DE743513C - Quecksilberbarometer - Google Patents

Description

Das Quecksilberbarometer ist gewissermaßen eine Waage, bei der der Druck der Luftsäule durch, eine Quecksilbersäule tmmittelbar ausgewogen und deren Länge als S Maß des Luftdruckes benutzt wird.

Da die Länge der Quecksilbersäule auch durch, die Temperatur und die von der geographischen Breite und der Seehöhe des Beobachtungsortes abhängige Erdbeschleunigung beeinflußt wird, so ist eine Umrechnung der abgelesenen Länge auf angenommene Normalwerte der Quecksilbertemperatur und der Erdbeschleunigung erforderlich.

Bei sog. N'Ormalbaroinetem mit zwei Meßschenkein ist es ferner notwendig, die durch den lotrechten Abstand der beiden Kuppen gegebene Länge der Quecksilbersäule durch Bildung der Differenz zweier Ablesungen zu ermitteln.

Die an Hand mehrerer Tabellen oder ao Rechnungsgänge vorzunehmende Anbringung der Korrektionen und die gegebenenfalls hinzukommende vorherige Differenzbildung gestalten eine exakte Luftdruckbestimmting mittels Quecksilberbarometers umständlich und zeitraubend und bieten zu Rechenfehlern Anlaß. Diese Nachteile machen sich um so mehr bemerkbar, als Quecksilberbarometer in steigendem Maße nicht nur für wissenschaftliche Untersuchungen, sondern auch für tech-'

nische Zwecke, so für die Bestimmung der Luftdichte bei der Leistungsprüfung von Ventilatoren, Verdichtern, Motoren usw., bei aerodynamischen Untersuchungen, weiter insbesondere für flugtechnische Belange verwendet werden, bei denen es ebensosehr auf eine schnelle wie auf eine sichere Durchführung- der Messung ankommt.

Die Verwendung von Aneroidbarometern, ίο die bei zweckentsprechender Ausbildung von Temperatur und Erdbeschleunigung unabhängig sind, scheitert häufig an der zufolge von Alterungs-, Nachwirkungs- und Hysteresiserscheinungen zu geringen Meßgenauigkeit.

Es ist bereits bekannt, bei Meßgeräten durch ein in die Anzeigevorrichtung geschaltetes Differentialgetriebe Korrektionen in die Anzeige zu bringen. Zwecks Vereinfachung· der Benutzung von QuecksilberbaiOmetern mit einem auf die Quecksilberkuppe einzustellenden Visier wird die Temperaturberichtigung- der Anzeige unter Zwischenschaltung eines solchen Differentialgetriebes zwischen die Anzeigevorrichtung einerseits und die Einstellglieder für die Visiervorrichtung und für die Temperaturberichtigung andererseits erfindungsgemäß in. der Weise bewerkstelligt, daß durch das Einstellglied für die Temperaturberichtigung eine mit einer Temperaturkurvenschar versehene Skala gegenüber einem mit einer Luftdruckteilung- versehenen, vorzugsweise durchsichtigen und über der Skala angeordneten Maßstab verstellt wird. Zur Anbringung weiterer, z. B. durch Instrumentalfehler oder die Erdbeschleunigung bedingter Berichtigungen ist der Luftdruckmaßstab gegenüber einer festen Hilfsskala einstellbar. Bei zweischenkligen Barometern mit zwei Visieren werden erfindungsgemäß zwei Diff erentialgetrieb e hmtereinandergeschaltet, von denen das erste zur Bildung der Differenz der beiden Visierstellungen, das zweite zur Anbringung der Korrektionen dient. Die Zeichnungen zeigen das Prinzip schematisch in zwei Ausführungsbeispieien, ohne auf konstruktive Einzelheiten einzugehen. Bild ι zeigt die Anordnung bei einem einschenkligen Gefäßbarometer, Bild 2 bei !einem Normalbarometer mit zwei Meßschenkeln.

Die Barometerröhre 1 (Abb. 1) taucht mit ihrem unteren Ende in das Quecksilbergefäß 2. Auf einer parallel zu ihr angeordneten Schraubenspindel 3 gleitet eine Mutter4, die die an sich bekannte beliebig gestaltete Visiervorrichtung 5 trägt. Die Mutter ist in geeigneter Weise gegen Drehung gesichert. Die Einstellung des Visiers erfolgt durch Drehen des Stellknopfes 6. wo· durch die Schraubenspindel über die Kegelräder 7 und 8 gedreht wird. Mit dem Kegelrad 8 steht ein Kegelrad 9 in Eingriff, das auf der Achse 10 drehbar ist und die beiden Planetenräder 11, 12 eines Differentialgetriebes mit den Sonnenrädern 13, 14 trägt. Das Sonnenrad 13 ist mit dem Rollenzählwerk 15 gekuppelt. Auf der Zählerachse sitzt ein Zahnrad 16, das über das Gegenrad 17 den Zähler 16 einstellt.

