DE1623324A1 - Vorrichtung fuer pneumatische Eichung oder Masskontrolle - Google Patents

Vorrichtung fuer pneumatische Eichung oder Masskontrolle

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DE1623324A1
DE1623324A1 DE19671623324 DE1623324A DE1623324A1 DE 1623324 A1 DE1623324 A1 DE 1623324A1 DE 19671623324 DE19671623324 DE 19671623324 DE 1623324 A DE1623324 A DE 1623324A DE 1623324 A1 DE1623324 A1 DE 1623324A1
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DE
Germany
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gap
gas flow
gas
throttle component
recess
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Application number
DE19671623324
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English (en)
Inventor
Edward Catling
Marsh Alan Drayson
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UK Atomic Energy Authority
Original Assignee
UK Atomic Energy Authority
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B13/00Measuring arrangements characterised by the use of fluids
    • G01B13/08Measuring arrangements characterised by the use of fluids for measuring diameters
    • G01B13/10Measuring arrangements characterised by the use of fluids for measuring diameters internal diameters

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Arrangements Characterized By The Use Of Fluids (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)

Description

  • Yorrichtung für pne-umatische Eichung oder Haßkontrolle Die Erfindung bezieht sich auf pneumatfsche Eichung bzw. Ma#kontrolle /pneumatic ganging/. Eine solche Eichung oder Ma#kontrolle sieht eine Einrichtung für das Messen von Dimensionen dadurch vor, daß von einer gewissen Eigenschaft einer Gasströmung Gebrauch gemacht wird. Es gibt zwei allgemein bekarlrlte Formen der pneumatische Eichung oder Maßkontrolle, nämlich die Rückdruck- bzw. Gegendruck-Ma#kontrolle und die Strömungs-Ma#kontrolle.
  • Bei der Gegendruck-Ma#kontrolle verläuft eine Belieferung mit bzw. Versorgung von Gas mit konstantem Druck durch eine entsprechende Leitung, und zwar mittels einer Kontrollöffnung, nach einem Eichungselement /ganging element/. Ein in die leitung eingebauter Druckmesser zeigt Änderungen im Gasdruck ("Gegendruck") aufgrund einer Änderung in-der effektiven Gas auslaßdüsen-Querschnfttsfläche vom Eichungselement her an.
  • Diese Querschnittsfläche kann beispielsweise zur Spiel-Querschnittsfläche zwischen dem Eichungselement und einer Bohrung, in welche das Element eingesetzt ist, gemacht werden. Wenn das Element einen Pa#sitz /close fit/ in der Bohrung bildet, dann ist die Spiel-Querschittsfläche klein, und der ange-. zeigte Gegendruck differiert nicht sehr stark vom konstanten Versorgungsdruck. Wenn hingegen das Spiel groß ist, dann wird sich der Gegendruck beträchtlich von dem konstanten Versorgungsdruck unterscheiden.-Gegendruck und Spiel können daher so zueinander in Beziehung gesetzt werden, daß sie ein Bichsystem auf der Grundlage der Abweichung von einem gewissen Soll- bzw.
  • Bezugsspiel bilden. Es ist ein Merkmal bzw. eine Eigenart der gegendruck-Ma#kontrolle, wie oben beschrieben, daß die Ansprechgeschwindigkeit nicht rapide ist, d.h. das Eichsystem braucht eine gewisse Zeit, uln sich zu stabilisieren, nachdem das Eichungselement in die zu messende Bohrung ein-gesetzt worden ist.
  • Bei der Strömungs-Ma#kontrolle ist eine Gasströmung durch das Eichsystem proportional der effektiven Gasauslaßdüsen-Querschnittsfläche. Diese @uerschnittsfläche kön#te, wie in Verbindung mit. der Gegendruck-Ma#kontrolle vorgeschlagen, als die Spiel-Querschnittsfläche zwischen dem Eichungselement und einer Bohrung, in welche das Element eingesetzt ist, genommen oder gewählt werden. Wenn das Eichungselement eines Stromungs-IIaßkontrollsystems einen Parnsitz in einer Bohrung bildet, dann ist die Spiel-Querschnittsfläche klein und die Strömungsrate gering. Auf diese Weise Kann ein in das System eingebauter Strömungamesser in Ausdrücken der Abweichung der Bohrungs-Dimension von einem gewissen Bezugs- oder Sollwert kalibriert werden. Die Ansprechgeschwindigkeit eines derartigen Systems ist rapider als die eines Gegendruck-Ma#kontrollsystems.
  • Bei beiden Typen der beschriebenen Ma#kontrollsysteme wird ein mechanischer Kontakt zwischen Eichungs- bzw. Maßkontrollelementen und den gemessenen Teilen vermieden und folglich die mechanische Abnutzung -der Elemente vermindert.
  • Es ist jedoch offensichtlich, da# diese Ma#kontrollsysteme eine Kalibrierung für jede neue Dimension erfordern, die. sie messen sollen. Au#erdem fallt (bzw. versagt die Diskriminierung bzw. Unterscheidung der Me#kontrollmethode, so bald die Spiel-Querschnittsfläche grö#er wird.
