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"Gasdichtemesser" Die Erfindung betrifft einen Gasdichtemesser, enthaltend
einen druckunterschiedempfindlichen, zwischen zwei 3ndstellungen beweglichen Balgen
mit mindestens einer steifen Endwandung, wobei sich an einer Seite des Balgens eine
geschlossene Kammer mit einem mit einer festgesetzten Menge Gas gefüllten Bezugsraum
befindet, während an der anderen Seite des Balgens sich das Gas befindet, dessen
Dichte gemessen werden soll, und wobei die Bewegung der Endwandung zum Betätigen
eines Regel- oder Anzeigeorgans angewandt wird.
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Bei diesem bekannten Gasdichzemesser wird bei gleicher Temperatur
der Druck des zu messenden Gases mit dem Druck einer festgesetzten Menge Bezugsgas
von gleicher Zusammensetzung wie das zu messende Gas verglichen. Der Sleichgewichtszustand
des Balgens wird von den Gasdrücken an der Innenseite und der Aussenseite des Balgens
sowie von der Federkraft des Balgens bestimmt. Der Balgenboden wird bei einem Druckunterschied
zwischen dem Gas an der Innenseite und dem Gas an der Aussenseite des Balgens sich
stets derart bewegen, dass durch die Volumenänderung im Bezugsraum eine Druckänderung
im Bezugsgas stattfindet und das Gleichgewicht wiederhergestellt wird. Zur Erzielung
des Gleichgewichtszustandes des Balgens spielt die Federkonstante des Balgens ebenfalls
eine Rolle. Um diesen Einfluss so gering wie
möglich zu halten,
wird der Balgen aus einem Material mit einer geringen Federkonstante hergestellt.
Das Material, aus dem der Balgen hergestellt ist, muss jedoch eine sehr gute Diffusionsdichte
besitzen. Diese Bedingung begrenzt bei den momentan zur VerfUgung stehenden Materialen
das Masts um welches die Federkonstante des Balgens zu vernachlässigen ist.
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Wenn der Druckunterschied zwischen dem Gas ausserhalb und dem Gas
innerhalb des Balgens so gross geworden ist, dass der Balgen eine Endstellung, z.B.
die meisteingedrückte Stellung, erreicht hat, wird bei einer weiteren Zunahme dieses
Druckunterschieds durch eine weitere Volumenänderung des Bezugsgases kein Ausgleich
mehr erzielt werden können. In diesem Fall wird der Balgen selbst diesen Druckunterschied
ausgleichen müssen, was insbesondere bei Material mit einer geringen Federkonstante
lediglich bei einem kleinen Druckunterschied möglich sein wird. Wenn der Unterschied
zu gross wird, wird bleibende radiale Verformung des Balgens auftreten und in extremen
Fällen sogar Bruch entstehen können. Um diese Gefahr zu vermeiden, sind bei bekar,nten
Messern Massnahmen gegen Ueber- oder Unterdruck getroffen, wie das Abschliessen
des Messraumes.
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Mit der Erfindung soll ein Gasdichtemesser der eingangs beschriebenen
Art geschaffen werden, der einen relativ grossen Messbereich besitzt und gegen grosse
Unter- und Ueberdrücke
beständig ist.
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Die Erfindung erreicht dies dadurch, dass das Volumen des Bezugsraumes
in einer der Endstellungen des Balgens nahezu null ist. Durch diese Massnahme wird
erreicht, dass beim Erreichen dieser Endstellung des Balgens das Volumen des Bezugsgases
so klein und somit der Druck so gross geworaen ist, dass auch bei einer sehr grossen.Druckänderung
im zu messenden Gas der Druckunterschied zwischen der Innen- und der Aussenseite
des Balgens noch sehr klein ist. Es ist einleuchtend, dass bei einem erfindungsgemässen
Nesser der Messbereich und die Fähigkei grqsseDruckänderungen ausgesetzt zu werdenlgegenüber
den bekannten Messern erheblich vergrössert ist.
