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Meßinstrument, Relais od.@dgl. Apparat Die Erfindung bezieht sich
auf Meßinstrumente, Relais und andere Apparate. dieser Art mit einer beweglichen
Ausrüstung, die in eine Flüssigkeit eingetaucht ist, und zwar insbesondere auf solche
Instrumente, bei denen das spezifische Gewicht der Flüssigkeit gleich ist dem mittleren
spezifischen Gewicht der Ausrüstung, wobei der Schwerpunkt dieser Ausrüstung zumindest
annähernd mit dem Druckmittelpunkt des durch die Ausrüstung verdrängten Flüssigkeitsvolumen
zusammenfällt. Bekanntlich verursachen bei einer solchen Anordnung die Impulse,
Kräfte oder Beförderungsbeschleunigungen, denen das Instrument ausgesetzt ist, keine
Schwungkräfte auf die bewegliche Ausrüstung, so daß der Apparat praktisch gegen
Stöße unempfindlich ist. Bei den Apparaten dieser Art, die nicht dafür bestimmt
sind, auf konstanter Temperatur gehalten zu werden, ist es notwendig, Einrichtungen
vorzusehen, um die Ausdehnung der Flüssigkeit entsprechend den Temperaturänderungen
zuzulassen.
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Diese Einrichtungen müssen in jedem Fall so ausgebildet sein, daß
die die Ausrüstung umgebende Flüssigkeit unter der Wirkung von Stößen keine schnellen
Verschiebungen im Innern des Behälters, der sie enthält, erfährt, die in sich die
Gefahr bergen würden, daß die Organe des Apparates beschädigt werden.
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Die vorliegende Erfindung bezweckt, die Erreichung dieses Zieles auf
eine verhältnismäßig sehr einfache Weise zu gewährleisten. Zu diesem Zweck besteht
sie
darin, den die Apparatur enthaltenden Behältfr durch die Zwischenschaltung
einer Öffnung von sehr kleinen Abmessungen mit einer Ausdehnungskammer in Verbindung
zu bringen.
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Die Ausdehnungskammer selbst kann entweder eine Kammer mit elastischen
Wänden sein, die die Volumvergrößerung der Flüssigkeit zulassen, in welchem Fall
vier die Apparatur enthaltende Behälter und die Ausdehnungskammer ganz mit Flüssigkeit
angefüllt werden, ebenso kann sie durch eine teilweise mit einem Gas angefüllte
Kammer gebildet werden, die dadurch, daß das Gas komprimiert wird, die Ausdehnung
der Flüssigkeit zuläßt. Auf Grund der Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung
kann die Flüssigkeit unter dem Einfluß von Temperaturänderungen durch die Öffnung
zwischen dem Behälter und der Ausdehnungskammer ausströmen. Im Fall eines Stoßes
dagegen kann keine plötzliche Bewegung der Flüssigkeit in dem Behälter eintreten,
indem die geringen Abmessungen der Öffnung jedes rasche Durchtreten einer nennenswerten
Flüssigkeitsmenge durch die, Öffnung verhindern.
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trbrigens ist gemäß der Erfindung die Öffnung, die die Verbindung
zwischen dem die Flüssigkeit enthaltenden Behälter und der Ausdehnungskammer herstellt,
vorzugsweise am oberen Teil des Flüssigkeitsbehälters angeordnet und mündet vorzugsweise
am höchsten Punkt des Behälters in einer kugelförmigen Haube kleiner Abmessungen
(von der Größenordnung von 4 mm beispielsweise) aus. Diese Ausbildung zwingt die
Gasblasen, selbst von kugelförmiger Gestalt, die sich in dem Flüssigkeitsbehälter
befinden können, in einen engen Kontakt mit der Kapillaröffnung, ohne daß der durchgehende
Flüssigkeitsfilm fortbestehen kann. Jede Temperaturerhöhung, die zur Folge hat,
daß sich das im Flüssigkeitsbehälter enthaltene Flüssigkeitsvolumen ausdehnt, bringt
zwangsläufig mit sich, daß die Blase in die Ausdehnungskammer durchtritt.
