DE589450C

DE589450C - Membrane pressure gauge designed as a zero measuring instrument

Info

Publication number: DE589450C
Application number: DE1930589450D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1930-03-29
Filing date: 1930-09-27
Publication date: 1933-12-07

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Membrandruckmesser nach der Nullmethode, bei denen auf das unter Einwirkung der zu messenden Drücke bewegliche Meßorgan außerdem eine entgegengerichtete Federkraft wirkt, deren Größe zwecks Zurückführung des Meßorgans in die Mittel- oder Nullage beim Ablesen mittels einer Nullstellvorrichtung geändert werden kann, deren Ver.stellweg als Maß der zuThe invention relates to diaphragm pressure meters according to the zero method, in which on the measuring element, which is movable under the action of the pressures to be measured, in addition opposing spring force acts, the size of which for the purpose of returning the measuring element can be changed to the middle or zero position when reading by means of a zero setting device can, whose Ver.stellweg as a measure of the to

ίο messenden Kraft dient. Membrandruckmesser dieser Art werden mit besonderem Vorteil bei Aneroidbarometern und Höhenmessern verwendet.
' Bei solchen Instrumenten erfolgt das NuIlstellen im allgemeinen mittels einer axial im Verhältnis zur Membran angeordneten Mikrometerschraube o. dgl. und einer auf die Schraube aufgeschraubten Mutter, durch deren Bewegung in axialer Richtung die Spannung der zwischen der Mutter und der Membran eingespannten Gegenfeder geregelt wird. Wegen der ziemlich bedeutenden Größe der erforderlichen Spannung der Gegenfeder ist es bei einer solchen Anordnung schwer, eine einzige regulierbare Gegenfeder gleichachsig im Verhältnis zur Mikrometerschraube anzuordnen, denn die Mutter wird dann durch die Federspannung schief beansprucht, und dadurch werden die Reibung und der tote Gang beträchtlich vergrößert. Aus diesem Grunde ist vorgeschlagen worden, die regulierbare Federkraft aus mehreren, symmetrisch im Verhältnis zur Schraube angeordneten Federn zusammenzusetzen, was jedoch eine gewisse Komplizierung zur Folge hat. Ferner ist, eine solche Nullstellvorrichtung ziemlich schwer zu verstellen, was insbesondere bei selbsttätig nach der Nullmeßmethode mittels Uhrwerk o. dgl. arbeitenden Instrumenten seTir nachteilig ist. Um die Reibung zu vermindern, muß man dabei Schmiermittel auf der Schraube und der Mutter verwenden. Hieraus ergibt sich aber bei Flugzeuginstrumenten der Nachteil, daß infolge der bei niedriger Temperatur eintretenden Erstarrung des Schmiermittels die Nullstellvorrichtung noch schwerer geht. Es wurde daher auch vorgeschlagen, die einstellbare Gegenfeder unter Vermittlung eines schwingbar gelagerten Hebels an den Druckdosen angreifen zu lassen. Hierdurch wird leichte Einstellbarkeit erzielt, außerdem kann die Länge des Hebels zum Zweck der Justierung geändert werden. Schließlich sind auch Membrandruckmesser vorgeschlagen worden, bei denen die Spannung der Gegenfeder durch einen schwingbar gelagerten und von einer unrunden Kammscheibe 0. dgl. beeinflußten Hebel erfolgt.ίο is used to measure force. Membrane pressure gauges of this type are used with particular advantage in aneroid barometers and altimeters.
In such instruments, zeroing is generally carried out by means of a micrometer screw or the like arranged axially in relation to the membrane and a nut screwed onto the screw, the movement of which in the axial direction regulates the tension of the counter spring clamped between the nut and the membrane. Because of the rather large amount of tension required on the return spring, it is difficult in such an arrangement to position a single adjustable return spring coaxially with respect to the micrometer screw, because the spring tension will then stress the nut at an angle, and this will add considerable friction and backlash enlarged. For this reason, it has been proposed that the adjustable spring force be composed of several springs arranged symmetrically in relation to the screw, which, however, entails a certain degree of complication. Furthermore, it is quite difficult to adjust such a zero setting device, which is disadvantageous in particular in the case of instruments that operate automatically according to the zero measurement method by means of a clockwork or the like. In order to reduce the friction, one must use lubricant on the screw and nut. In the case of aircraft instruments, however, this has the disadvantage that the zero-setting device is even more difficult because of the solidification of the lubricant which occurs at low temperatures. It was therefore also proposed to have the adjustable counter spring act on the pressure cells by means of a pivotably mounted lever. This achieves easy adjustability, and the length of the lever can also be changed for the purpose of adjustment. Finally, diaphragm pressure gauges have also been proposed in which the tension of the counter spring is effected by a lever which is mounted so as to oscillate and is influenced by a non-circular comb disk or the like.

