NL8501449A - Inrichting voor het meten van het volume van een gas. - Google Patents

Description

ί ο NL 32919-dV/kvn

Inrichting voor het meten van het volume van een gas.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het meten van het volume van een gas, voorzien van een cilinder en een beweegbaar in de cilinder aangebrachte zuiger, die door een membraan afdichtend is verbonden met de ci-5 linderbinnenwand, waarbij de cilinder, de zuiger en het membraan een meetruimte bepalen, waarin een meetleiding voor het te meten gas uitmondt.

Een dergelijke inrichting is bekend uit de Nederlandse octrooiaanvrage 67.07816. Ten einde met een inrichting 10 van deze soort een zo nauwkeurig mogelijke meting uit te voeren, dient de zuiger zo licht mogelijk, d.w.z. met een zo gering mogelijke drukopbouw in de meetruimte, in de cilinder verplaatsbaar te zijn. Hiertoe dient het membraan bij het bewegen van de zuiger soepel af te rollen. Om dit te bereiken 15 is bij de bekende inrichting voor het membraan een dun vlies van flexibel materiaal gekozen, waarbij voor een goede afrol-ling de ruimte tussen de zuiger en de cilinderbinnenwand klein gekozen moet worden. Dit heeft het bezwaar, dat een sterke buiging in het membraan en daardoor wrijvingsverliezen 20 worden veroorzaakt.

Tijdens het gebruik van de inrichting kan bij zuigen of blazen in de meetruimte, de druk in de meetruimte negatief dan wel positief ten opzichte van de omgevingsdruk worden. Afhankelijk van de stand, die het membraan ten opzichte 25 van de meetruimte inneemt, zal het membraan loslaten van de zuiger of van de cilinderbinnenwand en tegen zichzelf gaan aanlopen. Hierdoor worden niet alleen extra wrijvingsverliezen veroorzaakt, maar treedt bovendien een ontoelaatbare meet-fout op, aangezien een verplaatsing van het membraan dwars 30 op de langsas van de cilinder een volurneverandering van de meetruimte veroorzaakt, zonder dat de zuiger wordt verplaatst, zodat deze volumeverandering niet wordt geregistreerd.

De uitvinding beoogt een inrichting van de in de aanhef genoemde soort te verschaffen, waarbij de genoemde be-35 zwaren zijn ondervangen.

Volgens de uitvinding heeft de inrichting hiertoe het kenmerk, dat de zuiger door een tweede membraan afdich- Q ij - “4 if c J fr - 2 - tend is verbonden met de cilinderbinnenwand, waarbij de beide membranen een tussenruimte bepalen, waarbij tijdens bedrijf in deze tussenruimte een onderdruk heerst.

Door het drukverschil tussen de meetruimte en de 5 tussenruimte tussen de beide membranen komen de membranen strak aan te liggen tegen de zuigerwand en de cilinderbinnenwand. De membranen worden derhalve stug gemaakt voor drukverschillen, zonder de soepelheid voor het afrollen van membranen nadelig te beïnvloeden. Op deze wijze worden verplaat-10 singen van de membranen dwars op de langsas voorkomen, zodat geen ongewenste volumeveranderingen in de meetruimte kunnen optreden.

Bovendien kan nu de ruimte tussen de zuiger en de cilinderbinnenwand groter worden gekozen, waardoor de wrij-15 vingsverliezen door het afrollen van de membranen in aanzienlijke mate worden verkleind. Voorts heeft de onder- of overdruk in de tussenruimte tussen de membranen een stabiliserende invloed op de zuiger. De centrale positie van de zuiger in de cilinder vormt een stabiel evenwicht, waardoor de geleiding 20 van de zuiger eenvoudiger kan worden uitgevoerd en in principe alleen een kantelen van de zuiger behoeft te voorkomen. Hierdoor kan de wrijving van de geleiding van de zuiger worden verlaagd, terwijl de inrichting tegen lagere kosten kan worden vervaardigd.

25 Opgemerkt wordt, dat een cilinder-zuigersamenstel bekend is, waarbij de zuiger via een membraan afdichtend met de cilinder is verbonden en waarbij een dwarsbeweging van het membraan wordt vermeden door een drukverschil over het membraan op te wekken. Hiertoe wordt in dit geval echter een res-30 trictie aangebracht in de afvoerleiding, die is aangesloten op de door de zuiger, de cilinder en het membraan bepaalde ruimte. Het toepassen van een dergelijke restrictie is bij de inrichting volgens de uitvinding niet toelaatbaar, aangezien dan geen nauwkeurige gasvolumemeting meer kan plaatsvinden.

35 Volgens een geschikte uitvoeringsvorm van de uitvin ding komt de axiale afstand tussen de verbindingsplaatsen van de membranen met de zuiger resp. de cilinderbinnenwand ongeveer overeen met de helft van de maximale slag van de zuiger.

Bij toepassing van een absoluut luchtdicht materi- 3501 449 - 3 - aal voor de membranen kan de tussenruimte tussen de membranen eenmalig op onderdruk worden gebracht.

