DE558329C - Anordnung zum Kompensieren von elastischen Nachwirkungen bei Messinstrumenten, insbesondere Aneroidbarometern - Google Patents

Anordnung zum Kompensieren von elastischen Nachwirkungen bei Messinstrumenten, insbesondere Aneroidbarometern

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DE558329C DEP60487D DEP0060487D DE558329C DE 558329 C DE558329 C DE 558329C DE P60487 D DEP60487 D DE P60487D DE P0060487 D DEP0060487 D DE P0060487D DE 558329 C DE558329 C DE 558329C
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    • G01L7/00Measuring the steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by mechanical or fluid pressure-sensitive elements
    • G01L7/02Measuring the steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by mechanical or fluid pressure-sensitive elements in the form of elastically-deformable gauges
    • G01L7/10Measuring the steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by mechanical or fluid pressure-sensitive elements in the form of elastically-deformable gauges of the capsule type
    • G01L7/12Measuring the steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by mechanical or fluid pressure-sensitive elements in the form of elastically-deformable gauges of the capsule type with exhausted chamber; Aneroid barometers

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Description

  • Anordnung zum Kompensieren von elastischen Nachwirkungen bei Meßinstrumenten, insbesondere Aneroidbarometern Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Kompensieren von elastischen Nachwirkungen bei Meßinstrumenten, insbesondere Aneroidbarometern, die mit einem unter Einwirkung der zu messenden Kraft deformierbaren Meßorgan und einem ebenfalls unter Einwirkung derselben Kraft deformierbaren Kompensierungsorgan versehen sind. Bei bekannten Instrumenten dieser Art subtrahieren sich die von dem eigentlichen Meßsystem und dem Kompensierungssystem ausgeübten Kräfte in bezug auf das Zeigersystem, so daß für die Bewegung des Zeigers nur der Unterschied zwischen diesen Kräften übrigbleibt und infolgedessen Reibungswiderstände in den Lagerungen usw. sehr stark zur Geltung kommen.
  • Die Erfindung vermeidet diesen Nachteil und besteht darin, daß die vom Meßorgan ausgeübte, zu messende Kraft unabhängig vom Kompensierungsorgan einen beweglichen Teil der Anzeigevorrichtung einstellt, während das Kompensierungsorgan einen anderen, das Meßergebnis entgegengesetzt beeinflussenden Teil bewegt. Hierdurch ist erreicht, daß für die Bewegung jedes dieser Teile die ganze von dem betreffenden Meßorgan ausgeübte Kraft unbeschränkt zur Verfügung steht, während die Ausschläge oder die Bewegungen der betreffenden beiden Teile sich in bezug auf das Meßergebnis subtrahieren, ohne daß jedoch die durch die Reibung hervorgerufenen Meßfehler in größerem Maße zur Geltung kommen, als wenn das Instrument überhaupt kein Kompensierungssystem besäße.
  • In der Zeichnung sind einige Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise dargestellt. Abb. i und 2 zeigen ein Instrument nach einer Ausführungsform in Vorderansicht bzw. in Draufsicht. Abb. 3 und q. zeigen eine zweite Ausführungsform in Vorderansicht bzw. in Seitenansicht. Abb. 5 ist eine Vorderansicht einer dritten Ausführungsform.
  • Bei der Ausführungsform nach Abb. i und 2 besteht das Instrument aus einem Aneroidbarometer, bei welchem das kompensierende Meßorgan den Zeiger für das eigentliche Meßorgan trägt. Das eigentliche Meßorgan besteht aus einer Membrandose 2, die im Gestell i befestigt ist. An einer Seite der Membrandose ist das eine Ende einer umgebogenen Blattfeder 3 befestigt, deren anderes Ende im Gestell festgespannt ist und die dem Luftdruck auf die Membran entgegenwirkt. Das an der Membrandose befestigte Ende der Blattfeder weist einen Fortsatz q. auf, mittels dessen die Bewegungen der Membran auf eine drehbar gelagerte Welle 5 durch ein biegsames Band 6 übertragen werden. Das Band 6 ist um ein auf der Welle befestigtes Rädchen 7 gewunden. Die Welle 5 trägt das kompensierende Meßorgan, welches aus einem kleinen evakuierten und spiralförmig gebogenen Bourdonrohr 8 besteht, dessen eines Ende an der Welle 5 festgelötet ist und dessen anderes Ende einen über eine Skala =o beweglichen Zeiger g trägt. Das Band 6 wird durch eine Feder =i gespannt, die mit einem Ende des biegsamen Bandes 12 verbunden ist, während das andere Ende des letztgenannten Bandes um das Rädchen 7 gewunden ist, und zwar im entgegengesetzten Sinne im Verhältnis zum Band 6.
