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Einrichtung zum Berichtigen der zeitlichen elastischen Nachwirkung
hei Meßinstrumenten Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Berichtigen der
zeitlichen elastischen Nachwirkung bei Meßinstrumenten für physikalische Größen,
die in Druckänderungen umsetzbar sind, wie Höhe, Temperatur usw. Diese Einrichtung
besteht aus einer in das Instrumentengestänge eingeschalteten elastischen, dem zu
messenden Druck ausgesetzten Kammer, durch deren Deformation der Fehler durch elastische
Nachwirkung aufgehoben wird. Bei Vorrichtungen dieser Art, insbesondere bei Manometern
o. dgl., die auf der Änderung oder Deformierung des Volumens eines auf die physikalischen
Charakteristiken eines Mediums ansprechenden Körpers beruhen, fallen die Kurven
zunehmenden und abnehmenden Druckes nicht zusammen. Dies ist hauptsächlich auf die
folgenden beiden Gründe zurückzuführen: r. Die elastische Deformierung weist immer
eine gewisse Verzögerung gegenüber der Ursache auf, durch welche sie hervorgerufen
wird (Hysteresiserscheinung).
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2. Die Energie, welche zum Antrieb der verschiedenen Organe und Räderwerke
des Meßgerätes erforderlich ist und die namentlich durch die Volumenänderung .des
gegen die physikalischen Eigenschaften eines Mediums empfindlichen Körpers geliefert
wird, bedingt noch eine Steigerung der auf die Hysteresis zurückzuführenden Verzögerung.
Man kann insbesondere beobachten, daß bei Aufhören der Wirkung der zu messenden
Ursache beispielsweise die Anzeigemittel des Gerätes sehr langsam zu ihren Anfangsstellungen
zurückkehren.
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Es sind zwar bereits Vorrichtungen zur Beseitigung der elastischen
Nachwirkung bekanntgeworden, bei denen mit einem Hauptmanometerkörper ein Behälter
mit deformierbaren Wandungen kombiniert ist, der in den Mechanismus der Bewegungsfibertragung
des Instrumentes eingebaut ist. Diese bekannten Einrichtungen weisen aber den Nachteil
auf, daß sie verhältnismäßig umständlich sind und eine Kombination einer Mehrzahl
von dicht geschlossenen elastischen Kammern oder Manometerdosen aufweisen, deren
Formänderungen von derselben Größenordnung sind, wobei die Summe dieser Formänderungen
die elastische Nachwirkung ausgleichen soll. Die Berichtigung der elastischen Nachwirkung
hängt daher bei den bekannten Einrichtungen von verschiedenen veränderlichen Größen
ab, deren genaue Einstellung umständlich, wenn nicht überhaupt unmöglichist. Außerdem
wird bei Wahl eines mehrere gleichartige Dosen enthaltenden Dosensystems die Größe
der möglichen Fehler vervielfacht.
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Ein weiterer Nachteil der mehrere Manometerdosen enthaltenden Systeme
besteht darin, daß beispielsweise beim Umkehren
eines Flugzeugs
die Genauigkeit der Wirkungsweise der Einrichtung beeinträchtigt werden kann, da
es sehr schwierig ist, das..
Gewicht der Membranen durch an Hebeü» |
sitzende Gegengewichte auszugleichen. |
Erfindungsgemäß können alle diese Nach' |
teile durch eine sehr einfache, leicht einstell-. bare Einrichtung behoben werden,
die darin besteht, daß die in das Instrumentengestänge eingeschaltete elastische,
dem zu messenden Druck ausgesetzte Kammer über eine Drosselöffnung mit dem Medium,
dessen physikalische Größe zu messen ist, in Verbindung steht. Die Kalibrierung
dieser Verbindungsleitung ist dabei derart berechnet, daß eine Bremswirkung von
bestimmtem Wert erzielt wird.
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Zur Anwendung der Erfindung, insbesondere für einen Höhenmesser, wird
gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform eine Korrekturdose, die durch ein kalibriertes
Rohr mit der Außenluft in Verbindung steht, entweder zwischen der dicht geschlossenen,
abhängig von den physikalischen Bedingungen des Mediums deformierbaren Manometerdose
und den Anzeigemitteln oder zwischen dieser Dose und dem Sockel oder Träger des
Instrumentes angeordnet. Dabei können die dichte Manometerdose und die zur Korrektur
dienende, eine Undichtigkeit aufweisende Dose übereinandergesetzt sein oder eine
gemeinsame Wand besitzen.
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Die Deformationen der Korrekturdose können in einer Richtung oder
in beiden Richtungen begrenzt sein.
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Ferner kann die Korrekturdose mit einer Flüssigkeit gefüllt werden
und mit einem Gefäß kommunizieren, das einen Vorrat an jener Flüssigkeit enthält.
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Nachstehend sollen an Hand der Zeichnung lediglich beispielshalber
einige Ausführungsformen der Erfindung beschrieben werden.
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F i,g. i ist ein schematischer Gesamtaufriß einer ersten Ausführungsform
eines Höhenmessers, der ein erfindungsgemäßes Organ zum Ausgleich bz-w. zur Berichtigung
der mechanischen Hysteresis enthält.
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Fig. 2 zeigt ein erläuterndes Diagramm. Fig. 3, 4 und 5 zeigen schematisch
andere Ausführungsformen.
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Fig.6 und 7 zeigen in axialem Schnitt praktische Ausführungen von
korrigierenden Kapseln.
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Fig. 8 zeigt eine schematische Ausführung. bei welcher Röhrenfedern
benutzt werden. Fig. 9 zeigt eine schematische Ausführung eines mit einer Korrigiereinrichtung
verbundenen Manometers zur Messung höherer Drucke.
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Fig. io, i i und 12 zeigen andere Ausführungsformen. Der auf Fig.
i dargestellte Höhenmesser enthält eine Manometerdose i, die über eine
Glange 3 mit einem Träger 2 verbunden ist. |
se Dose steuert eine Zeigernadel 4 über |
einen 1;Tbersetzungsmechanismus 5 unter Ein- |
"'@fia@tung eines zusätzlichen Behälters oder |
'einer Kapsel 6, welche zur Berichtigung der |
Messung dient und mit der Außenluft durch einen kleinen Kanal? in Verbindung steht,
der einen Durchflußquerschnitt aufweist, der entsprechend zur Drosselung dieses
Durchflusses ausgebildet ist.
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Ohne Berücksichtigung des zusätzlichen Behälters 6 würde das Instrument
(Fig. 2) eine aufsteigende Kurve a-b-c und eine absteigende Kurve c-d-x liefern,
die in bezug auf die ideale Kurve a-c versetzt sind. Die Teile b-c und d-a werden
in einer mehr oder weniger langen Zeit durchlaufen.
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Trägt man dem zusätzlichen, zur Berichtigung dienenden Behälter 6
Rechnung, so gehen die aufsteigende und absteigende Kurve in einen einzigen Linienzug
über und fallen mit der genauen Kurve a-c zusammen. Mit Zunahme der Steigung eines
mit dem Höhenmesser ausgerüsteten Flugzeugs deformiert sich nämlich die zusätzliche
Büchse 6 unter dem Druck der in ihr enthaltenen Luft, der infolge der Drosselung
7 größer ist als der Außendruck, wobei sich ihre Deformationen zu denjenigen der
Manometerbüchse i addieren. Werden die Drucke P als Abszissen und die Höhen H als
Ordinaten aufgetragen, so drückt sich die Deformation der Kapsel 6 für einen Druck
p durch die Strecke x-y aus, so daß die aufsteigende Kurve in jedem Augenblick mit
der genauen Kurve a-c zusammenfällt. Da die zusätzliche Kapsel 6 eine enge Abströmleitung
enthält, strömt die in ihr enthaltene Luft durch diese Leitung ab, und diese Korrektur
x-y oder b-c verschwindet am Ende der Bewegung genau innerhalb einer Zeit, welche
durch die Abströmleitung 7 geregelt werden kann und gleich derjenigen Zeit ist,
die die Büchse i braucht, um, wie oben angegeben, den Teil b-c der Kurve zurückzulegen.
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Dieselben überlegungen kann -man ausführen, indem man vom Punkte c
ausgeht und den Teil d-a der Kurve betrachtet; die Luft strömt dann wieder in die
zusätzliche Kapsel 6 zurück, statt wie vorher aus ihr abzuströmen, und die absteigende
Kurve fällt wiederum mit der genauen Kurve c-a zu-
sammen.
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Bei dem Beispiel gemäß Fig. 3 ist die zusätzliche Kapsel zwischen
dem Träger :2 und der Manometerdose i eingeschaltet. Die Korrekturdose 6 kann auch
auf die Manometerdose i längs einer bestimmten Oberfläche yu.-u. gesetzt werden,
wie in Fig. 4 gezeigt.
Bei dein Beispiel gemäß Fig. 5 ist die zus
iltzliche Kapsel 6 in den Übersetzungsmechanismus eingeschaltet.
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Fig.6 zeigt eine technische Ausführungsform einer zusätzlichen Kapsel
6, die von einem starren Schälchen io gebildet wird, auf dessen Ränder eine
elastisch deformierbare Membran i i gelötet ist, die ein Gabelgelenk 12 trägt. Der
Querschnitt der von einer Röhre 7 ,gebildeten Abströmleitung wird durch entsprechendes
Abflachen dieser Röhre eingestellt. Die Deformationen der Membran i i werden in
beiden Ringen durch einen inneren Anschlag 15 und eine äußere Platte 16 begrenzt,
wobei diese Platte 16 axial für den Durchlaß des Gabelgelenks 12 durchbohrt ist.
Der nach unten vorspringende Boden 17 des Schälchens io wird bei dieser Ausführung
an die deformierbare Membran i der Manometerdose angelötet.
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Bei dem Beispiel der Fig. 7 wird die zusätzliche Kapsel 6 von einem
elastisch deformierbaren Schälchen gebildet, das umgekehrt auf die Manometerdose
gesetzt und mit ihren Rändern auf die deformierb.are Membran i dieser Manometerdose
gelötet wird.
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Wie .genauer in Fig. 8 gezeigt, können die Manometerdose i und die
zusätzliche oder korrigierende Kapsel 6 durch Röhrenfedern ik und 61' ersetzt
werden, wobei die Röhrenfeder 6k natürlich wieder eine Undichtigkeit in Form einer
engen Leitung 7 enthält.
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Die Erfindung läßt sich ebenfalls für Manometer anwenden, die zur
Messung von höherem Drucken als dem Atmosphärendruck dienen. In diesem Fall wird
die Kapsel i, wie namentlich auf Fig. g zu sehen ist, innen durch die Leitung 18
dem zu messenden Druck P ausgesetzt. Der Druck P deformiert die gemeinsame Berührungsfläche
m-n zwischen der Dose i und der zusätzlichen Kapsel 6; dadurch wird das in dieser
zusätzlichen Kapsel 6 enthaltene Fluidum komprimiert und für eine begrenzte, durch
:den Querschnitt der Durchflußleitung bestimmte Zeit eine Deformierung dieser Kapsel
hervorgerufen.
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In allen Fällen kann man auch zur Füllung der korrigierenden Kapsel
6 ein anderes Fluidum als Luft, beispielsweise eine Flüssigkeit, wählen. Die Leck-
oder Bremsleitung 7 wird dann in ein Gefäß i9 münden, das einen Vorrat an jener
Flüssigkeit enthält.
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Wie namentlich auf Fig. i i und i2 gezeigt ist, kann man Gefäße i
und 6 verschiedener Gestalt kombinieren.
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Fig. i i zeigt eine Ausführungsform, bei der eine Manometerdose .durch
einen in Gestalt eines krummen Rohrs 6 ausgebildeten Behälter korrigiert wird, während
Fig. 12 eine umgekehrte Kombination zeigt.
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Natürlich dienen die beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen
lediglich zur Veranschaulichung der Erfindung und können in allen Einzelheiten vielfach
abgewandelt werden.