Das Sonnenrad 14 ist mit der Achse 10 ver-"bunden, die durch den Stellknopf 19 gedreht werden kann und eine Schnecke 20 trägt, die mit einem Schneckenrad 21 in Eingriff steht. Auf dem Schneckenrad ist eine Temperaturkurvenschar angebracht, die den bei der Benutzung in Frage kommenden Bereich der Instrumenttemperatur umfaßt.

Über dem Schneckenrad liegt ein durchsichtiger Maßstab 22 mit einer Luftdruckteilung, der um die Achse des Schneckenrades drehbar ist und vermittels eines mit ihm verbundenen Zahnsegments 23 über eine Schnecke 24 durch den Stellknopf 25 verstellt werden kann. Der Maßstab trägt einen Zeiger 26, der vor der Skala 27 spielt. Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende: Zur Bestimmung des Barometerstandes wird zunächst durch Drehen des Knopfes 6 die Spindel 3 über die Kegelräder 7 und 8 so lange gedreht, bis die untere Visierkante des Nonienschiebers 5 mit dem höchsten Punkt der Quecksilberkuppe abschneidet. Zugleich dreht sieh das Kegelrad 9 mit den Planetenrädern 11 und 12. Das Sonnenrad 14 steht hierbei zufolge des durch die Feder 28 ausgelösten Reibungswiderstandes still, so daß das Sonnenrad 13 in Drehung versetzt und mit ihm der Zähler 15 verstellt wird. Dieser ist beispielsweise für Anzeige des Barometerstandes in mm QS eingerichtet und die Übersetzung· beispielsweise so gewählt, daß eine Umdrehung der letzten Ziffernscheibe einem Barometerstand von 1 mm QS entspricht. Gleichzeitig wird über das Radpaar 16, 17 der Zähler 18 verstellt, wobei das Übersetzungsverhältnis beispielsweise so gewählt ist, daß dieser den Luftdruck in Millibar angibt.

Zur Anbringung der Temperaturkorrektion wird zunächst die Temperatur der Quecksilbersäule an einem nicht dargestellten Thermometer in bekannter Weise abgelesen. Dann wird der Stellknopf 19 und mit ihm über die Schnecke 20 das Schneckenrad 21 so weit gedreht,. daß die der abgelesenen 1' Temperatur entsprechende Kurve dien feststehenden transparenten Maßstab in demjenigen Punkt der Luftdruckteiluing schneidet, der der Angabe des Zählwerkes entspricht. Da bei dieser Manipulation das die Planetenrädern, 12 tragende Kegelrad zufolge des Reibungswiderstandes der Schraubenspindel

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und ihrer Einstellvorrichtung· stillsteht, so rotieren die Planetenräder um ihre Achsie und verstellen hierbei die beiden Zählwerke über das Sonnenrad 13 bzw. das Vorgelege 16, 17 um den erforderlichen Betrag. Die Art der Einstellung trägt automatisch dem Umstand Rechnung, daß der Betrag der Temperaturkorrektion mit zunehmender Länge der Quecksilbersäule wächst.
Im Gegensatz hierzu kann für die Anbringung der wegen der Erdbeschleunigung erforderlichen Korrektion für einen feststehenden. Aufstellungsort des Barometers ein konstanter Betrag ,angesetzt werden, da die Erdbeschleunigung nur in sehr geringen Grenzen schwankt, so daß es für alle Fälle genügt, den Korrektionswert an Hand des Breitengrades und der Seehöhe des Aufstellungsortes ein für allemal für einen mittüenen Wert des Barometerstandes zu berechnen. Zu diesem Korrektionswert kann der durch Vergleich, mit einem Normalgerät ermittelte, sog. Instrumentälfehler addiert werden, dear gleichfalls konstant ist und etwaigen Ungenaiügkeiten der - Herstellung Rechnung trägt.

Dieser konstante Fehler wird durch eine entsprechende, einmalig vorzunehmende Verstellung des festen Maßstabes 22 berücksichtigt, indem dieser vermittels des Stellknopfes 25 so weit gedreht wird, daß der Zeiger 26 den. betreffenden Wert auf der Skala 27 anzeigt.

Abb. 2 zeigt die Anordnung an einem Normalbarometer, bei dem der Barometerstand durch den Abstand zweier Quecksilberkuppen dargestellt wird. Die Barometerröhre.31 ist beispielsweise U-förmig gebogen. Die Visiere 32 und 33 werden durch die Spindeln 34 und 35 mittels der Stellknöpfe 36 und 37 eingqstellt. Auf den Spindelachsen sitzen die Sonnenräder 38 und 39 effies₍ Differentialgetriebes mit den Planetenrädern 40,41, die an dem Zannrad42 gelagert sind, das sich lose auf der Achse der Spindel 34 drehen kann und in das Zahnrad 43 eingreift, das die Planetenräder44,45 eines zweiten Differentialgetriebes mit den Sonnenrädern 46,47 trägt. Das Sonnenrad 46 ist durch den Einstellknopf 48 über das 'Kegelradpaar 49, 50 verstellbar. Auf der Einstellachse sitzt die Schnqcke5i, die mit dem Schneckenrad 52 kämmt, das mit einer Temperaturkurvenschar versehen ist. Über dieser ist wiederum ein' durchsichtiger Maßstab 53 mit einer Luftdruckteilungi, angeordnet, der durch ein Zahnsegment 54 und eine Schnecke 55 mittels des Stellknopfes 56 verstellbar ist.

Das Sonnenrad 47 verstellt über ein Kegelradpaar 57, 58 dia beiden Zähler 59, 60 in der bereits geschilderten Weise. Die Wirkungsweise ist folgende:

Wird das obetre Visier auf die Quecksilberkuppe eingestellt, so dreht sich das Sonnenrad 38, so daß sich die Planetenräder 40, 41 auf dem stillstehenden Sonnenrad 39 abwälzen und das Zahnrad 42 mitnehmen, welches übar das Zahnrad 43 die Planetenräder 44, 45 des zweiten Differentialgetriebes mitnimmt, die sich auf dem stillstehenden Sonnenrad 46 abwälzen und dadurch das Sonnenrad 47 in Umdrehung setzen, das die Zähler 59, 60 entsprechend fortschaltet. In ganz entsprechender Weise wird die Einstellung des unteren Visiers auf die Zählwerke übertragen, wobei das SonnQnrad38 stillsteht. Das erste Dififerentialgetriebe summiert also beide Einstellungen in der Weise, daß die Anzeige dem Abstand der beiden Quecksilberkuppen, d.h. also dem rohen Barometerstand, entspricht.

Die Berücksichtigung der Quecksilbertemperatur, der Erdbeschleunigung· und des Instrumantalfehlers erfolgt mittels des zweiten Differentialgetriebes in genau gleicher Weise, wie dies für Abb. 1 bereits beschrieben wurde.

Für die konstruktive Durchbildung aller Teile bestehen die verschiedensten Möglichkeiten. Für die Verstellung der Visiere können an Stelle von Schraubenspindeln auch Zahnstangen, Rollenführungen o. dgl. gewählt werdan. Die optische Einstellung kann auch durch Ablesefernrohre erfolgen oder aber durch eine elektrische Abtastung der Quecksilberoberfläche durch Kontaktspitzen ersetzt werden. An Stelle der Ziffernrollen kann die Anzeige durch Zeigerwerke oder beliebig gestaltete Skalen vorgenommen werden; auch die Skalen für die Berücksichtigung der Korrektionen erlauben die verschiedensten Variationen bezüglich ihrer Gestaltung, gegen- *°° seitigen Beweglichkeit und Einstellung.

Claims (3)

Patentansprüche;

1. Qiiecksilberbarometer mit einem auf die Quecksilberkuppe einzustellenden Vi- ^l°5 sier und einer beispielsweise aus einem Rollenzähler bestehenden Anzeigevorrich- ■ tung, die über ein Differentialgetriebe mit der Vorrichtung zur Einstellung des Visiers und mit einer Vorrichtung zur Anbringung der durch die Instrumenttemperatur bedingten Berichtigung gekuppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Einstellglied für die Temperaturberichtigung eine mit einer Temperaturkurvenschar versehene Skala (21) relativ zu einem mit einer Luftdruckteilung versehenen, vorzugsweise durchsichtigen und über der Skala angeordneten Maßstab (22) verstellt wird.

2. Quecksilberbarometer nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der

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Luftdruckmaßstab (22) oder die Temperaturkurvenschar (21) zwecks Anbringung weiterer, beispielsweise durch Instrumjentalfehler und die Erdbeschleunigung bedingter Berichtigungen gegenüber einer festen Hilfsskala (27) einstellbar ist.

3. Quecksilberbarometer nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Barometern mit zwei Visieren zwei Differentialgetriebe hintereinandergeschaltet sind, von denen das erste zur Bildung der Differenz beider Visierstellungen, das zweite zur Anbringung der Berichtigungen dient.

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

britische Patentschriften ... Nr. 12326

vom Jahre 1911 und 139029;
französische Patentschrift .. Nr. 756733; deutsche Patentschriften ... Nr. 670189, 433331·

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen