DE2306062C3

DE2306062C3 - Gas pressure measuring device, in particular air barometer or variometer

Info

Publication number: DE2306062C3
Application number: DE19732306062
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Filing date: 1973-02-08
Publication date: 1977-09-08

Description

Die Erfindung betrifft ein Gasdruckmeßgerät, insbesondere Luflbarometer oder Variometer, mit einem ein Gas als Sensormedium enthaltenden Behälter, der über eine Öffnung in seiner Wandung mit einer Anzeigevorrichtung mit einem von zwei Seiten durch Druck beaufschlagbaren, beweglichen Element verbunden ist, das von einer Seite durch den Druck des Sensormediums beaufschlagt wird und dessen andere Seite der Druckbeaufschlagung durch das zu messende Gas außerhalb des Behälters aussetzbar ist. Die Anzeigevorrichtung besteht bei derartigen Gasdruckmeßgeräten meist entweder aus einer Kapillare, Röhre od. dgl. mit einem Flüssigkeitslropfen oder einer Flüssigkeitssäule als beweglichem Element oder aus einer die Behälteröffnung oder eine öffnung in einer daran angrenzenden Kammer verschließenden Membran mit Anzeigelement. The invention relates to a gas pressure measuring device, in particular air barometer or variometer, with a Container containing gas as a sensor medium, which is connected to a display device via an opening in its wall is connected to a movable element that can be pressurized from two sides, which is acted upon from one side by the pressure of the sensor medium and the other side of the Pressurization can be suspended by the gas to be measured outside the container. The display device in such gas pressure gauges usually consists of either a capillary, tube or the like a liquid drop or a liquid column as a movable element or from a container opening or an opening in an adjoining chamber that closes the membrane and has a display element.

Luftbarometer dienen zur Messung und Anzeige des atmosphärischen Luftdruckes, während Variometer die Größe der Luftdruckänderung in der Zeiteinheit anzeigen. Bei Luftbarometern ist der Innenraum des gasgefüllten Behälters nur über einen Absperrhahn, der bei der Messung selbstverständlich geschlossen ist, unmittelbar mit der Außenatmosphäre in Verbindung zu bringen, wogegen beim Variometer der Behälterinnenraum über einen Strömungswiderstand, z. B. eine sehr enge Kapillare, ständig mit dem Behälteraußenraum Verbindung hat. Über den Strömungswiderstand erfolgt ein Druckausgleich zwischen Behälteraußen- und -innenraum, der sich jedoch in Abhängigkeit von der Größe des Strömungwiderstandes und der Luftdruckänderung über eine gewisse ZeiKhinzieht.Air barometers are used to measure and display the atmospheric pressure, while variometers the Show the size of the change in air pressure in units of time. In the case of air barometers, the interior of the gas-filled container only via a stopcock, which is of course closed during the measurement, to bring it directly into contact with the outside atmosphere, whereas with the variometer the interior of the container via a flow resistance, e.g. B. a very narrow capillary, constantly with the container exterior Connection has. Takes place via the flow resistance a pressure equalization between the outside and inside of the container, which, however, depends on the Size of the flow resistance and the change in air pressure over a certain period of time.

Infolge der Volumenänderung des im Behälter eingeschlossenen Gases in Abhängigkeit von der Temperatur ist die Anzeige von Gasdruckmeßgeräten der Art, auf welche sich die Erfindung bezieht, stark temperaturabhängig (ca. 2,6 mm Hg-Säule je "C Temperaturänderung, wenn der Druck des eingeschlossenen Gases 760 mm Hg bei 2O⁰C beträgt). Daher ist der Anwendungsbereich von Gasdruckmeßgeräten dieser Art bisher außerordentlich beschränkt geblieben, obwohl es sich hierbei um konstruktiv einfache und daher preiswerte Instrumente von großer Anzeigempfindlichkeit handelt: 10 mm Skalenteil je mm Hg Luftdruckänderung bei nur 10cm³ eingeschlossenem Gasvolumen sind für ein Luftbarometer leicht zu realisieren.As a result of the change in volume of the gas enclosed in the container as a function of the temperature, the display of gas pressure gauges of the type to which the invention relates is strongly temperature-dependent (approx Gas is 760 mm Hg at 2O ⁰ C). Therefore, the range of application of gas pressure gauges of this type has so far remained extremely limited, although these are structurally simple and therefore inexpensive instruments with great display sensitivity: 10 mm scale division per mm Hg air pressure change with only 10 cm ³ enclosed gas volume are easy to realize for an air barometer.

Bei Gasdruckinessern der Art, auf welche sich die Erfindung bezieht, wurde die Temperaturkompensation immer im Anzeigeteil vorgenommen, sei es durch manuell zu betätigende Vorrichtungen oder durch selbsttätig wirkende Kompcnsutionseinrichtungen. Die bekannten Einrichtungen bzw. Maßnahmen dieser Art sind in dem Abschnitt »Air Barometers and Related Apparatus« des Buches »The History of the Barometer« von W.E. K no wies, Middleton (Baltimore 1968), beschrieben. Die bekannten Vorrichtungen zur selbsttätigen Kompensation dor Temperaturabhängigkeit derIn the case of gas pressure devices of the type in which the Invention relates, the temperature compensation was always made in the display part, be it by manually operated devices or by automatically acting compression devices. the known facilities or measures of this type are in the section »Air Barometers and Related Apparatus "of the book" The History of the Barometer "by W.E. K no pointed, Middleton (Baltimore 1968), described. The known devices for automatic compensation of the temperature dependence

