Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum
Messen eines Druckes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1 bzw. 7.
Die Verwendung eines in einem Zylinder geführten Meß-Kolbens
zum Messen eines Druckes ist bekannt. Derartige Meßeinrich
tungen haben jedoch in der Praxis keine wesentliche Bedeutung
erlangt, da der Meßkolben zum Nachteil der Genauigkeit eine ver
hältnismäßig hohe Flächenreibung gegenüber dem Zylinder auf
weist, und zudem infolge von Leckverlusten nur sehr begrenzt
oder nur unter Inkaufnahme eines höheren Aufwandes anwendbar
ist (DE-AS 12 06 174).
Es besteht jedoch in der Praxis ein großes Bedürfnis nach
äußerst genauer Messung eines Druckes, insbesondere des
stationären oder quasi-stationären Druckes eines Fluids,
zum Beispiel zur Bestimmung der Masse, - auch als "Gewicht"
bezeichnet - des Inhalts von Stehtanks eines Tanklagers für
Erdölprodukte. Aber auch andere Anwendungsfälle wie
möglichst exake Messungen beispielsweise eines Staudruckes
bei Modellversuchen im Windkanal und ähnliche meßtechnische
Aufgaben erfordern Meßverfahren und Druckmeßeinrichtungen
von höchster Genauigkeit und Unkompliziertheit.
In dem als typisches Anwendungsbeispiel gewählten Falle der
gravimetrischen Bestimmung der Menge von Erdölprodukten in
Stehtanks sind diese bisher mit erheblichen Problemen
verbunden. Wegen der Schwierigkeit der Messungen,
insbesondere auf dem Umweg über das Volumen, ergeben sich
unter anderem durch Temperatureinflüsse beim Erdöl sowie
durch mechanische Einflüsse am Tank selbst, sowie infolge
von Fehlern wie Ablese-Ungenauigkeiten bei der
Meßwerterfassung, insgesamt Fehlerquotienten in der
Größenordnung von ±0,5% beim Volumen und von ±1% bei
der Masse.
Um die Auswirkungen derartiger Abweichungen am Beispiel
eines Tanklagers für Erdöl deutlich zu machen, sei erwähnt,
daß der Betrag solcher Meßwerttoleranzen, in Geldwert
ausgedrückt, bei einer einzigen Tankerladung eine Summe von
DM 500.000,-- erreichen kann.
Ein Referat mit dem Titel "Übliche Methoden zur Bestimmung
der Menge von Erdölprodukten in Stehtanks" von H. Lerch,
Dipl.-Phys. E. T. H. enthält die Zeitschrift "Schweizer Ingenieur
und Architekt", Nr. 5, 1980, Schweizerischer Ingenieurs-
und Architekten-Verein, Verlag der akademischen Technischen
Vereine, Zürich.
Zum Beispiel werden Volumenbestimmungen durch Ermittlung
der Höhe des Flüssigkeitsspiegels bzw. der
Flüssigkeitssäule in einem Tank durchgeführt. Unter einem
Stehtank der hier infrage kommenden Art wird beispielsweise
ein zylindrischer Behälter aus Stahl mit vertikaler Achse
verstanden, wie er in Tanklagern zur Bevorratung großer
Mengen von Erdölprodukten üblicherweise eingesetzt ist. Ein
solcher Tank hat beispielsweise Abmessungen im Durchmesser
bis zu 50 m bei einer Höhe von 20 bis 25 m.
Bei einem solchen Tank wird die Höhe des
Flüssigkeitsspiegels zum Beispiel vom Dach aus durch ein
mit einem Gewicht beschwertes Meßband ermittelt, welches
herabgelassen wird, bis es die sogenannte Referenzplatte im
Boden des Tanks berührt. An der Skala des Meßbandes wird
die Füllhöhe abgelesen. Aus dem Integral der
Querschnittsfläche des Tanks und seiner Füllhöhe wird das
Volumen berechnet.
