DE19633846A1

DE19633846A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Messung des Rauminhaltes von festen Körpern oder Flüssigkeiten, insbesondere porösen oder schaumartigen Körpern

Info

Publication number: DE19633846A1
Application number: DE19633846A
Authority: DE
Inventors: Fabio Dipl Ing Noni
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1995-08-30
Filing date: 1996-08-22
Publication date: 1997-03-06

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung des Rauminhaltes von festen Körpern oder Flüssigkeiten, insbesondere porösen oder schaumartigen Körpern (Volumen), mit einer gasdicht verschließbaren Kammer zur Aufnahme des zu messenden Volumens, die mit einer Meßeinrichtung verbunden ist, bestehend aus zwei untereinander verbundenen, Flüssigkeit enthaltenden Meßkammern, die eine einstellbare Verbindung zu einem Ausgleichsbehälter aufweist, wobei die mit der Kammer zur Aufnahme des zu messenden Volumens verbun dene Meßkammer gegen Atmosphäre über ein Stellmittel verschließbar und die zweite Meß kammer gegen Atmosphäre offen ausbildet ist, sowie ein Verfahren zur Messung des Rauminhaltes von festen Körpern oder Flüssigkeiten unter Verwendung einer solchen Vor richtung. Gattungsbildende Meßeinrichtungen zur Bestimmung des Rauminhaltes von festen Stoffen oder Flüssigkeiten, sogenannte Pyknometer, sind allgemein bekannt. Bei diesen Meßeinrichtungen bestehen die Meßkammern aus Meßröhren, von denen die mit der Kam mer zur Aufnahme des zu vermessenden Volumens verbundene Meßröhre mindestens zwei Bezugsmarken für einzustellende Flüssigkeitsstände und die zweite Meßröhre eine Meß skale zum Ablesen der sich einstellenden Flüssigkeitsstände haben muß. Das Einstellen der Flüssigkeitsstände bzw. das Ablesen der sich einstellenden Flüssigkeitsstände hat den Nachteil, daß einerseits durch die Oberflächenspannung der Flüssigkeiten und andererseits durch das Ablesen mit Hilfe des menschlichen Auges Ungenauigkeiten auftreten. Es müssen also Maßnahmen getroffen werden, diese Ungenauigkeiten auszuschalten. Dies geschieht über das Zugeben von oberflächenaktiven Stoffen sowie Farbstoffen in die Flüssigkeit. Diese Maßnahmen können jedoch beispielsweise die durch unterschiedliche Blickwinkel hervorge rufenen Meßfehler nicht ausschalten. Als Alternative wäre eine gerätetechnische Ableseein richtung denkbar, die jedoch oft einen hohen Aufwand verursacht.

Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Ver fahren zum Messen des Rauminhaltes oder der Volumenanteile von festen Körpern oder Flüssigkeiten zu schaffen, bei dem die Genauigkeit der Messungen auf einfachem Wege erhöht werden kann.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 5 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen dargestellt.

Erfindungsgemäß sind bei der gattungsbildenden Vorrichtung jeder der beiden Meßkam mern Mittel zur Erfassung der in den Meßkammern vorhandenen Flüssigkeitsmengen zuge ordnet. Die Verbindungen zwischen den Meßkammern, von den Meßkammern zum stellba ren Ausgleichsbehälter und von der ersten Meßkammer zu der das zu vermessende Volu men aufnehmenden Kammer sollten dabei vorzugsweise flexibel ausgeführt sein.