Anzeige beruhen zumeist auf dem Grundgedanken, die durch Temperaturänderungen hervorgerufenen Druckunterschiede des Sensor-Gases durch die temperaturabhängige Höhe einer Flüssigkeitssäule zu kompensieren, die entweder als Druckanzeigelement innerhalb eines mit dem Eehälterinneren in Verbindung stehenden Kapillaren- oder Röhrensystems angeordnet ist oder einer solchen Anzeigesäule über- bzw. untergeschichtet ist und mit dem Gas im Behälter unmittelbar oder mittelbar über andere Flüssigkeitssäulen in Verbindung steht. Die Höhe dieser Kompensationsflüssigkeitss.äule in Abhängigkeit von der Temperatur wird unter Berücksichtigung des Wärmeausdehnungskoeffizienten der betreffenden Flüssigkeit so bemessen, daß sich die eine Verschiebung anstehenden Kräfte, die nur durch Temperaturänderung hervorgerufen sind, gegenseitig aufheben.Displays are mostly based on the basic idea, the pressure differences caused by temperature changes to compensate for the sensor gas by the temperature-dependent height of a liquid column, either as a pressure display element within a container that is connected to the interior of the container Capillary or tube system is arranged or such a display column layered over or under is and with the gas in the container directly or indirectly via other columns of liquid in connection stands. The height of this compensation liquid column depending on the temperature, taking into account the coefficient of thermal expansion of the liquid in question so dimensioned that the forces that are pending displacement are only caused by Temperature change are caused, cancel each other out.

Die nach diesem Prinzip ausgebildeten Kompensationseinrichtungen an Luftbarometern sind platzraubend, kompliziert, beim Kippen instabil, und vor allem ist die richtige Kompensation von der richtigen Lage des instruments abhängig und der Kompensationsbereich beschränkt durch die Länge der für die Kompensation benötigten Flüssigkeitssäulen. Außerdem ist dieses Prinzip der Kompensation auf Variometer nicht anwendbar.The compensation devices on air barometers designed according to this principle are space-consuming, complicated, unstable when tilting, and most importantly, the right compensation is from the right position depends on the instrument and the compensation range is limited by the length of the Compensation required liquid columns. In addition, this principle of compensation is based on variometers not applicable.

In der deutschen Patentschrift 4 70 962 ist für Druckmeßinstrumente, die die Anzeige mit Flüssigkeiten erzielen, wie z. B. Pyrometer und Kraftmesser der elastisch-hydraulischen Gruppe, vorgeschlagen worden, zum Zwecke der Kompensation der temperaturabhängigen Raumausdehnung der Anzeigeflüssigkeit in den diese enthaltenden Hohlraum einen Füllkörper geringer Wänneausdehnung einzulegen, dessen Größe so gewählt werden soll, daß bei Temperaturveränderung die Volumänderung der Flüssigkeit gleich dem Unterschied der Volumänderungen von Hohlraum-Mantelkörper und Füllkörper ist. Dieses Prinzip ist auf die Kompensation der temperaturbedingten Volumenänderungen von Gas als Sensormedium nicht anwendbar, da eine Verringerung der Masse des Sensormediums durch einen eingelegten Füllkörper eine entsprechende Verringerung der Anzeigegenauigkeit mit sich bringen würde, da die Meßgenauigkeit proportional zur Masse des Sensormediums ist. Das Gleiche gilt sinngemäß für die in der deutschen Patentschrift 6 88 097 in bezug auf einen Meinbrandruckmesser beschriebene Einrichtung zur Kompensation der temperaturabhängigen Volumenänderung einer als Druckübertragungsmedium verwendeten Flüssigkeit, die sich in einer Doppelkapsel befindet, welche aus zwei Membranen und einem massiven, eine Drosselstrecke aufweisenden Zwischenstück besteht und eine der Anzeige- oder Registriervorrichtung unmittelbar vorgeschaltete, auswechselbare Einheit bildet. Auch hierbei beruht die Temperaturkompensation auf dem Grundgedanken des Kleinhaltens des Volumens des der Kompensation zu unterwerfenden Mediums. Zu diesem Zweck soll das Volumen der in der Kapsel befindlichen Flüssigkeit gering gegenüber dem Volumen des die beiden Membranen trennenden Zwischenstücks sein. Weiterhin ist zur Verstärkung des Kompensationseffektes der Außenmantel der Kapsel von dem Zwischenstück getrennt, wobei beide Teile aus verschiedenen Werkstoffen bestehen, und zwar vorzugsweise nach der Richtung hin, daß der Wärmeausdehnungskoeffizient des Zwischenstücks niedriger ist als derjenige des Mantels. In diesem Fall soll durch richtige Abstimmung der Volumina des Flüssigkeitsraumes und des Zwischenstücks eine völlige oder nahezu völlige Temperaturkompensation erreichbar sein. Auch in diesem Fall steht der Grundgedanke des Klcinhaltens des Volumens, d. h. der Menge des Mediums, einer Übertragung des Kompensationsprinzips auf gasförmige Sensormedien in Gasdruckmeßgeräten der Art, auf die sich die Erfindung bezieht, entgegen, weil bei diesen die Menge bzw. das Volumen des Sensormediums durch die erforderliche Meßgenauigkeit vorgegeben ist, die proportional zu dieser Menge bzw. diesem Volumen ist. Überdies wäre bei einem in einen Gasbehälter eingefügten Zwischenstück oder Einlegestück, das nicht mit dem Behältermantel und der Umgebungsluft Verbindung hat, dessen Temperatur keine von vornherein festliegende oder festzulegende Größe, so daß die beabsichtigte Abstimmung der Volumina von Flüssigkeitsraum und Zwischen- bzw. Einlegestück zwecks Erzielung einer Kompensation nicht durchführbar sein dürfte wegen Fehlens einer für die Vorausberechnung entscheidenden Bedingung, nämlich daß jeder Teil des Systems die gleiche Temperatur hat (vgl. deutsche Patentschrift 4 70 962, Zeilen 45 bis 49).In the German patent 4 70 962 is for pressure measuring instruments, which the display with liquids achieve such. B. pyrometers and dynamometers of the elastic-hydraulic group, have been proposed, for the purpose of compensating for the temperature-dependent expansion of the display liquid in the this containing cavity to insert a filler body of low thermal expansion, the size of which has been selected it should be that when the temperature changes, the change in volume of the liquid is equal to the difference is the volume change of the cavity shell body and filler body. This principle is based on the Compensation for temperature-related changes in volume of gas as a sensor medium cannot be used because a reduction in the mass of the sensor medium by an inserted filler body is a corresponding one Reduction of the display accuracy would bring with it, since the measurement accuracy is proportional to the mass of the sensor medium. The same applies mutatis mutandis to those in German Patent 6 88 097 with respect to described a device for compensating the temperature-dependent volume change a liquid used as a pressure transmission medium, which is contained in a double capsule located, which consists of two membranes and a massive, a throttle section having intermediate piece exists and one of the display or registration device immediately upstream, exchangeable Unity forms. Here, too, the temperature compensation is based on the basic idea of keeping the Volume of the medium to be subjected to compensation. For this purpose, the volume of the The liquid in the capsule is small compared to the volume of the liquid separating the two membranes Be intermediate piece. Furthermore, the outer jacket of the capsule is used to reinforce the compensation effect separated from the intermediate piece, both parts being made of different materials, preferably in the direction that the coefficient of thermal expansion of the intermediate piece is lower than that of the cloak. In this case, the volumes of the liquid space should be matched correctly and the intermediate piece a complete or almost complete temperature compensation can be achieved. Also in this case the basic idea is to keep the volume low, i.e. H. the amount of medium, one Transfer of the compensation principle to gaseous sensor media in gas pressure gauges of the type which the invention relates to, because in these the amount or the volume of the sensor medium through the required measurement accuracy is specified, which is proportional to this amount or this volume. Moreover, this would not be the case with an intermediate piece or insert inserted in a gas container with the container jacket and the ambient air, the temperature of which is not a priori fixed or determinable size, so that the intended adjustment of the volumes of liquid space and intermediate or insert pieces for the purpose of achieving compensation cannot be carried out owing to the lack of a decisive condition for the advance calculation, namely that every part of the System has the same temperature (see. German Patent 4 70 962, lines 45 to 49).