  • Beim Steigen des Luftdruckes dreht sich die Welle 5 unter Einwirkung des eigentlichen Meßorgans 2 z. B. im Sinne des Uhrzeigers, wobei das kompensierende Meßorgan 8 im ganzen mitgenommen wird. Anderseits wird das Rohr 8 durch die Vergrößerung des äußeren Luftdruckes zusammengedrückt, wodurch der Zeiger g eine kompensierende entgegengesetzte Bewegung im Verhältnis zur Welle 5 ausführt. Der Zeiger wird also den Unterschied zwischen den Ausschlägen der beiden Meßorgane infolge der Vergrößerung des Luftdruckes anzeigen. Durch passende Wahl des Materials des Rohres 8 kann man erreichen, daß die elastische Nachwirkung dieses Organs groß wird im Verhältnis zur unmittelbaren Deformierung des Rohres unter Einwirkung der Druckschwankung. Da die Bewegungen des kompensierenden Meßorgans 8 direkt auf den Zeiger g übertragen werden, während dagegen die Bewegungen des eigentlichen Meßorgans 2 mit einem gewissen Übersetzungsverhältnis übertragen werden, kann man durch passende Wahl des genannten Übersetzungsverhältnisses und des Materials des Rohres 8 erreichen, daß der Ausschlag des Zeigers infolge der unmittelbaren Deformierung der Membrandose bei einer Druckänderung nur wenig durch die gleichzeitige Deformierung des kompensierenden Meßorgans herabgesetzt wird, während dagegen die elastischen Nachwirkungen der beiden Meßorgane sich gegenseitig vollständig aufheben im Verhältnis zum Zeiger. Das Rohr 8 nebst dem Zeiger g kann offenbar als ein deformierbarer Zeiger betrachtet werden, auf welchen die Kraftimpulse vom eigentlichen Meßorgan 2 aus übertragen werden, ohne eine nennenswerte Herabsetzung infolge der Kompensierung zu erleiden. Es läßt sich also trotz der Kompensierung eine große Empfindlichkeit des Instrumentes aufrechterhalten.
  • Abb. 3 und 4 zeigen ein anderes Beispiel eines kompensierten Aneroidbarometers nach der Erfindung. Dieses Instrument ist zur Ablesung nach der Nullmeßmethode angeordnet, indem das eigentliche Meßorgan bei der Ablesung. mittels einer Nullstellvorrichtung in eine Mittellage eingestellt wird, wobei die Größe der Einstellbewegung der Nullstellvorrichtung als Maß für die Luftdruckänderung dient und also der vorhandene Luftdruck auf einer die gesamte Einstellbewegung anzeigenden Skala abgelesen werden kann. Die Membrandose 2 ist im unteren Teil des Gestelles i befestigt. Dem auf die Membran wirkenden äußeren Luftdruck wirkt eine Schraubenfeder 1,3 entgegen, deren eines Ende mit der Membran verbunden ist, während das obere Ende mit einer Mutter .i5 verbunden ist, die auf eine Mikrometerschraube 14 aufgeschraubt ist. Die Mikrömeterschraube ist im Gestell :i drehbar gelagert und trägt am oberen Ende einen Drehknopf 16. Die Mutter 15 trägt einen nach der Seite ragenden Arm 17, dessen gabelförmiges Ende um einen als Führung dienenden Ständer greift, so daß die Mutter, wenn die Milrometerschraube mittels des Drehknopfes 16 gedreht wird, gehoben und gesenkt wird, ohne an der Drehung teilzunehmen, und dabei die Spannung der Feder vergrößert oder verkleinert. Die Verbindung zwischen der Membran und der Gegenfeder 13 besteht aus einem Joch 18, welches nach den Seiten ragende Arme =g aufweist. Am äußeren Ende jedes Armes ist das eine Ende eines im Winkel gebogenen Bandes 2o befestigt, dessen anderes Ende unten im Gestell befestigt ist. Die Winkelspitzen der Bänder 2o sind durch Bänder 21 mit je einem Hebelarm eines kleinen Hebels 22 verbunden, welch letzterer an der horizontalen Welle 23 eines die Nullstellung anzeigenden Zeigers 24 befestigt ist. Die Spitze des Zeigers 24 ist über eine feste Nullstellskala 25 beweglich.
