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Meßelement, insbesondere für große Längen Es ist allgemein bekannt,
daß sich bei Meßelementen, insbesondere für große Längen, der Durchhang, hervorgerufen
durch den Einfluß der Schwerkraft, nachteilig bemerkbar macht. Man hat deshalb versucht,
durch besondere Aufhängungen oder Unterstützungen des Meßelementes bzw. durch spezielle
Konstruktion desselben den Durchhang zu beseitigen. Das gelingt jedoch nur bedingt.
Hinzu kommt, daß die Gebilde um so komplizierter werden, je stärker der Durchhang
reduziert werden soll.
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So ist es beispielsweise bekannt, einen Meßstab an vielen Stellen
zu unterstützen, zwei der Stützglieder mit je einer Stütze abzufangen, auch von
diesen Stützen wiederum zwei auf eine Stütze zu legen, so daß man auf diese Weise
schließlich zu zwei Auflagern kommt, die den gesamten Aufbau, also den Meßstab und
die verschiedenen Zwischenstützen tragen. Ein solches Längemneßgerät ist natürlich
sehr schwer, kompliziert, unhandlich und vor allem äußerst empfindlich; es ist somit
kaum für praktische Zwecke geeignet.
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Bei einer anderen Lösung besteht das Meßelement aus mehreren Längsträgern,
die durch Querträger versteift sind. Wenngleich ein solches Element ziemlich starr
ist, unterliegt es doch einer gewissen Durchbiegung, die zwar relativ gering ist,
sich aber um so störender auswirkt, je genauer die Messung durchgeführt werden soll.
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Ähnlich liegen die Verhältnisse bei einer Meßstange, die mittels
Stützen in einem Rohr gelagert ist. Auch bei dieser Lösung wird der Durchhang zwar
reduziert, jedoch nicht gänzlich aufgehoben.
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Es sind weiter Meßelemente bekanntgeworden, bei welchen ein System
von in Längsrichtung vorgespannten, zueinander konzentrischen Rohren vorgesehen
ist, um dem Durchang entgegenzuwirken. Da aber die Vorspannung aus technischen Gründen
nicht beliebig gesteigert werden kann, ist es auch nicht möglich, den Durchhang
vollständig aufzuheben; sein Einfluß kann lediglich herabgemindert werden.
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Die Erfindung, der ebenfalls die Aufgabe zugrunde liegt, dem Durchhang
entgegenzuwirken, löst nun das Problem mit sehr einfachen Mitteln vollständig und
erleichtert die Handhabung solcher Meßelemente.
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Sie knüpft an ein Meßelement, insbesondere für große Längen an, bestehend
aus einem rohrförmigen Tragkörper und einem in diesem mit Zwischenraum gelagerten
Meßkörper, und besteht darin, daß der Zwischenraum wenigstens teilweise mit einer
Flüssigkeit ausgefüllt ist.
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Bei dieser Lösung wird also der Auftrieb ausgenutzt, dem jeder in
einer Flüssigkeit befindliche Körper unterliegt. Die Durchbiegung kann auf diese
Weise vollständig aufgehoben werden, so daß das Meßelement völlig gerade ist, wobei
der Aufwand im Gegensatz zu den bekannten Geräten äußerst gering ist.
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Es sei erwähnt, daß man die Lagerung eines Körpers in einer Flüssigkeit
an sich schon kennt.
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Jedoch handelt es sich in allen diesen Fällen um andergeartete Probleme,
z. B. bei einem Strömungslager oder Kreiselkompaß um die Reduzierung der Reibung,
bei einem optischen Gerät um die Konstanthaltung der Temperatur, bei einem Kreiselkompaß
um die kräftefreie Lagerung. Alle diese Lösungen haben nichts mit der Beseitigung
des Durchhanges eines gestreckten Körpers durch den Auftrieb der Flüssigkeit zu
tun, in der er gelagert ist.
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Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstands.
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Fig. 1 und 2 sind prinzipielle schematische Darstellungen im Schnitt;
Fig. 3 ist ein Schnitt durch eine Ausführungsform.
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Bei der in den Fig. 1 und 2 prinzipiell dargestellten Anordnung ist
ein rohrförmiges Meßelement 8 in einem mit einer Flüssigkeit 10 wenigstens teilweise
gefüllten zylindrischen Tragrohr 6 gelagert. Dichtungsringe 7 aus elastischem Material
distanzieren
Meßelement 8 und Tragrohr 6 und hindern die Flüssigkeit
gleichzeitig am Ausfließen.
