DE1698126C3 - Vorrichtung zur Eichung von Manometern - Google Patents

Description

leichzeitig auf den Waagebalken und das zu eichende vfanometer wirkende Druck einer Flüssigkeit verän- ^j _wird.

Eine derartige Vorrichtung ist ungenau, und ihre Anwendung ist langwierig, da nur mit aufeinanderfol-

nden Annäherungen gearbeitet werden kann. ß Ferner ist es bekannt, ständig den Druck eines rases mittels einer Balkenwaage zu messer, bei ν elher die Gleichgewichtsstörungen des Waagebalkens ^C mmatisch ausgenutzt werden, um das Gewicht an *. "' _in dem Sinn zu verschieben, welcher das rieicheewicht wiederherstellt.

Bei der Eichung von Präzisionsmanometern mittels

• Druckflüssigkeit kann eine derartige automa-

t'sche nur die Stellung des Gewichts beeinflussende

Regelung nicht richtig arbeiten, da sie nicht streng

λ- Fehler ausgleichen kann, welche von den Leckt ömuneen der Flüssigkeit längs der Kolben, der Zu-

.Immendrückbarkeit der Flüssigkeit und etwaigen

Verformungen der Rohrleitungen herrühren.

nieser unbedingt erforderliche Ausgleich wird auto-JtSh dadurch erhalten, daß die Regelung unmittel-F rSn Druck der Flüssgikeit beeinflußt.

Hei der dargestellten Ausführungsform enthält die Pichvwrichtung ein z.B. durch zwei durch Säulen 3 verstrebe waagerechte Platten 2 geb.ldetes festes Ge- «teU 1 wekhS einen um eine waagerechte Achse 5

hwenkbaren starren Waagebalken 4 trägt (Fig. 1 und ihrer Verbindungsleitungen ist mit einer Flüssigkeit 45 gefüllt.

Der Kolben 34 wird außerhalb der Kammer 30 durch einen Gewindebolzen 35 verlängert und durc.i seine Befestigung an einem in einer entsprechenden Bohrung 37 des Gestells gleitenden parallelen Stab 36 an einer Drehung, aber nicht an einer axialen Translationsbewegung gehindert.

Der Gewindebolzen 35 wirkt mit einer Mutter 38 zusammen, welche durch ihren Einbau in ein ent-

sprechendes Lager 39 des Gestells an einer axialen

Translationsbewegung, aber nicht an einer Drehung

gehindert ist. Diese Mutter trägt außen eine S⁰™^"

kenradverzahnung und wirkt mit einer an der Welle

eine=. Elektromotors 41 angebrachten Schnecke W

zusammen. .

Dieser Motor kann je nach der Art seiner Erregung

durch die Schließung des einen oder des anderen von

zwei elektrischen Schaltern 42 und 43 in dem einen oder dem anderen Sinn in Umdrehung versetzt

werden.

Bei der in F i g. 1 dargestellten Ausfuhmngsfonn werden diese Schalter unm.ttelbar von dem Ende 44 des längeren Arms des Waagebalkens 4 betätigt, bie ,5 sind natürlich so angeordnet, daß die durch ihre Schließung erzeugte Bewegung des Motors den Waagebalken in die Gleichgew.chtsstellung (d h im allgemeinen in seine waagerechte Lage) zurückfuhrt, _{j erlautert} ,_st

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Zn LeisTen rollt Dieses Gewicht enthält eine Ge- eine genau bestimmte Wmkelstellung des Handrades windebohrung 9. welche mit einer in den Traversen 6 35 11 und seiner Welle 13.

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des zu eichenden Manometers 32 in Verbindung.

Das Innenvolumen der Kammern

den Bügel 20 nach unten, wodurch der linke Arm des Waagebalkens 4 gesenkt wird.

Wenn das Gleichgewicht wiederhergestellt ist, öffnet sich der Schalter 42, der Motor 40 hält an, und der Waagebalken bleibt stehen.

Man ist dann sicher, daß der auf das Manometer 32 ausgeübte Druck gleich dem abgelesenen Druck von 10 Bar ist, so daß das Zifferblatt des Manometers in der von seinem Zeiger 51 in diesem Augenblick eingenommenen Stellung mit einem entsprechenden Teilstrich versehen werden kann.

Die Vorgänge sind natürlich die gleichen für alle anderen Druckwerte.

