DE691695C

DE691695C - Heavy knife

Info

Publication number: DE691695C
Application number: DE1937A0081625
Authority: DE
Inventors: Dr Anton Graf
Original assignee: Askania Werke AG
Current assignee: Askania Werke AG
Priority date: 1937-01-12
Filing date: 1937-01-12
Publication date: 1940-06-03

Description

Schweremesser Die Erfindung betrifft einen Schweremesser, der im Prinzip darauf beruht, daß durch eine unter dem Einfluß der Schwereänderung stehende Masse ein Gasvolumen verschoben und die Verschiebung durch ein Anzeigegerät, insbesondere ein einen Flüssigkeitstropfen enthaltendes Kapillarrohr, sichtbar gemacht wird. Die Verschiebung des Gasvolumeüs ist dann ein Maß für die zu ermittelnde Schwereänderung.Heavy knife The invention relates to a heavy knife which in principle is based on the fact that a mass is under the influence of the change in gravity a gas volume shifted and the shift by a display device, in particular a capillary tube containing a drop of liquid is made visible. The shift in the gas volume is then a measure of the change in gravity to be determined.

Die bekannten Schweremesser dieser Art bestehen im wesentlichen aus einer Quecksilhersäule, welche die unter dem Einfluß der Schwerkraft stehende Masse bildet und die von einem als Gegenkraft wirkenden Gasvolumen abgestützt wird. Derartige Geräte sind wegen der relativ starken Änderung des Gasdruckes mit der Temperatur sehr stark temperaturabhängig und benötigen infolgedessen eine besondere Vorrichtung zur Gleichhaltung der Temperatur, die-im Hinblick auf die hohen Anforderungen an die Genauigkeit recht große Abmessungen erhält und damit die Handhabung des Apparates ungewöhnlich erschwert. The known heavy knives of this type essentially consist of a column of mercury, which is the mass under the influence of gravity forms and which is supported by a gas volume acting as a counterforce. Such Devices are because of the relatively strong change in gas pressure with temperature very strongly dependent on temperature and therefore require a special device to maintain the same temperature, which-in view of the high demands on the accuracy receives quite large dimensions and thus the handling of the apparatus unusually difficult.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß dem Prinzip der Verschiebung eines Gasvolumens durch eine unter dem Einfluß der Schwereänderung stehende Masse zu besserem. Erfolge verholfen werden kann, wenn die in dem als Gegenkraft wirkenden Gasvolumen begründete große Temperaturabhängigkeit beseitigt wird. Dies wird unter Anwendung des bei statischen Schweremessern an sich bekannten Prinzips der Aufhängung der Masse an einer Feder der Erfindung gemäß dadurch erreicht, daß die unter dem Einfluß der Schwereänderung das nunmehrlediglich die Anzeige vermittelnde Gasvolumen verschiebende Masse an einem Federglied aus festem Federmaterial, also z. B. an einer Schraubenfeder, abgestützt wird. Für diese Feder kann ohne weiteres in bekannter Weise ein Material mit sehr kleinem Temperaturkoeffizienten des Elastizitätsmoduls gewählt und damit die Temperaturabhängigkeit ganz erheblich herabgemindert werden. The invention is based on the knowledge that the principle of displacement of a gas volume due to a mass under the influence of the change in gravity to better. Success can be helped if the act as a counterforce Large temperature dependency caused by gas volume is eliminated. This is under Use of the suspension principle, which is known per se for static gravity knives the mass of a spring according to the invention achieved in that the under the Influence of the change in gravity is the gas volume now only providing the display displacing mass on a spring member made of solid spring material, so z. B. at a coil spring. For this spring can easily be known in Way a material with a very small temperature coefficient of elasticity selected and thus the temperature dependency can be reduced quite considerably.

