DE742045C

DE742045C - Drehkolben-Differenzdruckmesser

Info

Publication number: DE742045C
Application number: DEI65382D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Ludwig Frank; Dr Paul Gmelin
Original assignee: IG Farbenindustrie AG
Current assignee: IG Farbenindustrie AG
Priority date: 1939-08-06
Filing date: 1939-08-06
Publication date: 1943-11-22

Description

Zur Messung von Differenzdrucken werden im allgemeinen U-Rohrmanometer mit Flüssigkeitsfüllung verwendet, wobei aus dem spezifischen Gewicht und dem Ausschlag der Flüssigkeitssäule -der Differenzdruck bestimmt werden kann. Für Betriebsdrucke bis zu etwa 100 at lassen sich die U-Rohre aus durchsichtigem Werkstoff, z. B. Glas, herstellen, so daß die Höhendifferenz der Flüssigkeitsspiegel einwandfrei ablesbar ist und damit die Differenzdruckmessung auf eine absolute Längenmessung zurückgeführt wird. Bei höheren Betriebsdrücken sind U-Rohre aus derartigen Werkstoffen nicht mehr verwendbar. Für die Übertragung der Spiegeldifferenz aus dem Druckraum sind daher besondere elektrische oder magnetische Einrichtungen notwendig, die aber zusätzliche Meßfehler mit sich bringen.

so Es ist ferner bekannt, zur Messung des Unterschiedes zweier Drucke die letzteren auf die beiden Seiten einer Biegehaut oder eines Kolbens wirken zu lassen. Bei der Verwendung von Kolben hat man den störenden Einfluß der Ruhereibung beseitigt, indem man dem Kolben eine ständig in gleichem Sinn oder eine hin und her gehende Drehung erteilte; infolge der Verwendung einer starren Kolbenstange üblicher Bauweise ergeben sich bei solchen Geräten jedoch bei hohen Drucken S chwierigkeiten.

Es wurde nun gefunden, daß man einen besonders vorteilhaften, insbesondere für hohen Betriebsdruck geeigneten Drehkolben-Differenzdruckmesser, bei dem die Kolbenstange durch Stopfbuchsen nach außen geführt ist, erhält, wenn man erfindungsgemäß die auf Zug beanspruchte, vorzugsweise in senkrechter Bewegungsrichtung arbeitende Kolbenstange so dünn und quer nachgiebig ausbildet, daß durch ungenaues Fluchten ihrer Führungsteile hervorgerufene Verbiegungen keine

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gegenüber den normal vorhandenen Reibungskräften merklichen zusätzlichen Reibungskräfte verursachen.

Es ist zwar bekannt, für gewöhnliche Druckmessungen Geräte mit senkrecht beweglichem Drehkolben zu verwenden und dessen durch Stopfbuchsen geführte Kolbenstange nur auf Zug zu beanspruchen, jedoch fehlt allen derartigen Ausführungen das besondere Merkmal der Ouernachgiebigkeit der Kolbenstange.

In Abb. ι ist eine Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung beispielsweise wiedergegeben, α ist der Zylinder mit auswechselbaren Laufbüchsen b_u b%, und b_s zum genauen Führen und Abdichten des Kolbens c und der Kolbenstange d. Die Laufbüchsen werden je nach den Betriebsbedingungen aus Metall oder aus nachgiebigem nichtmetallischem Werkstoff hergestellt. Die Kolbenstange kann mittels des Drehstückes e, in welchem sie sich frei auf und ab bewegen kann, durch den Motor/ so gedreht werden, daß die Ruhereibung unwirksam gemacht wird. Mittels des Kugellagers g und der Bänder Ji₁ und Iu ist die Kolbenstange am einen Ende des Waagebalkens i aufgehängt; am anderen Ende des Waagebalkens heben Gegengewichte k das Eigengewicht des Kolbens und seiner Zubehörteile auf, so daß durch die kleinste Kraftwirkung auf den Kolben eine Auf- oder Abwärtsbewegung bewirkt wird. Die Drucke, deren Unterschied gemessen werden soll, z. B. diejenigen am Ein- und Ausgang eines Reaktionsgefäßes, werden durch die Rohrleitungen / und m den Kolbenstirnflächen zugeführt. Die Gegenkraft wird durch eine Feder η geliefert. Die Verwendung einer solchen Feder gestattet, die den Waagebalken belastenden Kräfte klein zu halten und daher Schneiden und Lager zu schonen.

