DE44819C - Luftmanometer - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

KLASSE 42: Instrumente.

Luftmanometer.

Dieses Luftmanometer wirkt in der Weise, dafs der zu messende Druck einem mit Flüssigkeit theilweise angefüllten, luftdicht verschlossenen Gefäfs mitgetheilt wird, in welchem eine oben offene Senkwaage schwimmt, die je nach der Gröfse des Luftdruckes im Gefäfs oberhalb der Flüssigkeit mehr oder minder tief in die Flüssigkeit eintaucht.

Eine Construction dieses Luftmanometers ist auf beiliegender Zeichnung zur Anschauung gebracht.

Fig. ι zeigt den Längenschnitt durch das ganze Luftmanometer.

Fig. 2 zeigt die Einrichtung der Senkwaage, Fig. 3 die Scala für das Manometer.

Das Manometer besteht aus zwei Gefäfsen, einem inneren b und einem äufseren a, von denen das innere vom äufseren getragen wird und röhrenförmig mit geschlossenem Boden gestaltet ist. Der zwischen den beiden Gefäfsen α und b gebildete Raum dient zur Aufnahme der geprefsten Luft, und der Druck in diesem Raum wird durch zwei kleine, dicht unter den vorspringenden Rand des Gefä'fses b reichende Knieröhrchen a\ welche durch die Wandung des Gefäfses b hindurchgehen, dem Innern des Gefäfses b mitgetheilt. Das innere Gefäfs b ist nach oben durch einen durchbohrten Deckel abgeschlossen; über die Durchbohrung dieses Deckels ist ein oben geschlossenes Glasrohr/ aufgesetzt, in welches das verlängerte Röhr des Schwimmers c hineinreicht. Wichtig ist, dafs Deckel e vollkommen luftdicht auf dem Gefäfs α sitzt und das Glasrohr luftdicht in den Deckel e eingelassen ist; der Deckel e wird mit drei Schrauben d fest auf das Gehäuse α angezogen. Der Schwimmer c ist als Senkwaage mit offenem Glasrohre¹ gebildet; statt der Scala ist an seinem oberen Ende bei h ein Index für den Manometerstand angebracht. Das untere Rohr ist mit einem Gewicht aus Quecksilber oder Blei versehen, damit das Instrument aufrecht schwimmt. Die Flüssigkeit, in welche diese Senkwaage taucht, kann Wasser sein; jedoch kann man auch, um die Cohäsion der Flüssigkeit zu verhindern, statt reinen Wassers eine Mischung nehmen, welche aus gleichen oder ungleichen Gewichtstheilen Wasser. und Alkohol besteht, welche Mischung zur" Verhinderung der Verdunstung mit einer geringen Naphthaschicht überdeckt wird. Der Schwimmer c ist bei Verwendung reinen Wassers, wenn es sich um Messen von Luftoder Gasdruck handelt, auf eine mittlere .Dichtigkeit von 0,998 bis 0,999, entsprechend der Temperatur von 17⁰C, beim Messen von Dampfdruck (das Luftmanometer als Manometer für Dampfkessel) auf eine mittlere Dichtigkeit von 0,958 bis 0,960, d. h. entsprechend einer Temperatur von 95 bis ioo° C, belastet. Die Scala ist an dem auf den beiden Stangen g¹ g¹ auf- und abbeweglichen Schieber g angeordnet. Die Verschiebbarkeit desselben soll dazu dienen, die Scala genau nach dem Nullpunkt einstellen zu können. Die Stangen g^l g^l halten an ihrem oberen Ende die Kopfplatte g·², gegen welche das oben geschlossene Glasrohr/ sich legt und entsprechend dem Dampfdruck festgehalten wird. Die Wirkungsweise des Apparates ergiebt sich aus folgendem:

Ist P das Gewicht des Schwimmers c, V sein totales inneres Volumen, U sein äufseres Volumen, welches bei der Stellung auf dem Nullpunkt in das Wasser des Gefäfses b taucht, u das äufsere Volumen des Schwimmers, welches bei der Stellung des Apparates auf den Nullpunkt in der Luft bleibt, Σ die Vergrößerung von U (welche gleich ist der Verkleinerung von w), welche eintritt, wenn der Atmosphärendruck bis auf einen Druck von k Atmosphären erhöht wird, so findet man unter Vernachlässigung der Capillarität Folgendes:

Das absolute Gewicht 'des Schwimmers setzt sich zusammen aus dem Gewicht des Glasbezw. Messinggehäuses und dem Gewicht der Quecksilber- oder Bleifüllung, sowie aus dem Gewicht der in dem Volumen V eingeschlossenen Luft, und es ist bei dem Druck der Atmosphäre (= ι · a) dieses absolute Gewicht = P -f- V ■ a. Wenn dieses Instrument im Gleichgewicht in der Flüssigkeit sich befindet, so ist nach dem archimedischen Princip das Gewicht gleich dem Auftriebe, d. h. gleich dem Gewicht des Wassers plus dem Gewicht der verdrängten Luft, also ■= Ud+u-a.

Es besteht somit die Gleichung:

I. P + Va=Ud+ α -u.

Hierin bezeichnen α das Gewicht einer Volumeneinheit Luft, d dasjenige einer Volumeneinheit Wasser. Steigt der Druck auf k Atmosphären , so vermehrt sich das Gewicht der Luft von ι · α auf k · a. Das äufsere Volumen des Schwimmers, welches in das Wasser taucht, wird U + Σ, und dasjenige Volumen, was in der Luft bleibt, wird μ — Σ; wenn jetzt das Gleichgewicht vorhanden ist, so besteht die Gleichung:

II. P+V.ka — (U + ?)d+(u — Έ) k a.

Indem man die Gleichung I. von derjenigen II. abzieht, erhält man:

Va (k— i) = Xd+ u α (k— i) — Σ k a; hieraus Va (k — ι) = Σ [d ■—- ka) + u a(k — ι), oder {k—i)a [V—u) = S(d—ka), schliefslich i)a(V-u)

¹S^

d—ka

Σ bedeutet die Zunahme des äufs'eren Volumens des Schwimmers,- also auch die Zunahme der Eintauchtiefe, und die Gleichung III. zeigt, dafs das Volumen nicht vollkommen proportional mit dem Druck sich ändert. Dies würde nicht der Fall sein, wenn der Ausdruck k a nicht auch im Nenner enthalten sein würde. Da nun das Gewicht α der Luft gleich -j-g-Vo' des Gewichtes von Wasser (= d) ist, so hat der Ausdruck k a so lange keinen besonderen Einflufs auf den Werth von Σ, so lange der Druck k nicht bedeutend wird. Im übrigen sind sämmtliche Gröfsen k, a, V, u und d der Gleichung bekannt bezw. experimentell bestimmbar; und infolge dessen kann das Manometer auch für hohen Druck verwendet und die Scala genau festgestellt werden.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Ein Luftmanometer, gekennzeichnet durch die Anordnung eines mit oben offenem Scalenrohr c¹ versehenen Schwimmers c und dem mit Luftraum versehenen, nach oben durch eine geschlossene Glasrohre abgeschlossenen Schwimmergefäfs b, das in bestimmter Höhe mit Wasser oder Alkoholmischung angefüllt ist und durch Knierohre a^l und das das Schwimmergefäfs b umgebende Luftgefäfs α mit dem auf seine Spannkraft zu messenden Gas oder der Luft verbunden ist.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.