Der Erfindung hat die Aufgabe zugrunde gelegen, eine platzsparende, bei Lageveränderungen stabile und technisch unkomplizierte Einrichtung für Gasdruckmeßgeräte der eingangs erwähnten Art zu schaffen, mit welcher der Temperatureinfluß auf die Druckanzeige so weit zu kompensieren ist, daß er für den praktischen Gebrauch nicht mehr ins Gewicht fällt, und hierdurch einen großen Anwendungsbereich für Luftbarometer, Variometer u. dgl. Gasdruckmeßgeräte zu erschließen, sei es nun, daß sie als Zeigerinstrumente gebaut sind oder als Anzeigeelemente einen Flüssigkeitsfaden benutzen.The invention is based on the object of providing a space-saving, stable and in the event of changes in position to create technically uncomplicated device for gas pressure gauges of the type mentioned, with which the temperature influence on the pressure reading so What has to be compensated for is that it is no longer of any importance for practical use, and thereby to open up a wide range of applications for air barometers, variometers and similar gas pressure gauges, be it that they are built as pointer instruments or a liquid thread as display elements use.

Die Erfindung besteht darin, daß bei einem Gasdruckmeßgerät der eingangs erwähnten Art zur Kompensation der Temperaturabhängigkeit des Sensor-Gasvolumens die Wandung des dieses enthaltenden Behälters teilweise aus einem Material mit höherem Wärmeausdehnungskoeffizienten besteht. Dabei ist dieser Behälterwandungsteil mit erhöhtem Wärmeausdehnungskoeffizienten so bemessen, daß bei Temperaturänderungen sich der Rauminhalt des Behälterinnenraumes in gleichem Sinn und Maß ändert wie das Volumen des im Behälter eingeschlossenen Gases, so daß der Druck in diesem Gas temperaturunabhängig ist.The invention consists in that in a gas pressure measuring device of the type mentioned at the outset for compensation the temperature dependence of the sensor gas volume, the wall of the container containing it partly consists of a material with a higher coefficient of thermal expansion. This is part of the container wall with an increased coefficient of thermal expansion so dimensioned that in the event of temperature changes the volume of the interior of the container changes in the same sense and measure as the volume of the im Container enclosed gas, so that the pressure in this gas is independent of temperature.

Bei einer AusführungsiOrm eines Gasdruckmeßgerätes gemäß der Erfindung besteht der Gasbehälter aus einer Grund- und Deckplatte mit geringem Wärmeausdehnungskoeffizienten und einer diese Wandungen miteinander verbindenden und ihren Abstand voneinander bestimmenden Seitenwandung mit hohem Wärmeausdehnungskoeffizienten. Diese Seitenwandung kann aus einem elastischen Schlauch bestehen.In one embodiment of a gas pressure measuring device According to the invention, the gas container consists of a base and cover plate with a low coefficient of thermal expansion and one connecting these walls to one another and their distance from one another determining side wall with a high coefficient of thermal expansion. This side wall can consist of an elastic tube.

Bei einer abgewandelten Ausführungsform besteht der Gasbehälter aus einem Außenmantel mit hohem Wärmeausdehnungskoeffizienten und einem in diesen unter Belassung eines vorzugsweise geringen Zwischenraumes einspringenden Innenmantel mit geringem Wärmeausdehnungskoeffizienten; dabei ist der Zwischenraum zwischen Innenmantel und Außenmantel als Gasaufnahmeraum ausgebildet und mittels einer vorzugsweise elastischen Abdichtung gasdicht verschlossen. Der Inncninantel kann dabei durch ein Rohr oder einen Stab gebildet sein und der Außenmantel kann aus einem den Innenmantel ungebenden Rohr, Schlauch oder Becher bestehen, wobei die Abdichtung als Kreisring zwischen der Außenwandune des Innenman-In a modified embodiment, the gas container consists of an outer jacket with a high Thermal expansion coefficient and one in these, leaving a preferably small gap re-entrant inner jacket with a low coefficient of thermal expansion; where is the space in between formed between the inner jacket and the outer jacket as a gas receiving space and preferably by means of a elastic seal closed gas-tight. The inner sleeve can be through a tube or a rod can be formed and the outer jacket can consist of a tube or hose that does not give the inner jacket or cups, with the seal as a circular ring between the outer wall of the inner

tels und der Innenwandung des Außenmantels angeordnet sein kann und mit öffnungen für einen Gasabsperrhahn und eine Verbindungsleitung zur Druckanzeigevorrichtung versehen sein kann. Um das Gerlt zu verkürzen, können mehrere Außenmäntel und/oder innenmäntel parallel zueinander angeordnet sein.arranged means and the inner wall of the outer jacket can be and with openings for a gas shut-off valve and a connection line to the pressure display device can be provided. To shorten the device, several outer jackets and / or inner jackets can be arranged parallel to each other.