In manchen Fällen zieht man es vor, an Stelle von Federn Gewichtspendel zum Hervorrufen der ausschlagabhängigen Gegenkraft *5 zu verwenden. Abb. 2 zeigt als Gewichtspendel ein einfaches Neigungsgewicht 0, Abb. 3 eine an sich bekannte zum Wurzelziehen geeignete Vorrichtung für Mengenstromaufzeichnung, bei der das das Gewicht ρ tragende Band über eine Leitkurve q geführt wird. Geräte, mit denen sehr große Druckunterschiede gemessen werden sollen und die dementsprechend einen Kolben von nur kleinem Durchmesser haben, werden besonders vorteilhaft nicht .mit einem kurzen scheibenförmigen Kolben, der in einer langen zylindrischen Dichtung gleitet, ausgerüstet (vgl. Abb. 1), sondern in solchem Falle macht man zweckmäßig den Kolben c länger als den KoI-benweg zwischen den äußersten Ausschlägen und führt ihn in dem Zylinder nur durch eine verhältnismäßig kurze Ringfläches (Abb. 3); die genaue Herstellung derart kurzer Ringflächen ist einfacher als die langer zylindrischer Bohrungen und Laufbüchsen.

Die Kolbenstange wird, insbesondere in Geräten, die bei hohen Drucken, z. B. bei 200 at, 500 at, 1000 at oder noch höheren Drucken arbeiten, so ausgebildet, daß sie zwischen ihren drei Führungsstellen im Zylinder, zweckmäßig auch noch außerhalb des Zylinders, quer nachgiebig ist. Sie wird also sehr dünn, z. B. bei einer Länge zwischen den* Zylinderdeckeln von etwa 120 mm nur ungefähr 2 mm stark, ausgeführt. Dadurch werden die Anforderungen an das genaue Ausrichten der Führungen durch die Laufbüchsen in den Zylinderdeckeln und im Zylinder sowie durch die Drehstücke e und g beträchtlich gemindert, und man hat volle Freiheit, die drei Führungen im Zylinder in erster Linie druckdicht zu gestalten. Die dünne Kolbenstange ergibt überdies nur sehr geringe Reibungswiderstände; diesekönnen leicht unter '/looo des Skalenendwertes gehalten werden. Die Richtungen der auftretenden Kräfte sind so gewählt, daß die Kolbenstange keinen Dru^kbeanspruchungen ausgesetzt wird. In vielen Fällen empfiehlt es sich, den Antrieb zur Drehung des Kolbens innerhalb des Zylinders auf die Kolbenstange zu übertragen, wie dies in Abb. 4 beispielsweise dargestellt ist. Hier greift der Motor/ mittels der durch die Zylinderwandung seitlich durchgeführten Welle w über ein Kegelzahnrad an dem Drehstück e an. Es wird so ermöglicht, die Kolbenstange d dort, wo sie aus dem Zylinder herausgeführt wird, besonders dünn auszuführen, da sie praktisch keinen Verdrehungsbeanspruchungen unterworfen ist.

Ein besonderer Vorteil erfindungsgemäß ausgeführter Geräte besteht darin, daß man jederzeit das eingebaute Gerät an Ort und Stelle, ohne irgendwie den Betrieb oder die laufenden Messungen zu stören, in absolutem Maße eichen oder seine Empfindlichkeit prüfen kann. Man braucht zu diesem Zweck nur für Mittel zum Anbringen von als Gegenkraft dienenden zusätzlichen Gewichten am unteren Ende der Kolbenstanger oder der dieser abgewandten Seite des Waagebalkens bzw. einer vom Kolben verstellten Rolle zu sorgen. Die Mehrzahl der bisher bekannten Druckunterschiedsmesser erlaubt eine solche Prüfung oder Eichung während des Betriebes nicht; diese Geräte können nur auf dem Prüfstand oder im Laboratorium geeicht werden, oftmals nur bei niedrigen Drucken (bis etwa 6at), da die zum Eichen üblichen U-Rohre sich kaum für höhere Drucke verwenden lassen.

Erfindungsgemäß ausgeführte Geräte sind für alle Druckstufen brauchbar; ganz beson-

ders geeignet sind sie für das Arbeiten bei hohen und.höchsten Drucken. Außer der Möglichkeit, sie jederzeit im betriebsmäßig eingebauten Zustand und ohne Störung der laufenden Messungen absolut^ zu eichen, zeichnen sie sich durch leichte Anpassung an wechselnde Betriebsverhältnisse aus, da sich die Größe des Meßbereiches und die Lage des Nullpunktes (bis zur völligen Unterdrückung) durch Ändern von Gewichten oder/ünd Federn äußerst einfach nach Wunsch einstellen lassen. Überdies sind die Geräte bei sachgemäßer Ausführung auch in rauhem Betrieb ohne weiteres verwendbar.

Treten die Drucke, deren Unterschied gemessen werden soll, in Flüssigkeiten auf, so kann man im allgemeinen diese Flüssigkeiten und damit die Drucke unmittelbar auf die Kolbenstirnflächen wirken lassen; die Kolbenschmierung wird dabei meist von diesen Flüssigkeiten ausgeübt. Bei Messungen an Gasen und Dämpfen empfiehlt es sich, die Drucke hydraulisch, z. B. durch Öl, in den Zylinder zu übertragen; das Öl übernimmt dann zugleich die Schmierung. In diesem Falle schaltet man die Druckzuleitungen, und zwar oberhalb des oberen Zylinderendes Gefäße t und u ein (Abb. 3), in denen die Flüssigkeit eine im Verhältnis zum Zylinderquerschnitt große freie Oberfläche hat. Auf diese Weise werden Ungleichheiten der Flüssigkeitsstände in den Gefäßen t und u, wie sie durch Lageveränderungen des Kolbens oder auch als Folge von Undichtheiten auftreten können, so klein gehalten, daß sie nicht stören können. Das Ventil ν gestattet, bei Bedarf die Flüssigkeitsspiegel auszugleichen. Zweckmäßig schaltet man in die Zuleitungen noch Filter zum Reinhalten des Gerätes ein.

Claims

Patentansprüche:

i. Drehkolben-Differenzdruckmesser, insbesondere für hohen Betriebsdruck, bei dem die Kolbenstange durch Stopfbuchsen nach außen geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die auf Zug beanspruchte, vorzugsweise in senkrechter Bewegungsrichtung arbeitende Kolbenstange so dünn und quer nachgiebig ist, daß durch ungenaues Fluchten ihrer Führungsteile hervorgerufene Verbiegungen keine gegenüber merklichen zusätzlichen Reibungskräfte verursachen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 mit beiderseits durch die Zylinderdeckel durchgeführter Kolbenstange und einem zur Vermeidung der Ruhereibung gedrehten Kolben, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung des Kolbens mit dem Antrieb zu seiner Drehung innerhalb des Zylinders hergestellt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben länger als der Kolbenweg zwischen den äußersten Ausschlägen ist und daß zu seiner Führung in dem Zylinder nur eine verhältnismäßig kurze Ringfläche vorgesehen ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch Mittel zum Anbrinbringen von als Gegenkraft dienenden Ge- v> wichten an der senkrechten Kolbenstange selbst oder der dieser abgewandten Seite eines vom Kolben verstellten Waagebalkens oder einer vom Kolben verstellten Rolle zwecks Nullpunktverschiebung oder -unterdrückung oder zwecks Eichung der Vorrichtung.

Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden:

deutsche Patentschrift Nr. 255651, 153526, 13 806, 149 024;

amerikanische Patentschrift Nr. 2 138 152.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Berichtigungs Talatt zur Patentschrift 742 045 Klasse 42k Gruppe IQ/01.

Auf Seite 3 Zeile 26 ist zwischen "man" und "die^Heinzufügen ,^M±n^H und auf Seite 3 Zeile 52 1st vor"merklichen" einzufügen "den normal vorhandenen Reibungskräften.?