DE1120753B - Hygrometer - Google Patents

Hygrometer

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DE1120753B
DE1120753B DEL34018A DEL0034018A DE1120753B DE 1120753 B DE1120753 B DE 1120753B DE L34018 A DEL34018 A DE L34018A DE L0034018 A DEL0034018 A DE L0034018A DE 1120753 B DE1120753 B DE 1120753B
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measuring
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DEL34018A
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Inventor
Hans Mayer
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LUFFT METALLBAROMETERFABRIK G
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LUFFT METALLBAROMETERFABRIK G
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N19/00Investigating materials by mechanical methods
    • G01N19/10Measuring moisture content, e.g. by measuring change in length of hygroscopic filament; Hygrometers

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Biochemistry (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Description

  • Hygrometer Bekannte Hygrometer leiten ihre Funktion von der Längenänderung geradliniger hygroskopischer Bauelemente ab, die z. B. durch Haare oder hygroskopische Kunststoffäden gebildet werden. Die Längenänderung dieser Bauelemente ist jedoch in Abhängigkeit von den hygroskopischen Eigenschaften meist so klein, daß sie für den erforderlichen Zeigerausschlag oder andere Anzeigeeinrichtungen übersetzt werden muß. Durch diese Übersetzung ist eine erhöhte Labilität und eine gewisse Ungenauigkeit der Anzeige in Kauf zu nehmen. Um diese Fehler gering zu halten, werden die Instrumente möglichst groß gebaut, damit eine entsprechend große Länge des geradlinigen Meßelementes untergebracht werden kann.
  • Zur Verminderung des Platzbedarfes bei möglichst großer Länge der Meßelemente ist bereits bekannt, das Meßelement winkelförmig über Abstützungen zu führen. Es bildet damit ein Vieleck, dessen Eckpunkte durch die Abstützungen festgelegt sind. Der Meßfaden wird bei derartigen bekannten Hygrometern über seine gesamte Länge gespannt und muß bei Längenänderungen über die Abstützpunkte gleiten. Hierdurch entsteht eine Reibung an diesen Abstützungen, die Meßungenauigkeiten hervorruft. Da die Reibung je nach Ausdehnung des Meßelementes, d. h. bei verschiedenen Meßwerten, unterschiedlich ist, ergeben sich unterschiedliche Ungenauigkeiten bei den einzelnen Meßwerten. Außerdem wird der empfindliche Faden an den Knickpunkten, an denen er unter Spannung aufliegt, bezüglich seiner Struktur geändert. Da er über die Abstützungen ständig gleiten muß, wirken sich diese Strukturänderungen je nach ihrer Lage, d. h. in Abhängigkeit von der Dehnung des Meßfadens, verschieden aus. Durch Verwendung von Rollen an den Abstützpunkten, über die der Faden geführt wird, wird zwar die Reibung vermindert, aber nicht völlig aufgehoben. Die Meßungenauigkeiten infolge der Strukturänderungen können durch diese bekannte Verwendung von Rollen nicht vermieden werden.
  • Es ist auch bereits bekannt, das Meßelement auf beweglichen Abstützungen zu lagern, derart, daß Teilabschnitte gebildet werden, die in Wirkverbindung miteinander stehen. Diese Abstützungen können als bewegliche Schwenkarme ausgebildet sein, deren Lagerstellen bzw. Drehpunkte im oder um den Mittelpunkt einer Kreisfläche angeordnet sind. Die freien Enden der Schwenkarme folgen den Längenänderungen der zwischen ihnen befindlichen Teile des Meßelementes.
  • Bei einer bekannten Ausführungsform dieser Art sind die Teilabschnitte des Meßelementes als in sich starre Metallstreifen ausgebildet und auf den Enden der beweglichen Abstützungen gelenkig gelagert. An diesen Lagerstellen entsteht bei Längenänderungen ebenfalls eine Reibung, die zu Meßungenauigkeiten führt.
  • Bei einer anderen Ausführungsform der beschriebenen Art ist ein Meßfaden durch an den Enden der Schwenkarme befindliche Lagerstellen geführt, und seine Enden sind über einen Ring miteinander verbunden. An dieser Verbindungsstelle wird ein Zug ausgeübt, so daß der Meßfaden die erforderliche Spannung erhält. Die Übertragung der Längenänderungen des Meßfadens auf den Zeiger erfolgt über eine Zugfeder, deren Kraft über ein Übertragungselement in der Mitte des Fadens zwischen zwei Abstützpunkten angreift. Auch bei diesem Instrument ist der Faden über seine gesamte Länge gespannt und an den Abstützpunkten gleitend gelagert. Die Längenänderungen rufen daher nicht nur eine Bewegung der Schwenkarme hervor, sondern bewirken gleichzeitigen daß der Faden in den Lagerstellen gleitet.