In zweckmäßiger Ausbildung des Erfindungsgedankens wird die Masse mit einer oder mehreren Gaskammern verbunden oder als Gaskammer oder als ein Teil derselben ausgebildet, und es wird (werden) die an dem einen Ende der Kapillare angeschlossene(n) Kammer(n) so abgeschlossen, daß sich ihr(e)-; Volumen unter der durch die Schwereänderub bedingten Verlagerung der Masse änder,t (ändern). Diese Ausführung ist auch ins- -fern vorteilhaft, als sie mit sehr einfachen und zuverlässig wirkenden Mitteln eine Kompensation der restlichen Temperaturabhängigkeit gestattet. Diese Kompensation kann dadurch erreicht werden, daß ein in sich abgeschlossenes Gasvolumen mit der durch die Masse gesteuerten Gaskammer oder mit der von dieser zur Kapillare führenden Leitung verbunden und die Verbindung mit einem unter den durch die restliche Temperaturabahängigkeit verursachten Druckschwankungen nachgiebigem Abschluß, z. B. einer Flüssigkeitssäule, versehen ist, wobei dafür gesorgt wird, daß das Gasvolumen einen Druckunterschied gegenüber dem angeschlossenen Kapillarende aufweist. In an expedient embodiment of the inventive concept, the mass connected to one or more gas chambers or as a gas chamber or formed as a part thereof, and it will (be) those at one end the capillary connected (n) chamber (s) so closed that you (e) -; volume under the displacement of the mass caused by the change in gravity change, t (change). This design is also advantageous in that it is very simple and easy to use reliably acting means a compensation of the remaining temperature dependency allowed. This compensation can be achieved in that a self-contained Gas volume with the gas chamber controlled by the mass or with that of this connected to the capillary leading line and the connection with one of the pressure fluctuations caused by the remaining temperature dependence yieldable Completion, e.g. B. a liquid column, is provided, whereby it is ensured that that the gas volume has a pressure difference compared to the connected capillary end having.

Der Abschluß der federnd abgestützten Gaskammer kann in verschiedener Weise erfolgen, z.B. durch eine Flüssigkeit oder dadurch, daß eine oder mehrere Kammerwandungen nachgiebig, z. B. als Membran, ausgebildet werden. The conclusion of the resiliently supported gas chamber can be in different Way, e.g. by a liquid or by one or more Chamber walls compliant, z. B. be formed as a membrane.

Vorteilhaft ist es, an das andere Kapillarende ebenfalls eine in sich geschlossene Gaskammer oder Kammergruppe anzuschließen, um Änderungen des äußeren Luftdruckes unschädlich zu machen. Dabei empfiehlt es sich, die Anordnung so zu treffen, daß der Abnahme des Volumens auf einer Seite der Kapillare eine Zunahme des Volumens auf der anderen Seite entspricht. Das bedeutet nämlich eine größere Empfindlichkeit des Meßgerätes. It is advantageous to also have an in to join closed gas chamber or group of chambers to make changes to the exterior To render the air pressure harmless. It is advisable to arrange the arrangement like this meet that the decrease in volume on one side of the capillary is an increase of the volume on the other hand. That means a bigger one Sensitivity of the measuring device.

Wird die federnd abgestützte Kammer in die andere Kammer eingesetzt, so ergibt sich ohne weiteres die einander entgegengesetzte Änderung der beiden Volumen und darüber hinaus ein schnell wirkender Temperaturaustausch der Kammern gegeneinander, der für die Meßgenauigkeit von Bedeutung ist. If the spring-supported chamber is inserted into the other chamber, this readily results in the opposite change in the two volumes and, moreover, a fast-acting temperature exchange between the chambers, which is important for the measurement accuracy.

Die Zeichnungen veranschaulichen einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes. The drawings illustrate some embodiments of the Subject of the invention.

