DE2616843A1

DE2616843A1 - Druckanzeigegeraet

Info

Publication number: DE2616843A1
Application number: DE19762616843
Authority: DE
Inventors: Soere Sormunen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-04-15
Filing date: 1976-04-15
Publication date: 1976-10-28
Also published as: JPS51142378A; SE406509B; FR2308096B1; FR2308096A1; GB1548769A

Description

PATENTANWÄLTE

-iNa-R-SPLANEMANN dipl-chem. dr. B. REITZNER - dipl-ins. J. RICHTER

DiPL

MÜNCHEN

HAMBURG

Söre Sormunen

S-13010 Ektorp Schweden

BODO MÜNCHEN 2 15. ΑρΓΪΙ 1976 Tal 13

Telefon (089) 22 62 07 / 22 62 09 Telegramme. Inventius München

Un»r. Akt.: 4501-1-8912 Ihr Zeichen:

Patentanmeldung

Druckanzeigegerät

Die Erfindung betrifft ein Druckanzeigegerät, das als Barometer verwendbar ist, und insbesondere ein verbessertes Barometer, um durch Temperatur verursachte Meßfehler möglichst gering zu halter..

Die bekannten rräzisionsbarometer sind Aneroidbarometer oder Quecksilberbarcneter. Präzisions-Aneroidbarometer sind relativ teuer in der Herstellung. Sie sind jedoch robust und leicht transportabel. ü.uocksilberharometer haben eine ziemlich gute Genauigkeit, sind jedoch ziemlich teuer in der Herstellung. Außerdem erfordert Quecksilber ein Steigrohr mit einer relativ großen Bohrung und daher ist ein Quecksilberbarometer hinsichtlich der Transportabilitä.t sehr beschränkt. Durch teinperaturbedingte Änderungen der Länge der Quecksilbersäule können mittelsKorrekturtabellen korrigiert werden.

Die bekannten Baru: f-tertechniken, die Einrichtungen zur Kompensation solcher durch Temperatur bedingten Fehler vorsehen, sind in der Dänischen Patentschrift 9881, der Deutschen Patentschrift 261 090, der Britischen Patentschrift 742 020 -md der HS-Patentschrift 2 276 334 beschrieben.

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Solche bekannten temperaturkompensierten Barometer haben jedoch eine Reihe von Nachteilen, 2.B. ist die Verwendung von Quecksilber wesentlich; wenn das Quecksilber durch irgendeine andere Flüssigkeit ersetzt wird, löst sich das Gas in der Flüssigkeit proportional zu dem Gasdruck. Die Verwendung von Quecksilber macht das Barometer im wesentlichen intransportabel.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Präzisionsbarometer mit einer strukturell einfachen und zuverlässigen Temperaturkompensationsvorrichtung zu schaffen, die durch temperaturbedingte Fehler genau korrigiert, auch wenn der atmosphärische Druck von deir. normalen Druck abweicht. Der Aufbau des Präzisionsbarometers soll so sein, daß es bei geringen Kosten hergestellt werden kann. Das Barometer soll außerdem eine ziemlich grobe Handhabung aushalten und somit leicht transportabel sein. Weiterhin soll es möglich sein, das Quecksilber ohne nachteilige Wirkungen durch eine organische Flüssigkeit zu ersetzen.

Durch das erfindungsgemäße Druckmeßgerät, das im Gegensatz zu den Aneroid- und den Quecksilberbarometern als Gasbarometer bezeichnet werden kann, werden die Nachteile der bekannten temperaturkompensierten Barometer vermieden und wird die zuvor erwähnte Aufgabe wird gelöst.

Das verbesserte Druckmeßgerät gemäß der Erfindung, das als Barometer verwendbar ist, hat einen ersten, Gas enthaltenden Behälter mit veränderbarem Volumen, der zwischen seinem einen und seinem anderen Ende expandierbar und kontrahierbar ist, wobei der anzuzeigende Druck auf den ersten Behälter wirkt, einen zweiten, eine im wesentlichen inkompressible Flüssigkeit enthaltenden Behälter mit veränderbarem Volumen, der zwischen seinem einen und seinem anderen Ende expandierbar und kontrahierbar ist, eine Einrichtung zur Anzeige des Druckes, der auf den ersten Behälter wirkt, ein erstes Glied, das mit dem einen Ende des ersten Behälters verbunden

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ist, und ein zweites Glied, das mit dem anderen Ende des ersten Behälters verbunden ist, wobei das eine Ende des zweiten Behälters mit einem dieser Glieder verbunden ist, das andere Ende des zweiten Behälters mit einem dieser Glieder verbunden ist, das andere Ende des zweiten Behälters mit dem anderen der Glieder verbunden ist, die Anzeigeeinrichtung mit dem Inneren eines der beiden Behälter in Verbindung steht, und die Glieder relativ zueinander parallel verstellbar sind, so daß eine durch Temperatur verursachte Druckänderung des Gases und eine durch Temperatur verursachte Volumenänderung der Flüssigkeit einander kompensieren,

Vorzugsweise bestehen der erste und der zweite Behälter aus Bälgen, von denen einer in geeigneter Weise innerhalb des anderen angeordnet ist. Die Bälge haben vorzugsweise gemeinsame Endwände und sind vorzugsweise konzentrisch angeordnet.