  • Erfindungsgemäß sitzt si-ch eine Vorrichtung für pneumatische Maßkontrolle zusammen aus einem Körper, aus einer durch diesen Körper bestimmten Aussparung, aus einem Drosselbauteil, der eine Verschiebung zwischen Grenzen entlang einem Weg auszuführen vermag, der zumindest teilweise innerhalb der Aussparung liegt, aus einem durch diesen Drosselbauteil bestimmten profilierten Teilstück, welches in Richtung des genannten Weges ein solches Profil hat, daß die Stellung des Drosselbauteils relativ zum Körper zu den Charakteristiken eines Spaltes zwischen dem profilierten Teilstück und einer Bezugsetellung am Körper in Beziehung gesetzt ist, aus einer Einrichtung, die eine Gasströmung durch den genannten Spalt hindurch aufbaut, sowie aus einer Einrichtung zum Überwachen der Gas strömung durch den Spalt hindurch.
  • Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Vorrichtung für pneumatische Maßkontrolle wie zuvor beschrieben, und zusätzlich dazu sorgt die Einrichtung, durch welche die Gasströmung durch den Spalt hindurch aufgebaut wird, für eine konstante Massenströmung des Gases durch den Spalt hindurch.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nunmehr anhand der Zeichnung ausführlicher beschrieben, und zwar zeigt Fig. 1 einen Aufriß eines pneumatischen Teils, Fig. 2 ein erstes pneumatisches Kreislaufdiagramm, Fig. 3 ein zweites pneumatisches Kreislaufdiagramm, während Fig. 4 eine grafische Darstellung wiedergibt, die sich auf die Betriebsweise des in Fig. 3 dargestellten Kreislaufes bezieht.
  • Allgemein zeigt Fig. 1 einen Körper 11 mit einer darin befindlichen Aussparung 12 und lüftungsöffnungen 11a. In die Aussparung 12 hinein und aus dieser he-raus kann ein Teil eines Drossel-bauteils 14 entlang einer Symmetrieachse 15 des Körpers 11 verschoben werden. Derjenige Teil des Drosselbauteils, der in die und aus der Aussparung bewegt- werde-n kann, weist ein profiliertes Teilstück 16 auf, welches aus einem konischen Teilstück 17 und einem zylindrischen tleiIstück 18 besteht, Das zylindrische teilstück enthält Lüftungslöcher 19 für eine Gasströmung aus dem Drosselbauteil 14 heraus. Das zylindrische teilstück ist mit einem Leitkopf 20 einstückig ausgebildet, welcher-in der-Aussparung 12 einen dichten Schiebesitz bildet.
  • Der Bauteil 14 ist mit einer Schulter 21 versehen, die eine Fläche 22 und einen mit Radius versehenen Übergang 22a nach dem konischen Teilstück 17 hin aufweist. Der Übergang 24 nach der Aussparung 12 hin ist ebenfalls mit einem Radius versehen.
  • Pfeile 25, 26 -zeigen die -Bewagungsgren-zen der Mittellinie der Lüftungslöcher 19 des Drosselbauteils 14 einrichtung der Achse 15 an. Ein Kanal 27, der durch den Droaselbauteil 14 hindurch verläuft-, bildet eine Gasströmungsleitung.
  • Bei Gebrauch wirken der Körper 11 und der Dross-elbauteil 14 so zusammen, daß sie eine Einrichtung bilden, durch welche die Relativbewegungen der Bauteile an einer entfernt liegenden Stelle ermittelt bzw. fernermittelt-werden können.
  • Als Anwendungsbeispiel wird die Vorrichtung nach Fig. 1 nunmehr in ihrer Anwendung bei einer Wachstums-Prüfanlage beschrieben. Der Körper 11 wird in die Konstruktion der Anlage eingebracht, wobei die Lüftungsöffnungen 11a nach einem Gas -Rückkehrweg (nicht dargestellt) führen. Der Drosselbauteil 14 wird an metallischen Prüflingen befestigt, deren Wachtum geprüft werden soll und die so orientiert sind, daß sie ein Anwachsen in Richtung der Achse 15 hervorrufen. Eine Helium-Versorgungseinrichtung -(nicht dargestellt) ist in die-Anlage eingebaut, so daß Heliumgas entlang dem Kanal 27 und aus dem Drosselbauteil mittels der Lüftungslöcher 19 strömen kann. Der Drosselbauteil 14 wird anfänglich so eingestellt, daß die Achse der Lüftungslöcher 19 in Höhe des Pfeiles 25 liegt. Wenn dies alles sich in der Anlage befindet, dann läßt man Heliumgas entlang dem Kanal 27, aus den lüftungslöchern 19 heraus, in die Aussparung im Bereich des Pfeiles 25 und somit aus dem Übergang nach denLüftungsöffnungen 11a strömen. Auf diese Weise kann ein ausgeglichener Gaskreislauf aufgebaut werden (wobei entsprechende Gas-Kreislaufanordnungen dafür nachfolgend mit Bezug auf die Fign. 2 und 3 beschrieben werden). Sobald ein Anwachsen des Prüflings eintritt, wird der Drosselbauteil 14 in Riehtung der Achs-e 15 so verlagert bzw. verschoben, daß sich die Lüftungslöcher 19 von dem Bereich des Pfeiles 25 wegbewegen. Da das profilierte Teilstück 16 des Drosselbauteils 14 allmählich die Querschnittsfläche des Spaltes zwischen dem Drosselbauteil 14 und dem Übergang 24 der Aussparung 12 verändert, werden die Bedingungen bzw.
