DE1623953C3 - Umwandlungsvorrichtung, welche in Form eines Winkels den Korrekturfaktor für die Volumenmessung eines Gases liefert - Google Patents

Description

Gases in Abhängigkeit von der Meßtemperatur .

und dem Meßdruck liefert, damit das Meßergeb- _x — ,

nis auf vorbestimmte Bezugsbedingungen ge- Δ Ii

bracht werden kann, mit einer eine Probemasse io

des gemessenen Gases enthaltenden Kapsel, worin A eine Konstante ist.

welche in einer genau bestimmten Richtung unter Bei einer aus der FR-PS 10 60 161 bekannten Um-

der Wirkung des Gasdruckes bei den Meßbedin- Wandlungsvorrichtung dieser Art sind die Kapsel sogungen verformbar ist, einer mit der Kapsel fest wie die damit fest verbundene Stange und deren Fühverbundenen Stange, welche deren Verformungen 15 rungseinrichtung, die durch em parallelogrammförüberrträgt, und mit Führungseinrichtungen für miges Gelenkviereck gebildet ist, in einem gasgefülldiese Stange, gekennzeichnet durch ten dichten Behälter untergebracht, in dem die Meßeinen um einen Festpunkt schwenkbaren Hebel bedingungen herrschen. Die bei den Verstellbewe-(8), dessen freies Ende drehbar mit einer Kurbel- gungen der Stange verursachten Schwenkbewegungen stange (9) verbunden ist, deren anderes Ende an 20 eines Hebelarms des Gelenkvierecks werden über einem Punkt (M) drehbar gelagert ist, der die eine dicht durch den Behälter nach außen geführte Verstellbewegungen der Stange (5) mitmacht. Welle auf einen Kurbelarm übertragen, der über

2. Umwandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, einen Zahnstangentrieb mit einem durch ein Gelenkdadurch gekennzeichnet, daß die Führung der viereck gebildetes Kurbelgetriebe verbunden ist, das Stange (5) durch ein aus einem Hebelsystem ge- 25 die eigentliche Umwandlungsvorrichtung für die bildetes Gelenkviereck (A, B, O₁, O.,) erfolgt. Darstellung des Korrekturfaktors bildet. Der Abtrieb

3. Umwandlungsvorrichtung nach Anspruch 2, dieses Kurbelgetriebes liefert den Korrekturfaktor in dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenkviereck linearer Darstellung, der dann anschließend durch ein Parallelogramm ist. einen weiteren Zahnstangentrieb in einen Drehwinkel

4. Umwandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, 30 umgesetzt und in das Volumenmeßgerät zur Korrekdadurch gekennzeichnet, daß die Führung der tür des angezeigten Meßergebnisses eingegeben wird. Stange (5) mit Hilfe von zwei Gleitführungen (11, Diese bekannte Umwandlungsvorrichtung besteht 12) erfolgt. aus einer verhältnismäßig großen Zahl von Getriebeteilen, und sie ist so umfangreich, daß sie nicht in

35 dem gleichen Behälter wie die Kapsel untergebracht

werden kann. Die zur Bewegungsübertragung erforderlichen Verbindungsglieder, insbesondere Zahnstangentriebe, erfordern eine große Fertigungspräzi-

Die Erfindung bezieht sich auf eine Umwand- sion.

lungsvorrichtung, welche in Form eines Winkels die 40 Auch eine aus der GB-PS 3 79 476 bekannte Korgeometrische Darstellung des Korrekturfaktors für rekturvorrichtung hat einen verhältnismäßig komplidie Volumenmessung eines Gases in Abhängigkeit zierten Aufbau mit einer großen Zahl von Getriebevon der Meßtemperatur und dem Meßdruck liefert, teilen. Sie ist ferner so ausgebildet, daß sie die Kordamit das Meßergebnis auf vorbestimmte Bezugsbe- rektur unmittelbar durch Veränderung der Hubbewedingungen gebracht werden kann, mit einer eine Pro- 45 gung eines Schaltgetriebes bewirkt, liefert also nicht benmasse des gemessenen Gases enthaltenden Kap- den Korrekturfaktor in oer allgemein verwertbaren sei, welche in einer genau bestimmten Richtung unter Form eines Winkels.