Die Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.The refinements of the invention are the subject of the subclaims.

Die Erfindung wird in der nachstehenden Beschreibung mit verschiedenen beispielsweisen Ausführungen für ein Luftbarometer anhand der Zeichnungen näher erläutert.The invention is illustrated in the following description with various exemplary embodiments for an air barometer explained in more detail with reference to the drawings.

Fig. 1 zeigt schematisch eine beispielsweise Ausführungsform für ein temperaturkompensiertes Luftbarometer; Fig. 1 shows schematically an exemplary embodiment for a temperature compensated air barometer;

Fig.2 ist eine schematisierte Teildarsteliung einer Abwandlung;Fig.2 is a schematic partial representation of a Modification;

Fig.3 veranschaulicht eine weitere abgewandelte AusführungsformundFig. 3 illustrates a further modified embodiment and

F i g. 4 bis 6 zeigen schematisch verschiedene Ausführungsformen für Gasdruckmeßgeräte-Anzeigevorrichtungen. F i g. 4 to 6 schematically show various embodiments for gas pressure measuring device display devices.

Bei der in F i g. 1 gezeigten Ausführungsform besteht der Gasbehälter im wesentlichen aus einer Grundplatte 10, einer Deckplatte 11 und einem mit diesen beiden Platten verbundenen, in sich geschlossenen Schlauch 13, welcher aus einem Material mit möglichst großem Wärmeausdehnungskoeffizienten (z. B. PVC oder Polyäthylen mit einem linearen Ausdehnungskoeffizienten von 200 · 10"⁶) besteht, wogegen der Wärmeausdehnungskoeffizient der Grundplatte 10 möglichst klein sein soll. Eine Verbindungsleitung 14 verbindet den Innenraum 15 des Behälters mit einer Druckanzeigevorrichtung. Diese kann aus einer Kapillaren 16 bestehen, die durch einen Flüssigkeitstropfen 17 verschlossen ist und deren offenes Ende unmittelbar mit dem zu bestimmenden Gasdruck in Verbindung zu bringen ist. Ein Absperrhahn 18 dient zum Ein- und Auslassen von Gas in den Behälter bzw. aus dem Behälter.In the case of the in FIG. 1, the gas container consists essentially of a base plate 10, a cover plate 11 and a self-contained hose 13 connected to these two plates, which is made of a material with the greatest possible coefficient of thermal expansion (e.g. PVC or polyethylene with a linear expansion coefficient of 200 x 10 " ⁶ ), whereas the coefficient of thermal expansion of the base plate 10 should be as small as possible. A connecting line 14 connects the interior 15 of the container with a pressure indicator The open end is to be brought into connection directly with the gas pressure to be determined A shut-off valve 18 is used to let gas in and out of the container or from the container.

Ändert sich die Temperatur, so hebt oder senkt sich aufgrund des großen Wärmeausdehnungskoeffizienten des Schlauches 13 die Deckplatte 11 unter Vergrößerung ihres Abstandes von der Grundplatte 10. Dadurch wird das Volumen des Behälterinnenraumes 15 entsprechend verändert, und zwar aufgrund der Dimensionierung der Teile 10,11 und 13 unter Berücksichtigung der Wärmeausdehnungskoeffizienten in einem solchen Maße, daß diese Volumenänderung der Volumenänderung des im Innenraum 15 eingeschlossenen Gases für die betreffende Temperaturänderung bei Konstanthaltung des Druckes entspricht, so daß der Gasdruck im Bchälterinneren von der Temperatur unbeeinflußt bleibt. Die für diesen Zweck zu verwendenden Abmessungen lassen sich experimentell ermitteln, ohne daß eingehende Berechnungen erforderlich wären.If the temperature changes, it rises or falls due to the large coefficient of thermal expansion of the hose 13, the cover plate 11 while increasing its distance from the base plate 10. This the volume of the container interior 15 is changed accordingly, based on the dimensioning of parts 10, 11 and 13 taking into account the coefficient of thermal expansion in such a Measure that this change in volume of the change in volume of the gas enclosed in the interior 15 for corresponds to the temperature change in question while keeping the pressure constant, so that the gas pressure in the The inside of the container remains unaffected by the temperature. The ones to be used for this purpose Dimensions can be determined experimentally without the need for detailed calculations.

Um das Gasvolumen zwecks optimaler Anzeigeempfindlichkeit möglichst groß halten zu können, kann der Schlauch 13 mit einer Flüssigkeit gefüllt werden, die einen möglichst großen und temperaturunabhängigen Ausdehnungskoeffizienten hat.To the gas volume for the purpose of optimal display sensitivity To be able to keep as large as possible, the tube 13 can be filled with a liquid which has the largest possible and temperature-independent expansion coefficient.

Zusätzlich kann der Schlauch 13 an mindestens ein vollständig mit der Flüssigkeit gefülltes, allseits verschlossenes starres Gefäß mit niedrigem Wärmeausdehnungskoeffizienten angeschlossen sein. Hierbei empfiehlt es sich, die Flüssigkcilsgcfäße zwecks möglichst gleichmäßigen Tcmperalurausglcichs in möglichst cnjicr räumlicher Verbindung mit dem Bchälierinncnraum 15 anzuordnen, also ;m der Hoden- oder Deckplatte anzubringen.In addition, the hose 13 can be connected to at least one completely filled with the liquid, closed on all sides rigid vessel with a low coefficient of thermal expansion. Here recommends the liquid cooler vessels for the purpose as possible even Tcmperalurausglcichs in the most cnjicr spatial connection with the sacral cavity 15, that is, in the testicle or cover plate to attach.