Bei dem die erfindungsgemäße Vorrichtung verwendenden Verfahren erfolgt in einem ersten Verfahrensschritt eine Kalibrierung der mit der leeren Kammer für die Aufnahme des zu vermessenden Volumens verbundenen Meßeinrichtung, indem unter atmosphärischem Druck in der ersten Meßkammer eine erste Referenzflüssigkeitsmenge zur Definition des Volumens der Kammer eingestellt wird und danach bei gegen Atmosphäre geschlossener erster Meßkammer die Flüssigkeitsmenge in der Meßkammer auf eine zweite Referenz flüssigkeitsmenge abgesenkt wird. In Abhängigkeit davon wird jetzt die in der zweiten Meß kammer enthaltene Flüssigkeitsmenge ermittelt. Nach dem Einführen des zu vermessenden Volumens in die Kammer wird unter atmosphärischem Druck die Flüssigkeitsmenge in der ersten Meßkammer wieder auf die erste Referenzflüssigkeitsmenge eingestellt und danach in der gegen Atmosphäre verschlossenen ersten Meßkammer die Flüssigkeitsmenge auf die zweite Referenzflüssigkeitsmenge abgesenkt und die sich jetzt in der zweiten Meßkammer befindliche Flüssigkeitsmenge ermittelt. Aus den so gewonnenen Flüssigkeitsmengen in der zweiten Meßkammer und dem Volumen der leeren Kammer wird nun das Volumen bzw. die Volumenanteile des zu vermessenden Körpers oder der Flüssigkeit ermittelt.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß die Form der beiden Meßkammern in ihren zylindrischen Durchmessern frei wählbar ist. Durch eine Vergrößerung des Durchmessers beider Meß kammern kann die Genauigkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung beliebig erhöht werden.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben wer den. Die zugehörige Zeichnung zeigt eine Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die in der Figur dargestellte Vorrichtung zur Messung des Rauminhaltes oder der Volumen anteile von festen Körpern oder Flüssigkeiten besteht aus einer gasdicht verschließbaren Kammer 1 zur Aufnahme des zu vermessenden Körpers 13 oder der Flüssigkeit, welche mit einer Meßeinrichtung 4 über einen flexiblen Verbindungsschlauch 9 verbunden ist. Die Meßeinrichtung 4 besteht im Ausführungsbeispiel aus einer ersten säulenartigen Meßkam mer 2, die über das Ventil 6 mit der Umgebungsatmosphäre verbindbar ist und einer zweiten säulenartigen Meßkammer 3, die in Verbindung mit der Atmosphäre steht. Beide Meßkam mern sind über flexible Verbindungsschläuche 10,11 untereinander und mit einem Ventil 12 verbunden, das beide über das Verbindungsmittel 14 mit einem stellbaren Ausgleichsbehäl ter 5 zur Einstellung der Flüssigkeitsmenge in den Meßkammern 2, 3 verbindet. Jeder der Meßkammern 2, 3 ist weiterhin ein Mittel 7, 8 zum Erfassen der in den Meßkammern vor handenen Flüssigkeitsmenge m1, m2, m3 und m4, vorzugsweise eine Waage, zugeordnet.

Bei der Ermittlung eines unbekannten Volumens eines Körpers erfolgt als erstes die Kalibrie rung der mit der Kammer 1 verbundenen Meßeinrichtung 4. Dabei darf sich kein zu vermes sender Körper 13 in der Kammer 1 befinden. Unter atmosphärischem Druck, d. h. das Ventil 6 ist geöffnet, wird in der ersten Meßkammer 1 eine erste Referenzflüssigkeitsmenge m1 eingestellt. Danach wird das Ventil 6 geschlossen und die in der ersten Meßkammer 2 befindliche Flüssigkeitsmenge auf die Referenzflüssigkeitsmenge m2 abgesenkt. Gleichzei tig stellt sich über die Verbindung 10,11 in der zweiten Meßkammer 3 eine Flüssigkeits menge m3 ein, deren Größe mit Hilfe des Mittels 8 erfaßt wird. Nach erfolgter Kalibrierung der Meßeinrichtung 4 wird der Körper 13 in die Kammer 1 eingebracht und diese wieder gasdicht verschlossen. Nun wird unter atmosphärischem Druck (Ventil 6 ist offen) die Flüs sigkeitsmenge in der ersten Meßkammer 2 unter Zuhilfenahme des Mittels 7 zum Erfassen der Flüssigkeitsmenge die Flüssigkeitsmenge wieder auf die erste Referenzflüssigkeits menge m1 gebracht und nach dem Schließen des Ventils 6 auf die Referenzflüssigkeits menge m2 abgesenkt. In der zur Atmosphäre offenen Meßkammer 3 stellt sich eine Flüssig keitsmenge m4 ein, die über das Mittel 8 erfaßt wird.

Soll das Oberflächenvolumen v_k eines Körpers 13 ermittelt werden, müssen die Flüssig keitsmengen m2, m3, m4 wie folgt ins Verhältnis gesetzt und mit dem Volumen v_k1 der leeren Kammer 1 multipliziert werden:

Auch die festen Volumenanteile poröser oder schaumstoffartiger Körper 13 mit geschlosse nen Zellen (luftdichte Zellen) können erfaßt werden, wobei dafür das spezifische Volumen des Körpers 13 und seine Masse bekannt sein müssen.

Bezugszeichenliste

1 Kammer zur Aufnahme des zu vermessenden Volumens
2 erste Meßkammer
3 zweite Meßkammer
4 Meßeinrichtung
5 Ausgleichsbehälter
6 Stellmittel
7 Mittel zur Erfassung der Flüssigkeitsmenge (Waage)
8 Mittel zur Erfassung der Flüssigkeitsmenge (Waage)
9 flexible Verbindung
10 flexibler Verbindungsschlauch
11 flexibler Verbindungsschlauch
12 Ventil
13 Körper
14 Verbindungsmittel
m1 Referenzflüssigkeitsmenge
m2 Referenzflüssigkeitsmenge
m3 Flüssigkeitsmenge
m4 Flüssigkeitsmenge
v_k1 Volumen der leeren Kammer 1
v_k Volumen des Körpers

Claims

1. Vorrichtung zur Messung des Rauminhaltes oder der Volumenanteile von festen Körpern oder Flüssigkeiten, insbesondere porösen oder schaumartigen Körpern (Volumen), mit einer gasdicht verschließbaren Kammer (1) zur Aufnahme des zu vermessenden Volu mens (13), die mit einer Meßeinrichtung (4) verbunden ist, bestehend aus zwei unterein ander verbundenen, Flüssigkeit enthaltenden Meßkammern (2, 3), die eine einstellbare Verbindung zu einem stellbaren Ausgleichsbehälter (5) aufweisen, wobei die mit der Kammer (1) verbundene Kammer (2) gegen Atmosphäre über ein Stellmittel (6) ver schließbar und die zweite Meßkammer (3) gegen Atmosphäre offen ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Meßkammern (2, 3) ein Mittel (7, 8) zur Erfas sung der Flüssigkeitsmenge in der jeweiligen Meßkammer (2, 3) zugeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßkammern (2, 3) über ein flexibles Verbindungsmittel (10,11) miteinander verbunden sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsmittel (10,11) die Meßkammern (2, 3) außerdem mit dem Ausgleichsbehälter (5) über ein flexibles Verbindungsmittel (14) verbindet.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbin dung (9) zwischen der das Volumen (13) aufnehmenden Kammer (1) und der ersten Meßkammer (2) flexibel ausgeführt ist.

5. Verfahren zur Messung des Rauminhaltes oder der Volumenanteile von festen Körpern oder Flüssigkeiten, insbesondere porösen oder schaumartigen Körpern, (Volumen), bei dem die Volumen in einer gasdicht verschließbaren Kammer (1) aufgenommen werden, die mit einer Meßeinrichtung (4) verbunden ist, bestehend aus zwei untereinander ver bundenen, Flüssigkeit enthaltenden Meßkammern (2, 3), die eine einstellbare Verbindung zu einem stellbaren Ausgleichsbehälter (5) aufweist, wobei die mit der Kammer (1) ver bundene Meßkammer (2) über ein Stellmittel (6) gegen Atmosphäre verschließbar und die zweite Meßkammer (3) gegen Atmosphäre offen ausgebildet ist, mit folgenden Ver fahrensschritten:

a) Kalibrierung der mit der leeren Kammer (1) verbundenen Meßeinrichtung (4), indem unter atmosphärischem Druck in der ersten Meßkammer (2) eine erste Referenzflüs sigkeitsmenge (m1) zur Definition des Volumens (v_k1) der Kammer (1) eingestellt wird, bei gegen Atmosphäre geschlossener Meßkammer (2) die Flüssigkeitsmenge in der Meßkammer auf eine zweite Referenzflüssigkeitsmenge (m2) abgesenkt wird und die jetzt in der zweiten Meßkammer (3) enthaltene Flüssigkeitsmenge (m3) ermittelt wird.
b) Einführen des zu messenden Volumens (13) in die Kammer (1) und Einstellen der Flüssigkeitsmenge in der Meßkammer (2) auf die Referenzflüssigkeitsmenge (m1) unter atmosphärischem Druck,
c) Absenken der Flüssigkeitsmenge in der gegen Atmosphäre verschlossenen ersten Meßkammer (2) auf die zweite Referenzflüssigkeitsmenge (m2),
d) Ermitteln der jetzt in der zweiten Meßkammer (3) befindlichen Flüssigkeitsmenge (m4) und
e) Berechnung des Volumens bzw. der Volumenanteile des in der Kammer (1) befindli chen Volumens (13) aus der zweiten Referenzflüssigkeitsmenge (m2), den Flüssig keitsmengen (m3, m4), dem Volumen der leeren Kammer (1) und evtl. Parametern des zu vermessenden Volumens (13).