  • Die Bewegungen der Membran,-, sind durch zwei Hemmanschläge 26 begrenzt, die an den Schenkeln des Joches 18 auf je einer Seite einer Querstange 27 im Gestell angebracht sind, und von welchen einer oder beide stellbar sein können.
  • Bei bekannten Meßinstrumenten trägt die Mikrometerschraube der Nullstellvorrichtung einen Zeiger, der nach der Nullstellung den Luftdruck direkt auf einer festen Skala anzeigt. Bei der Ausführungsform nach Abb. 3 und 4 ist der Zeiger durch ein besonderes für die Kompensierung vorgesehenes Aneroidsystem ersetzt, welches durch einen mit der Mikrometerschraube verbundenen Arm 28 getragen wird und aus einer evakuierten Membrandose 29 besteht, deren Membran zweckmäßig so ausgebildet ist, daß sie dem äußeren Luftdruck einen genügenden Widerstand leistet. Die Bewegungen der Membran werden durch ein biegsames, über ein Rädchen28' geführtes Band3o auf eine Hülse 31 übertragen, welche letztere auf das obere abgedrehte Ende der Mikrometerschraube leicht beweglich gelagert ist und einen Zeiger 32 trägt, der über eine feste Skala 33 beweglich ist. Das Band 30 wird durch eine auf der Zeichnung nicht dargestellte Feder gespannt.
  • Da ein Aneroidsystem an und für sich verhältnismäßig kleine elastische Nachwirkungen hat, kann das kompensierende Aneroidsystem 29 derart ausgebildet werden, daß es bei Luftdruckänderungen verhältnismäßig kleine Ausschläge ausführt und trotzdem praktisch vollständig die elastischen Nachwirkungen des eigentlichen Meßprgans 2 ausgleicht. Durch passende Wahl des Übersetzungsverhältnisses zwischen der Membrandose 29 und dem zugehörigen Zeiger 32 kann man erreichen, daß der Fehler im Ausschlag des Zeigers 32 infolge der elastischen Nachwirkung des kompensierenden Organs 29, die mehrfach größer als die elastische Nachwirkung des eigentlichen Meßorgans sein sollte, dem entsprechenden Fehler der Einstellung der Nullstellvorrichtung, der ohne das Kompensierungssystem infolge der elastischen Nachwirkung des eigentlichen Meßorgans entstehen würde, gleich und entgegengesetzt wird. Bei passender Art der Blechsorten für die Membranen 2 und 29 kann die elastische Nachwirkung des kompensierenden Meßorgans 29 unschwer auf das Zehnfache der elastischen Nachwirkung des eigentlichen Meßorganes 2 gesteigert werden. Der Durchmesser der Hülse 31 sollte dann derart bemessen sein, daß die Drehung des Zeigers 32 unter Einwirkung der Membran 29 bei einer Druckänderung einem Zehntel desjenigen Winkels entspricht, um den man die Mikrometerschraube drehen muß, um den Zeiger 24 nach derselben Druckänderung wieder auf Null zu stellen. Hierdurch kann eine vollständige Ausgleichung der elastischen Nachwirkungen erfolgen.
