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Verfahren und Vorrichtung zur Volumenbestimmung
Die Erfindung betrifft
ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung des Rauminhalts von Behältern,
Gefäßen od. dgl. bzw. von in einem Behälter od. dgl. enthaltenen Flüssigkeiten und/oder
festen Körpern, nach dem Luft-(Gas-) Druckpl-inzip.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein besonders einfaches und leicht
durchführbares Meßverfahren dieser Art zu schaffen.
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Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, ein Meßverfahren zu schaffen,
das von der räumlichen Lage des auszumessenden Behälters oder Gegenstands und weitgehend
auch von der Lage des Meßgerätes sowie vom Luftdruck gänzlich unabhängig ist, sich
also insbesondere für die Bestimmung des Tankinhalts von Brennstofftanks von Land-,
Luft-und Wasserfahrzeugen eignet.
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Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein Gerät zu schaffen, das mit
einfachsten Mitteln ohne Hähne, Klemmventile od. dlgl. die Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens schnell und mit großer Genauigkeit erlaubt.
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Ein weiteres bevorzugtes' Anwendungsgebiet der Erfindung ist die
Untersuchung von Erdboden-, Gesteins- und anderen Proben zur Feststellung des Rauminhalts
des gasförmigen und/oder nichtgasförmigen Anteils in der Probe.
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Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß das auszumessende
Volumen über ein barometrisches Meßrohr mit einem Druck und ein Vergleichsraum über
ein zweites barometrisches Meßrohr mit dem gleichen Druck versorgt wird, wobei vor
Beginn der Messung ein Druckausgleich zwischen den Räumen herbeigeführt wird und
die Ablesung an dem Punkt erfolgt, an dem die Flüssigkeiten in den beiden Meßrohren
gleiche Höhe erreicht haben. Als barometrisches Meßrohr ist in diesem Zusammenhang
ein Meßrohr zu verstehen, in dem eine Flüssigkeit auf- und absteigen kann,
deren
Oberfläche von dem Innendruck des Meß-bzw. Vergleichs raumes beaufschlagt ist, wobei
es offen gelassen ist, ob der von der Flüssigkeit ausgeübte Gegendruck rein auf
der Gewichtswirkung der Flüssigkeit (Niveaugefäß) oder auf der Einwirkung einer
anderen äußeren Kraft (Pumpe, Kolbenpresse od. dgl.) beruht.
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Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
besteht im wesentlichen aus einem druckdichten Abschluß des auszumessenden Behälters,
der mit dem oberen Ende eines ersten Meßrohres in Verbindung steht, einem Vergleichsmeßraum,
der mit dem oberen Ende eines zweiten Meßrohres verbunden ist, einerVerbindungzwischen
den beiden Meßrohren an oder in der Nähe ihres unteren Endes sowie einer Vorrichtung,
wie einer Kolbenpresse, Pumpe, einem iN der Höhe veränderlichten Niveaugefäß od.
dgl., mittels deren die Meßrohre gegen den Innendruck der Meßräume teilweise oder
ganz gefüllt werden können.
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Die Messung von Rauminhalten durch Beeinflussung des Innendrucks
des auszumessenden Raumes und Ablesung der Druckänderung an einer Skala, die nach
einem Erfahrungswert oder den Apparatkonstanten in Rauminhaltgrößen geeicht ist,
ist an sich bekannt. Die Meßergebnisse dieses Verfahrens sind jedoch grundsätzlich
vom äußeren (atmosphärischen) Luftdruck und, sofern barometrische Meßrohre verwendet
werden, auch von der räumlichen Lage des Meßgerätes abhängig. Die bekannten Einrichtungen
dieser Art verwenden daher allgemein verschiebbare Skalen oder andere Mittel zur
Berücksichtigung der Luftdruckschwanzungen. In manchen Fällen ist auch das barometrische
Meßrohr zu diesem Zweck neigbar angeordnet. Die praktische Ausführung der entsprechenden
Geräte und ihre Handhabung sind meist sehr verwickelt und umständlich, da verschiedene
Hähne vorgesehen sind, die bedient werden müssen, Manometer bzw. Barometer, die
abzulesen sind, und Skalen, die je nach dem wechselnden Luftdruck zu verschieben
sind.
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Demgegenüber ist das erfindungsgemäße Verfahren und die Meßeinrichtung
besonders einfach und betriebssicher, vom atmosphärischen Luftdruck gänzlich und
von der Lage weitgehend unabhängig und benötigt keinerlei Hähne oder veränderliche
Verbindungen In der Zeichnung sei das Meßprinzip und der schematische Aufbau des
Meßgerätes am Beispiel eines Luftpyknometers erläutert, wie es zur Feststellung
der Anteile der gasförmigen und der nichtgasförmigen Phasen in einem Mehrphasensystem,
also beispielsweise einer Bodenprobe, dienen kann.
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Abb. I zeigt ein Schema ides Meßgerätes und -Abb. 2 eine Abänderung
hiervon; in Abb. 3 ist das vollständige Gerät in einer Vorderansicht und in Abb.
4 in einer Seitenansicht dargestellt.
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Der ausaumessende Raum 1, der teilweise mit einer nichtgasförmigen
Phase 2 gefüllt sein kann, steht mit dem oberen Ende eines barometrischen Meßrohres
3 in Verbindung. Ein zweites barometrisches Meßrohr 4, das an seinem oberen Ende
mit einem Vergleichsraum 5 in Verbindung steht bzw. mit diesem oberen Ende den Vergleichsraum
bildet, ist am unteren Ende bei 6 gegenüber dem ersten Meßrohr offen. Von der Verzweigungsstelle
6 aus führt ein gemeinsames Füllrohr 7 zu einem Vorratsbehälter IS für die Meßflüssigkeit,
von dem aus mittels einer geeigneten Druckvorrichtung die Meßflüssigkeit in die
Meßrohre gedrückt werden kann.
