DE111685C

DE111685C -

Info

Publication number: DE111685C
Application number: DENDAT111685D
Authority: DE

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Das vorliegende Manometer läfst sich von dem als Gefäfsmanometer bezeichneten Flüssigkeitsmanometer in der Weise ableiten, dafs man sich das Gefäfs geschlossen, vollständig gefüllt und mit ganz oder nur zum Theil elastischer Wandung hergestellt denkt. Ein auf die' Aufsenseite dieses Gefäfses wirkender Druck kann also die Flüssigkeit nur dann in die Röhre verdrängen, wenn er aufser dem hydrostatischen Gegendruck der aufsteigenden Flüssigkeitssäule auch noch den Widerstand der elastischen Gefäfswandung überwindet. Dieser Grundgedanke ist bis jetzt nur an dem Metallmanometer von Maubert (Dingler, Polytechnisches Journal, Band 195, Seite 481) zur Anwendung gelangt.

■ Der neue technische Erfolg der vorliegenden Erfindung beruht in der Beseitigung zweier wesentlicher, sowohl dem Grundgedanken als auch der Ma üb er t'sehen Erfindung anhaftender Mängel, welche durch die nachfolgenden Aufgaben gekennzeichnet werden.

1. Die den Druck anzeigende Flüssigkeitssäule mufs so deutlich sichtbar gemacht werden als möglich.

2. Die bei Temperaturänderungen auftretenden »thermischen Abweichungen« müssen so klein gehalten werden als möglich.

Die erste Voraussetzung ist nothwendig, weil von der gewissenhaften Beobachtung des Manometers die Sicherheit und nicht selten die Rettung von Gut und Leben abhängt, weil also alles geschehen mufs, um die Ueberwachung dieses wichtigen Mefsinstrumentes so leicht als möglich zu machen. Es ist daher bei einem Manometer der vorliegenden Art die erste Bedingung, dafs die die anzeigende Flüssigkeit aufnehmende Röhre der Sichtbarkeit wegen möglichst weit und der Genauigkeit wegen auch möglichst hoch sein mufs, woraus sich ergiebt, dafs auch die Flüssigkeitsverdrängung und mithin die Durchbiegung der elastischen . Platte möglichst grofs sein mufs. Ganz im Gegensatze zu dieser Voraussetzung verwendet Maubert elastische Gegenplatten oder balgartige Rohre, welche die Durchbiegung der elastischen Hauptplatte und mithin die Verdrängung des Quecksilbers aufserordentlich, nach einem ziffermäfsigen Beispiele bis auf Y₅₀, herabmindern. Infolge dessen besitzt ein solches Maubert'sches Manometer entweder (bei gleicher Röhrenhöhe) nur Y₅₀ der Sichtbarkeit oder (bei gleicher Röhrenweite) nur Y₅₀ der Genauigkeit des vorliegenden Manometers, bei welchem die Ela^ticität des Materials ganz ausgenutzt wird. \

Die zweite Aufgabe wird durch den Uebelstand begründet, dafs jedes Manometer der vorliegenden Art infolge der Wärmeschwankungen zunächst wirkt wie ein gewöhnliches Flüssigkeitsthermometer mit Gefäfs und Röhre. Diese Fehlerquelle wird nahezu beseitigt, wenn die Anordnung so getroffen ist, dafs beim höchsten Stande der Flüssigkeitssäule der (nahezu) gesammte flüssige Inhalt in die Röhre gedrängt, also die im Gefäfse zurückbleibende Flüssigkeitsmenge (nahezu) gleich Null ist. Dies wird bei der vorliegenden Erfindung dadurch erreicht, dafs die beiden zu einem niedrigen •elastischen Gefäfse verbundenen Bodenplatten so gestaltete Gegenformen erhalten, dafs sie bei ihrer höchsten Belastung einander mit den

Innenflächen in allen Punkten bis auf einen winzigen Abstand genähert sind. An dem Maubert'schen Apparate dagegen liegt die concentrisch gewellte Hauptplatte einem ebenen Gefäfsboden gegenüber, wodurch die durch die Wärmeschwankungen hervorgerufenen Abweichungen sehr bedeutend werden.

Weitere Mittel zur Vervollkommnung der beiden genannten technischen Erfolge giebt die nähere Beschreibung des Apparates.

