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Vorrichtung zur Ermittlung der Abmessungen von Körpern mittels strömender
Gase Zusatz zum Patent 829505
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ermittlung
der Abmessungen von Körpern mittels strömender Gase nach Patent 829 505. Bei dieser
Vorrichtung strömt ein unter verhältnismäßig hohem, konstantem Überdruck stehendes
permanentes Gas, insbesondere Luft, über eine regelbare Drosselstelle, die sogenannte
Meßdrossel, durch eine von den zu bestimmenden Abmessungen beeinflußte Düse, die
sogenannte Meßdüse, ins Freie.
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Die in der Zeiteinheit die Meßvorrichtung durchfließende Gasmenge,
der Gasstrom, ist eine Funktion des Querschnitts der Meßdüse, d. h. der zu bestimmenden
Abmessungen. Das gleiche gilt für den Druckabfall, den der Gasstrom an der Meßdrossel
hervorruft. Dieser Druckabfall wird mit einem Differentialmanometer gemessen, das
am Ein- und Ausgang der Meßdrossel angeschlossen ist. Das Differentialmanometer
hat üblicherweise einen ziemlich kleinen Meßbereich, da sonst die Empfindlichkeit
des Meßverfahrens nicht ausgenutzt wäre. Wird nun der zu messende Körper von der
Meßdüse entfernt, so wird der Gasstrom beträchtlich größer und damit auch der Druckabfall
an der Meßdrossel, und zwar wird der letztere unter Umständen so groß, daß das an
der Meßdrossel liegende Manometer gefährdet ist. Es kann in diesem Fall bei einem
Flüssigkeitsmanometer die Flüssigkeit in die Meßleitung hinaus-
getrieben
oder bei einem Dosenmanometer die Dose beschädigt oder mindestens so deformiert
werden, daß die Eichung des Gerätes verlorengeht.
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Man hat, um dem abzuhelfen, im Falle des Flüssigkeitsmanometers ein
durch die Manometerflüssigkeit bewegtes Rückschlagventil oder im Falle eines beliebigen
Manometers ein Ventil angebracht, das, wenn der am Manometer liegende Druck zu groß
wird, einen zu jenem parallel liegenden Weg öffnet oder auch ein einfaches Klappenventil,
das bei zu starker Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit anspricht. Diese zusätzlichen
Ventileinrichtungen befriedigen nicht immer. Rückschllagventile neigen dazu, hängenzubleiben,
auch ist von außen eine Störung nicht ohne weiteres zu erkennen, es sei denn im
Falle einer Glasapparatur, und nicht leicht zu beheben.
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Bei dem parallel zum Manometer und damit auch zur Meßdrossel liegenden
Ventil dagegen bildet die geringste Undichtigkeit des letzteren, wenn es wie im
normalen Betrieb geschlossen ist, einen Nebenschluß zur Meßdrossel und verändert
damit die Anzeige des Gerätes in unkontrollierbarer Weise. Endlich arbeiten die
erwähnten Klappenventile nicht unbedingt sicher.
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Durch die Erfindung werden diese Nachteile vermieden. Nach ihr wird
ein druckgesteuertes Ventil angebracht, dessen Steuerglied (Biegehaut oder Kolben)
vom Druck vor und vom Druck hinter der Meßdrossel beeinflußt wird, und zwar derart,
daß ein mit dem Steuerglied verbundenes Absperrglied den Gasstrom durch die Meßdrossel
drosselt oder absperrt, sobald der Unterschied zwischen den Drücken zu beiden SeitendesSteuergliedes
einen bestimmten Wert überschreitet. Die Drücke in dem auf beiden Seiten der Meßdrossel
angeschlossenen Differentialmanometer werden dadurch im wesentlichen in den Grenzen
gehalten, die auch beim normalen Meßvorgang erreicht werden.
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Zwei Beispiele der Ausführung einer Vorrichtung nach der Erfindung
sind im Schnitt in der Zeichnung dargestellt, und es zeigt Fig. I die Anordnung
des Ventils in der Zuleitung zur Meßdrossel, Fig. 2 die Anordnung des Ventils in
der Ableitung von dieser, beide im Ruhezustand des Ventils.
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Bei der ersten Ausführungsform (Fig. I) führt von einem als Lufteinlaß
von Seiten einer hier nicht gezeichneten Druckluftleitung dienenden Druckregler
Io mit nachgeschaltetem Manometer II eine Leitung 34 zu einem Ventil 35. Dieses
hat zwei Druckkammern 36 und 37, die dadurch eine Biegehaut 38 getrennt sind. Auf
die Biegehaut wirkt auf der Seite von 37 eine Druckfeder 39, die sie auf der anderen
Seite gegen ein Auflager 40 zu drücken sucht. Uber eine Stange 41 ist mit der Biegehaut
ein Ventilteller 42 verbunden, der im Ruhezustand des Ventils von seinem Sitz 43
abgehoben ist. Die beiden Druckkammern 36 und 37 sind mit dem Eingang 44 bzw. dem
Ausgang 45 der Meßdrossel 15 verbunden, in der der Durchgangsquerschnitt durch eine
Nadel 14 mit einer Schraube I3 einstellbar ist. An die Stellen 44 und 45 ist auch
das Differentialmanometer 46 (beliebiger Bauart) angeschlossen. Vom Ausgang 45 der
Meßdrossel 15 führt eine Leitung 47 zur Meßdüse 48, die hier beispielsweise gebildet
wird durch die Mündung des im Stativs8 verstellbaren Rohres I7 einerseits und durch
die der Rohrmündung gegenüberliegende Fläche des zu messenden Körpers 19 andererseits.
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Bei der zweiten Ausführungsform (Fig. 2) führt die Leitung 34 geradewegs
zum Eingang 44 der Meßdrossel I5. Deren Ein- und Ausgang sind wie bei der ersten
Ausführungsform an die Druckkammern 36 und 37 des Ventils 35 und an das Differentialmanometer
46 angeschlossen. Die Biegehaut 38 ist über eine Stange 4I' mit einem Ventilteller
42' verbunden, der im Ruhezustand des Ventils von dem Ventilsitz 43' abgehoben bleibt.
Vom Ventil 35 führt die Leitung 47 zur Meßdüse 48.
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Beim Messen fließt das Gas vom Druckregler 10 über die Leitung 34
und von dort im einen Fall (Fig. I) am Ventilteller 42 vorbei zur Meßdrossel 15,
im anderen Fall (Fig. 2) über die Meßdrossel I5 zum Ventilteller 42' und draruD
über die Leitung 47 zur Meßdüse 48. Der Gasstrom erzeugt am Eingang 44 der Meßdrossel
15 den Druck pj, am Ausgang 45 den Druck P2, wobei Pi größer als p2 ist. Die Drücke
p1 und P2 herrschen auch in den zum Differentialmanometer führenden Leitungen bzw.
in den Druckkammern 36 und 37 des Ventils 35. Ihre Differenz p1 - p2, also der an
der Meßdrossel 15 und damit auch am Differentialmanometer 46 liegende Druckunterschied,
wirkt auf die Biegehaut 38 in Richtung von 36 nach 37 gegen die Kraft der Druckfeder
39. Beginnt nun der Gasstrom eine der oberen Grenze des Meßlbereiches des Differentialmanometers
entsprechende Höhe zu überschreiten, steigt also p1 - P2 über die zulässige Grenze,
so wird der auf die Biegehaut 38 wirkende resultierende Gesamtdruck größer als die
ein für allemal entsprechend dem Meßbereich des Manometers einzustellende Gegenkraft
der Druckfeder 39. Die Biegehaut 38 beginnt sich dann von ihrem Auflager 40 abzuheben,
und die durch die Stangen 41 (Fig. 1) oder 4I' (Fig. 2) bewegten Ventilteller 42
oder 42' nähern sich immer mehr den Ventilsitzen 43 oder 43'. Der Gas strom bleibt
dadurch begrenzt, und der Druckabfall an der Meßdrossel und am Differentialmanometer
kann keine schädliche Höhe erreichen.