Man kann auch durch Betätigung des Handrades 11, wobei die dem Gleichgewicht des Waagebalkens entsprechende Stabilisierung abgewartet wird, von dem Zeiger Sl auf dem bereits mit einer Teilung versehenen Zifferblatt eines Manometers 32 gegebene Werte anzeigen lassen, und hierauf die wirklichen entsprechenden Werte des Zählers 48 ablesen, um die Fehler dieser Anzeige festzustellen und gegebenenfalls eine Berichtungstabelle aufzustellen.

Es ist zu bemerken, daß der Wert des Drucks der Flüssigkeit 45, bei welchem sich der Waagebalken im Gleichgewicht befindet, stets genau gleich dem dann von dem Zähler 48 angezeigten Wert ist. Dieser Druck ist nämlich die einzige für das auf den linken Arm des Waagebalkens ausgeübte Moment maßgebende veränderliche Größe (der Querschnitt des Kolbens 25 und die Länge des Hebelarms zwischen den Achsen 21 und 5 bleiben konstant) und die Änderungen dieses angezeigten Werts sind infolge der getroffenen Ausbildung genau zu der Verschiebung des Gewichts 7 an dem Waagebalken proportional, welche die einzige veränderliche Größe ist, welche für das auf den rechten Arm des Waagebalkens ausgeübte Moment maßgebend ist, vorausgesetzt natürlich, daß die ursprüngliche Eichung des Waagebalkens so vorgenommen wurde, daß, wenn der Zähler 48 null anzeigt und somit das Gewicht 7 seine am weitesten links liegende Stellung einnimmt, der Waagebalken waagerecht liegt, wenn der in der Kammer 27 herrschende Druck den Wert null hat (dieser Wert entspricht dem Atmosphärendruck, wenn die Manometer 32 in Relativwerten geeicht werden, oder dem absoluten Vakuum, wenn sie in Absolutwerten geeicht werden).

Der angezeigte Wert hängt im besonderen in keiner Weise von der Tiefe des Eintritts des Kolbens 34 in die Kammer 30 oder der in den Kammern 27 bis 31 vorhandenen Flüssigkeitsmenge ab. Die Vorrichtung gewährleistet also einen automatischen genauen Ausgleich der Leckströmungen der Flüssigkeit längs der Kolben, der Zusammendrückbarkeit der Flüssigkeit, und der etwaigen Verformungen der Rohrleitungen.

Bei der in F i g. 1 dargestellten Ausführung werden die Schalter 42 und 43 durch mechanisch von dem Waagebalken betätigte Kontaktlamellen gebildet, sie können aber natürlich auch auf beliebige andere gewünschte Weise ausgebildet sein.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsabwand

lung können sie insbesondere so ausgebildet sein, daß sie von dem Waagebalken ohne mechanische Berührung mit demselben betätigt werden.

So können sie z. B. durch Relais gebildet werden, welche durch die Beleuchtung oder das Aufhören der Beleuchtung von Photozellen durch Lichtstrahlen betätigt werden, welche von dem Waagebalken entsprechend seiner Stellung wenigstens teilweise abgedeckt werden.

ίο Die Bewegungen des Waagebalkens können auch die gewünschten Kontakte durch magnetische oder induktive Wirkungen herstellen.

Ebenso kann die Steuerung der Gleitbewegung des Kolbens 34 durch andere als elektromechanische Mittel erfolgen, z. B. hydraulische oder pneumatische Mittel.

Die obige Ausbildung kann noch verbessert werden, indem der das Gewicht 7 tragende Arm des Waagebalkens aus einem Material besteht, dessen linearer thermischer Ausdehnungskoeffizient K₁ doppelt so groß wie der Koeffizient K₂ des den Kolben 25 (und den diesen aufnehmenden Zylinder 26) bildenden Werkstoffs ist. während der andere Arm des Waagebalkens aus einem Material mit einem vernachlässigbaren thermischen Ausdehnungskoeffizienten besteht.

Durch diese Ausbildung wird das Gleichgewicht des Waagebalkens von den Schwankungen der Raumtemperatur unabhängig.

Das auf seinen ersten Arm wirkende Moment hängt nämlich von der Temperatur t durch einen Faktor 1 + Κ,ί ab, während die Masse des Gewichts 7 konstant bleibt.

