durch ein Gegengewicht
oder mittels Federkraft ausgeglichen sein.
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Da die Tauchglocke nur dem geringen Differenzdruck standhalten muß,
kann sie sehr dünnwandig sein. Ihre träge Masse ist dann gering, so daß sie sich
hei einer Änderung der Druckdiftereiiz praktisch trägheitslos auf den neuen Wert
einstellt. Da. keine Reibungsverluste an mechanischen Durchführungen auftreten.
können praktisch beliebig kleine Druckdifferenzen gemessen werden. Wenn das Druckgefäß
1 mit ausreichender Wandstärke ausgeführt wird, können Druckdifferenzen auch bei
großem statischem Druck bestimmt werden. da keine Dichtungsprobleme auftreten.