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Menge und spezifisches Gewicht der Flüssigkeit sowie Material und
Dimensionen des Meßelementes sind so gewählt, daß der Flüssigkeitsauftrieb das Gewicht
des Meßelementes gerade aufhebt.
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In Fi g. 1 ist das Tragrohr 6 flach auf eine ebene Unterlage 9 aufgelegt.
Da das Gewicht des Meßelementes 8 durch den Flüssigkeitsauftrieb kommen siert wird
erleidet seine Achse keine Durchbiegung und bleibt eine Gerade.
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In Fig.2 ist das Tragrohr 6 jedoch auf Stützen 24 gelagert und biegt
sich unter dem Einfluß seines Eigengewichtes und den Gewichten der Flüssigkeit und
des Meßelementes 8 in der dargestellten Weise durch. Das Meßelement 8 hingegen bleibt
vom Durchhang verschont, weil auch in diesem Fall sein Eigengewicht durch den Auftrieb
der Flüssigkeit 10 aufgehoben wird und die elastischen Dichtungen 7 ein praktisch
unbehindertes Einstellen erlauben.
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Es kann selbst erreicht werden, daß der Flüssigkeitsauftrieb das
Gewicht des Meßelementes übertrifft, so daß eine leichte Durchbiegung desselben
nach oben erreicht wird, was für spezielle Fälle von Nutzen sein kann.
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In Fig. 3 ist eine Ausführungsform gemäß dem Prinzip nach F i g.
1 im Längsschnitt dargestellt. Das Meßelement wird hier aus zwei ineinander verschraubten
Rohren 11 und 21 gebildet, welche an ihren Enden durch eingepreßte Deckel 19, welche
die Meßanschläge 20 aufnehmen, abgeschlossen sind.
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Das Tragrohr, aus den Rohrstücken 12 und 22 bestehend, umschließt
das Meßelement und ist auf demselben über die aus elastischem Material bestehenden
Dichtungsringe 14 abgestützt. In die Rohre 12 und 22 eingeschraubte Muffen 15 pressen
die Dichtungsringe 14 leicht gegen die Scheiben 17, so daß einerseits die Flüssigkeit
23 am Austreten aus dem Zwischenraum zwischen Meßelement und Tragrohr verhindert
wird, anderseits das Einspielen des Meßelementes im Tragrohr nicht behindert ist.
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In den Rohren 11 und 21 eingelassene Sicherungsringe 16 begrenzen
das Tragrohr in seiner Lage gegenüber dem Meßelement.
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Durch eine mit der Schraube 18 verschließbare Öffnung im Rohr 12
kann eine Flüssigkeit 23, beispielsweise Öl, in den Zwischenraum zwischen Tragrohr
und Meßelement eingefüllt werden. Durch Abstimmen des Materials und der Dimensionen
des Meßelementes (Rohre 11 und 21) auf das spezifische
Gewicht der Flüssigkeit 23
kann erreicht werden, daß der Flüssigkeitsauftrieb dem Gewicht des Meßelementes
entspricht, und damit jeglicher Durchhang desselben aufgehoben wird.
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Die Größe des Zwischenraumes zwischen Meßelement und Tragrohr wird
vorteilhaft so bemessen, daß sich die beiden Teile bei beliebiger Aufhängung des
Tragrohres in keinem Falle berühren können.
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Es leuchtet ein daß das Eigengewicht des Meßelementes in den in F
i g. 1 bis 3 gezeigten Beispielen auch dann durch den Auftrieb der Flüssigkeit aufgehoben
wird, wenn sich das Tragrohr in einer anderen als waagerechten Lage befindet.
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Bei den obigen Beispielen ist das Meßelement al gestreckter Körper
ausgebildet. Das Erfindungsprinzip kann natürlich auch auf Körper angewendet werden,
welche eine beliebige Form, z. B. die Form eines Bügels, aufweisen und bei welchen
der Einfluß der Schwerkraft aufgehoben werden soll.
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Im weiteren ist die Erfindung nicht auf das Gebiet des mechanischen
Messens beschränkt, sondem kann sich z. l3. auch auf das Gebiet der angewandten
Optik erstrecken. So kann sie beispielsweise bei großen Fernrohren eine spannungs-
und durchhangfreie Lagerung eines Tubus in einem Tragrohr ermöglichen.