DE1205731B

DE1205731B - Rod guide for a precision pressure measuring device designed as a piston balance

Info

Publication number: DE1205731B
Application number: DEM42804A
Authority: DE
Inventors: Hans Stueben; Heinz Meckel
Original assignee: H Maihak AG
Current assignee: H Maihak AG
Priority date: 1959-09-21
Filing date: 1959-09-21
Publication date: 1965-11-25

Description

Stangenführung für ein als Kolbenwaage ausgebildetes Feindruckmeßgerät Für die genaue Ermittlung einer unter wechselndem Druck stehenden Gasmenge etwa zum Zwecke der Abrechnung in der Ferngasversorgung spielt die Berücksichtigung des jeweiligen Meßdruckes eine entscheidende Rolle. Überhaupt ist die genaue Kenntnis des Druckes bei Gasen und Flüssigkeiten für viele technische Vorgänge von entscheidender Bedeutung. Hierfür werden Manometer, Druckschreiber, Umwerter und dergleichen Einrichtungen benutzt, deren richtige Anzeige in gewissen Zeitabständen überprüft werden muß. Diese Prüfungen sollen nach Möglichkeit an Ort und Stelle und nicht auf besonderen Prüfständen erfolgen. Die dabei benutzten Eichgeräte müssen daher handlich, gut transportabel und leicht zu bedienen sein. Andererseits muß die Anzeigegenauigkeit der Eichgeräte größer sein als diejenige der zu prüfenden Manometer, Druckschreiber, Umwerter usw., bei denen vielfach nur eine Eichtoleranz von 1 le/e zugelassen ist.Rod guide for a precision pressure measuring device designed as a piston balance For the exact determination of an amount of gas under changing pressure, for example for the purpose of billing in the long-distance gas supply, the consideration of the the respective measurement pressure plays a decisive role. In general, the exact knowledge is the pressure in gases and liquids is crucial for many technical processes Meaning. Manometers, pressure recorders, correctors and similar devices are used for this used, the correct display must be checked at certain time intervals. If possible, these tests should be carried out on the spot and not on special ones Test stands. The calibration devices used must therefore be handy, good be portable and easy to use. On the other hand, the display accuracy must the calibration devices are larger than that of the pressure gauges and pressure recorders to be tested, Correctors, etc., where in many cases only a calibration tolerance of 1 le / e is permitted.

Bei der Eichung werden, wenn Quecksilber-U-Rohre, besonders bei höheren Drücken, nicht mehr anwendbar sind, die bekannten Kolbenmanometer, sei es als Druck- oder Differenzdruckmesser, benutzt. When calibrating, if mercury U-tubes, especially with higher Pressures, are no longer applicable, the well-known piston pressure gauges, be it as pressure or differential pressure meter.

Den gewichtsbelasteten Kolben dieser Meßgeräte setzt man zwecks Verminderung des Reibungseinflusses mechanisch in Drehung. Es ist bekannt, daß die genannten Geräte, will man sie als Eichnormal mit Anzeigefehlern unter 1 0/o verwenden, in ihrer Genauigkeit nicht ausreichend sind. Auch wenn, wie bei einigen bekannten Ausführungen geschehen, Kugellager für die Lagerung von Kolben und Stange vorgesehen sind, bleibt eine merkbare Restreibung bestehen. Der Grund für die verbliebene Restreibung ist hauptsächlich darin zu suchen, daß sich die Auf- und Abbewegung von Kolben und Stange in Führungen mit gleitender Reibung vollzieht. Bei den bekannten Kolbenmanometern sind Kolben und Gewichtsstange entweder aus einem Stück gefertigt, oder die Gewichtsstange drückt mit einer Spitze auf das aus dem Zylinder herausragende Ende des Kolbens, wie beispielsweise in A b b. 1 angedeutet. In beiden Fällen ist es auch bei sorgfältigster Fertigung nicht möglich, den Angriffspunkt (Schwerpunkt) der Gewichte genau über Kolbenmittellinie zu bekommen. Es bleibt immer ein Kippmoment, was gleichbedeutend mit Reibungsvergrößerung ist.The weight-loaded piston of these gauges is used for the purpose of reduction the influence of friction mechanically in rotation. It is known that the said Devices, if you want to use them as a calibration standard with display errors below 1 0 / o, in their accuracy is insufficient. Even if, as with some known designs happen, ball bearings are provided for the storage of the piston and rod, remains there is a noticeable residual friction. The reason for the remaining residual friction is mainly to be found in the up and down movement of the piston and rod takes place in guides with sliding friction. With the known piston pressure gauges the piston and weight rod are either made from one piece, or the weight rod presses with a point on the end of the piston protruding from the cylinder, as for example in A b b. 1 indicated. In both cases it is also the most careful Production not possible, the point of application (center of gravity) of the weights exactly above To get piston centerline. There always remains a moment of tipping, which is synonymous with increased friction.