  • Der Apparat wirkt in folgender Weise. Solange die Nullstellvorrichtung unbetätigt bleibt, wird das Meßsystem nicht durch Änderungen des Luftdruckes beeinflußt, sofern nicht zufälligerweise der Luftdruck einen solchen Wert haben sollte, daß die Membran gerade im Luftspalt zwischen den beiden Hemmanschlägen 26 schwebt. Dagegen wird die Membran des kompensierenden Systems 29 dauernd vom Luftdruck beeinflußt, wobei der Zeiger 32 über die zugehörige Skala 33 spielt. Wenn man dagegen bei konstantem Luftdruck das Instrument auf Null stellt, so nimmt das ganze kompensierende System 2$-32 an der Drehung der Mikrometerschraube teil, wobei die Teile des kompensierenden Systems ihre Lagen im Verhältnis zueinander und zur Mikrometerschraube beibehalten. Der Zeiger 32 wird sich also über die Skala 33 so bewegen, als ob derselbe mit der Mikrometerschraube fest verbunden wäre. Es sei z. B. angenommen, daß der Zeiger 24 bei steigendem Luftdruck von der Nullage aus um einen solchen Winkel ausschlägt, daß die Mikrometerschraube um 9o ° im Sinne des Uhrzeigers gedreht werden muß, um den Zeiger 24 wieder in die Nullage zu bringen. Durch die Steigerung des Luftdruckes ist aber gleichzeitig die 1@Tembrandose 29 zusammengepreßt worden, und infolgedessen hat der Zeiger 32 sich um einen Winkel von 9 ° im Verhältnis zur Mikrometerschraube gedreht, und zwar unter der Voraussetzung, daß das Verhältnis zwischen den elastischen Nachwirkungen und den Übersetzungen der Bewegungsübertragungen für die beiden Meßsysteme in L bereinstimmung mit der obigen Annahme gewählt ist. Der Ausschlag des kompensierenden Systems erfolgt im entgegengesetzten Sinne im Verhältnis zur Nullstellbewegung, also entgegen dem Sinne des Uhrzeigers. Der resultierende Ausschlag, der auf der Skala des Zeigers 32 abgelesen wird, ergibt sich also als Unterschied zwischen den von den beiden Meßsystemen herrührenden Ausschlägen.
  • Abb. 5 zeigt eine Anwendung der Erfindung bei einem Instrument zur Messung des Druckes in Behältern. Das eigentliche Meßsystem ist auch hier zur Ablesung nach der Nullstellmethode ausgeführt und ist vollständig analog mit dem Meßsystem bei der Ausführungsform nach Abb. 3, 4. In diesem Fall ist aber die zum Ablesen des resultierenden Ausschlages dienende Skala 33' fest mit der Mikrometerschraube verbunden. Die Bewegungen des Zeigers 24 werden im Verhältnis zu einem am Gestell angebrachten Nullstrich 34 beobachtet. Das Kompensierungssystem ist am Gestell befestigt und besteht ebenso wie bei der vorher beschriebenen Ausführungsform aus einer Membrandose 29, deren Membranbewegungen durch ein biegsames Band 30, das über ein im Gestell gelagertes Drähtchen geführt ist, auf eine um die Mikrometerschraube drehbare, einen Zeiger 32' tragende Hülse 31 übertragen sind. Die Membrandosen 2 und 29 stehen durch Rohrleitungen 35 mit dem Behälter in Verbindung, in dem der Druck gemessen werden soll. Bei einer Druckänderung im Behälter schlägt der Zeiger 32' infolge der Bewegung der Membran der Dose 29 über die Skala 33' aus, und dieser Ausschlag erfolgt im selben Sinne wie diejenige Drehung der Mikrometerschraube, die ausgeführt werden muß, um den Zeiger 24 in die Nulllage zu bringen.