Da die Flüssigkeit, ebenso wie der Tank selbst, einen nicht
unbeachtlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten
aufweisen, muß das Ergebnis auf eine Referenztemperatur
umgerechnet werden. Hinzu kommt, daß sich der Tank nach
Maßgabe des sich mit der Füllhöhe ändernden
Flüssigkeitsdruckes dehnt und damit seine
Querschnitts-Flächen in unterschiedlichen Höhen
unterschiedlich verändert.
Will man mit bekannten Meßmethoden das Gewicht des
Tankinhaltes ermitteln, so muß dieses aus dem Volumen und
der entsprechenden Dichte errechnet werden. Dabei ist die
Genauigkeit der Dichtebestimmung schwierig und oft
problematisch, wobei zu berücksichtigen ist, daß
Kohlenwasserstoff-Flüssigkeiten der infrage kommenden Art,
wie beispielsweise Benzin, einen
Volumenausdehnungskoeffizienten in der Größenordnung von
0,1%/K aufweisen, wobei auch noch unterschiedliche
Temperaturschichten im Tank zu berücksichtigen sind.
Wie gesagt, wird mit den meisten derzeit üblichen und
bekannten Meßverfahren und -vorrichtungen bei der
Volumen-Bestimmung ein Fehlerquotient von ±0,5% und bei
der Massebestimmung ein solcher von ±1% als üblich
zugelassen und einkalkuliert.
Gleiche Fehler-Größenordnungen ergeben sich auch bei
Volumenmessungen mit Durchlaufzählern, wobei die Fehler
durch Verschleiß gegebenenfalls noch höher ausfallen.
Besonders nachteilig wirken sich diese
Meßfehler-Größenordnungen aus, wenn beispielsweise beim
Ein- und Auslagern von Teilmengen im Tank die Differenz
zweier Messungen einen Mengenbetrag ergibt, wobei sich die
Fehler ungünstigstenfalls addieren.
Es ist bereits bekannt, die Gewichtsbestimmung einer
Flüssigkeit mittels Auftriebsmessung eines Auftriebskörpers
mit einer Waage zu ermitteln.
Auch dieses Meßverfahren und eine entsprechende Vorrichtung
sind nicht unproblematisch. Bei Stehtanks mit einem
Schwimmdach ist die Durchführung des Auftriebskörpers, wie
man sich vorstellen kann, schwierig und wegen der
unumgänglichen Öffnung im Schwimmdach unerwünscht.
Ähnliches gilt für die Durchführung durch ein festes
Behälterdach, wobei zur Verhinderung von Gasaustritt, bzw.
zur Sicherung gegen erhöhte Risiken durch Brandgefahr die
gesamte Meßeinrichtung explosionssicher und gasdicht
eingekapselt werden muß. Man hat deshalb schon den Ausweg
beschritten, die Meßeinrichtung in einem separat neben dem
Tank aufzustellenden Meßbehälter unterzubringen, jedoch
auch daraus ergibt sich unter anderem als Nachteil ein
entsprechend hoher Aufwand, und es bleibt das Problem der
Abdichtung unverändert bestehen DE-OS 27 47 111.
Auch sind Veränderungen am Auftriebskörper zum Beispiel
durch Korrosionseinflüsse nicht auszuschließen.
Das DE-GM 19 63 895 befaßt sich mit einem Anzeigeinstrument
für den Druck gasförmiger oder flüssiger Medien in Form eines
Zylinders, in dem ein mit einer Kraftmeßeinrichtung verbun
dener, gegen eine Rückstellkraft verschiebbarer Kolben derart
angeordnet ist, daß er im Leckstrom des Mediums zwischen
Kolbenrand und Führungsrohr schwebt. Der Kolben kann dabei
zylindrisch geformt und seine Mantelfläche mit Einkerbungen
derart versehen sein, daß infolge von Umströmung eine Zen
trierung in dem Führungsrohr auftritt. Abhängig von dem Druck
in dem Medium wird der Kolben über eine erhebliche Strecke in
dem Zylinder verschoben. Deshalb und auf Grund des Leckens des
Mediums läßt die Genauigkeit der Messung sehr zu wünschen
übrig.