Im allgemeinen sind der erste und der zweite Behälter so angeordnet, daß sie sich zusammen expandieren und kontrahieren, wenn sich die Temperatur und somit das Volumen des zweiten Behälters ändert, um das Barometer gegen Druckänderungen und/oder Volumenänderungen des Gases in dem ersten Behälter infolge Änderung der Umgebungstemperatur zu kompensieren.

Bei der Ausführungsform, bei der die Anzeigeeinrichtung (an sich bekannt) mit dem Gasbehälter (der Flüssigkeitsbehälter ist vollkommen abgedichtet) in Verbindung steht, bleibt der Gasdruck für einen konstanten atmosphärischen Druck trotz Änderung der U.mgebungstemperaturen im wesentlichen konstant. Der Gasdruck ist somit ein konstanter Bezugsdruckf mit dem eine Seite der Anzeigeeinrichtung verbunden ist.

Die Anzeigeeinrichtung kann aus einem engen, vorzugsweise horizontalen Rohr (Kapillarrohr) bestehen, das einen Tropfen einer geeigneten Flüssigkeit enthält. Die Lage des Tropfens längs des Rohres ist eine Anzeige des

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atmosphärischen Druckes.

Bei der Ausführungsform, bei der die Anzeigeeinrichtung aus einem Steigrohr, vorzugsweise aus einem transparenten Material besteht, das mit der Flüssigkeit in Verbindung steht, steigt die Flüssigkeit in dem Rohr in Abhängigkeit von dem atmosphärischen Druck, so daß der Pegel der Flüssigkeitssäule eine genaue Anzeige des vorherrschenden atmosphärischen Druckes aufgrund der temperaturkompensierenden Wechselwirkung zwischen dem ersten und dem zweiten Behälter ist. Das Steigrohr kann sehr eng sein (z.B. ein Kapillarrohr) und die Flüssigkeit muß nicht Quecksilber sein, sondern kann vorteilhafterweise ein Mineralöl oder dergleichen sein, das eine niedrige Verdampfungstemperatur hat. Das Rohr kann mit der Atmosphäre z.B. über eine kleine Öffnung in Verbindung stehen. Es besteht somit keine Gefahr, daß die Flüssigkeit aus dem Rohr austritt, selbst wenn das Barometer umgekehrt wird.

Wenn Quecksilber oder irgendeine andere elektrisch leitende Flüssigkeit verwendet wird, kann die Flüssigkeit einen Widerstandsdraht kurzschließen, der sich durch das Rohr erstreckt, so daß der Widerstand der Kombination des Drahtes und des Quecksilbers eine Funktion des angezeigten atmosphärischen Druckes ist. Leitet man einen bestimmten elektrischen Strom durch den Draht, ist der Ausgangssignalstrom ein Maß des Druckes, der von dem Barometer ermittelt wird. Dieses Ausgangssignal kann durch Funk zu einer Empfangsstation, z.B. einem Wetteramt oder dergleichen übertragen oder in einem Bandgerät oder dergleichen aufgezeichnet werden.

Da das Gas eine "gerade" Temperaturexpansion hat, während die Flüssigkeit eine "kurvenförmige" Temperaturexpansion hat, kann die Lage des Tropfens bzw. die Spitze der Flüssigkeitssäule gegenüber einer verstellbaren Korrekturskala abgelesen werden. Solch eine Korrekturskala mit kurven-

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ORIGINAL INSPECTED

2 bibb

förmigen Skalenlinien wird relativ zu dem Wasserstandsglas in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur verstellt. Um die Skala zu verstellen, kann ein Balg verwendet werden, der ein Strömungsmittel enthält, das sich in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur expandiert und kontrahiert.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren 1 bis 5 beispielsweise erläutert. Es zeigt:

Figur 1 teilweise im Schnitt eine schematische Seitenansicht einer ersten Ausführunqsform eines Barometers gemäß der Erfindung,

Figur 2 teilweise im Schnitt eine schematische Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform eines Barometers gemäß der Erfindung,

Figur 3 eine Abwandlung des Barometers der Fig. 2,

Figur 4 eine verstellbare Korrektur skala für die Anzeicreeinrichtung der Barometer der Fig. 2 and 3, und

Figur 5 eine Einrichtung zur Umwandlung der Druckanzeige des Barometers der Fig. 1 in ein elektrisches Signal.