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In einer Ausführungsform ist die Erfindung verwirktlicht, indem die
Kammer teilweise mit unzusammendrückbarem Material gefüllt ist. Das Material kann
eine Flüssigkeit seinXoderJ wenn die Kammer innerhalb des Balgens liegt, aus Auffüllscheiben
bestehen. Das Material beeinflusst die Federkonstante des Balgens nicht.
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Um den Effekt der Federkonstante des Balgens auf die liessung soviel
wie möglich zu verkleinern, kann der Balgen unter Einfluss einer der Federkraft
dieses Balgens entgegenwirkenden Kraft gebracht werden, welche Kraft durch eine
Feder geliefert werden kann. Durch die kombinierten, einander entgegengesetzten
und
ungefähr gleich grossen Kräfte besitzt der Balgen wenigstens Uber einen Teil seiner
den Zusammenhang zwischen der Bewegung der Endwandung und der dabei erfahrenen Kraft
angebenden Charakteristik einen flachen Teil. In diesem Bereich wird die Messung
somit durch die Federkonstante des Balgens nahezu nicht beeinflusst.
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Die Erfindung wird anhand einer schematischen Zeichnung eines Ausführungsbeispiel.s
näher erlaütert.
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Im Gefäss 1 befindet sich das zu messende Gas, Auf dem Flansch 2 des
Gefässes 1 ist mit Hilfe der Bolzen 3, 31 unter Vermittlung des Anschlussflansches
4 der Messer angeordnet0 Der Messer enthält einen Balgen 5, der in einem zylindrischen
Raum 6 angeordnet ist. Der Zylinder 6 ist mit Hilfe von Bolzen 7, 7' am Anschlussflansch
4 befestigt, Die Wandung des Zylinders 6 weist eir.e Oeffnung 8 auf, wodurch dieser
Raum mit dem Gefäss 1 in Verbindung steht, in dem sich das zu messende Gas befindet0
Mit der Endwandung 9 des Balgens 5 ist die S;.esstange 10 gekuppelt, welche ein
Anzeigeorgan li betätigt0 Der Balgen 5 enthält eine feste Menge Bezugsgas, Ferner
ist im Balgen unzusammendrückbares Material in Form von Aufiüllscheiben 12, 12',
12" .... angeordnet. Beim Steigen des Druckes im Zylinder 6 wird der Balgen eingedrückt.
In seiner mndstellung, die am weitesten eingedrückte Stellung des Balgens, ist durch
das Vorhandensein der Auffüllscheiben 12, 121, 1211
das Volumen
des Bezugsgases nahezu null und somit der Druck im Balgen sehr gross. Das Endvolumen
des Bezugsgases ist durch Änderung der Anzahl Auffüllscheiben regelbar. Der Bereich
des Messers ist durch diese Massnahme besonders gr9ss, während der Druck im Raum,
in dem sich das zu messende Gas befindet, einen hohen Wert erreichen kann, ohne
dass der Balgen beschädigt wird0 Zur Erzielung einer der Federkraft des Balgens
entgegenwirkenden Kraft ist mit der Endwandung 9 ein Federsystem 13 gekuppelt, das
derart ausgebildet ist, dass die gelieferte Kraft stets der Federkraft des Balgens
entgegengesetzt gerichtet ist. Das Federsystem 13 kann eine neutrale Stellung einnehmen,
in der das System keine axiale Kraft liefert, Das Federsystem ist derart eingestellt,
dass die neutrale Stellung desselben eingenommen wird, wenn der Balgen sich in seinem
entspannten Zustand befindet.
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Anstelle von Auffüllscheiben kann im Balgen eine Flüssigkeit vorhanden
sein, während, wenn das Bezugsgas sich ausserhalb des Balgens befindet, rund um
dez Balgen herum Ringe angeordnet sein können. Die Form des Balgens kann anders
gewählt werden, ohne dass das Prinzip und die Anwendbarkeit der Erfindung beeinträchtigt
wird. Die Erfindung erstreckt sich auch auf dieJenigen Fälle, in denen anstelle
eines Balgens ein anderer elastischer Körper, z.B. eintletellenmembran, angewandt
wird.