Als alternatief is volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding tussen de verbindingsplaatsen van de membranen 5 met de cilinderbinnenwand een kanaal in de cilinderwand gevormd, via welk kanaal een bron van onderdruk op de tussenruimte aansluitbaar is.

Bij voorkeur is in dit geval de axiale lengte van de zuiger ongeveer gelijk aan de helft van de maximale slag 10 van de zuiger, waarbij de membranen bij de respectieve axiale uiteinden van de zuiger met de zuiger zijn verbonden. Hierdoor kan de zuiger een lichtere constructie hebben, waardoor de massatraagheidskrachten worden verkleind.

De uitvinding wordt hierna nader toegelicht aan de 15 hand van de tekening, waarin enkele uitvoeringsvoorbeelden zijn weergegeven.

De fig. 1 en 2 tonen elk een principeschets van een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding, waarbij de zuiger zich in twee mogelijke eindstanden be-20 vindt.

Pig. 3 is een schematisch weergegeven doorsnede van een praktische uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de fig. 1 en 2.

In de fig. 1 en 2 is schematisch een inrichting 25 voor het meten van het volume van een gas weergegeven, die is voorzien van een cilinder 1 en een beweegbaar in de cilinder 1 aangebrachte zuiger 2 met een zuigerstang 3. De zuiger 2 is door middel van een eerste membraan 4 en een tweede membraan 5 afdichtend verbonden met de cilinderbinnenwand 6. De cilin-30 der 1, de zuiger 2 en het eerste membraan 4 bepalen tezamen een meetruimte 7, waarin een meetleiding 8 voor het te meten gas uitmondt. De axiale afstand tussen de verbindingsplaatsen 9 en 10 van de membranen 4, 5 met de zuiger 2 en de axiale afstand tussen de overeenkomstige verbindingsplaatsen 11 en 35 12 met de cilinderbinnenwand 6 komt ongeveer overeen met de helft van de maximale slag van de zuiger 2, zoals uit een vergelijking van de fig. 1 en 2 blijkt. In fig. 1 is de zuiger 2 in de eindstand weergegeven, waarin de meetruimte 7 minimaal is, terwijl fig. 2 de zuiger 2 toont in de eind-

* Q | h ΰ Q

w y *y ·* * i V

- 4 - stand, waarin de meetruimte 7 maximaal is.

Het meten van een volume van een gas vindt met de beschreven inrichting plaats, doordat via de meetleiding 8 het gas aan de meetruimte 7 wordt toegevoerd. De zuiger 2 5 zal hierdoor vanuit een bepaalde beginstand worden verplaatst, welke verplaatsing gemakkelijk kan worden gemeten en een maat vormt voor de toegevoerde hoeveelheid gas.

Voorts is het ook mogelijk op deze wijze een uit de meetruimte 7 afgevoerde hoeveelheid gas te meten.

10 De inrichting is bijvoorbeeld geschikt als spiro meter voor het meten van de ademhalingscapaciteit van een patiënt.

De axiale lengte van de zuiger 2 is ongeveer gelijk aan de helft van de maximale slag van de zuiger 2. De 15 constructie van de zuiger 2 kan hierdoor relatief licht zijn. De membranen 4 en 5 zijn bij de respectieve axiale uiteinden van de zuiger 2 met deze zuiger verbonden.

De membranen 4 en 5 bepalen een tussenruimte 13 die toegankelijk is via een op de cilinder 1 gevormd kanaal 20 14. Het kanaal 14 is op niet nader aangegeven wijze aansluit-baar op een bron van onderdruk.

Hierdoor kan tijdens bedrijf in de tussenruimte 13 een onderdruk worden opgewekt, welke onderdruk zodanig is gekozen, dat deze altijd lager is dan de onderdruk, die in de 25 meetruimte 7 kan optreden. Hierdoor zal het membraan 4 gedwongen worden een zodanige stand in te nemen, dat de meetruimte 7 maximaal is. Een verplaatsing van het membraan 4 dwars op de langsas van de inrichting is niet mogelijk, zodat geen ongewenste volumeveranderingen kunnen optreden. De mem-30 branen 4 en 5 zullen zo veel mogelijk strak aanliggen tegen de zuigerwand respectievelijk de cilinderbinnenwand 6. De membranen 4, 5 zijn als het ware stug gemaakt voor drukverschillen, maar een soepel afrollen bij axiale bewegingen van de zuiger 2 blijft mogelijk.

35 Het is nu niet langer noodzakelijk de ruimte tus sen de zuiger 2 en de cilinderbinnenwand 6 zo klein mogelijk te maken, zodat deze ruimte relatief groot kan worden gekozen. De membranen 4, 5 kunnen hierdoor soepeler afrollen, zodat de wrijvingsverliezen zeer gering zullen zijn.

8501445 - 5 -

Bij de uitvoeringsvorm volgens de fig. 1 en 2 behoeven de membranen 4, 5 niet over de gehele slag van de zuiger 2 opgesloten te liggen tussen de zuiger 2 en de cilinder-binnenwand 6. Om deze reden kan de zuiger 2 de genoemde korte 5 axiale lengte bezitten.