Auch war bei einem Druckmesser der kippsichere Angriff einer Kraft an einem Kolben durch Ausbildung des Kolbens als Hohlkolben und Anlenkung einer Druckstange am Grunde der Bohrung an sich bekannt. In the case of a pressure gauge, too, the non-tilting attack of a force was on a piston by designing the piston as a hollow piston and articulation of a Push rod at the bottom of the hole known per se.

Die Erfindung betrifft nun eine Stangenführung für ein als Kolbenwaage ausgebildetes Feindruckmeßgerät, bei dem die Gewichtsstange in Achsrichtung von drei in 1200-Teilung am Stangenumfang innerhalb des Innenringes eines Rillenkugellagers angeordneten Miniaturkugellagern geführt wird, welche die erwähnten Nachteile dadurch vermeidet, daß die seitliche Druckkomponente durch die Mitte der Miniaturkugellager und die Mitte der Kugeln des Rillenkugellagers zeigt und daß in an sich bekannter Weise der Angriffspunkt der Gewichtsstange auf den Kolben unterhalb des Schwerpunktes der verdrängten Sperrflüssigkeit liegt. The invention now relates to a rod guide for a piston scale trained precision pressure measuring device, in which the weight bar in the axial direction of three in 1200 divisions on the rod circumference within the inner ring of a deep groove ball bearing arranged miniature ball bearings is performed, which the disadvantages mentioned avoids that the side pressure component through the center of the miniature ball bearings and the center of the balls of the deep groove ball bearing shows and that in itself known Way, the point of application of the weight bar on the piston below the center of gravity the displaced sealing liquid lies.

In der A b b. 1 ist beispielsweise ein als Kolbenwaage mit Differenzdruck-U-Rohr ausgebildetes bekanntes Feindruckmeßgerät dargestellt. Es besteht im wesentlichen aus einem mit Quecksilber gefüllten Differenzdruck-U-RohrA, einem Kolben B von genau bestimmtem Querschnitt, beispielsweise 1 cm2, der sich in einem Zylinder C bewegt und mit genau geeichten Gewichten über die Stange N belastet werden kann. Der Zylinder C befindet sich in einem bis zu einer Marke mit öl gefüllten Druckgefäß E. In the A b b. 1 is, for example, a piston scale with a differential pressure U-tube trained known fine pressure measuring device shown. It essentially consists from a differential pressure U-tube A filled with mercury, a piston B of exactly certain cross-section, for example 1 cm2, moving in a cylinder C. and can be loaded with precisely calibrated weights via the rod N. The cylinder C is in a pressure vessel E filled to a mark with oil.

Die Stange N wird in dem Kugellager P geführt und besitzt einen Stellring L zur Begrenzung des Kolbenhubes. Die Marke M dient zur Festlegung der aufgetauchten Kolbenhöhe, um den Einfluß des Gewichtes der Flüssigkeitssäule im Zylinder und im Druckgefäß auszuschalten. Der bei F eintretende zu messende Druck wird mit dem Manometer festgestellt, um danach die Menge der aufzulegenden Gewichte D zu ermitteln. Das Ventil G dient zur Absperrung der Zuleitung F, das Ventil J zur Absperrung der Verbindung zwischen den beiden Schenkeln des U-Rohres A, das Ventil zur Entlüftung. Der zu messende Druck wird ermittelt aus dem durch den Kolben einschließlich der Gewichte erzeugten und dem an der Quecksilbersäule abgelesenen Druck.The rod N is guided in the ball bearing P and has an adjusting ring L to limit the piston stroke. The mark M is used to define the emerged Piston height to avoid the influence of the weight of the liquid column in the cylinder and in the Switch off the pressure vessel. The pressure to be measured at F is measured using the manometer determined in order to then determine the amount of weights D to be placed on. That Valve G is used to shut off the supply line F, valve J to shut off the connection between the two legs of the U-tube A, the valve for venting. The to measuring pressure is determined from the pressure measured by the piston including the weights generated and the pressure read on the mercury column.