F i g. 2 zeigt eine Abwandlung der Ausführungsform nach Fig. 1, bei welcher der Schlauch 13 durch ein starres Gefäß 19 ersetzt ist, das mit einer FlüssigkeitF i g. 2 shows a modification of the embodiment of FIG. 1, in which the hose 13 through a rigid vessel 19 is replaced with a liquid

S gefüllt und mittels einer elastischen Membran 20 abgeschlossen ist. Durch die Volumänderung der Flüssigkeit in Abhängigkeit von der Temperatur ändert sich der Abstand zwischen Deckplatte 11 und Grundplatte 10, wobei die hierdurch hervorgerufeneS is filled and closed by means of an elastic membrane 20. By changing the volume of the Liquid changes depending on the temperature the distance between cover plate 11 and base plate 10, the resulting

ίο Volumänderung des Behälterinnenraumes 15 so bemessen ist, daß der Druck des Gases im Innenraum 15 praktisch konstant bleibt.ίο Change the volume of the container interior 15 so dimensioned is that the pressure of the gas in the interior 15 remains practically constant.

Die F i g. 3 zeigt eine konstruktiv besonders einfache: Ausführungsform. Bei dem dargestellten BarometerThe F i g. 3 shows a structurally particularly simple one: Embodiment. With the barometer shown

befindet sich ein. einen einspringenden Teil der Behälterwandung bildendes Rohr oder Stabteil 1 mit geringem Wärmeausdehnungskoeffizienten in einem becherartigen Außenmantel 2 aus einem Material mit hohem Wärmeausdehnungskoeffizienten. Als gasgefüllter Behälteriraum dient der Zwischenraum 3 zwischen Behälter-Innenmantel 1 und Behälter-Außenmantel 2; er ist mittels einer ringförmigen, elastischen Dichtung 4 abgedichtet, welche Öffnungen für einen Einlaßhahn 5 und eine Verbindungsleitung 6 zu einer Anzeigevorrichtung, die aus einer Kapillare 7 mit Flüssigkeitstropfen 8 besteht, freiläßt.is a. a re-entrant part of the Container wall forming tube or rod part 1 with a low coefficient of thermal expansion in one cup-like outer jacket 2 made of a material with a high coefficient of thermal expansion. As a gas-filled The container space is used by the space 3 between the container inner jacket 1 and the container outer jacket 2; it is secured by means of an annular, elastic seal 4 sealed, which openings for an inlet tap 5 and a connecting line 6 to a display device, which consists of a capillary 7 with liquid droplets 8, leaves free.

Bei Temperaturänderungen verändert sich der Rauminhalt des Behälter-Außenmanlels 2 stärker als derjenige des Behälter-Innenmantels 1, was eine Volumenänderung Δ Vdes Zwischenraumes 3 zur Folge hat. welche proportional der Temperaturänderung ist. Durch entsprechende Dimensionierung von innerem und äußerem Mantelteil 1 und 2 wird erreicht, daß die jeweilige Volumenänderung Δ Vdes Zwischenraumes 3In the event of temperature changes, the volume of the container outer shell 2 changes more than that of the container inner shell 1, which results in a change in volume Δ V of the space 3. which is proportional to the temperature change. By appropriate dimensioning of the inner and outer shell parts 1 and 2, it is achieved that the respective change in volume Δ V of the intermediate space 3

der Volumenänderung der im Raum 3 befindlichen Gasmenge entspricht, bei der deren Druck konstant bleibt.corresponds to the change in volume of the amount of gas in space 3 at which its pressure is constant remains.

Die Bedingungen, unter denen diese Kompensation eintritt, lassen sich rechnerisch wie folgt ermitteln:The conditions under which this compensation occurs can be calculated as follows:

Es seiBe it

V₁ = 77 1* ■ L V ₁ = 77 1 * ■ L

das Außenvolumen des Innenmantcls 1,the outer volume of the inner jacket 1,

V₂ = n & ■ L V ₂ = n & ■ L

das Innenvolumen des Außenmantels 2.the inner volume of the outer jacket 2.

Bei der Temperatur Ti) (in Kelvin) seien diese Volumina gleich V_O| bzw. V₀₂. Der kubische Ausdehnungskoeffizient von Innenmäntel 1 und Außenmanlel 2 sei /J₁ und /J₂ und die jeweilige Temperatur sei T und 1= 7"- T₀. Dann gilt:At the temperature Ti) (in Kelvin), let these volumes be equal to V _O | or V ₀₂ . The cubic expansion coefficient of inner jacket 1 and outer jacket 2 is / J ₁ and / J ₂ and the respective temperature is T and 1 = 7 "- T _0. Then:

V₁= Voi(l+/?,/)·
V₂=V₀₂(I₊ZJ₂/).V ₁ = Voi (l + /?, /)
V ₂ = V ₀₂ (I ₊ ZJ ₂ /).

Das eingeschlossene Gasvolumen ist
V = ^V2- V| bei der Temperatur 7]The trapped gas volume is
V = ^V 2- V | at temperature 7]

0= V₀₂- V₀I bei der Temperatur T₀.
Einsetzen ergibt:0 = V ₀₂ - V ₀ I at temperature T ₀ .
Insertion gives:

do Setzt man/J, = /J₂-(/J₂-/J,).socrhält mando if you put / J, = / J ₂ - (/ J ₂ - / J,). socr you get

fts Zur Abkürzung werde gesetztfts For abbreviation is set

^;2 ■· ι'" Uh Ii_x)). also I' --- !„ (I λ ; f|. ^; 2 ■ · ι '" Uh Ii _x )). So I'---!" (I λ ; f |.

oder umgeformtor reshaped

V₀ = V ₀ =

T₀ T ₀

V_Ok)/T_o V _Ok ) / T _o

V₀JV₀ V ₀ JV ₀

A Vr = A Vr(T₀),A Vr = A Vr (T ₀ ),

V=Vr + AVr.V = Vr + AVr.