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Die Wirkungsweise der Einrichtung ist aus den Abb. I und 2 ohne weiteres
verständlich. Vor Beginn der Messung steht die Meßflüssigkeit in dem Zuführungsrohr
7 so tief, daß ein Druckausgleich zwischen den Räumen I und 5 erfolgen kann. Dann
wird entweder durch Anheben eines Niveaugefäßes. durch Eindrücken des Kolbens einer
Kolbenpumpe od. dgl. die Flüssigkeit in den Meßrohren zum Steigen gebracht, wodurch
zunächst der Druckausgleich über die Verzweigung 6 unterbrochen wird. Wird der Druck
auf die Flüssigkeit weiter erhöht, so steigt diese in den Meßrohren entsprechend
der Größe der angeschlossenen Räume und den Querschnitten der Rohre in diesen verschieden
hoch. Man könnte nun grundsätzlich die Steighöhe bzw. die Höhendifferenz als Maß
für die Größe des angeschlossenen Raumes oder des Rauminhalts der nichtgasförmigen
oder gasförmigen Bestandteile des auszumessenden Körpers verwenden, jedoch ist dann
eine Korrektur anzubringen, die die verschiedene Steighöhe in den beiden Meßrohren
berücksichtigt. Der Druck in den Räumen I und 5 ist trotz gleichen äußeren Druckes
auf die Meßflüssigkeit nur dann, vollkommen gleich, wenn die Meßflüssigkeit in den
beiden Meßrohren 3 und 4 gleich hoch steht, da sonst das Gewicht der Flüssigkeitssäule
noch zusätzlich in Rechnung gestellt werden muß.
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Zweckmäßiger ist es, die Rauminhalte der Meßrohre 3 und 4 oberhalb
des' Verzweigungspunktes 6 einschließlich der angeschlossenen Räume und 5 so zu
wählen bzw. die Einteilung der Ableseskalen so zu treffen, daß das Meßergebnis an
dem Punkt erscheint, an dem die Flüssigkeit in beiden Meßrohren auf gleicher Höhe
steht (bei 8). Dabei werden die Meßrohre 3 und 4 bzw. die Füllvorrichtung vorteilhaft
so angeordnet bzw. bemessen, daß weder Meßflüssigkeit aus dem Meßrohr in die zu
messenden Räume übertreten noch Luft in die Füllvorrichtung eindringen kann.
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Um zu erreichen, daß die gleiche Steighöhe in beiden Meßrohren innerhalb
des gewünschten Meßbereiches erzielt wird, ist es zweckmäßig, das Meßrohr 3 zwischen
dem Verzweigungspunkt 6 und der Ablesestelle mit einer Erweiterung 9 zu versehen.
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Außerdem kann durch eine ähnliche Erweiterung 10 des Meßrohres 4 die
Länge und Einteilung der Skala in gewissen Grenzen beeinflußt, z. B. die Skala an
ihrem unteren, normalerweise stark zusammengedrückten Ende auseinandergezogen werden.
Eine Beeinflussung der Skalenteilung kann auch dadurch erfolgen, daß die Quer'schnitte
eines
oder beider Steigrohre über die Länge ungleich gewählt sind.
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In dem Ausführungsbeispiel gemäß den Abb. 3 und 4 besteht der Meßraum
I aus einem an der Geräterückwand ii mittels eines Winkelbleches I2 befestigten
Deckel 13, an den der Unterteil 14 des Druckbehälters mittels einer exzentrischen
Verschwenkvorrichtung, bestehend aus Rolle 15 und Handhebel i6, druckdicht angepreßt
werden kann.
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Am Deckel 13 ist ein Verbindungsrohr 17 angeschlossen, das zur Oberseite
des Meßrohres 3 führt.
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Das Füllrohr 7 steht mit dem Innern einer Kolbenpresse Ig in Verbindung,
in der ein Kolben 19 versdieblich angeordnet ist.
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An Stelle der Steighöhe der MeßKüssigkeit kann in gleicher Weise
auch die Anzeige von Manometern als Maß für den Rauminhalt dienen, wobei ebenfalls
beim gleichen Ausschlag der Manometer die Ablesung erfolgt. Dabei kann die Anordnung
auch so getroffen sein, daß die beiden Manometer-Zeiger auf konzentrischen Achsen
befestigt sind und bei Deckung der Zeiger die Ablesung erfolgt.
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Die Skala kann entweder unmittelbar in Raumeinheiten oder, wenn lediglich
Relativmessungen beabsichtigt sind, in Prozenten oder Brüchen geeicht sein. Dies
ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn der Gasgehalt einer Bodenprobe bestimmten
Rauminhalts oder der Füllungsgrad eines bestimmten angeschlossenen Flüssigkeitsbehälters
gemessen werden soll.
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PATENTANSPÜCHE: I. Verfahren zur Bestimmung des Rauminhalts von Behältern,
Gefäßen od. dgl. bzw. von in einem Behälter od. dgl. enthaltenen Flüssigkeiten und/oder
festen Körpern nach dem Luft-(Gas-) Druckprinzip, dadurch gekennzeichnet, daß das
auszumessende Volumen über ein barometrisches Meßrohr mit einem Druck und ein Vergleichsraum
über ein zweites barometrisches Meßrohr mit dem gleichen Druck versorgt wird, wobei
vor Beginn der Messung ein Druckausgleich zwischen den Räumen herbeigeführt wird
und die Ablesung an dem Punkt erfolgt, an dem die neuen Luft- bzw. Gas drücke in
beiden Meßrohren wiederum untereinander gleich sind.