  • Hierdurch entsteht eine zu Ungenauigkeiten in der Messung führende Reibung, und außerdem wirken sich die infolge der Spannung an den Lagerstellen auftretenden Strukturänderungen des Fadens je nach dessen Länge, d. h. der Lage dieser in ihrer Struktur geänderten Teile des Fadens, verschieden aus, so daß bei verschiedenen Meßwerten unterschiedliche Ungenauigkeiten auftreten.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Hygrometer diese Nachteile des auf Schwenkarmen gelagerten Fadens zu vermeiden, ohne auf die Vorteile der Platzersparnis dieser Anordnung zu verzichten.
  • Bei einem Hygrometer mit einem unter Federspannung stehenden Meßelement, dessen eines Ende orts- fest gelagert ist und dessen anderes Ende mit dem Zeiger in Verbindung steht und das mehrere im Winkel zueinander und in Wirkverbindung miteinander stehende, auf beweglichen Abstützungen gelagerte Teilabschnitte aufweist, wird erfindungsgemäß jeder Teilabschnitt des Meßelementes ausschließlich durch die ihm zugeordneten Abstützungen unter Spannung gehalten.
  • Vorzugsweise ist das Meßelement von der ortsfesten Lagerstelle über Schwenkarme geführt und an diesen befestigt, und sein Ende ist mit einem Arm eines drehbaren Winkelhebels verbunden, dessen anderer Arm durch einen Übertragungsfaden mit der durch eine Feder gespannten Zeigerrolle in Wirkverbindung steht.
  • Dadurch, daß die Teilabschnitte des Meßelementes ausschließlich durch die Abstützungen und nicht durch Zugausübung auf den gesamten Meßfaden gespannt sind, werden alle Dehnungsänderungen von den beweglichen Abstützungen aufgenommen und nur durch deren Lageänderung übertragen. Der Meßfaden gleitet also nicht über die Abstützpunkte, so daß er keinen Reibungen ausgesetzt ist und seine Strukturänderungen an diesen Abstützpunkten nicht in die Messung eingehen.
  • Um die auf den Winkelhebel ausgeübte Zugkraft zu erhöhen. können mehrere Meßelemente vorgesehen sein, die über auf je einer Achse sitzende Gruppen von Schwenkarmen geführt und deren Enden miteinander verbunden sind.
  • Zur Vergrößerung der Länge des Meßelementes können die Schwenkarme derart angeordnet sein, daß das Meßelement nach Art einer Spirale oder mehrerer ineinandergelegter Polygone von der ortsfesten Lagerstelle zu dem Winkelhebel verläuft. In diesem Fall können die Schwenkarme so angeordnet sein, daß mindestens zwei Arme einen gemeinsamen Drehpunkt haben und ihre Länge unterschiedlich ist.
  • Die Teilabschnitte des Meßelementes können auch auf Schwenkarmpaaren angeordnet sein, die durch Federn gespreizt und um ihren Scheitelpunkt drehbar sind. Die Schwenkarmpaare sind in diesem Fall miteinander durch Druck- oder Zugübertragungsglieder verbunden.
  • Die Erfindung wird im folgenden an Hand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
  • Fig. 1 zeigt ein Hygrometer mit polygonförmiger Führung des Meßelementes bei Verwendung einarmiger Schwenkarme; Fig. 2 ist ein Schnitt nach Linie II-II der Fig. 1; Fig. 3 zeigt eine andere Ausführung eines Hygrometers, bei welcher das Meßelement in Form einer Spirale angeordnet ist; Fig. 4 zeigt eine Ausführung mit Unterteilung des Meßelementes unter Verwendung der erfindungsgemäßen Konstruktionselemente; Fig. 5 stellt eine Ausführung dar, bei welcher die Anordnung der Meßelemente geradlinig gewählt ist; Fig. 6, 6 a und 6b sind Beispiele mit Abstützung des Meßelementes auf durch Federn auseinandergedrückten Rollen.
  • Nach den Fig. 1 und 2 sind im oder um den Mittelpunkt 0 einer Kreisfläche Lagerstellen für leicht bewegliche Schwenkarme 1 bis 5 angebracht, an deren freien Enden das Meßelement, nämlich der Faden M, befestigt ist. Das Meßelement ist mit seinem einen Ende gerätefest am Punkt A befestigt. Das Ende des Meßelementes ist mit dem Winkelhebel B verbunden, der um den Punkt 7 drehbar im Gehäuse gelagert ist.
  • An dem anderen Arm des Winkelhebels ist ein Übertragungsfaden 8 befestigt, der auf die Rolle 9 läuft, welche durch eine nicht näher dargestellte Feder zusammen mit dem auf der Achse 10 der Rolle 9 sitzenden Zeiger 11 vorgespannt ist. Die Teilabschnitte des Meßelementes M sind somit von je zwei Schwenkarmen unter dauernder Federspannung gehalten, so daß alle Längenänderungen dieser Sehnen durch die Lageänderung der Schwenkarme als Summe auf die Zeigerachse 10 übertragen werden.
  • Bei dem in der Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind mehrere Meßelemente über auf je einer Achse sitzende Schwenkarme geführt. Ihre Enden sind miteinander verbunden, so daß beliebig viele gespannte Meßelemente M bei fast gleichem Raumaufwand parallel wirksam werden. Die hierdurch gewonnene größere Zugkraft der Meßelemente vermindert die Labilität der Bewegung des Zeigersll und vergrößert somit die Genauigkeit der Messung.