Für das Volumen eines eingeschlossenen idealen Gases gilt bei konstantem Druck:The following applies to the volume of an enclosed ideal gas at constant pressure:

derung von A Vr, nicht aber die relativ große von Vr berücksichtigt werden, da V« temperaturkompensiert ist. Entsprach dem Ausschlag Al des Tropfens aus der Ruhelage für 7" = T₀ das Volumen Δ Vr, so wird dieser nun so weit verschoben, bis er das Volumenchange of A Vr, but not the relatively large one of Vr , since V «is temperature-compensated. If the deflection Al of the drop from the rest position for 7 ″ = T ₀ corresponds to the volume Δ Vr, this is now shifted until it reaches the volume

wobei V₀ das Volumen bei der Temperatur 70° Kelvin bedeutet. In guter Näherung gilt diese Beziehung innerhalb der Temperaturbereiche von Sommer und Winter auch für trockene Luft und vor allem für Helium.where V _{0 means} the volume at the temperature 70 ° Kelvin. As a good approximation, this relationship also applies to dry air and especially to helium within the temperature ranges of summer and winter.

Wird E so groß gewählt, daß ε ==rgilt, so bleibt derIf E is chosen so large that ε == r, then the remains

.,■■.■·. ¹O ., ■■. ■ ·. ¹ O

Druck des durch Außen- und Innenmantel 2 bzw. 1 eingeschlossenen Gases bei Temperaturänderungen konstant, womit die gewünschte Kompensation erreicht ι s ist. Es ist möglich, ε so groß wie angegeben zu wählen, weil Voi/V₀ und damitPressure of the gas enclosed by the outer and inner sheaths 2 and 1 is constant in the event of temperature changes, with the result that the desired compensation is achieved. It is possible to choose ε as large as given because Voi / V ₀ and thus

(Vox/ V₀) · (JS₂-Pi) (Vox / V ₀ ) (JS ₂ -Pi)

genügend groß gemacht werden kann, dadurch daß Vo entsprechend klein gewählt wird.can be made sufficiently large by choosing Vo to be correspondingly small.

Wenn eine Kapillare 7 mit Tropfen 8 als Anzeigevorrichtung benutzt wird, so muß deren Volumen mitberücksichtigt werden. Das in der Kapillare eingeschlossene Gasvolumen werde mit V* bezeichnet bzw. Ve* für die Temperatur T = T₀. If a capillary 7 with drops 8 is used as a display device, its volume must also be taken into account. The gas volume enclosed in the capillary is denoted by V * or Ve * for the temperature T = T ₀ .

Dann gilt für konstanten DruckThen applies to constant pressure

v_ok) (1 + -^- v _ok ) (1 + - ^ -

iV_R{T) = .1K, iV _R {T) = .1K,

('♦*)■('♦ *) ■

einnimmt. Wegen der Proportionalität von Ausschlag und Volumenänderung gilt für den entsprechenden Ausschlag AlZ(T) mit AI=A](T₀) occupies. Because of the proportionality of deflection and change in volume, the corresponding deflection AlZ (T) with AI = A] (T ₀ ) applies

Bei Zimmertemperatur (20°
Temperaturfehler je ° C gleichAt room temperature (20 °
Temperature error is the same for every ° C

293,2° K) ist also der293.2 ° K) is the

Wenn zur Vereinfachung die Ausdehnung der Kapillaren unberücksichtigt bleibt. Temperaturkompensation ist in diesem Fall erreicht, wenn gilt:If, for the sake of simplicity, the expansion of the capillaries is not taken into account. Temperature compensation is reached in this case if:

3535

4040

Aus den schon erwähnten Gründen kann ε so groß gewählt werden. Wegen der Kapillarenausdehnung ist das benötigte ε sogar geringfügig kleiner.For the reasons already mentioned, ε can be chosen so large. Because of the capillary expansion is the required ε is even slightly smaller.

Es sei nun untersucht, wie groß bei einem Gasdruckmeßgerät gemäß der Erfindung bei verschiedenen Drucken der noch verbleibende Temperaturfehler ist.It will now be examined how large in a gas pressure measuring device according to the invention at various Print is the remaining temperature error.

Es sei po der mittlere Luftdruck des Aufstellungsortes, T₀ die Temperatur, für welche die Skala geeicht ist. Der Stand des Tropfens für ρ = po und T-T₀ werde als Ruhelage, das entsprechende Gasvolumen mit Vr bezeichnet.Let po be the mean air pressure of the installation site, T ₀ the temperature for which the scale is calibrated. The level of the drop for ρ = po and TT ₀ is denoted as the position of rest, the corresponding gas volume is denoted by Vr.

Die Temperaturkompensation (als ε) sei so groß gewählt, daß V_r kompensiert ist.The temperature compensation (as ε) is chosen so large that V _{r is} compensated.

Zuerst ändere sich der Druck um Ap, alsoFirst the pressure changes to Ap, so

ρ = p_o + Ap,
das Volumen ändere sich dann um ρ = p _o + Ap,
the volume then changes

Die Vorzeichen von Ap und A Vr sind entgegengesetzt. Ändert sich jetzt die Temperatur 7; also T = T₁, ₊ t,so muß zwar die relativ kleine Volumenän-In mm Hg ausgedrückt: ist z. B. die Druckänderung
Ap = ± 22,5 mm Hg,The signs of Ap and A Vr are opposite. If the temperature now changes 7; So T = T ₁ , ₊ t, the relatively small volume must be expressed in mm Hg: z. B. the pressure change
Ap = ± 22.5 mm Hg,

so ist der Anzeigefehler je °C « 0,077 mm Hg, also weniger als 3% des Fehlers von ca. 2,6 mm Hg ohne Temperaturkompensation. Ist Ap betragsmäßig kleiner (die obengenannte Abweichung vom Normaldruck ist selten), so ist auch der Temperüturfehler entsprechend kleiner.the display error per ° C is «0.077 mm Hg, i.e. less than 3% of the error of approx. 2.6 mm Hg without temperature compensation. If Ap is smaller in terms of amount (the above-mentioned deviation from normal pressure is rare), the temperature error is correspondingly smaller.