Die Quecksilbersäule zeigt die Differenz zwischen dem erzeugten und dem zu messenden Druck an.The mercury column shows the difference between the generated and the pressure to be measured.

Die obere Stangenführung ist zur Erleichterung der Rotation mit einem Kugellager P ausgerüstet, wobei die Stange im Innenring des Kugellagers auf-und abgleitet. Die gleitende Reibung im Innenring des Kugellagers führt zu Meßfehlern, die sich besonders bei Feindruckmessungen von einigen Millimetern Quecksilber störend bemerkbar machen. The upper rod guide is to facilitate rotation with a Ball bearing P equipped, with the rod in the inner ring of the ball bearing up and down slides off. The sliding friction in the inner ring of the ball bearing leads to measurement errors, which are particularly troublesome with fine pressure measurements of a few millimeters of mercury to make noticable.

Die Gewichtsstange N greift auch bei höchster Präzisionsarbeit nicht genau zentrisch an. Der Kolben selbst muß, um ein Austreten der Sperrflüssigkeit während des Betriebes zu vermeiden, sehr lang ausgeführt werden. Der große Abstand des Angriffspunktes der GewichtsstangeN zum Auftriebsschwerpunkt des Kolbens B und die nicht genau zentrische Lage des Angnffpunktes erzeugen ein Kippmoment und damit Reibung. Jede Reibung bedeutet aber je nach Bewegungsrichtung des Kolbens eine Kraft, die das Gewicht entweder größer oder kleiner erscheinen läßt und damit die Messung verfälscht. The weight bar N does not engage even with the highest precision work exactly centric. The piston itself has to prevent the sealing liquid from escaping to avoid running very long during operation. The great distance the point of application of the weight barN to the center of lift of the piston B and the not exactly centric position of the starting point generate a tilting moment and thus Friction. However, depending on the direction of movement of the piston, every friction means a force which makes the weight appear either larger or smaller and with it the measurement falsified.

Die A b b. 2 zeigt die verbesserte Ausführung nach der Erfindung, die A b b. 3 einen Schnitt durch die Kugellager. The A b b. 2 shows the improved embodiment according to the invention, the A b b. 3 a section through the ball bearings.

Auf den im Zylinder C des Druckgefäßes E auf öl schwimmenden Kolben B wird der Druck der Belastungsgewichte D durch die Gewichtsstange N übertragen. Die reibungsfreie Auf- und Abbewegung der Stange N wird durch drei in 1200-Teilung um die Stange angeordnete Miniaturkugellager O gewährleistet. Die Miniaturkugellager 0 sind im Innen- ring des für die Erleichterung der Rotation vorgesehenen Rillenkugellagers P so befestigt, daß die seitliche Druckkomponente durch die Mitte der Kugellager geht und damit eine momentenfreie und reibungsfreie Drehbewegung erreicht wird. On the piston floating on oil in cylinder C of pressure vessel E B, the pressure of the loading weights D is transmitted through the weight bar N. The smooth up and down movement of the rod N is made possible by three in 1200 divisions Miniature ball bearings O arranged around the rod are ensured. The miniature ball bearings 0 are inside ring of the deep groove ball bearing designed to facilitate rotation P fixed so that the side pressure component through the center of the ball bearings goes and thus a torque-free and friction-free rotary movement is achieved.

Zur Erfüllung der Bedingung nach der Erfindung, daß der Angriffspunkt der Gewichtsstange N auf den Kolben B unterhalb des Schwerpunktes der verdrängten Sperrflüssigkeit liegen soll, ist der Kolben B hohlgebohrt, und die verlängerte Gewichtsstange drückt über eine Kugel auf den Kolbenboden, ohne daß sie die Wandung der Bohrung berühren kann. To meet the condition according to the invention that the point of attack the weight rod N on the piston B below the center of gravity of the displaced If sealing fluid is to be located, the piston B is hollow bored, and the lengthened The weight rod presses against the piston crown via a ball without touching the wall the hole can touch.

Claims

Claim: Rods for a precision pressure measuring device designed as a piston balance, in which the weight bar in the axial direction of three in 120 ° division on the bar circumference Miniature ball bearings arranged within the inner ring of a deep groove ball bearing is performed, characterized in that the lateral pressure component is through the center of the miniature ball bearings (0) and the center of the balls of the deep groove ball bearing (P) shows and that in a known manner the point of application of the weight bar (N) on the piston (B) below the center of gravity of the displaced barrier fluid lies.

Considered publications: German Patent Specifications No. 730 546, 742 045, 884 114; British Patent No. 718,707.