Wie Fig. 1 zeigt, besteht das Barometer aus einem relativ weiten kreisförmigen Balg 5 und einem engeren kreisförmigen Balg 1 konzentrisch zu diesem. Eine obere, steife Endplatte 2 ist dicht mit den oberen Rändern der beiden Bälge 5 und 1 verbunden, und eine untere, steife Endplatte 3 ist dicht mit den unteren Rändern der beiden Bälge 5 und 1 verbunden.

Die untere Platte 3 hat eine Öffnung 4. Der durch die Platte 3, eine kreisförmige Wand 10 und eine? Bodenwanc? 9 gebildete Behälter steht über die Öffnung 4 mit dem Inneren des Balaes 1 in Verbindung.

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In der oberen Platte 2 ist ebenfalls eine Öffnung- ausaebildet und ein Steigrohr 13 ist in die obere Platte 2 eingesetzt und steht über diese Öffnung mit dem Inneren des Balges 1 in Verbindung.

Dieser Behälter und der Balg 1 sind vollkommen mit einer Flüssigkeit 11 wie einem Mineralöl gefüllt, und die Flüssigkeit steigt in dem Rohr 13, das aus Glas bestehen kann, in Abhängigkeit von dem atmosphärischen Druck, der auf die Platten 2 und 3 wirkt, auf verschiedene Pegel.

Der abgedichtete Raum zwischen den Bälgen 5 und 1 enthält ein Gas 12 wie Stickstoff. Das Gas hat vorzugsweise einen absoluten Druck von etwa 1 Atmosphäre.

Die Stirnfläche des Balges 5 ist vorzugsweise mehrmals so groß wie die Stirnfläche des Balges 1, um die Kräfte zu vervielfachen, die den Balg 1 zusammendrücken.

Wenn die Umgebungstemperatur ansteigt, nimmt der Gasdruck zu und das Gas hat das Bestreben, die Platten 2 und 3 auseinanderzudrücken. Wenn somit die Platte 2 fest ist, bewegt sich die Platte 3 nach unten, was bedeutet, daß der Flüssigkeitspegel in dem Rohr 13 um eine entsprechende Strecke sinkt. Die Flüssigkeit expandiert sich jedoch auch, wenn die Temperatur steigt, und diese Flüssigkeitsexpansion führt zu dem Ergebnis, daß der Flüssigkeitspegel in dem Rohr 13 steigt. Diese beiden temperaturbedingten Expansionen können sich gegenseitig aufheben.

Das Volumen des Behälters ist derart, daß das aesamte Flüssigkeitsvolumen in Verbindung mit dem Wärmeexpansionskoeffizienten der Flüssigkeit eine Flüssigkeitspegeländerung in dem Rohr entsprechend der Flüssigkeitspegelbewegung in dem Rohr in Abhängigkeit von der Abstandsänderung zwischen den Platten 2 und 3 ergibt.

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Der Flüssigkeitspegel wird gegenüber den Skalenlinien 31 der Skala 30 abgelesen, die relativ zur Platte 2 fest ist.

Fig. 2 zeigt ein Barometer ähnlich dem der Fig. 1, jedoch mit der Ausnahme, daß das Steigrohr 13 und die Öffnung in der oberen Endwand des Balges 1 weggelassen sind. Statt dessen ist eine Öffnung in der Platte 2 in dem mit Gas gefüllten Bereich des Balges 5 vorgesehen.

Ein Rohr 23 ist an die Öffnung 8 angeschlossen. Das Rohr 23 ist sehr eng und verläuft im wesentlichen horizontal. Ein Tropfen 2 4 einer geeigneten Flüssigkeit dichtet das Rohr 23 ab. Der Tropfen 24 bewegt sich längs des Rohres 23, wenn sich der atmosphärische Druck ändert, und die Lage des Tropfens 24 längs des Rohres 2 3 ist eine Anzeige des vorherrschenden atmosphärischen Druckes.

Das Barometer der Fig. 3 entspricht dem der Ficr, 2, jedoch mit der Ausnahme, daß das Rohr 23 durch eine übliche Balganordnung ersetzt ist.

Diese Balganordnung hat eine Öffnung 8 in der oberen Endwand des Gasbalges 5 und einen relativ weichen Balg 6 mit einer steifen oberen Wand 7.

Ein Zeiger 56, der auf die Skala 30 zeigt, ist bei 56 schwenkbar gelagert und mit der Endwand 7 über die Drehachse 53, den Hebel 51 und die Drehachse 54 verbunden.