der Wirkung des Gasdrucks bei den Meßbedingun- In der BE-PS 5 27 676 ist eine Umwandlungsvorgen verformbar ist, einer mit der Kapsel fest verbun- richtung beschrieben, die den erklärten Zweck eines denen Stange, welche deren Verformungen überträgt, 50 besonders einfachen Aufbaus mit wenig Getriebetei- und mit Führungseinrichtungen für diese Stange. len hat. Sie enthält als wesentlichen Bestandteil einen Bei derartigen Umwandlungsvorrichtungcn ist die Winkelhebel mit zwei exakt im rechten Winkel axiale Verstellung A h der Stange bzw. die entspre- zueinander liegenden Führungsschlitzen, in denen chende axiale Komponente der Verstellung eines be- Rollen laufen, die ihrerseits in einer gemeinsamen liebigen Punktes der Stange eine Angabe für die An- 55 Geradführung geführt sind. Die eine Rolle bildet das derung des von der Probe unter den Meßbedingun- Eingangsglied und ist beispielsweise mit der Stange gen eingenommenen Volumens. Der Korrekturfak- verbunden, welche die Verformungen der Kapsel tor C, mit welchem das Volumenmaß multipliziert überträgt, während die andere Rolle das Ausgangswerden muß, damit das Meßergebnis auf feste Tem- glied bildet, das den Korrekturfaktor in linearer peratur- und Druck-Bezugsbedingungen gebracht 60 Form darstellt. Zur Umwandlung des Korrekturfakwird, kann dann in folgender Form geschrieben wer- tors in einen Winkel ist diese Rolle mit einer Zahnden: stange verbunden, die mit einem Zahnrad kämmt,

₆ das somit eine der Bewegung der Rolle entsprach = -- - · chende Drehbewegung ausführt. Zwar ist die Anzahl

65 der Getriebeteile bei dieser Umwandlungsvorrichtung

In dieser Formel ist α eine Konstante. Der Korrek- verhältnismäßig klein, aber die verwendeten Geradturfaktor C ist also der Verstellung Δ Ii umgekehrt führungen erfordern eine sehr präzise mechanische DroDOrtional. Bearbeitung, weil sonst je nach der Winkelstellung

des Winkelhebels die Gefahr von Verklemmungen besteht.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Umwandlungsvorrichtung der eingangs angegebenen Art, die einen einfachen, betriebssicheren und platzsparenden Aufbau hat.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch einen um einen Festpunkt schwenkbaren Hebel, dessen freies Ende drehbar mit einer Kurbelstange verbunden ist, deren anderes Ende an einem Punkt drehbar gelagert ist, der die Verstellbewegungen der Stange mitmacht.

Bei der erfindungsgemäßen Umwandlungsvorrichtung drückt die Winkelstellung des schwenkbaren Hebels in einem verhältnismäßig großen Winkelbereich mit großer Genauigkeit unmittelbar den Korrekturfaktor für die Volumenmessung aus. Die Darstellung des Korrekturfaktors in Form eines Winkels erfolgt also nicht auf dem Umweg über eine lineare Darstellung, die anschließend in eine Drehbewegung »o umgesetzt wird. Die Vorrichtung hat einen einfachen und betriebssicheren Aufbau, da das verwendete Getriebe ausschließlich aus einer sehr geringen Anzahl von Hebelteilen besteht, die einfache Schwenkbewegungen ausführen. Der Platzbedarf ist äußerst gering, »5 so daß die ganze Vorrichtung im Innern des Behälters untergebracht werden kann, der die Kapsel und die damit verbundene Stange sowie deren Führungseinrichtungen umschließt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Darin zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der Erfindung und

F i g. 2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.