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Außerdem mündet die erwähnte Verbindungsöffnung in der Ausdehnungskammer
vorzugsweise an einer Stelle aus, die in der Nähe ihres Volummittelpunktes gelegen
ist, worunter eine Stelle verstanden werden soll, die auf der Achse des Apparates
gelegen ist, derart, daß die senkrechte Ebene zu dieser Achse an dieser Stelle das
Volumen der Ausdehnungskammer in zwei gleiche Teile teilt. In diesem Fall wird die
Ausdehnungskammer mehr als zur Hälfte angefüllt werden müssen. Auf diese Weise liegt,
welches auch immer die Lage sei, die man dem Apparat gibt, die an dem 'betreffenden
Punkt bzw. an der betreffenden Stelle gelegene Öffnung stets und ständig innerhalb
der Flüssigkeit, selbst wenn der Apparat vollständig umgekehrt wird.
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In der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnungen wird schematisch
in Ausführungsbeispielen eine besondere Ausführungsform der Erfindung behandelt.
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I# ig. i ist ein sehr schematischer Schnitt eines eingetauchten Galvanometers;
Fig. 2 veranschaulicht im Schnitt die Verbindung des Flüssigkeitsbehälters und der
Ausdehnungskammer in vergrößertem Maßstab; Fig. 3 ist ein entsprechender Schnitt
durch ,eine andere Ausführungsform, die zum Vergleich dargestellt ist.
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In der Fig. i bezeichnet i den mit einer geeigneten Flüssigkeit angefüllten
Behälter, der die bewegliche Ausrüstung enthält, deren mittleres spezifisches Gewicht
gleich ist demjenigen der Flüssigkeit und deren Schwerpunkt annähernd mit dem Druckmittelpunkt
der durch diese Ausrüstung verdrängten Flüssigkeit zusammenfällt. Diese Ausrüstung,
schematisch bei 2 angedeutet, ist an sehr dünnen Drähten 3 und 4 aufgehängt, die
gleichfalls dazu dienen, der Spule der Ausrüstung den Strom zuzuleiten. Der Draht
4 ist beispielsweise bei, 5 an einer Stange 13 befestigt, die in die untere
Wand des Behälters i eingesetzt, jedoch von der Masse, wie es dargestellt ist, elektrisch
isoliert ist, während der Draht 3 über einen Bügel 6 geht und an ein Metallband
7 angelötet ist, welches eine auf einer Stange 8 aufgewickelte Feder bildet, die
selbst an dem Körper des Behälters befestigt ist. Diese Anordnung gewährleistet
vom mechanischen Gesichtspunkt aus eine dauernde Spannung der Drähte 3 und 4; und
sie hat den Vorteil, nur ein sehr geringes Trägheitsmoment zu besitzen und keinen
nennenswerten Widerstand den Bewegungen der Flüssigkeit entgegenzusetzen. Vom elektrischen
Gesichtspunkt aus vollzieht sich der Stromdurchgang in der Spule der beweglichen
Ausrüstung 2 zwischen der Stange 5 und der Masse des Apparates. Die Bewegungen der
beweglichen Ausrüstung werden beobachtet und miteinem Spiegel 14 registriert, welcher
von der Ausrüstung getragen wird und ein Lichtbündel reflektiert, das ihn durch
ein Fenster 15 trifft, das zu diesem Zweck in der Wand des Behälters i vorgesehen
ist.
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Gemäß der Erfindung steht-der Behälter i mit einer über ihm angeordneten
Kammer 9 vermittels einer Kapillaröffnung io von einigen Zehntelmillimetern im Durchmesser
in Verbindung. Diese Kapillaröffnung ist gemäß der Erfindung am oberen Teil des
Flüssigkeitsbehälters i in einer kugelförmigen Haube ii von geringem Durchmesser
(in der Größenordnung von einigen Millimetern beispielsweise) angeordnet, an die
sich eine konische Fläche 12 anschließt.