De beschreven inrichting heeft voorts nog het voordeel, dat de onderdruk in de tussenruimte 13 een stabiliserende werking heeft. De centrale positie van de zuiger 2 in de cilinder 1 vormt een stabiel evenwicht, waardoor met een 10 zeer eenvoudige geleiding van de zuiger 2 in de cilinder 1 kan worden volstaan. Deze geleiding hoeft in principe slechts een kantelen van de zuiger te voorkomen. De wrijvingsverlie-zen van de geleiding kunnen hierdoor worden beperkt, terwijl de totale bouwlengte van de inrichting klein kan zijn.

15 In fig. 3 is een dwarsdoorsnede schematisch weer gegeven van een inrichting voor het meten van het volume van een gas, die in hoofdzaak overeenkomt met de inrichting volgens de fig. 1 en 2.

De inrichting volgens fig. 3 is voorzien van een ci-20 linder 16,die aan de zijde van de meetruimte 7 is voorzien van een kap 17, die losneembaar afdichtend op de cilinder 16 is gemonteerd. De zuiger 2 is met de zuigerstang 3 door middel van twee rollen 18 beweegbaar in de cilinder 16 geleid en door membranen 19 en 20 afdichtend verbonden met de cilinderbinnenwand 25 21. Het aan de meetruimte 7 grenzende membraan 19 bezit een eindrand 22, die op de buitenwand 23 van de cilinder 16 aangrijpt en een ringvormige groef 24 in de buitenwand 23 afsluit. De kap 17 omringt met een rand 25 de eindrand 22 van het membraan 19. De ringvormige groef 24 is via een kanaal 26 en een 30 aansluitleiding 27 aangesloten op een niet weergegeven bron van overdruk, zodat door de overdruk in de groef 24 de eindrand 22 van het membraan 19 afdichtend tegen de binnenzijde van de rand 25 van de kap 17 wordt gedrukt. Door het wegnemen van de overdruk kan de kap 17 gemakkelijk worden verwijderd en 35 is de reiniging van de inrichting eenvoudig uit te voeren.

Het kanaal 14 voor het aansluiten van de bron van onderdruk is bij de inrichting volgens fig. 3 in de wand van de cilinder 16 gevormd.

Bij de inrichting volgens fig. 3 is nog een moge-

35 ö14 4 S

- 6 - lijke wijze voor het meten van de verplaatsing van de zuiger 2 weergegeven. De zuigerstang 3 is via een kabel 28 met een potentiometer 29 gekoppeld, zodat van de potentiometer 29 een signaal kan worden afgenomen, dat overeenkomt met de verplaat-5 sing van de zuiger 2.

Opgemerkt wordt, dat het bij toepassing van een absoluut luchtdicht materiaal voor de membranen desgewenst mogelijk is, de tussenruimte tussen de membranen eenmalig op een onderdruk te brengen en de tussenruimte luchtdicht af te 10 sluiten.

Hoewel de beschreven inrichting in de tekening met de as in verticale richting is weergegeven, kan de inrichting in elke stand worden gebruikt.

De uitvinding is niet beperkt tot de in het voor-15 gaande beschreven uitvoeringsvoorbeelden, die binnen het kader der uitvinding op verschillende manieren kunnen worden gevarieerd.

8501449

Claims (5)

1. Inrichting voor het meten van het volume van een gas, voorzien van een cilinder en een beweegbaar in de cilinder aangebrachte zuiger, die door een membraan afdichtend is verbonden met de cilinderbinnenwand, waarbij de ci- 5 linder, de zuiger en het membraan een meetruimte bepalen, waarin een meetleiding voor het te meten gas uitmondt, met het kenmerk, dat de zuiger door een tweede membraan afdichtend is verbonden met de cilinderbinnenwand, waarbij de beide membranen een tussenruimte bepalen, waarbij 10 tijdens bedrijf in deze tussenruimte een onderdruk heerst.

2. Inrichting volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat de axiale afstand tussen de verbindings-plaatsen van de membranen met de zuiger resp. de cilinderbinnenwand ongeveer overeenkomt met de helft van de maximale 15 slag van de zuiger.

3. Inrichting volgens conclusie 2, m e t het kenmerk, dat tussen de verbindingsplaatsen van de membranen met de cilinderbinnenwand een kanaal in de cilinder-wand is gevormd, via welk kanaal een bron van onderdruk op 20 de tussenruimte aansluitbaar is.

4. Inrichting volgens conclusie 2 of 3, m e t het kenmerk, dat de axiale lengte van de zuiger ongeveer gelijk is aan de helft van de maximale slag van de zuiger, waarbij de membranen bij de respectieve axiale uit- 25 einden van de zuiger met de zuiger zijn verbonden.

5. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de cilinder aan de zijde van de meetruimte is voorzien van een kap, die losneembaar afdichtend op de cilinder is gemonteerd, met het kenmerk, dat het 30 eerste, aan de meetruimte grenzende membraan een eindrand bezit, die op de buitenwand van de cilinder aangrijpt en een ringvormige groef in de buitenwand afsluit, terwijl de kap de eindrand van het membraan omringt, waarbij de ringvormige groef op een bron van overdruk aansluitbaar is. 85 0 1 4 4 £»