In den Fig. ι bis 3 ist ein Apparat mit ebener Platte c und in den Fig. 4 bis 6 ein Apparat mit concentrisch gewellter Platte c dargestellt. Fig. 1 und 4 zeigen je eine Ansicht des Apparates. Die Schnitte Fig. 2 und 5 zeigen den Apparat in Ruhe, d. h. bei einem Ueberdrucke von Null Atmosphären, und die Schnitte Fig·. 3 und 6 zeigen den Apparat unter dem höchsten Drucke, also bei vollendeter Durchbiegung der Platte c und dem höchsten Stande der Flüssigkeitssäule. Im Uebrigen ist die Anordnung des in Fig. 1 bis 3 dargestellten Apparates folgende: Ein cylindrisches, unten offenes, innen mit Gewinde und oben mit axial durchbohrtem Boden versehenes Gefäfs b ist durch eine zwischen zwei Dichtungsringen gelagerte Stahlplatte c, welche mittelst eines axial durchbohrten , aufsen mit Gewinde versehenen Verschlufsstückes d verschraubt ist, in zwei offene Gefäfse getheilt. Das untere Gefäfs wird durch das Verschlufsstück d mit dem Druckmittelbehälter leitend verbunden. Das obere Gefäfs ist mit einer in die axiale Durchbohrung des oberen, Gefäfsbodens eingekitteten cylindrischen Glasröhre α verbunden. Die Scala e beöndet sich auf der mit einem Schlitze versehenen Schutzhülse g. Das Manometergefäfs ist, wenn der Ueberdruck Null herrscht, bis zum Theilstrich Null der Scala mit Flüssigkeit, ζ. Β. Quecksilber gefüllt. Sobald nun das Druck-· mittel ρ auf die Platte c wirkt, erfolgt eine dem Drucke entsprechende Durchbiegung der Platte und gleichzeitig eine Verdrängung des Quecksilbers in die Röhre a, so dafs der jeweilige Druck an der empirisch festgestellten Scala e abgelesen werden kann. Die Ab- ' messungen des Gefäfses sind so gehalten, dafs, wenn die Flüssigkeitssäule den höchsten durch den Apparat mefsbaren Druck anzeigt, die Platte c dem Gefäfsboden b in allen Punkten bis auf einen winzigen Abstand genähert ist.

Die Glasröhre α kann oben offen oder geschlossen sein. Soll sie geschlossen sein, aber nicht luftleer, so ist es zweckmäfsig, sie an ihrem oberen Ende mit einer Erweiterung f zu versehen, um so den beim Aufsteigen der Flüssigkeitssäule entstehenden Widerstand der eingeschlossenen Luft möglichst gleichmäfsig zu' erhalten. Ist die Glasröhre oben zugeschmolzen und luftleer, so steht die auf die Platte c wirkende freie Atmosphäre . dem in der Röhre α herrschenden Vacuum gegenüber schon dann in einem Ueberdrucke von ι Atmosphäre, wenn der Apparat Null Atmosphären Ueberdruck, d. h. das Gleichgewicht mit der freien Atmosphäre anzeigt. Vermindert man daher den auf die Platte c wirkenden Druck ρ der freien Atmosphäre, so sinkt die Platte und mithin die Flüssigkeitssäule. Man erhält also unmittelbar ein Vacuummeter, wenn man die Glasröhre α luftleer macht und die Platte c so wählt, dafs schon durch den Druck der freien Atmosphäre ihre völlige Durchbiegung und mithin der höchste Stand der Flüssigkeitssäule erzielt wird. Nimmt dann der Druck ρ ab, so kann dies an der sinkenden Flüssigkeitssäule mit Hülfe der Scala abgelesen werden.

An der in Fig. 4 bis 6 dargestellten Ausführungsform des Apparates ist statt der ebenen eine concentrisch gewellte Platte c verwendet, die bei vollendeter Durchbiegung dem die entsprechenden Gegenformen besitzenden Gefäfsboden b ebenfalls in allen Punkten bis auf einen winzigen Abstand genähert wird, was wegen vorausgegangener hydraulischer Anpressung in sehr vollkommener Weise erreicht wird. Mit ihrem umgeprefsten Rande greift die Platte c schliefsend über den gewissermafsen als Spannrahmen dienenden Gefäfsboden b. Die Theile bed sind hier durch eine über dem gemeinschaftlichen Dichtungsringe h liegende, nach innen umgeprefste Muffe i verbunden.

An dem durch die schematischen Darstellungen Fig. 7 bis 9 veranschaulichten Apparate ist nicht nur der Boden c, sondern auch der Boden b als elastische Platte ausgebildet. Fig. 7 zeigt eine Ansicht, Fig. 8 einen Schnitt bei Null Atmosphären Ueberdruck und Fig. 9 einen Schnitt bei höchstem Ueberdruck. " Das in das Gefäfs d tretende Druckmittel ρ umfliefst das ganze Gefäfs b c. Auch hier sind die Platten b und c so gewählt und durch gegenseitige hydraulische Anpressung so abgepafst, dafs sie sich bei ihrer höchsten Belastung in allen Punkten bis auf einen winzigen Abstand nähern.