In dem einfachsten Falle nach Abb. I ist die träge Masse I als obere Wand einer Gaskammer 2 ausgebildet, deren senkrechte Wände 3 nachgiebig ausgebildet sind, so daß sie den Verlagerungen der Masse I unter dem Einfluß der Schwereänderungen folgen, d. h. das Volumen der Kammer 2 verändern können. Die Masse I ist an der Schraubenfeder 4 aufgehängt. Diese ist der Einfachheit halber als Rohr, z. B. aus Quarz, ausgebildet und an die Kapillare 5 angeschlossen. Diese enthält in bekannter Weise zur Siditbarmachung der Gasvolumenverschiebung einen Flüssigkeitstropfen. Sinkt infolge einer Zu nahme der Schwere die Masse 1 nach unten, gQ wird das Volumen der Kammer 2 vermindert, d. h. das in ihr befindliche Gas durch das gleichzeitig durch die Feder gebildete Rohr in die Kapillare 5 geschoben; der Tropfein 6 wandert also in diesem Falle nach rechts. In the simplest case according to Fig. I, the inertial mass I is the upper one Wall of a gas chamber 2 is formed, the vertical walls 3 of which are flexible are so that they are the displacements of the mass I under the influence of the changes in gravity following. H. can change the volume of chamber 2. The earth I is at that Helical spring 4 suspended. For the sake of simplicity, this is a tube, e.g. B. off Quartz, formed and connected to the capillary 5. This contains in well-known Way to Siditbarmachung the gas volume shift a drop of liquid. If the mass 1 sinks as a result of an increase in gravity, gQ becomes the volume the chamber 2 is reduced, d. H. the gas in it through the at the same time tube formed by the spring pushed into the capillary 5; the drop in 6 migrates so in this case to the right.

Selbstverständlich ist die Wirkung die gleiche, wenn zur Verbindung der Gaskammer 2 mit der Kapillare 5 eine besondere Rohrleitung vorgesehen und die Schraubenfeder 4 nur als solche verwendet wird. Of course, the effect is the same when connected the gas chamber 2 with the capillary 5 is provided a special pipeline and the Helical spring 4 is only used as such.

Sollen dieAnderungen des atmosphärischen Druckes unwirksam gemacht. werden, so braucht an das rechte Ende der Kapillare nur eine zweite Gaskammer 7 gemäß Abb. 2 angeschlossen zu werden. An der grundsätzlichen Wirkung wird dadurch nichts geändert. Shall make the changes in atmospheric pressure ineffective. only a second gas chamber 7 is required at the right end of the capillary to be connected according to Fig. 2. The basic effect is thereby nothing changed.

Bei dem weiteren Ausführungsbeispiel nach Abb. 3 ist die Gaskammer 2 als Behälter mit starren Wandungen ausgebildet und taucht in eine Abdichtungsflüssigkeit 8 ein, welche die zweite Kammer 7 aufnimmt. Hier ist nämlich die an der Feder 4 aufgehängte Kammer 2 in die andere Kammer 7 eingesetzt. In the further embodiment according to Fig. 3 is the gas chamber 2 designed as a container with rigid walls and immersed in a sealing liquid 8, which the second chamber 7 receives. Here is the one on spring 4 suspended chamber 2 inserted into the other chamber 7.

Der Boden der Kammer 2 ist mit ein oder mehreren Löchern versehen für freien Zutritt der Abdichtungsflüssigkeit 8 in die Kammer 2. The bottom of the chamber 2 is provided with one or more holes for free entry of the sealing liquid 8 into the chamber 2.

Die Feder 4 kann wieder als Rohrleitung zum Anschluß an das eine Ende der Kapillare 5 dienen, deren anderes Ende über eine Leitung 9 mit der Kammer 7 verbunden ist. The spring 4 can again be used as a pipe for connection to the one Serve the end of the capillary 5, the other end via a line 9 to the chamber 7 is connected.

Diese Vbrrichtung arbeitet wie folgt: Bei Zunahme der Schwere sinkt die Gaskammer 2 (deren Deckel 2a als Massenträger ausgebildet sein kann) und taucht dabei tiefer in die Flüssigkeit 8 ein. Dadurch wird das Gas in der Kammer 2 durch die Rohrfeder 4 zur Kapillare verschoben. Bei dieser Ausführung - entspricht einer Abnahme des Volumens der Kammer 2 eine Zunahme des Volumens der Kammer 7 um den gleichen Betrag. Das hat eine Steigerung der Empfindlichkeit und der auf den Anzeigetropfen wirkenden Richtkräfte zur Folge. This direction works as follows: As the severity increases, it decreases the gas chamber 2 (the cover 2a of which can be designed as a mass carrier) and is immersed deeper into the liquid 8. This allows the gas in the chamber 2 through the Bourdon tube 4 moved to the capillary. In this version - corresponds to one Decrease in the volume of the chamber 2 an increase in the volume of the chamber 7 by the same amount. That has an increase in sensitivity and that on the display drop acting straightening forces result.