Der den Behälter-Innenmantel 1 bildende Körper kann anstatt aus einem massiven Stab auch aus einem Hohlkörper bestehen. Um das Gerät in der Ausführung gemäß Fig.3 zu verkürzen, können mehrere Rohre bzw. Stäbe parallel geschaltet werden.The body forming the inner casing 1 of the container can also consist of a solid rod instead of a Consist of hollow bodies. In order to shorten the device in the version according to Fig. 3, several pipes or bars are connected in parallel.

Auch kann als Anzeigevorrichtung statt einer Kapillare mit Flüssigkeitstropfen beispielsweise die in Fig.4 gezeigte Vorrichtung benutzt werden, die aus einer z. B. an die Verbindungsleitung 14 der Vorrichtung nach F i g. 1 angeschlossen, U-förmig gebogenen Kapillare 21 mit einem offenen Flüssigkeitsbehälter 22 an ihrem Ende besteht, in der eine Flüssigkeitssäule als Anzeigeelement wirkt. Die Anzeigeempfindlichkeit wird bei noch so großen Gasvolumina durch das spezifische Gewicht der Anzeigesäule begrenzt. Ein übliches Verfahren, um dies zu verhindern, besteht darin, die Flüssigkeitssäule im rechten Kapillarenteil mit einer zweiten, mit ihr nicht mischbaren Flüssigkeit von fast gleichem spezifischem Gewicht zu überschichten.Instead of a capillary with liquid droplets, the display device shown in FIG Fig.4 shown device can be used, which consists of a z. B. to the connecting line 14 of the device according to FIG. 1 connected, U-shaped curved capillary 21 with an open liquid container 22 on its end consists in which a column of liquid acts as a display element. The display sensitivity is limited by the specific weight of the display column, no matter how large gas volumes are. A Common method to prevent this is to keep the column of fluid in the right capillary part with a second, immiscible liquid of almost the same specific gravity.

Eine einfachere Lösung ist in F i g. 5 dargestellt. Hierbei besteht die Anzeigevorrichtung aus einer in etwa spiralig gebogenen Kapillare 23 mit den geradlinig verlaufenden Zweigen 23a, 23fcund 23c. Die Zweige 23a und 23c haben gleichen Querschnitt, während der Querschnitt des Zweiges 236 für die Funktion nicht wesentlich ist. Die Kapillare 23 ist mit Flüssigkeit gefüllt, deren beide Oberflächen sich in den Zweigen 23a und 23c stets in der gleichen Richtung und um den gleichen Betrag bewegen, so daß nur der Differenzdruck der Säule von der Höhe Λ, — Λ2 verbleibt, was der Wirkung eines Tropfens der Länge Ai-Zi₂ entspricht. Wenn h\ - h₂ gewählt wird, übt die Flüssigkeit in der Kapillare 23 gar keinen Druck auf das im Innenraum 15 des Behälters eingeschlossene Gas aus. Auch wird die Anzeige durch Drehungen oder Schwenkungen des Instrumentes nur geringfügig beeinflußt, und zwar um so weniger, je kleiner der Abstand der Flüssigkeitsoberflächen ist.A simpler solution is shown in FIG. 5 shown. Here, the display device consists of an approximately spirally curved capillary 23 with straight branches 23a, 23fc and 23c. The branches 23a and 23c have the same cross section, while the cross section of the branch 236 is not essential for the function. The capillary 23 is filled with liquid, the two surfaces of which in the branches 23a and 23c always move in the same direction and by the same amount, so that only the differential pressure of the column of the height Λ, - Λ2 remains, which is the effect of a Drop of length Ai-Zi ₂ corresponds. If h \ - h _{2 is} selected, the liquid in the capillary 23 does not exert any pressure on the gas enclosed in the interior 15 of the container. The display is also only slightly influenced by rotations or swiveling of the instrument, the smaller the distance between the liquid surfaces, the less it is.

Druckschwankungen infolge temperaturabhängigerPressure fluctuations due to temperature-dependent

Ausdehnung der Flüssigkeit in der Kapillare 23 können durch Vergrößerung des Quotienten Δ VIA T kompensiert werden. Öder es kann eine Vorrichtung gemäß Fig. \ oder 3 entsprechender Größe an den Kapillarenzweig üb mittels einer der Leitung 14 (Fig. 1) entsprechenden Verbindung angeschlossen werden und vollständig mit Flüssigkeit gefüllt werden. Die Kapillaren können auch zwecks Kompensation bzw. Verringerung des Temperatureinflusses aus einem Material mit hohem Ausdehnungskoeffizienten hergestellt sein.Expansion of the liquid in the capillary 23 can be compensated for by increasing the quotient Δ VIA T. Or a device according to FIG. 1 or 3 of corresponding size can be connected to the capillary branch via a connection corresponding to line 14 (FIG. 1) and completely filled with liquid. The capillaries can also be made of a material with a high coefficient of expansion for the purpose of compensating or reducing the temperature influence.

Es können auch in die Kapillarenzweige 23a und 23c unterschiedliche Flüssigkeiten eingefüllt sein, die untereinander nicht mischbar sind und deren Grenzschicht bei entsprechender Dimensionierung dieser Kapillarenzweige im Zweig 236 liegt. Um ein Auslaufen der Flüssigkeit aus der Kapillaren 23a zu verhindern, kann in diesen Kapiliarenzweig eine Flüssigkeit eingefüllt werden, welche die Kapillarenwandung nicht benetzt.It is also possible for different liquids to be filled into the capillary branches 23a and 23c, which are mutually exclusive are immiscible and their boundary layer with appropriate dimensioning of these capillary branches is in branch 236. In order to prevent the liquid from leaking out of the capillaries 23a, a liquid which does not wet the capillary wall can be poured into this branch of the capillary.