Die DE-PS 9 19 679 befaßt sich mit einem selbstzentrierenden
Kolben zur Anwendung in der Regel- und Meßtechnik, wobei am
Umfang des Kolbens im Abstand von seinen Stirnflächenebenen
Ausnehmungen vorgesehen sind, die durch im Kolben angeordnete
Zulaufkanäle mit der mit dem Druckmittel in Kontakt befindlichen Seite
des Kolbens verbunden sind. Da das Medium an der Mantelfläche
des Kolbens entlang hindurchlecken kann, ist die mit einer
derartigen Vorrichtung erzielbare Genauigkeit für Meßzwecke
insbesondere der vorstehend beschriebenen Art ungenügend.
Die DE-AS 10 61 623 beschreibt einen auf die Drehzahl einer
Welle ansprechenden Fliehkraftregler zur Steuerung der Aus
laßleitung einer einen hydraulischen Servomotor mit einer
Druckflüssigkeit speisenden Pumpe. Die Fliehkraft-Einrich
tung wird durch einen dehnbaren Ring gebildet, welcher mit
geringem radialen Spiel frei in einer kreisförmigen Ausneh
mung liegt, die wenigstens zwei Kreisnuten aufweist, welche
nebeneinander liegen und voneinander durch eine der Außenwand
des Ringes gegenüberliegende kreisförmige Kante getrennt
werden, wobei eine der Nuten mit der Förderleitung der Pumpe
und die andere mit einer Auslaßleitung in Verbindung steht.
Bei zunehmender Drehzahl wird der Ring durch die Fliehkraft
gegen die Kanten der Nut gedrückt, wodurch die Abmessungen
des Verbindungszwischenraums abnehmen, so daß auch der Druck
der Flüssigkeit in der Ringnut abnimmt. Die bekannte Vorrich
tung ist nicht zum Messen eines Drucks mit höchster Ge
nauigkeit geeignet.
Das DE-GM 70 03 071 beschreibt eine Vorrichtung zum Messen von
Drücken, bei der in einem senkrechten Zylinder ein Kolben ge
führt ist, dessen Oberseite mit Gewichten belastbar ist. Über
die Länge des Kolbens sind Zylinderbüchsen vorgesehen mit
Öffnungen zur Zu- oder Abführung von Hydraulikflüssigkeit, die
an der Kolbenfläche entlangleckt. Auch diese Vorrichtung ist
auf Grund des Druckverlustes beim Hindurchlecken von Hydrau
likflüssigkeit ungenau.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und
eine Vorrichtung zum Messen eines Druckes, insbesondere des
stationären oder quasi-stationären Druckes eines Fluids anzu
geben, das mit höchster Genauigkeit arbeitet und seiner
Funktion unkompliziert ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren
mit den Merkmalen des Kennzeichens des Patentanspruchs 1 bzw.
einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Kennzeichens des
Patentanspruchs 7.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen
Patentansprüchen gekennzeichnet.
Bei einem erfindungsgemäß berührungslos in dieser Weise ge
führten Kolben ist die Wandreibung zwischen Kolben und Zylin
der vernachlässigbar klein, insbesondere bei einem unbeweg
lich von der Kraftmeßeinrichtung im Zylinder gehaltenen Meß
kolben. Dabei wirkt auf die Kolbenfläche ausschließlich der
zu messende Druck und kann daher bei Abstützung des Kolbens
gegen eine praktische hubfreie Wägezelle als Lastmeßvorrich
tung ein Ergebnis von höchster Genauigkeit liefern.
Die erfindungsgemäße Meßeinrichtung ist dadurch geeignet, die
bisherigen Meßunsicherheiten und Unwägbarkeiten nahezu voll
ständig zu eliminieren. Insbesondere fällt bei der Wägung des
Drucks einer Flüssgkeitssäule als Basis-Faktor einer gravi
metrischen Mengenbestimmung der Einfluß der Temperatur weg
und bleibt damit außer Betracht.
Als Trennfluid kann auch eine Flüssigkeit verwendet
werden, die ein höheres spezifisches Gewicht aufweist, als
die zu messende Flüssigkeit, die sich mit dieser nicht
mischt und darüber hinaus nicht brennbar und
explosionsgefährdet ist. Als Beispiel wäre zu nennen:
Inhaltsmessung eines Benzol-Tankes mit Wasser als
Trennfluid. Dabei kann insbesondere bei Anordnung eines
Trenngefäßes, in welchem sich ein Berührungs-Horizont der
beiden unterschiedlichen Fluide ausbildet, die Differenz
der spezifischen Gewichte der Fluide vernachlässigt werden,
wenn nur Mengen-Differenzen des zu messenden Fluids
festzustellen sind.
Die absolute Höhe des Druckes für das Trennfluid ist von
einer Reihe von Parametern abhängig und daher ziffernmäßig
nicht festgelegt. Immerhin hat das Trennfluid die beiden
Funktionen, die Meßkammer im Zylinder, das heißt, den vom
zu messenden Druck beaufschlagten Raum zwischen Zylinder
und Kolben gegenüber Druckverlust abzudichten und
darüber hinaus in Form einer Schmiermittelschicht den Spalt
zwischen Kolben und Zylinderwand so aufrechtzuerhalten, daß
eine Berührung der Wände nicht erfolgen kann.
Dabei hängt die Druckhöhe des Sperrfluids in erster Linie
von dessen kinetischer Zähigkeit ab, die bei Gasen oder
Flüssigkeiten sehr große Unterschiede aufweist, ferner von
Flächengrößen und Höhe des Spaltes sowie in geringerem Maße
von der Temperatur des Systems.
Die Lehre, daß der Druck des Sperrfluids höher sein muß als
der Druck des zu messenden Fluids besagt demnach, daß
dieser Druck wenigstens so hoch sein muß, daß die
Sperrfunktion gegenüber dem Meß-Fluid und der
berührungslose Zustand Kolben/Zylinder erreicht werden.
Infolge der mit der Erfindung erzielbaren höchsten
Genauigkeit bei äußerst unkompliziertem Verfahrensgang und
meßtechnischem Aufwand ergeben sich mit der Erfindung
besondere Vorteile bei deren Anwendung auf die
gravimetrische Bestimmung der Menge von Erdölprodukten in
einem feststehenden Tank, vorzugsweise in einem Großtank.
Hierdurch wird nämlich der bisherige Fehlerquotient bei der
Ermittlung der gravimetrischen Menge von annähernd ±1% um
mindestens eine Zehnerpotenz auf wenigstens ±0,1%
herabgesetzt. Denn bei der
Mengenbestimmung durch den Druck der Flüssigkeitssäule
entfallen, wie bereits erwähnt, außer dem Einfluß der
Temperatur auch andere Fehler, die bei der Ermittlung des
Mengengewichtes auf dem Umweg über das Volumen auftreten,
wie zum Beispiel Ablese-Ungenauigkeiten bei der
Pegelmessung. Darüber hinaus ist das Auflösevermögen einer
Hochpräzisions-Waage allen anderen Meß-Methoden überlegen.
Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung des Verfahren ist
vorgesehen, daß der Druck von dem zu bestimmenden Fluid
unmittelbar auf den Kolben übertragen wird.
In diesem Falle ist beispielsweise die Leitung vom Tank bis
zum Meßkolben von diesem Fluid erfüllt.
Fallweise, insbesondere bei längerer Leitungsführung, wenn
ein Netz von mit Fluid gefüllten Meß-Leitungen aus
Sicherheitsgründen unerwünscht sein könnte, kann
erfindungsgemäß von der Maßnahme Gebrauch gemacht sein, daß
der Druck von dem zu bestimmenden Fluid durch ein Gas,
vorzugsweise Luft, unmittelbar auf den Kolben übertragen
wird.
Der Vorteil der Vorrichtung liegt überwiegend in ihrer
unkomplizierten Ausgestaltung sowie äußersten Genauigkeit
beim Meßergebnis infolge der berührungsfreien Führung des
Meßkolbens. Da der Meßkolben infolge der Abstützung gegen
die Meßzelle zusammen mit dieser ein hubfreies Wäge-System
darstellt, ist der mögliche Reibungseinfluß durch die
dynamischen Kräfte des Trennfluids bei entsprechender
Ausführung des Kolbens bzw. der Taschen vernachlässigbar
klein, daß heißt praktisch Null. Damit entfällt jeglicher
Reibungs-Einfluß zwischen Kolben und Zylinder, zumindest im
Bereich meßbarer Größen.
Bei Verwendung einer Flüssigkeit als Trenn-Fluid ist in
weiterer Ausgestaltung vorgesehen, daß der Zylinder einen
als Auffangwanne für das Trenn-Fluid ausgebildeten Boden
mit Anschluß an eine Leckstrom-Rückführungsleitung des
Versorgungssystems aufweist, und daß in dem Boden eine
zentrale Öffnung zur berührungslosen Durchführung eines
Stützelementes vorgesehen ist, mit dem sich der Meßkolben
gegen einen Meßwertgeber abstützt.
Bei Anwendung der Erfindung auf die gravimetrische
Bestimmung der Menge von Erdölprodukten in einem
feststehenden Tank, vorzugsweise in einem Großtank, ist
vorgesehen, daß der Meßwertgeber an einen Rechner
angeschlossen ist, dem zur Berechnung des gravimetrischen
Tankinhaltes weitere Parameter wie die Größe der wirksamen
Kolbenfläche des Meßkolbens, das Integral der wirksamen
Querschnittsfläche des Tanks mit dessen Veränderung unter
dem Einfluß von Temperatur sowie von Gewichtskräften der
Flüssigkeit zur Berechnung und Korrektur aufgeschaltet sind.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von
Ausführungsbeispielen in der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 eine Vorrichtung nach der Erfindung zur
gravmetrischen Tank-Inhalts-Messung, teils im
Schnitt, teils als Blockschaltbild dargestellt,
Fig. 2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung ähnlich Fig. 1,
jedoch mit pneumostatischer Gas-Schmierung des
Meßkolbens, im Schnitt.
Die Vorrichtung nach Fig. 1 zeigt den Vorratstank 1 mit der
Tankfüllung 2, beispielsweise einem Mineralöl-Produkt,
dessen Füllhöhe H 1 im Tank 1 mit der erfindungsgemäßen
Vorrichtung 3 zum Messen eines Druckes zu ermitteln ist.
Bei dem Tank 1 handle es sich, um bei einem praxisnahen
Beispiel zu bleiben, um einen sogenannten oberirdischen
Stehtank in zylindrischer Bauweise aus Stahl mit vertikaler
Achse, mit einem angenommenen Durchmesser von 50 m und
einer Höhe des zylindrischen Körpers von 25 m. Bei diesem
beträgt das Fassungsvermögen etwa 50 000 Tonnen Mineralöl.
Zum Ein- und Auslagern von Teilmengen seines Inhalts ist
der Tank 1 beispielsweise an ein unterirdisches Netz von
Versorgungsleitungen angeschlossen, von denen in der
schematischen Darstellung nur ein Zweig 4 der Hauptleitung
mit dem Absperrorgan 5 dargestellt ist. Die Leitung 4 habe
einen Nenndurchmesser von 400 mm. An diese angeschlossen
ist eine Meßleitung 6 der Nennweite 10 mm, die über ein
Filter 7 direkt auf den Zylinder 8 der erfindungsgemäßen
Meßvorrichtung 3 aufgeschaltet ist. Die Meßvorrichtung 3
ist gegebenenfalls in einem nicht dargestellten Meßraum
unter Flur stationär unter dem Niveau des Tankbodens 9
angeordnet. Im Zylinder 8 befindet sich der Meßkolben 10,
in dessen Außenwandung eine Anzahl von Taschen 11
angeordnet sind, die an eine Versorgungseinrichtung 12 für
ein hydrostatisches Fluid mittels Kanälen 13 angeschlossen
sind. Als hydrostatisches Fluid, auch als Trennfluid
bezeichnet, ist im vorliegenden Fall das Mineralöl des
Tanks 1 verwendet. Entsprechend ist die
Versorgungseinrichtung 12 mit einer Zweigleitung 14 an die
Leitung 4 des Tanks 1 angeschlossen. Die
Versorgungseinrichtung umfaßt im übrigen die Pumpe 15, das
Filter 16 und die Druckleitung 17, welche das als
Trennfluid verwendete Mineralöl unter erhöhtem Druck durch
die Kanäle 13 in die Taschen 11 zwischen Kolben 10 und
Zylinderwand drückt. Lecköl wird durch die Kanäle 18 in der
Wand des Zylinders 8 zu dessen Boden 19 abgeleitet, welcher
hierfür Auffangtaschen 20 aufweist. Rückfließendes
Trennfluid wird über eine Lecköl-Rückführungsleitung 21 mit
der Pumpe 22 und der Leitung 23 mit dem Rückschlagventil 24
in die Hauptleitung 4 zurückgepumpt. Unter dem Einfluß des
von der Versorgungseinrichtung 12 unter Druck in die
Taschen 11 des Kolbens 10 eingeführten Trennfluids, wobei
dieses im vorliegenden Ausführungsbeispiel dem zu messenden
Mineralöl entnommen ist, "schwimmt" der Kolben 10
berührungslos im Gehäuse des Zylinders 8 und ist somit im
Ruhezustand praktisch frei von jeder äußeren
Kräftebeeinflussung, oder - anders ausgedrückt - der Kolben
10 wird im Zylinder 8 berührungsfrei und damit reibungsfrei
geführt. Dabei stützt sich der Kolben 10 über das
Stützelement 25 vertikal nach unten gegen den Meßwertgeber
26 ab, der im Gestell 27 der Vorrichtung 3 fest angeordnet
ist. Das Gestell 27 ist im übrigen zur absolut vertikalen
Ausrichtung der Meßvorrichtung 3 mit einstellbaren
Gewindefüßen 29 auf dem Boden 30 eines Fundamentes 31
angeordnet. An den Meßwertgeber 26 sind mit einer
Signalleitung 32 die zur Meßwerterfassung- und Berechnung
benötigten elektronischen Funktionseinheiten angeschlossen,
und zwar ein Signalverstärker 33, eine Eingabeeinheit 34
zum Aufschalten von Parametern zur Fehlerkorrektur wie
beispielsweise Temperatur und Flüssigkeitsdruck als äußere
Einflüsse, die eine Dehnung des Behälters 1 verursachen.
Alle der Eingabeeinheit 34 aufgeschalteten Signale werden
von dieser über die Signalleitungen 35 auf den Rechner 36
übertragen, der den korrigierten Wert des gravimetrischen
Behälterinhaltes errechnet, und diesen durch die
Signalleitung 37 auf die Anzeigeeinheit 38 überträgt. Die
Anzeigeeinheit kann, wie bekannt, nach freiem Ermessen mit
einem Drucker ausgestattet sein, der jedoch aus Gründen der
Übersichtlichkeit nicht dargestellt ist.
Eine wesentlich vereinfachte, in ihrer Funktion jedoch
gleichartige Meßvorrichtung nach der Erfindung zeigt Fig. 2.