Bei der Ausführung nach Abb. 3 ist durch den Einbau der federnd abgestützten Gaskammer 2 in die andere Kammer 7 dafür gesorgt, daß zwischen den beiden Kammern ein guter und schneller Temperaturausgleich eintritt, so daß etwa auftretende Temperaturänderungen sich gleichmäßig auf beide Gasvolumen. auswirken und dadurch ihr Einfluß auf das Meßergebnis kompensiert wird. Dagegen muß zum Ausgleich der Anderung der Federspannung in Abhängigkeit von derTemperatur eine besondere Vorkehrung getroffen werden, sofern man sich nicht damit begnügt, den Einfluß der Temperatur auf die Federspannung rechnerisch zu berücksichtigen. In the version according to Fig. 3, the resiliently supported Gas chamber 2 in the other chamber 7 ensured that between the two chambers a good and quick temperature equalization occurs, so that any temperature changes that occur equally on both gas volumes. affect and thereby their influence on the Measurement result is compensated. On the other hand, to compensate for the change in spring tension Depending on the temperature, special precautions must be taken if one is not satisfied with the influence of temperature on the Spring tension to be taken into account mathematically.

Dem Temperaturausgleich der Feder dient folgende Vorrichtung: Ein verhältnismäßig kleines, in sich abgeschlossenes Gasvolumen I0 ist über ein U-förmiges Rohr II mit einer der beiden Gaskammern, im Falle der Abb. 3 mit der Gaskammer 2, verbunden. In das U-Rohr 11 ist eine Abschlußflüssigkeit 12 eingefüllt, damit der Druck des Volumens 10 um einen kleinen Betrag unterschiedlich ist von den Drücken in den Kammern 2 oder 7. Der durch diese Vorrichtung bewirkte Temperaturausgleich erklärt sich in der Weise, daß z. B. bei einer Temperaturerhöhung und dadurch bedingten Verlängerung der Feder das Volumen der Gaskammer 2 kleiner wird und deshalb der Anzeigetropfen nach links wandern würde. The following device is used to equalize the temperature of the spring: A relatively small, self-contained gas volume I0 is about a U-shaped Pipe II with one of the two gas chambers, in the case of Fig. 3 with gas chamber 2, tied together. In the U-tube 11, a final liquid 12 is filled so that the Volume 10 pressure is a small amount different from the pressures in chambers 2 or 7. The temperature equalization brought about by this device explains itself in such a way that z. B. at a temperature increase and thereby caused Extension of the spring the volume of the gas chamber 2 is smaller and therefore the Display drop would move to the left.

Das Gas in der Kammer 10 hat nun in diesem Falle einen kleineren Druck als das Gas in der Kammer 2, so daß sich das Gasvolumen 10 unter der Temperatursteigerung weniger ausdehnt als das in der Kammer 2 und dadurch infolge des Überdruckes in der Kammer 2 gegenüber der Kammer 10 die Abdichtungsfiüssigkeit 12 in Richtung auf die Kammer 10 verschoben wird. Das bedeutet eine Volumenvergrößerung der Kammer 2, welche die Verkleinerung infolge Nachgebens der Feder unter der Temperatursteigerung ausgleicht.The gas in the chamber 10 now has a lower pressure in this case than the gas in the chamber 2, so that the gas volume 10 is below the increase in temperature expands less than that in chamber 2 and therefore due to the overpressure in the chamber 2 opposite the chamber 10, the sealing liquid 12 in the direction of the chamber 10 is moved. This means an increase in volume of the chamber 2, which shows the reduction in size due to the yielding of the spring under the increase in temperature compensates.

Zur Steigerung der Temperaturunabhängigkeit des Gerätes wird die äußere Kammer 7 nach dem Beispiel gemäß Abb. 3 doppelwandig ausgebildet und der zwischen den beiden Wänden liegende Hohlraum evakuiert. To increase the temperature independence of the device, the outer chamber 7 designed double-walled according to the example shown in Fig. 3 and the The cavity lying between the two walls is evacuated.