Die Anzeigeempfindlichkeit einer Vorrichtung nach F i g. 5 beträgt ebenso wie die einer Kapillare mit FlüssigkeitstropfenThe display sensitivity of a device according to FIG. 5 is just like that of a capillary with Liquid drop

V 1 V 1

— · — mm- · - mm

Skalenteile je mm Hg Druckänderung, wobei V das eingeschlossene Gasvolumen in mm³, q die Querschnittsfläche der Anzeigekapillare in mm² und ρ der Druck des eingeschlossenen Gases in mm Hg bedeuten.Scale divisions per mm Hg pressure change, where V is the enclosed gas volume in mm ³ , q the cross-sectional area of the display capillary in mm ² and ρ the pressure of the enclosed gas in mm Hg.

Da auch bei konstanter Temperatur der Quotient — nicht konstant ist (bei Luftdruckerhöhung vergrößert sich ρ und wird V verkleinert), ist die Anzeigeskala nur annähernd linear. Sie kann variiert, insbesondere linearisiert werden, indem der Querschnitt q der Anzeigekapillare mit der Höhe variiert wird, wobei bei der Anordnung nach F i g. 5 auch der Querschnitt des Kapillarenzweiges 23a in derselben Weise variiert werden muß.Since the quotient - is not constant even at constant temperature (when the air pressure increases, ρ increases and V decreases), the display scale is only approximately linear. It can be varied, in particular linearized, in that the cross section q of the display capillary is varied with the height, with the arrangement according to FIG. 5 also the cross section of the capillary branch 23a must be varied in the same way.

Die Barometerausführungsformen nach den Fig. 1 bis 3 können ebenso wie andere AusführungsformenThe barometer embodiments of FIGS. 1 to 3 can be used as well as other embodiments

ίο auch als Zeigerinstrumente ausgebildet werden. Zu diesem Zweck wird z. B. das Barometer nach F i g. 1 mittels der Leitung 14 an eine Kammer 24 angeschlossen (F i g. 6), die durch eine elastische Membran 26 verschlossen ist und deren Bewegungen mittels einer Zeigerübertragung 25 auf einen Zeiger übertragen werden können. Diese Membran 26 kann aber auch unmittelbar an der Bodenplatte 10 der Vorrichtung nach F i g. 1 oder 2 angebracht sein, wie ebenfalls in F i g. 6 angedeutet ist.ίο can also be designed as pointer instruments. to for this purpose z. B. the barometer according to FIG. 1 is connected to a chamber 24 by means of the line 14 (F i g. 6), which is closed by an elastic membrane 26 and whose movements by means of a Pointer transfer 25 can be transferred to a pointer. This membrane 26 can also directly on the base plate 10 of the device according to FIG. 1 or 2, as also shown in FIG. 6th is indicated.

Eine Höhenkorrektur kann bei den Barometern gemäß der Erfindung in bekannter Weise durch Veränderung der eingeschlossenen Gasmenge unter Verwendung der barometrischen Höhenformel erfolgen. A height correction can be carried out in a known manner with the barometers according to the invention Change the amount of gas trapped using the barometric altitude formula.

Eine einfache Ausführungsform eines temperaturkompensierten Variometers ergibt sich z. B. dadurch, daß bei der Ausführung nach F i g. 4 der Hahn 18 durch einen Strömungswiderstand (sehr enge Kapillare) ersetzt wird. Allgemein kann ein Luftvariometer dadurch temperaturkompensiert werden, daß das eingeschlossene Lüftvolumen nach dem in Fig.; bis 3 beschriebenen Prinzip temperaturkompensiert wird.A simple embodiment of a temperature-compensated variometer results, for. B. by that in the execution according to F i g. 4 the cock 18 through a flow resistance (very narrow capillary) is replaced. In general, an air variometer can be temperature compensated by the fact that the enclosed ventilation volume according to that in Fig .; to 3 described principle is temperature compensated.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Gas pressure measuring device, especially air barometer or variometer, with a container containing a gas as the sensor medium, which has a opening in its wall with a display device with one of two sides by pressure actable, movable element is connected, which is from one side by the pressure of the Sensor medium is acted upon and the other side of the pressurization through the too measuring gas can be exposed outside the container, characterized in that for Compensation of the temperature dependence of the gas volume the wall of the gas container partly consists of a material with a higher coefficient of thermal expansion.

2. Gas pressure gauges according to claim 1, characterized in that the gas tank consists of a Base plate (10), a cover plate (11) and one connecting these two plates to one another and their distance from one another determining the side wall (13) with a high coefficient of thermal expansion is composed.

3. Gas pressure measuring device according to claim 2, characterized in that the side wall consists of a elastic hose (13) consists.

4. Gas pressure measuring device according to claim 2, characterized in that the side wall consists of a with a (thermal expansion) liquid filled, rigid container (19) is made by a elastic membrane (20) is closed.

5. Gas pressure measuring device according to claim 3, characterized in that the hose (13) with a Liquid is filled with a high coefficient of thermal expansion.

6. Gas pressure measuring device according to claim 5, characterized in that the hose (13) is connected to one with Liquid-filled container is connected.

7. Gas pressure measuring device according to claim 1, characterized in that the gas container consists of a Outer jacket (2) with a high coefficient of thermal expansion and one in these under leaving a preferably small space re-entrant inner jacket (1) with a low coefficient of thermal expansion consists that the space between the inner jacket (1) and outer jacket (2) is designed as a gas receiving space and is closed gas-tight by means of a preferably elastic seal (4).

8. Gas pressure measuring device according to claim 7, characterized in that several outer jackets (2) and / or inner jackets (1) are arranged parallel to one another.

9. Gas pressure measuring device according to claim 7 or 8, characterized in that the inner jacket (1) is formed by a tube or a rod with a round or angular cross-section.

10. Gas pressure measuring device according to one of the claims 7 to 9, characterized in that the outer jacket (2) is made of an elastic tube, for example, There is a hose or cup with a round or angular cross-section.

11. Gas pressure measuring device according to one of the claims 7 to 10, characterized in that the seal (4) as a ring between the inner wall of the Outer jacket (2) and the outer wall of the

Inner jacket (1) is arranged.

12. Gas pressure measuring device according to claim 11, characterized characterized in that the seal (4) has openings for a gas shut-off valve and a connecting line is provided for pressure indicator.