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Ineumatisch-Hydraulisches eßgerät Die Erfindung betrifft ein pneumatisch-hydraulisches
Meßgerät, in dem eine FlUs igkeitsmenge in einem Manometerrohr zwischen zwei Luftströmen
im Gleichgewicht gehalten wird, von denen der eine auf die Flüssigkeit einwirkede
Luftstrom aber ein Steuerventil in die Atmosphäre austreten kann und der andere
auf die Flüssigkeit einwi-kende Luftstrom gleichfalls mit der Atmosphäre in Verbindung
steht, jedoch vorher durch eine Übetragungs- oder Transmittierungseinrichtung (Meßventil)
gefuhrt wird, die durch das zu messende Werkstück so betätigt wird, daß die am werkstück
gemessenen Abweichungen als direkte Differenzen des Flussigkeitsspiegels in dem
Manometerrohr erscheinen.
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@neumatische Meßgeräte der vorgeschriebenen Art werden gegenwärtig
in der Maschinenindustrie in zu~nehmendem Maße ve wendet.
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Ein derartiges bekanntes meßgerät besitzt ein für das pneumatische
System grundlegendes Element, nämlich ein Membrangehause mit einer embran.
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Die @embran kann 13 der schwächste punkt des Systems.
angesehen
werden aufgrund des @mstandes, daß eine Membran ihrem Prinzip nach in dem pneumatischen
Teil des systems auftretende Druckänderungen in unvollständiger und unzureichender
Weise wiedergibt. daraus resultieren für die Übertragung der Durckänderungen auf
dem hydraulischen Teil betrachtliche, wenn nicht unüberwindliche Schwierigkeiten,
da es schwierig ist, eine ubereinstimmung zwischen der funktionellen Abweichung
der Membran und den Änderungen des Meßindikators zu erzielen. Das Ziel besteht darin,
von dem Abtastorgan der Übertragungseinrichtung aufgenommene lineare Druckänderungen
in im Meßanzeiger wiedergegebene lineare Änderungen zu verwandeln0 kieses heil ist
jedoch bei verwendung einer Membran nicht zu erlangen, und darin ist einer der größten
tuaehteile der verwendung einer solchen Membran zu sehen.
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Alle bei der verwendung einer Membran auftretenden Unzulänglichkeiten
können durch die erfindungsgemäße Lösung beseitigt werden. Das Prinzip der Erfindung
ist darin zu sehen, dasß das pneumatisch-hydraulische System ginzlich ohne eine
Membran arbeitet.
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Um den ganzen Umfang des Problems zu zeigen, soll die nachfolgende
Erläuterung zeigen, was geschieht, wenn in einem pneumatisch-hyctraulischen oystem
herkömmlipher Bauart die Membran herausgenommen ist. ua% bekannte system arbeitet
mit einem Bülldruck von u,2 kg/ cm2 - 0,6 kg/cm2. in den meisten Fällen beträgt
der Fülldruck 0,3 kg/cm2. Der Meßanzeiger, gewöhnlich eine Flüssigkeitssäule, gestattet
maximale Abweichungen des ulanometerspiegels
von )0 mm Wassersaule,
d. h. @,@ 3 kg, cm2. Das ganze pneumatische-hydrauliscne system ist somit auf Druckänderungsgrenzen
von v,v3 kg/ cm2 oder mit anderen orten auf einen Druckabfall von # 0,015 kg/ cm2,
bezogen auf einen Fülldruck von 0,3 kg/ cm2, eingerichtet.
