DE2310737A1 - Manometer - Google Patents

Description

• Manometer Die Erfindung bezieht sich auf ein Manometer, insbesondere ein Kapillarmanometer, bestehend aus einem einseitig abgeschlossenen Kapillarrohr, das mit Gas gefüllt ist und in dessen offenes Rohrende Flüssigkeit eingeführt ist.
• In ein solches allgemein bekanntes Manometer wird im einfachsten Falle am offenen Rohrende unter einem zu messenden Druck eine Flüssigkeit eingeführt. Das Gasvolumen im Rohr ist umgekehrt proportional zum Flüssigkeitsdruck, der im Gleichgewichtszustand dem Gasdruck entspricht. Je nach Druck bewegt sich die Flüssigkeit in der Längsachse des Kapillarrohres und der Absolutdruck entspricht immer einer bestimmten Stellung der Grenzfläche Flüssigkeit - Gas gegenüber der Längsachse der Kapillare.
• Gegenüber dem Drucke unter 1 mm Quecksilbersäule messenden Kompressionsmanometer nach McLeod, in dem vor ein Kapillarrohr ein definiertes mit einem Vakuumraum verbundenes Teilvolumen geschaltet ist und in dem die Gasreste in diesem Teilvolumen unter Absperrung vom Vakuum mit Hilfe einer Quecksilbersäule in eine Kapillare gepreßt werden, und gegenüber dem abgekürzten Barometer (absoluten Drucke von wenigen Zentimetern Quecksilbersäule) weisen Kapillarmanometer einen Meßbereich bis etwa 0,5 atü auf.
• Im Gegensatz zum Kompressionsmanometer nach McLeod ermittelt man den Flüssigkeitsdruck oder der. Druck eines von außen auf die Flüssigkeit wirkenden Mediums und kann deshalb das eingeschlossene Gas so wählen, daß es im Druck-Meßbereich nicht kondensiert, nicht in die Ka; llarflüssigkeit diffundiert oder sich in dieser löst. Da die Verschiebung der Flüssigkeit-Gasgrenze jedoch bei höherem Druck real nach einer Exponentialfunktion abnimmt, wird die Ablesung ungenau. Sie ist ferner wegen der dünnen Flüssigkeitssäule schwierig. Die Kapillarlänge ist aus Dimensionsgründen beschränkt.
• Der Erfindung liegt ausgehend von einem Gegenstand der eingangs genannten Gattung die Aufgabe zugrunde, die Ablesbarkeit und die Meßgenauigkeit zu verbessern. Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß der Öffnungsquerschnitt des Kapillarrohres in Funktion des Abstandes vom Rohree artiert.
• Vorteilhaft kann damit der Ablesemaßstab linearisiert und gedehnt werden. Solche Ablesebereiche erleichtern vor allem die Ablesung hoher Drucke.
• Weiterhin kann das Kapillarrohr in einer Ebene kurvenförmig verlaufen, insbesondere in Zickzackform. Dadurch wird eine große Kapillarlänge in einer kleinen Fläche realisiert und ein größerer Verschiebungsbereich für die Flüssigkeit - Gasgrenze erhalten.
• In weiterer Ausbildung der Erfindung ist das Kapillarrohr durch rinnenförmige Ausnehmungen zweier auSeinandergelegter Platten gebildet. Die Platten können aus durchsichtigem Material bestehen und auf ihrer Sichtseite Rippen aufweisen, so daß bei sehr enger Zickzackführung der flüssigkeitsgefüllten Kapillare der optische Eindruck einer Flächenfüllung entsteht.
• Weiterhin können im Kapillarverlauf Ziffern gebildet sein, deren Flüssigkeitsfüllung durch Sichtdurchbrüche der Platten erkennbar ist.
• Zweckmäßig benutzt man zur Druckmessung eines bestimten Mediums wie Luft, Öl, Wasser usw. ein auf der Eingangsseite der Kapillare angeordnetes DruckUbertragungselement, das zugleich das zu messende Medium von der Kapillarflüsslgkeit trennt.
• Indem man Druckübertragungselemente wie Kolben oder Membranen durch Federn oder Gewichte einseitig belastet, k8rul eire besonders günstige Ablesbarkeit des interessierendertl,r-ekbereiches erzielt werden.
• Ordnet man auf der Seite des zu messenden Mediums eine Wegbegrenzung für den Kolben an, wobei in der Endlage eine am Kolben angreifende Druckfeder vorgespannt ist, so wird die Kapillarflüssigkeit erst dann einen Meßweg durchschreiten, wenn der zu messende Druck des Mediums einen unteren Grenzwert übersteigt. Es können so Kapillarmanometer hergestellt werden, die erst Drucke ab 5 atü anzeigen. Ist die Feder stark progressiv und zudem der Kapillarquerschnitt groß, so ist der ausnützbare Kapillarbereich für genaue Ablesungen hoher Drucke geeignet (z. B. 5 bis 40 atü).
• In der Kapillare oder auch auf der Seite des zu messenden Mediums kann eine einseitig oder beidseitig wirkende Drosselstelle eingebaut sein. Dabei wird bei der Druckmessung eine exponentielle Verzögerung gegenüber der wahren Druckänderung erreicht.
• Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein aus zwei durchsichtigen Platten gebildetes Kapillarmanometer, Fig. 2 ein Schnittbild in Längsrichtung zu Fig. 1, Fig. 3 ein Kapillarmanometer mit Ziffernanzeige.
• Ein Kapillarrohr 1 ist durch mittels Fräsen, Prägen, Pressen etc. geformte Ausnehmungen 2 zwischen zwei Platten 3, 4 aus durchsichtigem Material gebildet. Eine Membrane 5 für die Trennung von zu messendem Medium und einer gut sichtbaren Kapillarflüssigkeit mit geringer Wandhaftung sowie für die Druckübertragung ist in dem Plattenaufbau integriert. Durch Rippen 6 auf der Sichtseite der Platte 3 wird bei sehr enger Zickzackführung der Kapillare der optische Effekt der Flächenfüllung mit Flüssigkeit erreicht.
• Fig. 3 zeigt ein Kapillarrohr 1, das teilweise Ziffern 7 beschreibt, über denen Sichtdurchbrüche einer undurchsichtigen Platte 3 liegen. Die höchste von der Kapillarflüssigkeit gefüllte Zahl gibt den Effektivdruck an.
• Die Platten 3, 4 können unter Einkleben der Membrane 5 jeweils mit Klebemittel verbunden sein.
• Die Wirkungsweise der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele ergibt sich aus vorstehenden Erläuterungen.
• Nachfolgend werden weitere Ausgestaltungen der Erfindung beschrieben: Statt optischer Ablesung des Druckes läßt sich eine elektrische Messung durch einen Widerstands-Meßdraht in einer leitfähigen Kapillarflüssigkeit durchführen. Durch Verschiebung der Kapillarflüssigkeit entsteht ein anderer Gesamtwiderstand und somit ein Maß für den Druck.
• In weiterer Ausgestaltung kann der Kapillare ein Druckumsetzer vorgeschaltet sein. Ferner kann durch Drosselung der Kapillarströmung (z. B. durch Einfügen einer symmetrischen Düse von 0,001 mm Öffnung) anstelle des Druckes direkt die langsame Sättigung einer Materie durch unter Druck eindiffundierendes Gas gemessen werden. Damit kann z. B. für Taucher die Gasdiffusion und die Dekompressionsfunktion erfaßt werden. Insbesondere können mehrere Kapillarmanometer zusammengefaßt werden, um die Gasdiffusion in verschiedenartige Körpergewebe zu verfolgen und durch Ubereinanderlegen der Kapillaren kann optisch sogar unmittelbar der jeweilige Maximalwert ermittelt werden.
• Wird nun beim Druckübertragungselement vom Medium zur Kapillarflüssigkeit ein Gasvolumen zwischengeschaltet, wobei statt einer Membrane oder Kolben zwei Membranen oder Kolben mit dem Gas dazwischen verwendet werden, so kann sogar eine Flüssigkeitsuhr realisiert werden. Die Membrane zwischen Medium und Gas soll schon bei einem geringen Druck (beim Tauchen z. B. in 1 m Tiefe) in eine Anschlagposition gehen. In der Gasfüllung herrscht also grundsätzlich bei Außendrucken größer als 0,1 atü immer nur der Druck 0,1 atü. Wird nun im Gas oder der Kapillarflüssigkeit eine Drossel zwischeneschaltet, so wird die Kapillarflüssigkeit rein als Funktion des Druckes in die Kapillare vordringen, wobei bei der Anzeige 0,1 atü allerdings der Vorgang stoppt. Statt 0,1 atü als kritischer Druck kann auch eine andere Druckgrenze gewählt werden. Der Anzeigevorgang kann z. 13. bis 2 Stunden dauern.
• Damit ist nun eine einfache Taucheruhr realisiert, die sich beim Eintauchen in geringer Tiefe automatisch in Bewegung setzt und die Tauchzeit unabhängig von der Tiefe anzeigt.
• Die Ausführungsform der Erfindung ist ferner nicht auf die beschriebene Plattenbauweise beschränkt, obwohl diese in einfacher Weise die Einprägung der Rinnenform der gewünschten Querschnittsfunktion erlaubt. Werden die Kapillaren als geschlossene Rohre hergestellt, so wird als Form- oder Ziehkonus ein Draht verwendet, dessen Form der gewünschten Querschnittsfunktion entspricht.