  • Kriterien, welche den ursprünglich ausgeglichenen Gaskreislauf schiffen, eine Änderung erfordern, um die Ausgglichenheit wieder herzustellen. Die erforderliche Änderung kann als ein Maß für die Bewegung des Drosselbauteils 14 (d.h. für das Anwachsen der metallischen Prüflinge) mit Bezug zum Körper 11 angesehen werden. Da bei einer kontinuierlichen Gasströmung eine kontinuierliche Reihe von Verschiebungswerten erzielt werden kann, konnten Funktionen, -wie beispielsweise Wachstumstumsraten oder Dimensionsänderungen der Prüflinge nach kontrollierten Änderungen in der Umgebung, studiert werden. Der mit Radius versehene'bzw. radiierte Übergang 22a und die Fläche -22- der Schulter 21 stellen eine ausgeprägte Änderung im- Gasströmungsverhalten sicher,sobald sich der Drosselbauteil 14 dem Ende seines Nutzweges nähert.
  • 11rig. 2 zeigt schematisch ein pneumatisches Gegendrucksystem, bei welchem die in Verbindung mit Fig. 1 beschriebene Vorrichtung verwendet wird. Ein Teil dieser Vorrichtung ist in Fig. 2 als ein Meßkopf dargestellt, der aus einem Körper 31a und einem Drosselbauteil 31b besteht, die eine variable Spiel-Querschnittsfläche 31c ergeben. Der Drosselbauteil 31b ist mittels einer Gasleitung 32 mit einer Kammer 33 verbunden, in der sich eine Strömungskontrollöffnung 34 befindet. Die Kammer 33 steht mit einem Heliumgaszylinder 35 mittels eines Strömungsmessers 36, Strömungsregler 37, 38 und Druckmesser 39, 40 in Verbindung. sinne Heliumgasversorgung mit konstantem Druck wird auf der Stromaufwärtsseite der Kontrollöffnung 34 mittels einer Säule 41 von konstantem Druck aufrechterhalten, in welcher ein konstanter Wasserdruck über einen Rohrauslaß 42 aufrechterhalten wird, durch welchen Gas-2berdruckscilwankungen abgelassen werden können. Der Gasdruck auf der Stromabwärtsseite der Öffnung 34 in der Leitung wird durch einen Druck messer 43 gemessen.
  • Bei Gebrauch wird sich die Spiel-! uerschnittsfläche 31c ändern, wie zuvor in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben, wo der Drosselbauteil 14 und der Körper 11 erläutert sind.
  • Die Abmessung des Spaltes 31c wird din durch den DrucitmesKer 43 angezeigten Gegendruck beherrschen, da der einzige variable Strömungswiderstand durch die Relativbewegung des Drosselbauteils 31b innerhalb des Körpers 31a beherrscht wird. Auf diese Weise kann der Druckmesser 43 direkt in Ausdrücken dieser Relativbewegung kalibriert werden.
  • Fig. 3 zeigt ein pneumatisches Konstantstrbmungs-Maßkontrollsystem. Die dargestellten Teile sind denen in Fig. 2 ähnlich, wobei sie den gleichen Zwecken dienen und mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Die Kammer 33, die Öffnung 34 und die Konstantdrucksäule 41 der Fig. 2- fallen jedoch weg.
  • Bei diesem System wird der Druckregler so eingestellt, daß er eine konstante Strömung von Heliumgas durch das System hindurch am Strömungsmess-er 36 anzeigt. Auf diese Weise wird die Folge einer Änderung des Spaltes 31c eine Fluktuation bzw. Schwankung im Druck sein, wie er durch den Druckmesser 43 angezeigt wird. Ist das Spiel beträchtlich, so wird der durch den Druckmesser 43 angezeigte Druck gering sein, und umgekehrt.
  • Fig. 4 zeigt Kalibrierungskurven für einen Gaskreislauf auf der Grundlage von Fig 3. Jede der drei dargestellten Kurven stellt einen besonderen Gasströmungswert dar, der durch die Kurve angezeigt wird. Die-Kurven zeigen mehr oder weniger, daß die Druckmesser-Ablesung am empfindlichsten bzw. am feinsten ist, wenn sich das Eichmaß im Bereich nahe der Bezugssteilung bewegt. Auf diese Weise erscheint auf der Kurve, -welche eine Gasströmung von 15,5 l/mi darstellt, eine Ände-rung von 6 Zoll (152 mm) (Wassersäule) für eine Eichma#yerschiebung von 0,003 x 103 (0,000076 mm) am oberen Ende der Kurve, während die gleiche Änderung am unteren Ende der Kurven einer Eichma#verschiebung von 0,016 x 103 Zoll (0, 0004 mm) entspricht.
  • Der in Verbindung mit den Fign. 1, 2 und 3 beschriebene Drosselbauteil 14 ist mit einem Kanal 27 versehen dargestellt, durch welchen Gas in die Aussparung 12-eingeführt wird. Ein Alternativverfahren fürdas Einbringen von Gas in die Aussparung erfolgt jedoch mittels eines Kanals durch den Körper hindurch, -wobei der Drosselbauteil von fester bzw. voller Konstruktion ist. Die Stellung des Drosselbauteils wird in der gleichen Weise wie zuvor ermittelt, wobei der Betrieb der Vorrichtung durch den Weg, über welchen das Gas den Spalt erreicht, nicht beeinträchtigt wird.
  • Die Erfindung betrifft auch Abänderungen der Im beiliegenden Patentanspruch 1 umrissenen Ausführungsform und bezieht sich vor allem auch auf sämtliche Erfindungsmerkmale, die im einzelnen---oder in Kombination -- in der gesamim Beschreibung und Zeichnung offenbart sind.
  • Patentansprüche