  • Bei dem in Fig. 3 dargestellten weiteren Ausführungsbeispiel wird eine erhebliche Verlängerung des Meßelementes durch Anordnung als Plan- oder Zylinderspirale erreicht. Wie Fig. 3 zeigt. ist das eine Ende des Meßelementes M wie in Fig. 1 an dem ortsfesten Punkt A befestigt und läuft dann über die Schwenkarme 1', 2', 3' usw., an deren Enden es befestigt ist und deren Länge größer als die der auf derselben Drehachse sitzenden Schwenkarme la bis 11 ist, über die das Meßelement weitergeführt ist. Es ergibt sich eine annähernd spiralförmige Führung des Meßelementes, bei welcher die verschiedenen hintereinandergeschalteten Polygone in einer oder verschiedenen Ebene-n ineinanderliegen. Der WinkelhebelB übernimmt das Ende des Meßfadens M und ist, wie in Fig. 1 beschrieben, über den Faden 8' mit der Zeigerrolle 9' verbunden. Durch die erfindungsgemäße Anordnung gemäß der Fig. 3 kann eine sehr große Länge eines Meßelementes auf äußerst kleinem Raum untergebracht werden. Infolge der großen Längenänderungen, die hier erzielt werden, kann die Ubersetzung herabgesetzt und die Anzeigegenauigkeit des Hygrometers gesteigert werden.
  • In den Fig. 4 und 5 werden die Schwenkarme winkelförmig angeordnet. Die Teilabschnitte Ml bis M6 des Meßelementes bilden zusammen mit den winkelförmig zueinander stehenden Schwenkarmen 1 A, 1A' einzelne Sektoren, wobei die Spannung der Teilabschnitte durch je eine die beiden Schwenkarme 1 A und lA' auseinanderhaltende Feder erzeugt wird. Die einzelnen Sektoren stehen miteinander über Verbindungsglieder F beispielsweise in Form von Rollen in Wirkverbindung. Sie sind somit über die Verbindungsglieder F auf Druckanlage hintereinandergeschaltet und ergeben eine gleiche Wirkungsweise wie die in Fig. 1, 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiele.
  • Das letzte WinkelpaariG, 1G' lehnt sich an einen AnschlagF' an, der mit dem WinkelhebelB verbunden ist, welcher seinerseits wieder über den Übertragungsfaden 8 mit der Rolle9 in Wirkverbindung steht.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 ist ein dem Ausführungsbeispiel der Fig.4 entsprechendes Meßelement auf winkelförmig zueinander liegenden, frei beweglichen, um einen gemeinsamen Drehpunkt drehbaren Schwenkarmen gelagert, die auf einer Führungsschiene 12 angeordnet sind. In Fig.S sind die Teilabschnitte des Meßelementes mit M bezeichnet, während die winkelförmig zueinander liegenden, um den gemeinsamen Drehpunkt frei beweglichen Arme mit 1A und 1A' bezeichnet sind. Die Druckfeder, die zwischen den beiden Armen liegt, ist mit D bezeichnet. Die einzelnen Meßelemente stehen miteinander durch einen Verbindungsteil, z. B. eine Klammer od. dgl., in Wirkverbindung. Die Dehnungsrichtung der Meßelemente M ist durch die Pfeile der Fig. 5 verdeutlicht.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung können als Abstützungen auch Rollen dienen, wie sie in den Ausführungsbeispielen der Fig. 6, 6 a, 6b dargestellt sind. Diese Rollen liegen einander gegenüber und sind durch mindestens eine Feder derart auseinandergehalten, daß die über die Rollen, R1 geführten Teilabschnitte des Meßfadens M stets unter Spannung gehalten sind. Es lassen sich mehrere Rollenpaare beliebig hintereinander anordnen, so daß ebenfalls eine erhebliche Verlängerung des Meßelementes und damit eine wesentlich größere Genauigkeit der Meßanzeige bei räumlich geringem Aufwand erreicht werden kann. Die einzelnen Rollenpaare sind durch eine Abstützungl3, die in Fig. 6 schematisch dargestellt ist, gehäusefest gehalten. In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens kann jede Rollenachse 14, wie es in Fig. 6 b schematisch dargestellt ist, mehrere hintereinanderliegende Rollen 15, 16, 17 tragen, welche unabhängig voneinander und leicht drehbar auf der Achse 14 sitzen, so daß eine mit einem Flaschenzug und dessen Übersetzungsverhältnis vergleichbare Anordnung erzielt wird. Mit diesen verschiedenartig ausgebildeten Meßelementen können wiederum die vorstehend geschilderten Kombinationen unter geringem Raumaufwand und unter erheblichen fertigungstechnischen Vorteilen aufgebaut werden.
  • PATENTANSPRt}CHE: 1. Hygrometer mit einem unter Federspannung stehenden Meßelement, dessen eines Ende ortsfest gelagert ist und dessen anderes Ende mit dem Zeiger in Verbindung steht und das mehrere im Winkel zueinander und in Wirkverbindung miteinander stehende, auf beweglichen Abstützungen gelagerte Teilabschnitte aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Teilabschnitt des Meßelementes ausschließlich durch die ihm zugeordneten Abstützungen unter Spannung gehalten wird.

Claims (1)

  1. 2. Hygrometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßelement (M) von der ortsfesten Lagerstelle (A) über Schwenkarme (1 bis 5) geführt und an diesen befestigt ist und daß sein Ende mit einem Arm eines drehbaren Winkelhebels (B) verbunden ist, dessen anderer Arm durch einen Übertragungsfaden (8) mit der durch eine Feder gespannten Zeigerrolle(9) in Wirkverbindung steht.
    3. Hygrometer nach Anspruch 1 oder den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Meßelemente vorgesehen sind, die über auf je einer Achse sitzende Gruppen von Schwenkarmen (1 bis 5) geführt und deren Enden miteinander verbunden sind.
    4. Hygrometer nach Anspruch 1 oder den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch eine Anordnung der Schwenkarme, derart, daß ein Meßelement (M) nach Art einer Spirale oder mehrerer ineinandergelegter Polygone von der ortsfesten Lagerstelle(A) zum Winkelhebel (B) verläuft.
    5. Hygrometer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Schwenkarme (1', 1 a) einen gemeinsamen Drehpunkt haben und daß die Arme ungleich lang ausgeführt sind.
    6. Hygrometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere winkelförmig zueinander liegende Schwenkarmpaare (1A, 1A') vorgesehen sind, zwischen denen die Teilabschnitte (M 1) unter der Wirkung einer die Schwenkarme (1 A bzw. 1A') auseinanderdrückenden Feder gespannt sind, und daß sämtliche Schwenkarmpaare miteinander durch Druckübertragungsglieder, vorzugsweise Rollen (F), in Wirkverbindung stehen.
    7. Hygrometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilabschnitte des Meßelements auf Schwenkarmpaaren angeordnet sind, die durch Federn (D) gespreizt und um ihren Scheitelpunkt drehbar auf einer annähernd geraden Führung (12) angeordnet sind, und daß benachbarte Schwenkarme durch Verbindungsteile (K) miteinander zwecks Übertragung der Ausdehnungsbewegung des Meßelementes verbunden sind.
    8. Hygrometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Abstützungen einander gegenüberliegende Rollen dienen, die durch mindestens je eine Feder auseinandergehalten sind.
    9. Hygrometer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere zu verschiedenen Rollenpaaren gehörende Rollen auf je einer Achse (14) sitzen. ~~~~~~~~ In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 1 382 116, 1 968 301, 2 780 687; französische Patentschrift Nr. 517 409.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR517409A (fr) * 1919-07-11 1921-05-06 William Stubbs Procédé et dispositif pour tordre les barres métalliques
US1382116A (en) * 1919-10-14 1921-06-21 William John Whitley Strong Temperature-indicating apparatus
US1968301A (en) * 1930-03-03 1934-07-31 Lewis Air Conditioners Inc Humidity regulator
US2780687A (en) * 1954-05-07 1957-02-05 Bendix Aviat Corp Humidistat

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