An dem durch die schematischen Darstellungen Fig. 10 bis 12 veranschaulichten Apparate sind sowohl die Bodenplatten b als die Bodenplatten c verdoppelt. Fig. 10 zeigt eine Ansicht, Fig. 11 einen zur Mittelebene der Platten senkrecht geführten Schnitt bei Null Atmosphären Ueberdruck und Fig. 12 denselben Schnitt bei höchstem Ueberdruck. Die beiden inneren -kreisförmigen elastischen Platten c bilden ein mit dem Druckraum communicirendes Gefäfs, welches in dem durch die beiden äufseren kalottenförmigen festen Bodenplatten b gebildeten Gefäfse unterge-

Tf

bracht ist. Der zwischen beiden Gefäfsen liegende Zwischenraum communicirt mit der Anzeigeröhre α und ist mit Flüssigkeit gefüllt. Sobald das Druckmittel ρ zwischen die inneren Platten c tritt, werden diese kalottenförmig ausgebogen, bis sie sich bei höchstem Ueberdrucke den äufseren kalottenförmigen festen Bodenplatten b ebenfalls in allen Punkten bis auf einen winzigen Abstand nähern, was durch vorausgegangene hydraulische Anpressung gewährleistet ist. Dafs auch die elastischen Platten der beiden letztgenannten Apparate beliebig gewellt sein können, ist selbstverständlich.

Statt einer einfachen elastischen Platte c bezw. b können auch je zwei oder mehrere über einander gelagerte elastische Platten verwendet werden, wodurch bei gleicher Tragfähigkeit die Durchbiegung vergröfsert wird.

Da der Fortschritt der Flüssigkeitssäule dem inneren Querschnitte der Röhre α umgekehrt proportional ist, so erhält man z. B. zwischen bestimmten Druckgrenzen die zehnfache Genauigkeit der Scala, wenn man den inneren Querschnitt der Röhre auf dieser Strecke zehnfach verkleinert. Sehr lange Röhren a können in schiefer Lage oder in schwach steigenden Zickzackführungen oder, falls sie entsprechend eng und nicht luftleer sind, in Spiralform oder in beliebigen Windungen auf geeigneten, auch horizontal liegenden Scalenbrettern angeordnet werden.

Infolge der mit Hülfe der angeführten technischen Mittel erzielten wesentlichen Verminderung der durch die Wärmeschwankungen hervorgerufenen Abweichung ist ferner das vorliegende Manometer im Allgemeinen auf den Grad der Genauigkeit gebracht worden, den unsere Gefäfs- und Heber-Barometer und -Manometer aufweisen. Auch diese Instrumente erleiden durch Einwirkung der Wärme eine Längenänderung ihrer zwischen den beiden Flüssigkeitsspiegeln liegenden Säulen, aber ihre praktische Verwendbarkeit wird dadurch nicht in Frage gestellt. Soll indessen rein wissenschaftliche Brauchbarkeit erzielt werden, so wird der Apparat thermisch isolirt und z. B. durch Eiswasser auf gleicher Temperatur erhalten, oder es wird die auf den Apparat einwirkende Temperatur mit Hülfe eines die Differenz anzeigenden Thermometers gemessen und in Berechnung gezogen, oder es werden selbstthätige Ausgleichungsvorrichtungen angebracht.

Statt einer durchsichtigen kann auch eine nicht durchsichtige Röhre α verwendet werden, wenn die Bewegung des Flüssigkeitsspiegels mittelbar, z. B. durch feste Rolle, Schnur, Schwimmer und anzeigendes Gegengewicht oder durch Elektricität auf die Scala übertragen wird.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Ein Flüssigkeitsmanometer mit geschlossenem elastischen Gefäfse, dadurch gekennzeichnet, dafs die beiden zu einem niedrigen elastischen Gefäfse verbundenen Bodenplatten b und c solche Gegenformen erhalten, dafs sie bei ihrer höchsten Belastung, je nach Ausführung des Manometers entweder durch Biegung beider Platten oder nur einer Platte, einander mit den inneren Flächen bis auf einen winzigen Abstand genähert sind, zum Zwecke einer möglichst vollständigen Verdrängung der Flüssigkeit aus dem Gefäfse und mithin einer möglichst grofsen Verminderung der aus den Wärmeschwankungen entspringenden Abweichungen.

2. Das unter Anspruch ι geschützte Manometer in der Ausführung, bei welcher die elastische Gefäfswandung einen dem zu messenden Drucke ausgesetzten Hohlkörper bildet, der in dem Flüssigkeitsgefäfse steckt, um auf diese Weise gröfsere Durchbiegungen und mithin eine gröfsere Bewegung des Flüssigkeitsspiegels zu erreichen.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.