Claims (1)

  1. Patentansprüche 1. Vorrichtung fur pneumatische-Eichung bzw. Maßkontrolle, wobei zwei Bauteile einen Spalt zwischen sich -bilden, mit einer Einrichtung, die dazu bestimmt ist, eine Gasströmung durch diesen Spalt hindurch aufzubauen, und zit einer Einrichtung zur Uberwachung dieser Gasströmung, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Bauteile jeweils ein Körper und ein Drosselbauteil sind, daß der Körper eine Aussparung bildet, daß der Drosselbauteil so eingerichtet. ist, daß er zwischen Grenzen entlang einem Weg eine Verschiebung auszufmiren vermag, welcher Weg zumindest teilweise innerhalb der Aussparung liegt, und daß ein-profiliertes Teilstück des Drosselbauteils v-orgesehen ist, derart, daß der Spalt zwischen dem profilierten Teilstück und einer Bezugsstellung am Körper bestimmt ist.
    2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Aufbauen einer Gasströmung durch den Spalt hindurch für eine konstante Massenströmung des Gases durch diesen hindurch sorgt.
    5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Aufbau einer konstanten Gasströmung eine Konstantdrucksäule enthält.
    4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Aufbauen einer Gasströmung durch den Spalt hindurch eine durch den Drosselbauteil hindurchgehende Leitung enthält, über welche Gas in die Aussparung vor dem Durchgang durch den Spalt einzulassen ist.
    5. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekermzeichnet, daß die Einrichtung zum Aufbauen einer Gasströmung durch den Spalt hindurch eine Leitung durch den Körper hindurch aufweist, über welche Gas in die Aussparung vor dem » Durchgang durch den Spalt einzulassen ist.
    6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Überwachung der Gasströmung einen Druckmesser enthält, welcher den Gasströmungsdruck in Stromaufwärtsrichtung des Spaltes mißt.
    7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das profilierte Teilstück des Drosselbauteils so geformt ist, da es eine ausgeprägte Änderung im Spalt hervorruft, sobald der Drosselbauteil sich einer Grenze seines Weges nähert.
    L e e r s e i t e
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0671599A2 (de) * 1994-03-04 1995-09-13 STOTZ FEINMESSTECHNIK GmbH Pneumatisches Messwerkzeug zur Überwachung von Abmessungen eines Werkstückes

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0671599A2 (de) * 1994-03-04 1995-09-13 STOTZ FEINMESSTECHNIK GmbH Pneumatisches Messwerkzeug zur Überwachung von Abmessungen eines Werkstückes
EP0671599A3 (de) * 1994-03-04 1998-05-27 STOTZ FEINMESSTECHNIK GmbH Pneumatisches Messwerkzeug zur Überwachung von Abmessungen eines Werkstückes

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