Bei der Erfindung wird nun erstrebt, einerseits den Meßbereich des Instrumentes ändern zu .können und andererseits ein bestimmtesThe aim of the invention is to change the measuring range of the instrument on the one hand to .can and on the other hand a certain

Skalenverhältnis, ζ. B. eine gleichförmig verteilte Druckskala oder eine gleichförmig verteilte Höhenskala beim Ändern des Meßbereiches aufrechtzuerhalten.. Zu diesem Zweck wird nach der Erfindung ein zur Drehachse der Kammscheibe paralleler Hebelarm des zur Regulierung der Gegenfederspannung dienenden Hebels, welcher Arm unter Einwirkung der Federspannung gegen den UmkreisScale ratio, ζ. B. a uniformly distributed Pressure scale or a uniformly distributed height scale when changing the measuring range To maintain .. For this purpose, according to the invention, a lever arm parallel to the axis of rotation of the comb disk is used to regulate the counter spring tension serving lever, which arm under action the spring tension against the circumference

ίο der Kammscheibe angedrückt wird oder mit dem Umkreis der Scheibe durch ein auf diesen Umkreis aufwickelbares biegsames Band o. dgl. mit der Kammscheibe verbunden ist, in der Länge regulierbar angeordnet, so daß beim Ändern der Hebelarmlänge das Übersetzungsverhältnis des Hebels geändert und der Berührungspunkt mit der Kammscheibe parallel zu den Erzeugenden der Kammfläche verschoben wird. Die Erzeugenden der Kammfläche kann man nun in an sich bekannter Weise so formen oder schief stellen, daß das erwünschte Skalenverhältnis immer erhalten bleibt, wenn man den Meßbereich ändert. ίο the comb disc is pressed or with the periphery of the disc by a flexible tape that can be wound around this periphery O. The like. Is connected to the comb disc, arranged adjustable in length, so that when changing the lever arm length, the transmission ratio of the lever is changed and the point of contact with the comb disk parallel to the generatrix of the comb surface is moved. The generators of the ridge surface can now be known per se Shape or tilt in such a way that the desired scale ratio is always maintained remains when changing the measuring range.

Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung, die einige verschiedene Ausführungsformen der Erfindung zeigt, näher beschrieben werden. Fig. ι zeigt im Schnitt eine Ausführungsform eines Aneroidbarometers nach der Erfindung. Fig. 2 ist ein entsprechender Schnitt durch ein in ähnlicher Weise ausgeführtes Manometer. Fig. 3 zeigt eine Abänderung des Instrumentes nach Fig. 1. Fig. 4 ist eine Abänderung eines Einzelteiles der Fig. ι oder 2.The invention is based on the drawing, which shows some different embodiments of the invention will be described in more detail. Fig. Ι shows an embodiment in section an aneroid barometer according to the invention. Fig. 2 is a corresponding section through a similarly designed Manometer. FIG. 3 shows a modification of the instrument according to FIG. 1. FIG. 4 is a modification of an individual part of Fig. ι or 2.