Um zum Beispiel beim Transport des Gerätes die federnd abgestützte Gaskammer 2 gegen Beschädigungen zu schützen, wird die Bewegungsfreiheit dieser Kammer durch Ansclzläge I3 begrenzt. For example, when transporting the device, the resiliently supported To protect gas chamber 2 against damage, the freedom of movement of this Chamber bounded by stops I3.

Ein wesentlicher Unterschied der Ausführungen nach Abb. 4 und 5 gegenüber denjenigen nach den Abb. 1 bis 3 liegt darin, daß die Abdichtungsflüssigkeit ein kommunizierendes System bildet und der eine Teil der Flüssigkeit von der Federkraft frei getragen wird. Im Falle der Abb. 4 ist die an der Feder 4 aufgehängte Kammer 2 mit der zweiten Kammer 7 durch ein federndes Verbindungsrohr 14 verbunden, das gewissermaßen einen Schenkel eines U-Rohres darstellt, dessen anderen festen Schenkel das Rohr I5 bildet. Von der Kammer 7 führt ein Rohr I6 zum einen Ende der Kapillare, während das andere Ende an die wieder gleichzeitig als Rohr ausgebildete Feder 4 angeschlossen ist. A major difference between the versions according to Fig. 4 and 5 Those according to Figs. 1 to 3 is that the sealing liquid is a communicating system forms and one part of the liquid from the spring force is carried freely. In the case of Fig. 4, the chamber is suspended from the spring 4 2 connected to the second chamber 7 by a resilient connecting tube 14 which to a certain extent represents one leg of a U-tube, the other fixed leg forms the tube I5. From the chamber 7 a tube I6 leads to one end of the capillary, while the other end is attached to the spring 4, which is again simultaneously designed as a tube connected.

Bei dieser Ausführung ergibt sich ein besonderer Effekt. Wenn z. B. wegen Zunahme der Schwere die Gaskammer 2 sinkt, so fließt aus der Kammer 7 Flüssigkeit in die Kammer 2 nach, und zwar so lange, bis die Flüssigkeitsspiegel gleiches Niveau haben. This design has a special effect. If z. B. because of the increase in gravity, the gas chamber 2 drops, so flows from the chamber 7 liquid into chamber 2 until the liquid level is the same to have.

Die hierdurch bewirkte Vergrößerung der Belastung der Feder 4 verursacht ein weiteres Absinken der Kammer 2 und damit wieder ein weiteres Zufließen von Flüssigkeit in die Kammer 7 so lange, bis die wachsende Federspannung das Gleichgewicht hält. Durch diesen Effekt läßt sich eine ganz bedeutende Erhöhung der Empfindlichkeit erreichen, da ja die Größe diese Effektes lediglich von der Größe der beiden Oberflächen in den Kammern 7 und 2 und der Federkonstante und dem spezifischen Gewicht der Flüssigkeit abhängt. The resulting increase in the load on the spring 4 caused a further lowering of the chamber 2 and thus a further inflow of liquid in the chamber 7 until the increasing spring tension maintains equilibrium. This effect allows a very significant increase in sensitivity Achieve, since the size of this effect only depends on the size of the two surfaces in chambers 7 and 2 and the spring constant and the specific gravity of the liquid depends.

Grundsätzlich der gleiche Sondereffekt ist bei der Ausführung nach Abb. 5 vorhanden. Basically the same special effect is when running after Fig. 5 available.

Hier ist statt des nachgiebigen U-Rohrschenkels 14 eine starre Heberleitung vorgesehen, die aus zwei Hebern 17a und 17b besteht. Instead of the flexible U-tube leg 14, there is a rigid siphon line provided, which consists of two lifters 17a and 17b.

Die einen Enden der beiden Heber sind mit der Kammer 2 fest verbunden, während die anderen Enden in den üb'rigen Teil der Abdichtungsfiüss igkeit eintauchen, den die Kammer 7 aufnimmt. Diese Ausführung hat gegenüber derjenigen nach Abb. 4 den Vorteil, daß für die kommunizierende Verbindung stärkere Rohre benutzt werden können, wodurch wieder die Flüssigkeitsreibung vermindert wird. One end of the two jacks are firmly connected to chamber 2, while the other ends are immersed in the remaining part of the sealing liquid, which the chamber 7 receives. This version has compared to the one according to Fig. 4 the advantage that stronger pipes are used for the communicating connection can, whereby the fluid friction is again reduced.

Für die Ausführungen nach den Abb. 4 und 5 können selbstyerständlich die Anschläge I3 nach Abb. 3 sowie die doppelwandige Ausbildung der äußeren Kammer 7 ebenfalls verwendet werden. For the designs according to Figs. 4 and 5, it goes without saying the stops I3 according to Fig. 3 and the double-walled design of the outer chamber 7 can also be used.

Das allen besprochenen Ausführungsformen gemeinsame Anzeigeprinzip hat den wesentlichen Vorzug, daß durch Wahl möglichst verschieden großer Querschnitte für die Kapillare und die Gaskammern eine große Übersetzung und damit hohe Ableseempfindlichkeit gegeben ist. Wesentlich ist ferner, daß im Gegensatz zu den sonst gebräuchlichen optischen Ablesemethoden eine Lichtquelle und die dadurch bedingte Wärmezufuhr entfällt. The display principle common to all the embodiments discussed has the essential advantage that by choosing cross-sections of different sizes as possible a large translation for the capillary and the gas chambers and thus high readability given is. It is also essential that in contrast to the otherwise common optical reading methods a light source and the associated heat supply is omitted.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Device for measuring gravity (gravitation), in the case of a mass under the influence of a change in gravity a gas or Liquid volume shifted and the shift, in particular using a capillary, characterized in that the under the influence a change in gravity, the gas volume shifting mass on a spring member solid spring material is supported.

2. Apparatus according to claim I, characterized in that the resilient supported mass connected to one or more gas chambers or as such or part of the same is formed and the connected to one end of the capillary (n) Chamber (s) is (are) closed in such a way that the chamber volume is under the influence the change in severity changes.

3. Apparatus according to claim I and 2, characterized by a liquid seal the chamber (s).

4. Apparatus according to claim I and 2, characterized in that one or more of the chamber walls yieldable, e.g. B. are designed as a membrane.

5. Apparatus according to claim I and 2, characterized in that for compensation the temperature dependence of the spring a self-contained gas volume (10) with the gas chamber controlled by the mass or with that of this to the capillary leading line connected and the connection with one under by the temperature dependence caused pressure fluctuations compliant closure, z. B. a column of liquid (12), is provided, the gas volume having a pressure difference compared to the connected Has capillary end.

6. Apparatus according to claim 1 and 2, characterized in that one second chamber or group of chambers is connected to the other end of the capillary.

7. Apparatus according to claim 6, characterized by the arrangement of the Chambers, such that the decrease in volume on one side of the capillary a Increase in volume on the other hand (Fig. 3).

8. Apparatus according to claim 6 and 7, characterized in that the resilient supported chamber (s) is (are) inserted into the second chamber.

9. Device according to Claims I to 3 or the further subclaims, characterized in that the sealing liquid is a communicating system and part of the liquid is freely carried by the spring force (Fig. 4, 5).

10. Apparatus according to claim 9, characterized in that the to the resiliently supported chamber (nj connected legs of the communicating pipe system is (are) designed as a spring (I4).

I I. Device according to claim 9, characterized in that the communicating Connection is designed as a (rigid) transfer line (I7a, I7b) and the free end of the lifter immersed in the remaining part of the sealing liquid.

12. Apparatus according to claim 9, 10 or II, characterized in that the capillary is switched on in the communicating connection.

13. Apparatus according to claim 1 and 2 or the further subclaims, characterized in that the spring (4) for supporting the one gas chamber is designed as a tube for connecting this chamber to the capillary.

14. Apparatus according to claim I or 2 or the further subclaims, characterized in that the freedom of movement of the resiliently supported chamber is limited by stops (I3).