Fig. 4 zeigt einen drehbaren Zylinder 32, dessen Welle ein Zahnrad 47 trägt. Das Zahnrad 47 steht mit einer Zahnstange 45 in Eingriff, die mit einem Balg 42, 43, 44 verbunden ist, der wiederum mit einem Glied 46 verbunden ist, das relativ zu dem Rohr 13 (oder 23) fest ist. Der Zylinder 32 ist mit einer Skala 30 versehen, die Skalenlinien 31 hat, die die verschiedenen Wärmeexpansionskurven der Flüssigkeit und des Gases kompensieren.

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Wenn sich die Umgebungstemperatur ändert, expandiert oder kontrahiert das Strömungsmittel 44, um die Zahnstancre hin und her zu bewegen und ein korrigiertes Skalenlinienfeld auf dem Bohr 13 (oder 23) anzuzeigen. Die Krümmung der Linien 31 kann empirisch ermittelt werden.

Fig. 5 zeigt das Steigrohr 13 (vergleiche Fig. 1), das eine elektrisch leitende Flüssigkeit 11 enthält. Ein blanker Widerstandsdraht 70 erstreckt sich durch das Innere des Fohres 13. Der Widerstandswert des Drahtes 70 wird von
einer Widerstandsmeßeinrichtung 73 ermittelt, die durch Leitungen 71 und 72 mit den Enden des Drahtes 70 verbunden ist.

Die Meßeinrichtung 73 ermittelt den kombinierten Widerstand der Flüssigkeit 11 und des Drahtes 70, der vor der Flüssigkeit "kurzgeschlossen" wird. Der auf diese Weise ermittelte Widerstandswert ist eine Anzeige des Pegels
der Flüssigkeit in dem Rohr 13.

Das Signal des ermittelten Widerstandswertes kann auf
einem Bandgerät aufgezeichnet oder über einen Sender 74 übertragen werden.

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Claims

2 b I b Ö 4 3 Ansprüche

1. Druckmeßgerät zur Verwendung als Barometer, gekennzeichnet durch einen ersten, ein Gas enthaltenden Behälter (5) mit veränderbarem Volumen, der zwischen seinem ersten und zweiten Ende expandierbar und kontrahierbar ist, wobei der zu messende Druck auf diesen ersten Behälter (5) wirkt, einen zweiten, eine im wesentlichen inkompressible Flüssigkeit enthaltenden Behälter (1) mit veränderbarem Volumen, der zwdsehen seinem einen und seinem anderen Ende expandierbar und kontrahierbar ist, eine Einrichtuna zur Anzeige des auf den ersten Behälter (5) wirkenden Druckes, ein erstes Glied, das mit dem einen Ende des ersten Behälters (5) und eine zweites Glied, das mit dem anderen Ende des ersten Behälters (5) verbunden ist, wobei das eine Ende des zweiten Behälters (1)mit einem dieser Glieder verbunden ist, das andere Ende des zweiten Behälters mit dem anderen Glied verbunden ist, die Anzeigeeinrichtung mit dem Inneren eines der Behälter verbunden ist, und die Glieder relativ zueinander parallel verstellbar sind, so daß eine durch Temperatur verursachte Druckänderung des Gases und eine durch Temperatur verursachte Volumenänderung der Flüssigkeit einander kompensieren.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Behälter (1, 5) aus zwei koaxialen Bälgen mit gemeinsamen Endplatten (2, 3) bestehen, die diese Glieder bilden.

3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung aus einem Steigrohr (13) besteht, das mit dem Inneren des zweiten Behälters (1) verbunden ist.

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4. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung aus einem im wesentlichen horizontalen, engen, offenendigen Rohr (23) besteht, das einen Flüssigkeit stropf en enthält und das mit den ersten Behälter (5) in Verbindung steht.

5. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung aus einem Balg (6) , der mit dem Innerer des ersten Behälters (5) verbunden ist, und einem Gestänge (51, 53, 54, 55) besteht, das die Bewegungen des Balges auf einen Zeiger überträgt, der längs einer Ableseskala verstellbar ist.

6. Gerät nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Skala (30) mit Skalenlinien (31), die hinsichtlich einer Abweichung zwischen den Wärmeexpansionskennlinien des Gases und der Flüssigkeit kompensiert sind, wobei die Skala quer zu dem Steigrohr (13) verstellbar ist und durch die Wärmeexpansion und -kontraktion eines Strömungsmittels angetrieben ist.

7. Gerät nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Skala (30) mit Skalenlinien (31), die hinsichtlich einer Abweichung der Wärmeexpansionskennlinien des Gassteigrohres (23) korrigiert und durch die Wärmeexpansion und -kontraktion eines Strömungsmittels angetrieben sind.

8. Gerät nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (73) zur Ermittlung der Lage des oberen Endes der Flüssigkeitssäule in dem Rohr (13), die so ausgebildet ist, daß sie ein Signal in Abhängigkeit von dieser Lage abgibt, und durch eine Einrichtung zur Aufzeichnung dieses Signals.

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