F i g. 1 zeigt die Kapsel einer an sich bekannten Korrekturanordnung. Diese Kapsel besteht aus einer Metallglocke 1, die in ein mit einer Flüssigkeit (z.B. Quecksilber) gefülltes Gefäß 2 eintaucht. Die Glocke 1 umschließt eine Probemasse des von einem nicht dargestellten Zähler gemessenen Gases. Diese Probemasse wird unter der Wirkung des Drucks komprimiert, welcher auf die Glocke 1 von dem Gas ausgeübt wird, das in dem Behälter 3 enthalten ist, dessen unterer Teil von dem Gefäß 2 gebildet wird. Die Höhe Ii zwischen dem Flüssigkeitsspiegel in dem Gefäß 2 und der Oberseite der Glocke 1 liefert eine Angabe für das Volumen, das von der Gasprobe unter den bei der Messung in dem Behälter 3 herrschenden Temperatur- und Druckbedingungen eingenommen wird. Der Behälter 3 besitzt zu diesem Zweck einen Zuführungsstutzen 4. Die Glocke 1 wird durch eine fest mit ihr verbundene und in ihrer Achsrichtung angeordnete Stange 5 in vertikaler Lage gehalten. Die Stange 5, deren Verstellbewegungen mit den Änderungen der Höhe Λ verknüpft sind, wird durch zwei Hebel 6 und 7 geführt, die um Festpunkte O₁ bzw. O₁ schwenkbar sind. Diese Hebel sind an den Punkten A bzw. ö, die in einem der Strecke O₁-O₁ gleichen Abstand voneinander liegen, an der Stange 5 angelenkt. Das Viereckgetriebe O₁—A — R—O₂ bildet ein um die beiden Festpunkte O₁ und O., verformbares Parallelogramm. In der Ebene des Parallelogramms ist ein Hebel 8 angeordnet, der um einen Festpunkt P schwenkbar ist. Das Ende N dieses Hebels ist über eine Kurbelstange 9 mit einem Punkt M des Hebels 6 verbunden. Ein am Hebel 6 fest angebrachtes Gegengewicht 10 bringt das System ins Gleichgewicht. Bei richtiger Bemessung stellt der Winkel λ zwischen dem Hebel 8 und der Stange 5 den Korrekturfaktor C dar.

Bei der in F i g. 2 dargestellten zweiten Ausführungsform der Erfindung sind die gleichen Bezugszeichen zur Bezeichnung der gleichen Teile wie in F i g. 1 verwendet. Die Verstellung der Stange 5 wird in diesem Fall durch Führungen 11 und 12 geführt, welche eine einfache Translationsbewegung der Stange 5 erzwingen. Der Gelenkpunkt M der Kurbelstange 9 befindet sich an der Stange 5. Dieser Punkt M ist über eine Kurbelstange 13 mit einem Hebel 14 verbunden, der bei O_s schwenkbar gelagert ist und am Ende ein Gegengewicht 10 trägt. Wie bei der Ausführungsform von F i g. 1 liefert der Winkel \ zwischen dem Hebel 8 und der Stange 5 bei richtiger Bemessung eine Darstellung für den Korrekturfaktor C.

Die beschriebene Vorrichtung ist zwar nicht mathematisch exakt, sie ermöglicht aber die Dai stellung des Korrekturfaktors C mit großer Genauigkeit. Bei der Ausführungsform von F i g. 1 bleibt der Fehler kleiner als ± 0,25 ⁰Zo. Dieses Ergebnis konnte mit den folgenden Bemessungen erreicht werden, wenn die Länge O₁ —A des Hebels 6 als Einheit gewählt wird:

O_xA = O₁M = O,ß = 1,

PN = 1,0600,

NM = 1,1733,

a- =0,7137,

y = 0,8660.

Darin bezeichnen χ und y die Abszisse bzw. die Ordinate des Punktes O, in einem rechtwinkligen Koordinatensystem, dessen x-Achse und y-Achse durch den Punkt P gehen, wobei die jc-Achse horizontal liegt. Der Fehler bleibt zwischen den zuvor angegebenen Grenzen, wenn sich der Winkel \ zwischen den folgenden Grenzen ändert:

a = 0,902 Bogengrad,
&" - 1,950 Bogengrad.

Mit Werten, die in der Nähe von den zuvor angegebenen Werten liegen, ist es möglich, mit einem Fehler der gleichen Größenordnung gewisse sekundäre Faktoren zu berücksichtigen, beispielsweise die auf die Glocke ausgeübte Auftriebskraft, das Ansteigen des Flüssigkeitsspiegels beim Eindringen der Glocke usw. Im Sonderfall der Ausführungsform von F i g. 1 kann man analoge Faktoren auch dadurch berücksichtigen, daß unterschiedliche Werte für die ,Strecken AB und O_tO„ gewählt werden.

Die Erfindung ist auch dann anwendbar, wenn die Kapsel auf andere, gleichwertige Weise ausgebildet ist, beispielsweise in Form eines Balgen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Die meisten Meßgeräte sind so ausgebildet, daß Patentansprüche: der Korrekturfaktor durch die Verdrehung einer Welle eingegeben wird, wobei der Drehwinkel « dem

1. Umwandlungsvorrichtung, welche in Form Korrekturfaktor C proportional sein muß Die Umeines Winkels die geometrische Darstellung des 5 Wandlungsvorrichtung muß dann so ausgebildet sein, Korrekturfaktors für die Volumenmessung eines daß sie die folgende Gleichung losen kann: