DE3319861A1 - Gasmengendurchfluss-messgeraet - Google Patents

Gasmengendurchfluss-messgeraet

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DE3319861A1
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gas
pressure
flow meter
piston
container
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DE19833319861
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Karl-Heinz Dipl.-Phys. 6333 Braunfels Bernhardt
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PFEIFFER VAKUUMTECHNIK
Arthur Pfeiffer Vakuumtechnik Wetzlar GmbH
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PFEIFFER VAKUUMTECHNIK
Arthur Pfeiffer Vakuumtechnik Wetzlar GmbH
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F3/00—Measuring the volume flow of fluids or fluent solid material wherein the fluid passes through the meter in successive and more or less isolated quantities, the meter being driven by the flow
    • G01F3/02—Measuring the volume flow of fluids or fluent solid material wherein the fluid passes through the meter in successive and more or less isolated quantities, the meter being driven by the flow with measuring chambers which expand or contract during measurement
    • G01F3/04—Measuring the volume flow of fluids or fluent solid material wherein the fluid passes through the meter in successive and more or less isolated quantities, the meter being driven by the flow with measuring chambers which expand or contract during measurement having rigid movable walls
    • G01F3/14—Measuring the volume flow of fluids or fluent solid material wherein the fluid passes through the meter in successive and more or less isolated quantities, the meter being driven by the flow with measuring chambers which expand or contract during measurement having rigid movable walls comprising reciprocating pistons, e.g. reciprocating in a rotating body
    • G01F3/16—Measuring the volume flow of fluids or fluent solid material wherein the fluid passes through the meter in successive and more or less isolated quantities, the meter being driven by the flow with measuring chambers which expand or contract during measurement having rigid movable walls comprising reciprocating pistons, e.g. reciprocating in a rotating body in stationary cylinders
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F13/00—Apparatus for measuring by volume and delivering fluids or fluent solid materials, not provided for in the preceding groups

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)

Description

  • Gasmengendurchfluß -Meßgerät
  • Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Messung von Gasströmen in der Vakuumtechnik nach dem Oberbegriff des 1. Anspruchs.
  • Gasströme der Größenordnung > 1 mbar . l/s werden mit Schwebekörperdurchflußmeßgeräten gemessen. Für kleinere Gasströme verwendet man heute oft thermoelektrische Durchflußmesser, die aus der durch den Gasstrom transportierten Wärmemenge den Gasdurchfluß ermitteln. Diese Geräte sind in ihrem Meßbereich nach unten beschränkt durch den kleinsten nachweisbaren Wärmestrom. Die kleinsten meßbaren Gasströme liegen be-i 1 . 10'2 mbarXl/s. Weiterhin sind Meßgeräte bekannt, die ein Labyrinth sehr enger Kanäle aufweisen, in denen unterhalb eines bestimmten Druckes Molekularströmung herrscht. Durch genaue Druckdifferenzmessung zwischen Eingang und Ausgang dieser Kanäle kann man bei bekanntem Strömungswiderstand die Gasdurchflußmenge berechnen. Die untere Meßgrenze dieser Geräte liegt bei 2 . 10 4 mbarQl/s.
  • Alle diese Geräte haben den Nachteil, daß ihre Anzeige von der Gasart abhängig ist und daß sie kalibriert werden müssen.
  • Bei Verschmutzung der Meßgeräte können erhebliche Fehler auftreten, die der Benutzer nicht einfach erkennen-kann.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gasmengendurchflußmeßgerät zu schaffen, das den Gasdurchfluß aus den elementaren Werten Druck, Volumenänderung und Zeit mißt, so daß keine Kalibrierung erforderlich ist.
  • Außerdem sollen noch kleinere als die oben angegebenen Gasströme gemessen werden können.
  • Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine Anordnung, wie im Anspruch 1 beschrieben.
  • Die Gasdurchflußmenge Q wird ermittelt durch Messung des Druckes P im Behälter 1, der gleich dem Druck im Zylinder 2 ist, und der Volumenänderung A V im Zylinder 2, die durch Verschieben des Kolbens während der Zeit A t verursacht wird bei geschlossenem Ventil 11 nach der Formel Q = P. #V.
  • #t Der Vorteil der Erfindung gegenüber den zur Zeit bekannten Geräten ist die Durchflußmengenmessung mit Hilfe elementar meßbarer Größen, wie Druck, Zeit, Volumen, wobei die Volumenmessung vorteilhaft nach Anspruch 2 erfolgt.
  • Eventuelle Undichtigkeiten zwischen Kolben und Zylinder spielen keine Rolle, da zwischen Innen- und Außenraum des Kolbens keine Druckdifferenz > 0,3 mbar auftritt. Durch Wahl des Zylinderinhaltes von 0,001 1 kann bei Entleerung des Zylindervolumens in 1000 s bei Atmosphärendruck eine untere Meßgrenze von 1 . 10 3 mbarl/s erreicht werden.
  • Die untere Meßgrenze sinkt auf 5 . 10 5 mbar . l/s, wenn der Druck 15 nach Anspruch 4 auf 50.-mbar gesenkt wird.
  • Vorteilhaft ist in diesem Zusammenhang eine Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 5 und ein Betrieb nach Anspruch 6. Dadurch wird bei eventuell vorhandenen Lecks in der Kolbenstangenabdichtung eine Verunreinigung des Meßgases durch die Umgebungsluft verhindert.
  • Durch Unabhängigkeit von der Gasart ist das Gerät sehr gut zum Kalibrieren anderer Durchflußmeßgeräte geeignet.
  • Mit Hilfe des folgenden Beispiels soll die Funktion des Gasmengendurchflußmeßgerätes näher erläutert werden.
  • Zunächst wird mit geschlossenem Dosierventil 12 und geöffnetem Dosierventil 6 und Füllventil 11 die gesamte Apparatur evakuiert. Dann wird der Kolben 3 in die untere Extremstellung gebracht. Danach läßt man das zu messende Gas durch den Gaseinlaß 5 und die Zwischenkammer 13 über das Dosierventil 6- in den Behälter 1 einströmen. Mit Hilfe des Druckreglers 7 und der Vakuumpumpe 8 wird im Behälter 1 ein bestimmter Arbeitsdruck P eingestellt, der am Manometer 15 gemessen wird. Am Anschluß 14 ist der Gasverbraucher angeschlossen. Das Dosierventil 12 wird auf den erforderlichen Gasdurchsatz eingestellt. Die Messung beginnt mit Schließen des Füllventiles 11. Durch Absaugen von Gas aus dem Zylinder 2 erniedrigt sich der Druck in demselben.
  • Der Druckmesser 10 setzt über den Schaltverstärker 9 bei Entstehen einer Druckdifferenz > 0,3 mbar den Kolben 3 über den Motor 4 in Bewegung. Bei Druckausgleich am Druckmesser 10 wird der Kolben wieder angehalten. Durch Ermitteln der Kolbenverschiebung während einer Zeit a t wird die Durchflußmenge Q wie oben angegeben errechnet.
  • Nach Ende der Messung wird das Füllventil 11 wieder geöffnet und der Kolben in die Ausgangsstellung zurückgefahren.
  • Nach Schließen des Füllventils 11 kann eine neue Messung beginnen.
  • - Leerseite -

Claims (1)

  1. Gasmengendurchfluß-Meßgerät Patentansprüche: - spr-cy-1 Gasmengendurchfluß-Meßgerät bestehend aus einem in einem Zylinder (2) mit Motorkraft (4) Verschiebbaren Kolben (3) mit einem Füllventil (11) und einer Ausstoß leitung (14) mit Dosierventil (12), dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (2)- mit dem Kolben (3) in einen Behälter (1) eingebaut ist, wobei der Zylinder (2) aus dem Behälter (1) über das Füllventil (11) gefüllt werden kann und über ein Druckdifferenz-Meßgerät (10) mit elektrischem Ausgangssignal den bei Gasentnahme aus dem Dosierventil (12) bei geschlossenem Füllventil (11) entstehenden Differenzdruck mit Hilfe eines Schaltverstärkers (9) durch motorisches Verschieben des Kolbens (3) wieder aufhebt.
    Anspruch 2 Gasmengendurchfluß-Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange ein Zählwerk betätigt, das die Volumenänderung des Zylinders (2) anzeigt.
    Anspruch 3 Gasmengendurchfluß-Meßgerät nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) evakuierbar ist.
    Anspruch 4 Gasmengendurchfluß-Meßgerät nach den Ansprüchen 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Behälter (1) über einen Gaseinlaß (5) mit Hilfe eines Dosierventils (6) eines Druckreglers (7) und einer Vakuumpumpe (8) ein konstanter Gasdruck einstellbar ist.
    Anspruch 5 Gasmengendurchfluß-Meßgerät nach den Ansprüchen 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange des Kolbens (3) durch eine Zwischenkammer (13) in die atmosphärische Umgebung austritt und der Gaseinlaß in den Behälter (1) durch diese Zwischenkammer über ein Dosierventil (6) erfolgt, wobei die Kolbenstange in beiden Wänden der Zwischenkammer verschiebbar abgedichtet ist.
    Anspruch 6 Gasmengendurchfluß-Meßgerät nach den Ansprüchen 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck in der Zwischenkammer (13) größer oder gleich dem Umgebungsdruck ist.
DE19833319861 1983-06-01 1983-06-01 Gasmengendurchfluß-Meßgerät Expired DE3319861C2 (de)

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CH72984A CH663407A5 (de) 1983-06-01 1984-02-15 Gasmengendurchfluss-messgeraet.

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DE3319861C2 DE3319861C2 (de) 1986-11-20

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OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
D2 Grant after examination
8380 Miscellaneous part iii

Free format text: ES ERFOLGT EIN ERGAENZUNGSDRUCK DER FEHLENDEN PATENTANSPRUECHE 4 BIS 6, EINGEGANGEN AM 01.06.1983, LT. ANLAGE

8363 Opposition against the patent
8331 Complete revocation