Das auf den anderen Arm des Waagebalkens auspeübte Moment entspricht dem Produkt aus einem unveränderlichen Hebelarm und einer Kran, w^.w.c zu der Fläche des Kolbens 25 proportional ist, auf welche der Druck der Flüssigkeit wirkt Dipc» ■"■--* hängt nun von der Temperatur durch einen Faktor (1 + K₂i)² ab, dessen Wert praktisch gleich 1 + 2 Kj ist, d. h. schließlich gleich 1 + K₁L Die beiden betrachteten Momente hängen also von der Temperatur durch den gleichen Faktor ab, so daß die Folgen der thermischen Änderungen auf das Gleichgewicht des

Waagebalkens automatisch ausgeglichen werden.

Bei der dargestellten Ausführung kann der erste Arm des Waagebalkens, d. h. die Schraubenspindel 10, aus Duralumin bestehen (dessen Koeffizient /C₁ größenordnungsmäßig 23 · 10-« beträgt), während der zweite Arm durch zwei in die Leisten 4 eingesetzte Platten 52 (F i g. 2 und 3) aus Invar gebildet wird, und der Kolben 25 und der Zylinder 26 aus Stahl bestehen (K₂ größenordnungsmäßig 12 · ΙΟ"⁶). Das Ausführungsbeispiel kann natürlich abgewan-

delt werden. So können z. B. die beiden Arme de« Waagebalkens, an welchen die Kraft des beweglicher Gewichts bzw. die Gegenkraft der Druckflüssigkeit angreifen, auf der gleichen Seite der Schwenkachse des Waagebalkens angeordnet sein, wobei dann die durch den Druck der Flüssigkeit erzeugte Kraft nacl oben anstatt nach unten gerichtet ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

gebracht, wobei der Steuerkolben die Rolle eines Patentansprüche: Schiebers erfüllt, der zwischen einer Druckflüssig keitsquelle und einem Abfluß eingeordnet und mit

1. Vorrichtung zur Eichung von Manometern dem Waagebalken gekoppelt ist.

mit einem um eine feste waagerechte Achse 5 Aus der US-PS 2 992 302 ist eine Eichvorrichtung schwenkbaren Waagebalken, mit einer Einrich- bekanntgeworden, bei der der Waagebalken durch die tung zur Ausübung eines regelbaren Drucks mit Erregung von Magnetventilregeleinnchtungen aus einem Kolben auf eine Flüssigkeit sowie mit Ein- dem Gleichgewicht gebracht wird, wobei die Regelrichtur.gen zur Übertragung des Flüssigkeit- ventile an Versorgungskanäle des Druckmittels (hier drucks auf einen Arm des Waagebalkens und das io Druckluft) angeschlossen sind,
zu eichende Gerät, mit einer an dem anderen Arm Die US-PS 2 446 740 offenbart eine Eichvorrichdes Waagebalkens angeordneten und längs dieses tung mit einer umkehrbaren Luftpumpe, die automa-Armes verschiebbaren schweren Masse, mit einer tisch in Abhängigkeit der Schließung eines elek-Einrichtung zur Anzeige des jeder Stellung der trischen Schaltkreises durch einen Schwimmer in Beschweren Masse an dem Waagebalken in dessen 15 trieb setzbar ist, wobei der Schwimmer in Abhängig-Gleichgewichtszustand entsprechenden Flüssig- keil eines meßbaren Drucks gegen eine höhenverstellkeitsdmcks und mit einer durch die Gleichge- bare Leitschiene andrückbar ist. Die Pumpe schafft Wichtsstörung des Waagebalkens steuerbaren Ein- außerdem jederzeit in einem Zylinder einen Druck, richtung zur automatischen Betätigung der Regel· der dem angezeigten Druck entspricht und der auf ein einrichtung für den Flüssigkeitsdruck im Sinnender 20 zu eichendes Manometer aufgegeben wird. Ein Wiederherstellung des Gleichgewichtszustandes Waagebalken ist dabei jedoch nicht vorgesehen,
des Waagebalkens, dadurch gekennzeich- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die einn e t. daß der mit der Druckflüssigkeit (45) in Be- gangs genannte Vorrichtung so auszubilden, daß mc running stehende Kolben (34) der Regeleinrich- besser als bisher den verschiedenen Erfordernissen tung für den Flüssigkeitsdruck durch einen in 25 der Praxis entspricht, indem sie diese Eichung genau, seinen beiden Drehrichtungen betreibbaren Motor getreu und praktisch automatisch vornimmt, wobei (41) unter Zwischenschaltung eines die Rotation der Wert des wirklich an den zu eichenden Apparat der Motorwelle in eine Transfationsbewegung um- angelegten Drucks automatisch (nach Stabilisierung wandelnden Getriebesystems (35 bis 40) gerad- der beweglichen Teile der Vorrichtung) genau an linig bewegbar ist und daß in dem Erregerstrom- 30 einem von dem Apparat unabhängigen Anzeigegerät kreis des Motors elektrische Schalter (42, 43) ein- angezeigt wird und in dem ganzen Bereich der Begeordnet sind, die durch den Waagebalken (4) triebsdrücke des Apparates durch einfache Verderart schaltbar sind, daß der Motor stets in Schwenkung eines Betätigungsgriffs verändert und einem den Waagebalken (4) in seine Gleichge- eingestellt werden kann. Dieses Ziel wird erfindungswichtsstellung rücküberführenden Drehsinn er- 35 gemäß dadurch erreicht, daß der mit der Druckflüsregt wird. sigkert in Berührung stehende Kolben der Regelein-

2. Eichvorrichtung nach Anspruch I. dadurch richtung für den Flüssigkeitsdruck durch einen in gekennzeichnet, daß die elektrischen Schaller so seinen beiden Drehrichtungen hetreibbaren Motor ausgebildet sind, daß sie von dem Waagebalken unter Zwischenschaltung eines die Rotation der Moohne mechanische Berührung mit diesem"betätig- 40 torwelle in eine Translationsbewegung umwandelnden bar sind. " " Getriebesystem geradlinig bewegbar ist und daß in

dem Erregerstromkreis des Motors elektrische Schalter eingeordnet sind, die durch den Waagebalken der-

art schaltbar sind, daß der Motor stets in einem den

45 Waagebaiken in seine Gleichgewichtsstellung rücküberführenden Drehsinn erregt wird. Dadurch wird erreicht, daß die Eichvorrichtung sich auszeichnet

Die Erfindung betrifft eme Vorrichtung zur Eichung durch die Einfachheit der Herstellung, der Robustvon Manometern mit einem um eine feste waage- heit, die im wesentlichen durch den Kolbenmechanisrechte Achse schwenkbaren Waagebalken, mit einer 50 mus und den Schraubengetriebemechanismus begrün-Einrichtung zur Ausübung eines regelbaren Drucks det ist, sowie in der Leistungsfähigkeit im Hinblick mit einem Kolben auf eine Flüssigkeit sowie mit Ein- auf die Genauigkeit und die Zuverlässigket.
richtungen zur Übertragung des Flüssigkeitsdiucks Vorteilhaft sind die elektrischen Schalter so ausge-

\ auf einen Arm des Waagebalkens und das zu eichende bildet, daß sie von dem Waagebalken ohne mecha-

Gerät. mit einer an dem anderen Arm des Waagebai- 55 nische Berührung mit diesem betätigbar sind.
r; kens angeordneten und lärgs dieses Armes verschieb- Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme

.,cd baren schweren Masse, mit einer Einrichtung zur An- auf die Zeichnung beispielsweise erläutert, in welcher

■;j$$ zeige des jeder Stellung der schweren Masse an dem Fig. 1, 2 und 3 einen lotrechten Schnitt längs der

·?§ Waagebalken in dessen Gleichgewichtszustand ent- Linie I-I der Fig. 3 bzw. einen lotrechten Schnitt

f„'.^ sprechenden Flüssigkeitsdrucks und mit einer durch 60 längs der Linie H-II der F i g. 1 bzw. eine von oben

;p( die Gleichgewichtsstörung des Waagebalkens Steuer- gesehene Teilansicht einer Vorrichtung zur Eichung

^u baren Einrichtung zur automatischen Betätigung der von Manometern zeigen

Regeleinrichtung für den Flüssigkeitsdruck im Sinne Es ist bereits bekannt. Manometer mittels einer

der Wiederherstellung des Gleichgewichtszustandes handbetätigten Balkenwaage zu eichen, bei welcher des Waagebalkens. Bei dieser aus der US-PS 65 das Gleichgewicht des Waagebalkens entweder da-650 736 bekanntgewordenen Eichvornchtung wird durch hergestellt wird, daß von Hand das Gewicht an ein Waagebalken durch die unmittelbare Lagever- diesem Waagebalken verschoben wird, oder dadurch, änderung eines Steuerkolbens aus dem Gleichgewicht daß durch Drehung eines Handrades von Hand der