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Solange wie in den Leitungen und in dem zugehörigen system nichts
außergewöhnliches auftritt kann mit einem derartigen Gleichgewichtszustand zufriedenstellend
gearbeitet werden. Wenn jedoch an einem Punkt des pneumatischen bystems eine Undichtigkeit
vorhanden ist, oder wenn irgendwo in einem Schlauch oder einer Schlauchverbindung
in Bruch auftritt, gelangt der Luftstrom mit dem vollen Drcuk von P = 0,3 kg/ cm2
in den hydraulischen Teil des Systems. Dies hat zur Fole, daß die Flüssigkeite bestrebt
ist, unmittelbar auf ein Niveau von 3 000 mm anzusteigen, was jedoch unmöglich ist,
da die Wassersäule eine maximale Veränderungsmöglichkeit von dreihundert Millimeter
hat. sie Folge ist, daß die Flüssigkeit aus dem hydraulischen System heraus in die
Schläuche hineingestoßen wird. sie wirkung ist die gleiche, wenn eine Schlauchverbindung
absichtlich gelöst wird, um beispielsweise die Strömungerichtung in dem Meßgerät
zu ändern.
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In den beiden beschriebenen Fällen wird der hydraulische Teil des
Systeme völlig entleert und ist die gesamta Flüssigkeitsmenge aus dem Meßgerät ausgestoßen.
In der Regel kann das Widerauffüllen nicht von dem betreffenden Benutzer selber
durchgeführt
werden, sondrn muß das ganze Meßgerät zum hersteller
oder zu einem m hersteller autorisierten Händler geschickt werden, wo d ie erforderliche
Einrichtung zum Wiederauffülen vorhanden ist.
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Sämtliche vorbeschriebenen Nachteile werden bei Verwendung des erfindungsgemäßen
Gerätes vermieden. Das Gerät wird im einzelnen in der nachfolgenden Beschreibung
einiger in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele beschrieben. i!;s zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung des Meßgerätes, ixig. 2 eine in )&em System
angeordnete Druckkammer, xig. 3 ein Spezialventil, welches das Ausfließne der Flüssigkeit
aufgrund von Druckwellen oder dergleichen verhindert, ig. 4 eine mögliche andere
Auführung der Druckkammer, die hier mit einer Dekompressionskammer kombiniert ist
und Fig. 5 eine andere Ausführun sart des Ventils, welches hier mit einem Behälter
zum Sammeln der bei einem möglichen Druckstoß anfallenden Flüssigkeit verbunden
ist.
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Auf 6 kg / cm2 verdichtete Luft wird durch einen Druckregler 1 zugeführt,
welcher zum Einstellen des gewünschten külldruckes des Meßgerätes dient. Naih der
Reduzierung des Druckes in dem Druekregler 1, beispielsweise auf einen F ülldruck
von 0,3 kg/ cm2, gelangt die Luft durch einen Luftfilter 2, wozurch Luftverunreinigungen
und Wasserteilchen entfernt werden.
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Danach gelangt die Luft in einen Verteiler 3, von dem zwei Luf@-ströme
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 Atmosphare in verbindung steht und dle andere nach aer Dekpmpressionskammer
9 cier Druckkammer 8 hin verläuft.
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Der zweite der vorerwähnten luftströme gelangt vom buftverteiler
über eine Drosseldüse 7 einmal zu dem oberen Ende eines Manometerrohres 6 und zum
anderen zu einer ub ertrayungseinri chtung 10, welche im Prinzip wie ein Luftventil
ausgebildet ist, das einen Drosselkörper ht, der eine Durckflußöffnung mehr oder
weniger abdeckt, Wenn die Öffnung ganz offen ist, steht die betreffende Luftleitung
mit der Atmophäre in Verbindung. Die Übetragungseinrichtung 10 kann auch wahlweise
mit dem system so verbunden sein, diß die Strömungsrichtung in dem pneumatischen
Teil des Systems umgekehrt ist. die Um@ehrung der Strömungsrichtung kann bewirkt
werden entweder durch ein spezielles Vierwe@eventil, oder auf einfachere wiese durch
Ube@brückung der entsprechenden Luftleitung zwischen der Dekompressionskammer 9
und dem Behälter 14).
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Die zwischen den hydraulischen und den pneumatischen teilen des Systems
angeordnete l) ruckkammer 8 ist zur Hälfte mit gefärbtem "as er gefüllt, das über
eine Leitung mit dem unteren Teil des Manometerrohres 6 kommuniziert. dadurch ist
d-ls Manometerrohr zu seiner Hälfte mit Wasser gefüllt. In der vorgenannten Leitung
iat eine Einrichtung 11 zur Beibehaltung der Flüssigkeitssäule während bestimmter
rerioden des Meßprozesses angeordnet. Der
Meßvorgang wird in der
für derartige Meßgeräte bekannten Weise ausgeführt.
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Das Werkstück 12 soll eine vorgegehane Größe haben und das Steuerventil
5 ist so eingestellt, daß die Flüssigkeitsoberfläche in dem Rohr in diesem hall
mit der Nullmarke 0 in gleicher Höhe liegt. Bei Abweichungen gon der vorgeschriebenen
Größe verändert die Flüssigkeitssäule gegenüber der nullmarke ihre Röhe entsprechend
der Größe der Abweichungen. ochnelle Änderungen des Flüssigkeitsdruckes in dem pneumatischen
Teil d es 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 geeiget
ist, die Lufteinströmung zu dämpfen und ein Gleichgewicht zwischen den beiden Teilen
der Luftströmung hinter der Drosseldüse 4 zu bewirdken. Zur Erreichung einer ungestörten
Flüssigkeitspberfläche in der Druckk@mmer ist diese vorzugsweise mit einer speziellen
Einrichtung 13 versehen, welche : der Decke der Kammer befestigt ist und in der
flage ist, die Luftströmgeschwindigkeit durch Reibung zu verringern.
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Ein Meßgerät der vorbeschriebenen Art arbeitet nicht nur bei g ewöhnlichen
Meßvorgängen normal und beCriedigend, sondern meistert auch große Druckänderungen
in zufriedenstellender Weise.
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Um schnelle Veränderungen der Flüssigkeit wie sie bei den vorgenannten
Fällen auftreten können zu verhindern, ist der obere Teil des Glasronres 6 mit einem
besonderen behälter 14 verbunden.
kiese Anordnung ist im einzelnen
in Fig. 3 und eine verände te Ausiührung derselben in Fig. 5 zu sehen. Die Anordnung
hat eine Kammer 1f, weiche einen Ventilkörper 17 einschiießt, der gewöhniich von
einem Sitz 16 gehalten wird. wischen aem oitz 16 und dem Ventiikörper 17 sind Nuten,
kanäle oder dergleichen angeordnet, die ermöglichen, daß bei normalen in uem System
auftretenden impulsen die Flüssigkeit unter dem Ventilkörper hindurch vorbei gelangen
kann. Der ventilkörper 17 ist jedoch leichter als die Flüs@igkeit, wodurch er bei
großen Druckänderungen autschwimmen kann und sich dann an einen an der Öberseite
det ammer 15 angeoraneten ventilseitz 18 anlegt. vvie sich aus der Zeichnung ergibt,
kann der ventilkorper 17 als Lall ausgebildet sein, der entweder hohl ist oder mit
einem Material gefüllt ist, welches dem Ball als Ganzes ein spezifisches Gewicht
gibt, das unterhalb dem der Flüssigkeit liegt. mlig. 5 zeigt, daß die Kammer 15
oben mit einem Behälter verbunden sein kann, der die Flüssigkeit sam elt, wenn der
Ventilkörper 17 sich nicht richtig an den oberen Ventilseitz 18 anlegen sollte.
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In der einfachsten Ausftthrung kann die Druckkammer so ausgebildet
sein, daß sie unten einen Anschluß für einem Flüssigkeitsleitung und oben einen
anschluß für eine Luftleitung hat. in der Druckkammer 8 ist eine Einrichtung 13
zum Dämpfen der Luft-. strömung angeordnet. In bestimmten Fällen kannes 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 Asufließen
in das pneumatische System zu hindern. Das besagte Ventil ähnelt im Prinzip dem
vorerwähnten
Ventil 15 am oberen Ende des Glasrohres 6. in Fig.
4 ist die Dämpfungseinrichtung 15 für die Luftströmung 13 in gegenüber Fig. abweichender
Art ausgebildet. Über cter Druckkammer ist ein Ventil 15 angeordnet, welches zur
Begrenzung der Flüssigkeitsbewegungen bestinmit ist.
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Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt.