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Verfahren und Vorrichtung zur Ermittelung der Abmessungen von Körpern
mittels strömender Gase Es ist bekannt, den Querschnitt einer öffnung dadurch zu
ermitteln, daß die Ausflußmenge eines durch die Öffnung strömenden, unter Druck
stehenden Mittels festgestellt wird, und daß man diese Feststellung durch eine manometrische
Messung des Druckverlustes vornehmen kann, den diese Strömungsmittel unter der Ausflußwirkung
aus der Öffnung erleidet, deren Größe zu messen ist.
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Gemäß der Erfindung wird dieser Gedanke derart ausgebaut und erweitert,
daß er ganz allgemein zur Ermittlung der Abmessungen von Körpern benutzbar ist.
Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß ein unter gleichbleibendem Druck
stehendes permanentes Gas, insbesondere Luft, durch zwei hintereinandergeschaltete
Öffnungen geleitet und der Druck gemessen wird, der im Raum zwischen den beiden
Öffnungen herrscht, während der Querschnitt des Luftstroms an der zweitdurchströmten
Öffnung durch den zu messenden Körper beeinflußt wird.
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Je nach der Art der Messung oder der Form des zu messenden Körpers
kann die Beeinflussung der zweitdurchströmten Austrittsöffnung entweder durch eine
dieser Mündung gegenüberliegende Wand eines Körpers erfolgen, dessen Stärke oder
lichte Weite zu messen ist, oder die Beeinflussung kann durch die Außenfläche eines
in diese öffnung bzw. das anschließende Ausströmrohr eingeführten Stückes stattfinden,
dessen Querschnitt bestimmt werden soll.
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Die Ausflußmenge wird durch die Größe des Zwischenraumes bestimmt,
cäer :zwischen der Mündung und der gegenüberliegenden Fläche bzw. Außenfläche des
Meßkörpers verbleibt. Jeder Änderung in den Abmessungen des Meßkörpers entspricht
demnach eine im umgekehrten Sinne verlaufende Änderung des verbleibenden Zwischenraumes,
dessen Änderungen sich durch manometrische Messung der entweichenden Gasmenge bestimmen
lassen. Die zu ermittelnde Abmessung kann mit Hilfe dieser Messung durch Vergleich
mit derjenigen, die sich für Körper mit bestimmten Abmessungen ergeben haben, oder
durch die Berechnung unter Zuhilfenahme der Druckablesung bestimmt werden.
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Wird das Verfahren zur Bestimmung der Höhe eines Körpers benutzt,
so wird die Mündung des Ausflußrohres von einer festen Grundfläche in ausreichendem
Abstand angeordnet, auf welche der Körper vor die Mündung so gesetzt wird, daß zwischen
seiner oberen Fläche und der Mündung ein Spalt verbleibt, dessen Höhe den zu messenden
Druck beeinflußt. Dient das Verfahren zur
Bestimmung der Abmessungen
eines Hohlraumes, so wird ein Rohr, dessen Ende die Meßmündung bildet, in den zu
messenden Hohlraum eingeführt, wobei zwischen der Innenfläche des Raumes und dem
Mündungsrand ein Spalt verbleibt, der die Größe des Drucks beeinflußt.
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Handelt es sich um die Bestimmung des Querschnittes eines Stückes,
so wird der Meßkörper in die zylindrische oder kegelige Mündung eingeführt, wobei
zwischen ihrer Innenwand und der Außenfläche des Körpers der Spalt entsteht, dessen
, Querschnitt den zu messenden Druck beeinflußt.
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Die Zeichnung stellt als Beispiel einige Ausführungsformen einer Vorrichtung
zur Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung dar.
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Abb. i zeigt im lotrechten Schnitt eine Vorrichtung gemäß der Erfindung.
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Die Abb. 2 bis q. veranschaulichen in ähnlicher Weise drei verschiedene
Anordnungen, die an Stelle eines Teiles der Vorrichtung nach Abb. i verwendet werden
können.
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Es empfiehlt sich, als Strömungsmittel ein permanentes Gas, z. B.
Luft, zu verwenden, d. h. ein Gas, welches bei den gewöhnlichen Druck- und Temperaturverhältnissen
gasförmig bleibt und keine Änderung bezüglich seiner Viskosität, Änderungen durch
Kondensation oder in anderer Weise .erfährt. Um eine Luftströmung von ,genau gleichbleibendem
Druck zu erhalten, was für die Erzielung genauer Meßergebnisse von wesentlicher
Bedeutung ist, wird vorteilhaft eine Vorrichtung folgender Art benutzt.
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Die Druckhöhe in der Druckleitung i wird durch die lotrechten Rohre
2 und 3 geregelt, deren Länge entsprechend dem Druckabfall in der Ausströmrichtung
abnimmt. Diese Rohre tauchen in einen Behälter q. mit .einer Flüssigkeit, beispielsweise
mit Wasser, das dem Behälter durch eine Leitung 6 zugeführt und durch einen Überlauf
5 -auf gleicher Höhe gehalten wird. Die Flüssigkeit bildet damit eine Art Ventil
oder eine Regelvorrichtung, durch welche der Luftüberschuß dadurch entweichen kann,
daß er aus dem unteren Rohrende durch die Flüssigkeit des Behälters q. aufwärts
steigt. Auf diese Weise wird die Luft in der Leitung i hinter den Druckrohren 2
und 3 auf einem stets gleichbleibenden Druck gehalten, der von dem Höhenunterschied
H und Ni zwischen dem unteren freien Ende der Rohre z, 3 und dem Wasserspiegel abhängig
ist.
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Die Luft, deren Druck auf diese Weise in dem Anschlüßrohr i genau
gleichgehalten wird, gelangt dann zu einer zweckmäßig regelbaren Öffnung 7 und dringt
nach Durchströmen dieser öffnung in einen Raum, von dem einerseits eine manotnetrische
Meßvorrichtung io und andererseits ein biegsames Rohr 15 abzweigt, dessen
freies Ende ein starres Ausströmrohr 9 bildet. Bei der Ausführung nach Abb. i und
2 entweicht die Luft durch den Spalt 8, welcher zwischen dem freien Ende des Mündungsrohres
9 und der Fläche des zu messenden Teiles B bzw. C verbleibt, die dieser Rolirmündung
gegenüber liegt.
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Der Luftdruck in dem Raum, der zwischen der Öffnung 7 und dem Spalt
8 liegt, hängt von den Abmessungen dieses Spaltes ab, so daß man die Größe des Spaltes
durch die Bestimmung des Luftdrucks zu messen vermag. Dieser Druck kann an dem Manometer
io abgelesen werden.
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Durch Einfügen des Ausströmrolires 9 in ein Gestell 12 in einem zweckmäßig
regelbaren Abstand von einer senkrecht zur Ausströmrohrachse liegenden Fläche, beispielsweise
einem Tisch i i, entspricht der Abstand zwischen diesen beiden Teilen demjenigen
zwischen den Backen eines üblichen Meßgerätes. Ein zu messender Körper B, der in
diesen Zwischenraum gelegt wird, schafft zwischen der Mündung des Rohres 9 und seiner
ihr gegenüberliegenden Fläche den Spalt, dessen Größe durch Druckmessung zu ermitteln
ist. Die Summen der beiden Beträge (Höhe des Körpers B und Höhe des Spaltes) müssen,
stets gleich dem Gesamtabstand zwischen i i und der Mündungsfläche von 9 sein. Dieser
Gesamtabstand ist bekannt. Jede Änderung in der Spalthöhe, die allein. als sich
ändernder Faktor in Frage kommt, da der Rohrdurchmesser konstant bleibt, ist der
Ausströmmenge der Luft proportional und läßt sich an dem Manometer io ermitteln,
so daß damit auch die mehr oder weniger große Höhe des Stückes B feststellbar ist.
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Die Abb. 2 zeigt die Anwendung des. Verfahrens zur Messung des Abstandes
zwischen zwei Wänden oder zwei Stücken z. B. zwecks Untersuchung oder Eichung der
Bohrung eines Rohres C. In der gleichen Weise kann man auch die Weite eines Zündloches
und überhaupt Zwischenräume und öffnungen jeder Art messen, die etwa während der
Herstellung oder dem Zusammenbau von Teilen gemessen werden sollen. Das Luftausströmrohr
9 wird in diesem Falle von einer Art Winkelstück 13 getragen, das in dem zu messenden
Zwischenraum gleiten kann. Der Abstand des Rohres 9 von der gegenüberstehenden Wand
ist im Winkelstück 13 einstellbar; die Verbindung mit der Öffnung 7 und dem Manometer
io wird durch ein biegsames Rohr hergestellt. -Die Abb. 3 und q. zeigen zwei weitere
Ausführungsarten des Verfahrens.
Im Beispiel nach Abb. 3 wird der
Spalt 8 durch den Ringquerschnitt gebildet, welcher zwischen der Innenfläche eines
Rohres q und der Außenfläche des zu messenden Körpers D frei bleibt, der in das
Rohr g eingeführt wird. Der Innendurchmesser dieses ringförmigen Spalts hängt vom
Durchmesser des zu messenden Körpers D ab. Die an dem Manometer ablesbaren Druckschwankungen
lassen auf die größere oder geringere Abweichung des Außendurchmessers des Meßkörpers
D entsprechend seinem Abstand vom Innendurchmesser des Rohres q schließen.
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Es ist auch möglich, alle diese zur Messung dienenden Vorgänge während
der Herstellung bzw. Bearbeitung an den einzelnen Stücken vorzunehmen und so die
Genauigkeit der Bearbeitung zu erhöhen. Der Gebrauch der Hand zur Betätigung irgendeiner
Meßvorrichtung oder das Anfassen des zu messenden Körpers kommt gänzlich in Fortfall.
Das zu messende Werkstück kann während der Messung in der Bearbeitungsstellung auf
der herstellenden Maschine bleiben.
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Hierzu genügt es, das Luftausströmrohr g am Ende eines biegsamen Schlauches
15 anzubringen, und wenn das Rohr z. B. mit verstellbarem Anschlag auf dem
Futter einer Drehbank oder auf einer Fräsmaschine befestigt wird, so kann man, z.
B. im Falle der Abb. i, die Durchmesseränderung des in Herstellung begriffenen Stückes
B auf Grund der Anzeige des Manometers i o bestimmen.
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Man kann das Rohr 9 auch, wie in Abb. ¢ dargestellt, am Spindelstock
einer Drehbank anordnen und die Innenfläche des Ausströmrohres kegelig ausbilden,
damit durch die relative Verschiebung zwischen dem Spindelstück und dem Werkstück
diejenige Abmessung ermittelt werden kann, bei welcher der Querschnitt des Ringspaltes
bei 8 einer bestimmten Anzeige des Manometers io entspricht.
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Die Erfindung läßt sich, unabhängig von dem jeweils vorliegenden Zweck,
überall dort anwenden, wo es darauf ankommt, die Abmessungen von Voll- oder Hohlkörpern
mit großer Genauigkeit zu messen oder zu vergleichen.