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Die erwähnte Kapillaröffnung io mündet in die Ausdehnungskammer 9
in der Nähe ihres Volummittelpunktes aus, wobei die Kammer in ihrem unteren Teil
durch eine kegelstumpfförmige Fläche begrenzt ist. Das Ganze ist so dimensioniert,
daß die waagerechte Ebene PP', die durch die Öffnung io hindurchgeht, das Volumen
der Kammer 9 etwa in zwei gleiche Teile unterteilt. Das Anfüllen des Apparates vollzieht
sich dann in der Weise, daß diese Kammer 9 mehr als zur Hälfte mit Flüssigkeit angefüllt
wird, d. h. daß das Niveau der Flüssigkeit die Ebene PP' selbst bei der niedrigsten
Gebrauchstemperatur (geringstes Flüssigkeitsvolumen) übersteigt.
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Unter diesen Bedingungen mündet die Öffnung to stets in die Flüssigkeit
aus, welches auch immer die Lage des Apparates sei, selbst wenn dieser vollständig
umgekehrt wird.
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Es ist leicht einzusehen, daß die Bewegurigen der Flüssigkeit infolge
starker Beschleunigungen stets
gering sein werden, da die lirkulationsöffnung
zwischen dem Behälter i und der Kammer 9 jede rasche Bewegung beträchlich abbremst.
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Die Vorrichtung weist weiterhin den Vorteil auf, daß sie ein automatisches
Abziehen der Gasblasen ermöglicht, die infolge irgendeiner Ursache im Innern der
Flüssigkeit in Erscheinung treten und, wenn sie sich an der beweglichen Ausrüstung
festhängen, das Gleichgewicht der Ausrüstung ändern und sie gegenüber Schwingungen
empfindlich machen. Diese Gasblasen haben das Bestreben, in den oberen Teil der
Kammer zu gelangen.
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Indem die Öffnung io an der höchsten Stelle, genau an der Stelle,
wo sich die Blasen sammeln würden, angeordnet ist, hat jede Temperaturerhöhung,
die einer Flüssigkeitsausdehnung entspricht, zur Wirkung, daß die Gasblasen in die
Ausdehnungskammer 9 getrieben werden, um so mehr, als diese Blasen sich genau der
Form der Haube i i anpassen, zu der sie durch die konische Wand 12 hingeführt werden.
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Die Fig. 2 zeigt in großem Maßstab die Kapillaröffnung und die Form,
die dem oberen Teil des Flüssigkeitsbehälters gegeben ist. Es ist dort ebenfalls
eine Gasblase dargestellt, die, wie man sieht, mit der kugelförmigen Fläche am Ausgang
der Kapillaröffnung in Berührung tritt, ohne daß es eine Flüssigkeitskontinuität
zwischen den beiden Kammern geben kann. In der Fig. 3 hingegen ist eine Öffnung
nicht nach der Erfindung dargestellt, die aus einer einfachen konischen Fläche besteht.
Die Gasblase, die dort dargestellt ist, hat offensichtlich keine Berührung mit der
Kapillaröffnung, und es ist hier eine Kontinuität i des Flüssigkeitsfilms vorhanden,
so daß die Flüssigkeitsströme entsprechend den Temperaturänderungen dann sich ausgleichen
können, ohne daß die Gasblase durch die Öffnung austritt.
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An der beschriebenen Vorrichtung können selbstverständlich zahlreiche
Änderungen vorgenommen werden, ohne daß man sich vom Grundgedanken der Erfindung
entfernt. Insbesondere kann man, wie es vorher schon gesagt ist, den starren Behälter
9 durch einen elastischen ersetzen, in welchem Fall dieser Behälter ganz mit Flüssigkeit
angefüllt werden kann.