DE4116176A1 - Tauchkoerper zur messung von dichte, temperatur und druck von fluessigkeiten und gasen - Google Patents

Tauchkoerper zur messung von dichte, temperatur und druck von fluessigkeiten und gasen

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DE4116176A1
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N9/00—Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity
    • G01N9/10—Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity by observing bodies wholly or partially immersed in fluid materials
    • G01N9/12—Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity by observing bodies wholly or partially immersed in fluid materials by observing the depth of immersion of the bodies, e.g. hydrometers
    • G01N9/16—Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity by observing bodies wholly or partially immersed in fluid materials by observing the depth of immersion of the bodies, e.g. hydrometers the body being pivoted
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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Description

Die Erfindung ist ein Tauchkörper zur Messung der Dichte, der Temperatur und des Druckes von Flüssigkeiten und Gasen. Die Funktionsweise basiert auf dem archimedischen Prinzip. Dabei wirkt auf den Tauchkörper ein Auftrieb, wenn er in eine Flüssigkeit oder ein Gas eingetaucht wird.
Bei konstant bleibendem Volumen und Gewicht des Tauchkörpers ändert sich der Auftrieb, wenn die Dichte des Fluids, in das er eingetaucht worden ist, variiert. Da aber die Dichte eines Fluids von seiner Temperatur und seinem Druck abhängt, kann der Tauchkörper auch für die Messung der Temperatur und des Druckes eines Fluids eingesetzt werden.
Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
Bild A1, B1 C1 und D1 Tauchkörper A, B, C und D mit Nummerierung ihrer Bauteile;
Bild A2, B2, C2 und D2 Verlauf der Schnittlinien;
Bild A3, A3a, B3, C3 und D3 Darstellung der Schnittbilder entsprechend zu den Schnittlinien von Bild A2, B2, C2 und D2;
Bild A4, B4, C4 und D4 Längsschnitte von den Tauchkörpern A, B, C und D;
Bild A5 und A6 Darstellung eines Dichtemeßgerätes mit einem Tauchkörper;
Bild D5 und D6 Darstellung eines Dichtemeßgerätes mit dem Tauchkörper D;
Bild A7 Darstellung der Lagerachse und die Schwankungsrichtung eines Tauchkörpers.
Die Nummerierungen in Bild A1, A6, B1, C1, D1 und D6 kennzeichnen folgenden Bauteile:
Bild A1, B1, C1, D1, A6 und D6:
Tauchkörper (1), Lager (2), Gegengewicht (3), Auslegungsgewicht (4), Gewindestange (5), Ausgleichsgewicht (6), Gewindestangenhalter (7), Magnetstab für Ausgleichsgewicht (8), Elektromotor (9), Magnet (10), Anschluß zum Einfüllen oder Entleeren der Flüssigkeit (11), Dichtung zwischen Deckel und Meßbehälter (12), Deckel (13), Meßbehälter (14), Flüssigkeit (15), Lagerhalter (16), Magnetspule (17).
Wie in Bild A1, B1, C1 und D1 dargestellt worden ist, wird der rohrförmige Tauchkörper von beiden Seiten vakuumdicht verschlossen. Die Gewindestange (5) in Bild A1, B1 und C1 wird in dem Tauchkörper so angeordnet, daß ihre Längsachse und die Längsachse des Tauchkörpers möglichst parallel sind.
Die Ausgleichsgewichte (6) in Bild A1, B1 und C1 bestehen aus einer Mutter und müssen auf der Gewindestange (5) nach rechts und nach links drehbar sein; dadurch wird ihre Verschiebung in Richtung der Längsachse der Gewindestange (5) ermöglicht.
Diese muß allerdings ohne Beschädigung der Tauchkörper in Bild A1, B1 und C1 mit der Magnetkraft eines Magnetfeldes oder mit Hilfe der Erdanziehungskraft realisiert werden.
Für die Verschiebung des Ausgleichsgewichtes (6) im Bild B1 unter dem Einfluß der Erdanziehungskraft wird ein Ausgleichsgewicht benötigt, dessen Schwerpunkt unterhalb der Längsachse der Gewinde­ stange (5) liegt; dadurch dreht es sich nicht mit.
Der Tauchkörper muß um eine Lagerachse (2) in Bild A1, B1, C1 und D1, die senkrecht zu seiner Längsachse ist, schwenkbar sein. Er befindet sich in Null-Lage, wenn seine Längsachse waagerecht liegt.
Um diese oder eine andere Winkellage der Längsachse des Tauchkörpers zu ermöglichen, ist das Gegengewicht (3) auf Bild A1, B1, C1 und D1 angebracht worden. Dieses Gegengewicht könnte auch durch eine Feder oder durch ein elektromagnetisches Feld ersetzt werden.
Im Bild A7 ist die Schwenkrichtung des Tauchkörpers veranschaulicht worden. Die Drehreibung wird durch die Wahl der Lagerart vernachlässigbar minimiert. Die Schwankung des Tauchkörpers um die Lagerachse (2) wird durch die Momente bestimmt, die einerseits vom Gesamtauftrieb des Fluids und andererseits vom Tauchkörper­ gesamtgewicht hervorgerufen werden.
D. h.: M = M₁-M₂
M₁ = Gesamtauftriebsmoment,
M₂ = Tauchkörpergesamtgewichtsmoment.
Wenn M<0 ist, dreht der Tauchkörper nach oben und wenn M<0 ist, dreht er nach unten, Bild A7.
Wenn das Moment nicht gleich null ist, kann man das M₂ so variieren, bis M=0 wird. Dafür verschiebt man das Ausgleichsgewicht (6) nach links bzw. nach rechts.
Zur Vergrößerung des meßbaren Dichtebereiches dienen die Auslegungsgewichte (4) in Bild A1, B1, C1 und D1.
Bevor der Tauchkörper zur Messung eines unbekannten Fluids eingesetzt wird, muß er mit einem bekannten Fluid kalibriert werden. Die Kalibrierung eines Tauchkörpers erfolgt nur einmal, und solange er nicht beschädigt worden ist, gelten die Kalibrierdaten weiter.
Die Messung einer der Zustandsgrößen Dichte, Temperatur und Druck kann dann bei Kenntnis von zwei Größen für die dritte Größe durch die Position des Ausgleichsgewichtes (6) und des Schwankungswinkels des Tauchkörpers bestimmt werden.
Diese Messung kann auch elektrisch erfolgen, wobei das durch die Auftriebsänderung am Tauchkörper hervorgerufene Drehmoment um die Lagerachse über eine Änderung der Stromstärke oder der Spannung ermittelt wird, Bild D1 und D6.
Eine Vereinfachung der Messung kann dadurch ermöglicht werden, daß nur ein bestimmter Schwenkungswinkel des Tauchkörpers, z. B. seine Null-Lage, eingestellt wird. Die Positionen des Ausgleichs­ gewichtes und der Tauchkörperlängsachse können auch elektronisch oder optoelektronisch bestimmt werden.

Claims (17)

1. Tauchkörper, die nach dem archimedischen Prinzip zur Messung von Dichte, Temperatur oder Druck von Fluiden eingesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptteil des Tauch­ körpers aus einem rohrförmigen Körper besteht.
2. Tauchkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum des Tauchkörpers vakuumdicht verschlossen ist.
3. Tauchkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Tauchkörper im Fluid um eine Achse schwenkbar ist.
4. Tauchkörper nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich im Innenraum des Tauchkörpers mindestens eine Gewindestange als Führung für das Ausgleichsgewicht befindet.
5. Tauchkörper nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindestange möglichst parallel zur Längsachse des Tauchkörpers angeordnet ist.
6. Tauchkörper nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindestange fest oder um ihre Längsachse drehbar ist.
7. Tauchkörper nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Tauchkörper mindestens ein Ausgleichs­ gewicht enthalten ist.
8. Tauchkörper nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Ausgleichsgewicht auf der Gewindestange geführt wird.
9. Tauchkörper nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsgewichte, deren Drehung mit einem Magnetfeld realisiert werden, mindestens einen Magneten oder einen magnetisierbaren Werkstoff enthalten.
10. Tauchkörper nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Ausgleichsgewicht mit Hilfe eines Magnetfeldes von außerhalb des Tauchkörpers berührungslos drehen läßt.
11. Tauchkörper nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Schwerpunkt der Ausgleichs­ gewichte, deren Verschiebung auf der Gewindestange mit Hilfe der Erdanziehungskraft realisiert werden, unterhalb der Längsachse der Gewindestange befindet.
12. Tauchkörper nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsgewichte auf der Gewindestange drehbar sind.
13. Tauchkörper nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Drehen von Ausgleichs­ gewichten oder der Gewindestange eine Verschiebung des Ausgleichsgewichtes auf der Gewindestange erreicht wird.
14. Tauchkörper nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Auslegungsgewichte im oder am Tauchkörper variieren kann.
15. Tauchkörper nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindestange mit einem Elektromotor oder mit Hilfe eines Magnetfeldes um ihre eigene Längsachse drehbar ist.
16. Tauchkörper nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß im Zusammenhang mit dem Drehmoment an der Lagerachse des Tauchkörpers oder mit dem Schwenkungswinkel seiner Längsachse um die Schwenkungs­ achse, die durch die Dichte des Fluids hervorgerufen werden, Stärke, Spannung oder Ladung eines elektrischen Stromes geändert werden.
17. Tauchkörper nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Messung der elektrischen Stromstärke, Spannung oder Ladung der Wert der Dichte, bei Kenntnis der Temperatur und des Druckes ermittelt wird.
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DE3410513C2 (de) * 1984-03-22 1986-07-24 C. Stiefelmayer Kg, 7300 Esslingen Temperaturmeßgerät
SU1436012A1 (ru) * 1986-05-05 1988-11-07 Ставропольское высшее военное инженерное училище связи им.60-летия Великого Октября Плотномер

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