  • Die Erfindung kann offenbar nach verschiedenen Richtungen hin abgeändert werden. Die Erfindung ist nicht auf Druckmesser beschränkt, sondern kann auch bei anderen Instrumenten, z. B. bei elektrischen Meßinstrumenten, verwendet werden. Wenn die Erfindung z. B. bei einemAmperemeternach dem d'Arsonval-Prinzip verwendet werden soll, so wird das Instrument mit einem kompensierenden System in der Form einer drehbaren Spule versehen. Die eine Spule wird mit einem Zeiger versehen, während die andere Spule eine Skala trägt, über welche der Zeiger spielt. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß beide Spulen bei Stromdurchgang im selben Sinne ausschlagen, wobei jedoch der Ausschlag der eigentlichen Meßspule mehrfach größer, z. B. drei bis fünfmal größer, sein sollte als derjenige derkompensierenden Spule. Dierichtige Bemessung. des Verhältnisses der Ausschläge der beiden Systeme kann durch Anbringung eines Nebenschlusses oder durch passende Wahl der für die Ausschläge der Spulen bestimmenden Faktoren (magnetische Feldstärke, Windungszahlen der Spulen usw.) erfolgen. Die elastische Nachwirkung des kompensierenden Systems kann in verschiedener Weise bemessen werden, und zwar z. B. durch passende Wahl des Materials oder Anzahl der Windungen der Schraubenfedern, die das Direktionsmoment auf die Kompensierungsspule ausüben und dem Ausschlag dieser Spule entgegenwirken.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE; x. Anordnung zum Kompensieren von elastischen Nachwirkungen bei Meßinstrumenten, insbesondere Aneroidbarometern, die mit einem unter Einwirkung der zu messenden Kraft deformierbaren Meßorgan und einem ebenfalls unter Einwirkung derselben Kraft deformierbaren Kompensierungsorgan versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Meßorgan (2) ausgeübte, zu messende Kraft unabhängig vom Kompensierungsorgan (8 bzw. 29) einen beweglichen Teil (5 bzw. 24) der Anzeigevorrichtung einstellt, während das Kompensierungsorgan einen anderen, das Meßergebnis entgegengesetzt beeinflussenden Teil (9 bzw. 32 bzw. 32') bewegt.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßorgan (2) über ein Übersetzungsgetriebe mit verhältnismäßig großem Übersetzungsverhältnis den beweglichen Teil (5 bzw. 24.) betätigt, während der andere bewegliche Teil (9 bzw. 32 bzw.3a') mit kleinerem Übersetzungsverhältnis bzw. ohne Übersetzung durch das Kompensierungsorgan betätigt wird.
  3. 3. Instrument zur Messung des Luftdruckes nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß das Kompensierungsorgan einen unter Einwirkung des Luftdruckes deformierbaren Zeiger oder Teil eines Zeigers (8) oder eine unter solcher Einwirkung deformierbare bewegungsübertragende Verbindung zwischen einem Zeiger (32) und der Zeigerwelle (z4) bildet.
  4. 4. Instrument nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kompensierungsorgan aus einer geschlossenen Bourdonröhre (8) besteht, deren eines Ende mit der Zeigerwelle (5) verbunden ist und deren anderes Ende den Zeiger (9) trägt oder bildet.
  5. 5. Instrument nach Anspruch z, bei welchem das Meßorgan unter der Einwirkung einer Gegenkraft, z. B. Federspannung, steht, deren Größe mittels einer Nullstellvorrichtung reguliert wird, bis das Meßorgan bzw. ein mit dem Meßorgan verbundener Zeiger eine bestimmte Normalstellung einnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß das Kompensierungsorgan den Zeiger beeinflußt, welches die Größe der Verstellbewegung der Nullstellvorrichtung anzeigt.
  6. 6. Instrument nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kompensierungsorgan durch die Welle (i4) der Nullstellvorrichtung getragen wird und die Übertragung der Verstellbewegung dieser Welle auf den zugehörigen Zeiger (32) vermittelt.
  7. 7. Instrument nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kompensierungsorgan fest montiert ist und den einen Teil (Zeiger 32' bzw. Skala 33') der Anzeigevorrichtung der Nullstellvorrichtung « beeinflußt, während der andere Teil (Skala bzw. Zeiger) der Anzeigevorrichtung mit dem verstellbaren Teil (z4) der Nullstellvorrichtung verbunden ist.
DEP60487D 1928-06-14 1929-06-07 Anordnung zum Kompensieren von elastischen Nachwirkungen bei Messinstrumenten, insbesondere Aneroidbarometern Expired DE558329C (de)

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