Claims (1)

1. A n s p r ü c h e

   9 Manometer, insbesondere ein Kapillarmanometer, bestehend aus ig Ilossenen KapilLarrohr, das mit Gas gefüllt ist und in dessen offenes Rohrende Flüssigkeit eingeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungsquerschnitt des Kapillarrohres (1) in Funktion des Abstandes vom Rohrende variiert.

   2. Kapillarmanometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kapillarrohr (1) in einer Ebene kurvenförmig verläuft.

   9. Kapillarmanometer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kapillarrohr (1) durch rinnenförmige Ausnehmungen (2) zweier aufeinandergelegten Platten (3, 4) gebildet ist.

   4. Kapillarmanometer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten aus durchsichtigem Material bestehen und die Kapillare zwischen den Platten zickzackförmig verläuft.

   5. Kapillarmanometer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Platten (3) auf ihrer Sichtseite Rippen (6) aufweist.

   6. Kapillarmanometer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Kapillarverlauf Ziffern (7) gebildet sind über denen Sichtdurchbrüche (8) der Platten liegen.

   7. Kapillarmanometer nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des offenen Rohrendes zwischen zu messenden Medium und Kapillarflüssigkeit ein Druck rtragungselement angeordnet ist.

   8. Kapillarmanometer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckübertragungselement, wie Membrane (5) oder Kolben, federbelastet ist.

   9, Kapillarmanometer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Kapillarflüssigkeitsseite eine vorgespannte Druckfeder am Kolben angeordnet ist und der Kolbenweg zur Mediumseite hin begrenzt ist.

   10. Xapillarmanometer nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kapillare eine Drosselstelle vorgesehen ist.

   11. Kapillarmanometer nach eine oder mehreren der vorst.

   Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das DruckUbertragungselemett z. B. die Membrane (5), direkt in die Platten (3, 4) eingebaut ist. Leerseite