Beim Aneroidbarometer nach Fig. 1 ist die freie Membranfläche des Membrandosensystems ι an der Mitte mit einem Hebel 2 verbunden, der am einen Ende mittels einer Blattfeder 3 im Gestell aufgehängt und in der Nähe seines anderen Endes mit dem unteren Ende einer Schraubenfeder 4 verbünden ist, die andererseits an einem bei 5 im Gestell gelagerten Arm 6 befestigt ist. Der Arm 6 bildet den einen Hebelarm eines Winkelhebels, dessen anderer Arm aus einer in den Arm 6 von unten eingeschraubten Schraube 7 gebildet ist, welche Schraube durch eine Mutter 8 gesichert ist und eine kleine Rolle 9 trägt, die durch die Spannung der Feder 4 gegen den Umkreis einer drehbar gelagerten Exzenterscheibe oder Kammscheibe 10 gedrückt wird. Die genannte Kammscheibe ist auf das untere Ende einer im Gestell gelagerten Spindel 11 aufgekeilt, welche Spindel am oberen Ende einen Drehknopf 12 und einen Zeiger 13 trägt. Der Zeiger läuft über eine feste Skala 14. Die Drehung der Kammscheibe ist durch eine Hemmschraube 15 begrenzt, gegen die ein Hemmstift 16 der Kammscheibe anschlägt, wenn diese ihre Grenzlagen erreicht.In the case of the aneroid barometer according to FIG. 1, the free membrane surface of the membrane can system is ι connected at the middle with a lever 2, which at one end by means of a Leaf spring 3 suspended in the frame and near its other end with the lower one The end of a helical spring 4 is connected, the other hand on a mounted at 5 in the frame Arm 6 is attached. The arm 6 forms one lever arm of an angle lever, the other arm of which is formed from a screw 7 screwed into the arm 6 from below is which screw is secured by a nut 8 and carries a small roller 9 that by the tension of the spring 4 against the periphery of a rotatably mounted eccentric disc or comb disc 10 is pressed. The said comb disc is on the lower one Wedged end of a spindle 11 mounted in the frame, which spindle at the upper end a rotary knob 12 and a pointer 13 carries. The pointer runs over a fixed scale 14. The rotation of the comb disc is through a Locking screw 15 limited against which a locking pin 16 of the comb disc strikes, when this reaches its limit.

Zwischen dem freien Ende des Hebels 2 und dem Gestell ist ein biegsames Band o. dgl. 17 eingespannt, und ungefähr zwischen dem Mittelpunkt des Bandes und einer im Gestell befestigten Feder ist ein zweites Band 18 eingespannt, das um die Welle eines über eine feste Skala beweglichen Tendenzzeigers 19 gewickelt ist.Between the free end of the lever 2 and the frame is a flexible band or the like. 17 clamped, and approximately between the center of the belt and one in the rack attached spring, a second band 18 is clamped around the shaft of a fixed scale movable tendency pointer 19 is wound.

Wenn das Instrument nullgestellt ist, d. h. wenn das Membransystem sich in seiner Mittellage befindet, zeigt der Tendenzzeiger 19 auf Null auf der zugehörigen Skala. Der mit dem Drehknopf 12 verbundene Zeiger 13 zeigt dann auf der Skala 14 die Größe des zur Zeit herrschenden Luftdruckes. Wenn der Luftdruck nun steigt, so sinkt der Hebel 2, und das im Winkel gebogene Band 17 wird etwas ausgerichtet, wobei der Tendenzzeiger 19 nach rechts ausschlägt. Um bei einer neuen Ablesung das Instrument wieder auf Null einzustellen, dreht man nun den Drehknopf 12 in solcher Richtung, daß der Hebel 6, 7 durch die Exzenterscheibe 10 im Sinne des Uhrzeigers geschwenkt wird, wodurch die Spannung der Gegenfeder 4 vergrößert wird, und der Tendenzzeiger gegen Null wandert. Die Größe der Drehung des Drehknopfes, die erforderlich ist, um den Tendenzzeiger auf Null zurückzustellen, bildet ein Maß der Luftdruckänderung seit der vorhergehenden Nullstellung. Bei fallendem Luftdruck erfolgt das Nullstellen durch Drehung des Drehknopfes 12 in entgegengesetztem Sinne.When the instrument is zeroed, i. H. when the membrane system is in its central position is located, the tendency pointer 19 points to zero on the associated scale. The one with the rotary knob 12 connected pointer 13 then shows on the scale 14 the size of the time prevailing air pressure. If the air pressure increases, the lever 2, and decreases the angled band 17 is aligned somewhat, with the tendency pointer 19 after turns right. To reset the instrument to zero when a new reading is taken, you now turn the knob 12 in such a direction that the lever 6, 7 by the Eccentric disc 10 is pivoted in the clockwise direction, whereby the tension of the Counter spring 4 is enlarged, and the tendency pointer moves towards zero. The size the turning of the rotary knob, which is necessary to reset the tendency hand to zero, forms a measure of the change in air pressure since the previous zero setting. This happens when the air pressure drops Zero setting by turning the rotary knob 12 in the opposite direction.

Die Lange des gegen die Kammscheibe 10 anliegenden Hebelarmes kann variiert werden, und zwar dadurch, daß die Schraube 7, nach Lockerung der Mutter 8, im Verhältnis zum Arm 6 mehr oder weniger ein- oder ausgeschraubt wird. Hierdurch kann der Meßbereich des Instrumentes in mathematisch genau kontrollierbarer Weise geändert werden, was aus Herstellungsrücksichten von großer Bedeutung ist, weil das Instrument dadurch in bequemer Weise geeicht werden kann, derart, daß es an beiden Endpunkten der Skala richtig zeigt. Auch von anderen Gesichtspunkten aus ist diese Anordnung von Bedeutung, wie aus dem Folgenden hervorgehen wird.The length of the lever arm resting against the comb disk 10 can be varied, in that the screw 7, after loosening the nut 8, in relation to the arm 6 is more or less screwed in or out. This allows the measuring range of the instrument can be changed in a mathematically precisely controllable manner, which is of great importance for manufacturing considerations This is important because it allows the instrument to be conveniently calibrated in such a way that that it shows correctly at both ends of the scale. Also from other points of view From this arrangement is important, as will emerge from the following.

Durch Ausführung der Kammscheibe 10 mit passend geformtem Umriß kann das Instrument in an sich bekannter Weise mit gleichförmig geteilter Druckskala ausgeführt werden, wenn dasselbe als Barometer verwendet werden soll, oder auch mit gleichförmig geteilter Höhenskala, wenn es als Höhenmesser verwendet werden soll.By designing the comb disc 10 with a suitably shaped contour, the instrument be carried out in a manner known per se with uniformly divided pressure scale, if the same is used as a barometer should be, or even with a uniformly divided height scale, if it is used as an altimeter should be used.

Beim Manometer nach Fig. 2 sind die Membrandosen durch eine Leitung 20 mit einem Behälter o. dgl. verbunden, in welchem der herrschende Gasdruck oder Flüssigkeitsdruck gemessen werden soll. _t Im übrigen unterschei-In the manometer according to FIG. 2, the diaphragm cans are connected by a line 20 to a container or the like in which the prevailing gas pressure or liquid pressure is to be measured. _t In addition, different

det sich die Anordnung nach Fig. 2 von der vorher beschriebenen dadurch, das die Drehung des Drehknopfes 12 durch ein Zahngetriebe 22 auf die auf einer anderen Welle ii' festsitzende Kammscheibe 10 übertragen wird. Die Welle Li' trägt einen Zeiger 13', der über eine Skala läuft, welche beispielsweise so eingeteilt ist,, daß jeder Teilstrich einer Druckänderung von· einer Atmosphäre oder einer Änderung des Flüssigkeitssäulendruckes von ι m entspricht, während andererseits zweckmäßig jede volle Umdrehung des Drehknopfes 12 und des damit verbundenen Zeigers 13 der gleichen Druckänderung entspricht.Det the arrangement of Fig. 2 from the previously described in that the rotation of the rotary knob 12 by a toothed gear 22 on the on another shaft ii ' fixed comb disc 10 is transmitted. The wave Li 'carries a pointer 13', which is about a scale runs, which is divided, for example, so that each graduation of a pressure change of · an atmosphere or a change in the liquid column pressure of ι m corresponds, while on the other hand, expediently every full turn of the rotary knob 12 and the associated pointer 13 corresponds to the same change in pressure.

Bei dem Instrument nach Fig. 2 läßt sich der Meßbereich in bequemer Weise von außen ändern, und zwar mittels eines auf der Oberseite des Instrumentes angeordneten, mit Zeiger 23 versehenen Handgriffes 24, der durch eine biegsame Welle o. dgl. 25 mit der Schraube 7 verbunden ist. Die Mutter 8 ist in diesem Falle fortgelassen. Der Zeiger 23 zeigt hierbei auf einer besonderen Skala die Änderung des Meßbereiches an.In the instrument of Fig. 2, the measuring range can be conveniently from change outside, namely by means of a arranged on the top of the instrument, with Pointer 23 provided handle 24, which by a flexible shaft o. The like. 25 with the Screw 7 is connected. The nut 8 is omitted in this case. The pointer 23 shows the change of the measuring range on a special scale.

Wenn das Instrument nach Fig. 2 beispielsweise zum Messen der Flüssigkeitsmenge in einem Flüssigkeitsbehälter verwendet werden soll, dessen Flüssigkeitsinhalt der Höhe der Flüssigkeitssäule und dem spezifischen Gewicht der Flüssigkeit proportional ist, so kann das Instrument mittels des Handgriffes 24 zum Messen von Flüssigkeiten verschiedenen spezifischen Gewichtes eingestellt werden.For example, if the instrument of FIG. 2 is used to measure the amount of liquid in a liquid container is to be used, the liquid content of which corresponds to the height of the Liquid column and the specific gravity of the liquid is proportional, so can the instrument by means of the handle 24 for measuring fluids different specific weight can be set.

Die Regulierungsvorrichtung 24, 25 kann auch bei anderen Instrumenten, beispielsweise bei Höhenmeßinstrumenten, verwendet werden, um das Instrument in an sich bekannter Weise für die Temperatur zu korrigieren. . Die zum Zeiget 23 gehörende Skala kann hierbei eine solche Temperaturgradierung erhalten, daß das Instrument direkt für die herrschende Lufttemperatur eingestellt werden kann. Nach Ablesung auf der Hauptskala des Instrumentes an zwei verschiedenen Stellen im Gelände kann man dann unmittelbar den Höhenunterschied zwischen diesen beiden Stellen erhalten, ohne daß es nötig ist, die sonst mit Rücksicht auf die Lufttemperatur erforderlichen Korrektionsberechnungen auszuführen. The regulating device 24, 25 can also be used in other instruments, for example in height gauges, used to make the instrument in itself known Way to correct for temperature. . The scale belonging to the display 23 can get such a temperature gradation that the instrument is directly for the prevailing air temperature can be set. After reading on the main dial of the instrument at two different points in the area, you can then immediately see the The difference in height between these two locations is obtained without the need for the otherwise carry out the necessary correction calculations with regard to the air temperature.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist der Winkelhebel 6, 7 mit dem Drehknopf 12 durch ein Band oder eine andere biegsame Verbindung 26 verbunden, deren eines Ende am Hebelarm 7 befestigt ist, während das andere Ende teilweise auf der Welle 11 des Drehknopfes festsitzendes Rädchen 27 aufgewickelt ist. Zwecks Variierung des Meßbereiches des Instrumentes können entweder die Schraube 7 oder das Rädchen 27 heb- und senkbar oder auch beide regulierbar sein.In the embodiment according to FIG. 3, the angle lever 6, 7 is connected to the rotary knob 12 connected by a band or other flexible connection 26, one end of which is attached to the lever arm 7, while the other end is partially on the shaft 11 of the Knob tight wheel 27 is wound. For the purpose of varying the measuring range of the instrument, either the screw 7 or the wheel 27 can be raised and lowered, or both can be regulated.

Anstatt eines Winkelhebels 6, 7 kann ein gerader Hebel verwendet werden. Ferner kann di.e Kammscheibe 10 in Fig. 1, 2 eine solche Form erhalten, daß die Verschiebung der Rollea beim Drehen der Scheibe in axialer Richtung anstatt in radialer Richtung erfolgt. Ferner kann die Kammscheibe mit rundlich oder kegelig geformtem Umkreis ausgeführt werden. -70Instead of an angle lever 6, 7, a straight lever can be used. Further di.e comb disc 10 in Fig. 1, 2 can be given such a shape that the displacement the rollea when rotating the disc in the axial direction instead of in the radial direction he follows. Furthermore, the comb disk can have a rounded or conical circumference are executed. -70

Nach Fig. 4 ist die Kammscheibe 10 am Umkreis mit einem Belag versehen, der aus einem um den Umkreis gewickelten Stahlband 0. dgl. besteht, dessen beide Enden mit einer Schraube 28 gemeinsam befestigt sind. Dieser Belag ist beispielsweise in dem Fäll nützlich, wenn die Kammscheibe aus Aluminium oder anderem Leichtmetall ausgeführt ist. Ohne diesen schützenden Belag würde der Umkreis der Kammscheibe dann durch die Rolle 9 abgenutzt und das Instrument dadurch fehlerhaft werden. Die Anordnung eines um die Kammscheibe gelegten und an einem Punkt befestigten Bandes 31 kann auch in anderen ,According to Fig. 4, the comb disc 10 is provided on the circumference with a coating that consists of a steel band wound around the circumference 0. Like. Is, both ends of which with a Screw 28 are fastened together. This coating is useful, for example, in the case if the comb disc is made of aluminum or other light metal. Without This protective covering would then be worn off the periphery of the comb disk by the roller 9 and the instrument will become faulty. The arrangement of a placed around the comb disc and at one point attached tape 31 can also be used in other

Fällen nützlich sein, und zwar um eine Korrigierung des Umrisses der Kammscheibe zu ermöglichen. Zu diesem Zweck kann man beim Eichen des Instrumentes, d. h. beim Vergleichen desselben mit einem Standardinstrument, in der Weise vorgehen, daß man an sol- g₀ chen Stellen des Umkreises der Kammscheibe, an welchen ein Fehler in der Anzeige des Instrumentes vorkommt, nach Lockerung der Schraube 28 ein kleines Stück Blech 29, 30 passender Dicke und Länge unter das Stahlband 31 hineinschiebt, worauf die Schraube 28 wieder angezogen wird. Sollte der Meßbereich des Instrumentes durch die Einlagen unter dem Stahlband 31 merklich geändert worden sein, so kann derselbe durch Verschiebung der Rolle 9 nach oben oder unten mittels der hierzu gehörigen Schraube wieder richtig eingestellt werden. In dieser Weise können Präzisionsinstrumente hergestellt werden, bei welchen praktisch genommen überhaupt keine Korrekturen der Ausschläge erforderlich sind.This can be useful in some cases, namely to enable the contour of the comb disc to be corrected. For this purpose, it is possible during the calibration of the instrument, ie, when comparing it with a standard instrument proceed in such a way that one of sol-g ₀ chen points of the circumference of the cam disc to which an error occurs in the display of the instrument, after loosening the screw 28 pushes a small piece of sheet metal 29, 30 of suitable thickness and length under the steel band 31, whereupon the screw 28 is tightened again. Should the measuring range of the instrument have been changed noticeably by the inserts under the steel band 31, it can be set correctly again by moving the roller 9 up or down by means of the associated screw. In this way, precision instruments can be manufactured in which, in practice, no corrections of the deflections are required at all.

Claims

Patent claims:

i. As Nullmeßinstrument trained diaphragm pressure gauge, in which at n ₀ which also engages a return spring under the action of the movable pressure to be measured measuring element whose voltage o by means of a by a cam disc. Like. Operated lever is changed, characterized in that a parallel to the rotation axis of the cam disc Lever arm (7), which is pressed against the periphery of the comb disc under the action of the tension of the counter spring (4) or with the periphery of the comb disc by a on the periphery of the disc

Windable flexible tape (26) or the like. Connected to this, in: the Length is adjustable, so that when the gear ratio changes, new Parts of the comb disc become effective.

2. Membrane pressure meter according to claim i, characterized in that the Length of the lever arm (7) designed as an adjustable screw from one handle (24) can be regulated by means of the flexible shaft (25) connected to the screw.

3. Membrane pressure meter according to claim ι or 2, characterized in that that around the circumference of the comb disc * 5 a band (31) or the like. Is so stretched that small intermediate pieces (29, 30), e.g. B. Sheet metal pieces can be inserted for the purpose of calibrating the shape of the circumference.

1 sheet of drawings