Dabei wird die Vorrichtung 3 zum Messen des Druckes im
Tank 1, die ebenfalls einen Zylinder 8 und einen Meßkolben
10 umfaßt, zum Unterschied zu den vorgängig beschriebenen
Ausführungsformen, mit einem pneumostatischen Trennfluid
beaufschlagt, wobei sich in den Taschen 11 des Kolbens 10
zur berührungslosen Führung als Schmiermittel ein Gas,
nämlich Luft, befindet, die unter Druck zugeführt wird. Die
Luft wird mit dem volumentrisch fördernden
Kolben-Kapselgebläse 66 in regelbarer Menge und mit
regelbarem Druck aus der Atmosphäre über die
Druckleitung 67 in das System eingeleitet. Eine ringförmige
Entlastungstasche 68 im Meßkolben 10, die mit einem
Auslaßstutzen 69 im Mantel des Zylinders 8 zusammenwirkt,
ist vorgesehen, um ein Überfluten von Sperrluft aus den
Taschen 11 in den Raum der Meßkammer 39 zu verhindern. Im
Tank 1 ist ein Meßrohr 70 angeordnet, das von dicht
unterhalb des Daches 71 nach unten in Richtung des Bodens 9
verläuft. Dieses Meßrohr 70 endet in einer kleinen
Tauchglocke 72, die mit einem Auslaßstutzen 73 ausgestattet
ist. Das Meßrohr 70 steht in Verbindung mit der
Meßleitung 74, welche an ein ebenfalls in Druck und Menge
regelbares Kolbenkapselgebläse 75 angeschlossen ist. Der
Meßkolben 10 ist im übrigen mit dem
Stützelement 25 gegen den Meßwertgeber 26 abgestützt,
dessen Signal über die Signalleitung 32 in der vorgängig
beschriebenen Weise über den Eingangsverstärker 33 sowie
die Eingabeeinheit 34 zum Aufschalten von Parametern zur
Fehlerkompensation und über einen Rechner 36 sowie den
Endverstärker 65 geleitet wird, worauf in der
Anzeigeeinheit 38 das gemessene und errechnete
Gewichts-Ergebnis digital angezeigt wird.
Die Funktion der Vorrichtung ist folgende:
Durch Ingangsetzen des Gebläses 66 wird die Berührung
zwischen dem Meßkolben 10 und dem Zylinder 8 aufgehoben,
und dieser infolgedessen berührungslos und reibungslos
geführt. Danach wird das Gebläse 75 in Gang gesetzt, welches
Luft in regelbarer Menge und mit regelbarem Druck in die
Meßleitung 74 und das Meßrohr 70 sowie die Tauchglocke 72
fördert. Die Luft erfüllt das ganze System bis zu dem Pegel
76 der durch den Auslaß 73 exakt definiert ist. Das Gebläse
75 wird mit einem Druck, der geringfügig höher als der
Druck der verdrängten Flüssigkeitssäule sein muß,
eingestellt, und mit konstantem Liefervolumen derart
gefahren, daß zum Auslaß 73 pro Zeiteinheit wenige kleine
Luftbläschen austreten, die dafür sorgen, daß das untere
Meßniveau 76 in der Tauchglocke 72 unter allen Bedingungen
und Füllhöhen auf Bruchteile von Millimetern genau
eingehalten wird. Das Austreten der Luftbläschen könnte
beispielsweise durch ein an der Tauchglocke installiertes
Mikrophon akustisch festgestellt werden.
Der dabei in der Meßleitung 74 anstehende Druck entspricht
exakt dem Druck der Flüssigkeitssäule zwischen dem oberen
Flüssigkeitsniveau H o und dem konstanten unteren
Meß-Niveau H u , welches dem Referenz-
Flüssigkeitsspiegel 76 entspricht. Bei Veränderung des
oberen Flüssigkeitsniveaus H o durch Auffüllen oder
Entleeren des Tanks 1 wird die Gewichtsveränderung in der
gleichen Weise meßtechnisch erfaßt, wie dies in der
beispielhaften Funktionsbeschreibung der Fig. 1 oder Fig. 3
vorgängig geschildert wurde. Bei der Vorrichtung nach Fig.
4 wird lediglich im Unterschied zu diesen Ausführungen
keine Flüssigkeit in der Meßleitung 74 geführt, sondern der
Druck der zu messenden Flüssigkeitssäulen H o bzw. H u
wird durch Gas, nämlich Luft, in die Meßkammer 39 und damit
auf die Oberfläche des Kolbens 10 übertragen. Dadurch
ergibt sich der Vorteil, daß die Einrichtung
außerordentlich einfach ist, und daß die Meßleitungen nicht
mit dem zu messenden Medium gefüllt sein müssen.