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Manometer [2]

[507] Manometer. – Zur Messung von kleinen Druckunterschieden, wie solche für die Ermittlung von Luft- und Gasgeschwindigkeiten in neuerer Zeit viel ausgeführt werden (s. Geschwindigkeitsmesser, S. 317) dienen zunächst Standmanometer und für feinere Messungen (bei sehr kleinen Druckdifferenzen) sogenannte Mikromanometer und Minimaldruckmesser.

Ein neueres Standmanometer zum Messen der Druckunterschiede von Gasen, Luft oder Dämpfen, System Dr. Rabe [1], zeigt Fig. 1.

Das Manometer ist mit zwei verschiedenen, sich nicht vermischenden Flüssigkeiten von nahezu gleichem spezifischen Gewicht gefüllt. Ihre Trennungsstelle bildet in der Ruhelage den Nullpunkt im linken engen Schenkel der Manometerröhre. Zum Schutz vor den schädlichen Einwirkungen plötzlicher Druckstöße ist im unteren Teile des linken Manometerrohres ein Sicherheitsgefäß angebracht, in das die leichtere Flüssigkeit eintreten kann, ohne in das rechts gelegene Rohr zu gelangen. Außerdem befindet sich in dem oberen erweiterten Teil der linken Röhre bei c eine kleine Kugel, welche sich bei plötzlich auftretendem Ueberdruck auf die Mündung der engen Röhre legt und diese so weit drosselt, daß die leichtere Flüssigkeit nicht schußartig durch die schwerere hindurchtreten und die Funktion des Manometers stören kann. Zur Messung der kleinen Spannungsunterschiede bei Niederdruckdampfheizungen dient das von derselben Firma gebaute Quecksilbermanometer, Fig. 2 und 3. Hinter dem Steigrohr liegt das Quecksilbersammelgefäß, welches am oberen Ende durch ein dünnes Glas- oder Metallröhrchen mit dem unteren Ansatz zum Aufschrauben des Manometers verbunden ist. Die Glaskapillare (Steigrohr) hat am oberen Ende eine Erweiterung, welche bei etwa eintretendem Ueberdruck das Quecksilber aufnimmt und dadurch ein Heraustreten und Umherspritzen des Quecksilbers verhindert. Ebenso ist das Zurücksaugen des Quecksilbers bei Eintreten eines Vakuums durch das hinter der Kapillare liegende Gefäß vermieden. Dieses Manometer hat sich für Niederdruckheizungen gut bewährt zur richtigen Einstellung des Luftregulators und genauen Regulierung des Heizkörpers. Ein regulierendes Barometer von Fueß ist in Fig. 4 und 5 dargestellt.

Ein kurzes Quecksilberbarometer b steht in Verbindung mit dem Hohlkörper c, so daß durch den Hahn h und das Anschlußstück die Luftleere des Kondensators auf die Quecksilbersäule einwirken kann. Das Quecksilber wird im kurzen Schenkel so hoch steigen, bis es sich mit dem im langen Schenkel befindlichen Quecksilber, über dem Luftleere ist, das Gleichgewicht hält. Um den Druck registrieren zu können, ruht auf dem Quecksilber des kurzen Schenkels ein Eisenschwimmer a; um das Glasrohr greift ein permanenter Magnet m, der an einem Wagebalken befestigt ist. An dem Wagebalken ist ein Schreibhebel angebracht, dessen Ausschläge auf der eintägig oder siebentägig einmal umlaufenden Trommel T registriert werden.

Verändert nun ein wechselndes Vakuum die Lage des Eisenschwimmers im kurzen Schenkel, so wandert der Magnet m auf- oder abwärts und bewirkt hierdurch die Aufzeichnungen auf der Schreibtrommel. – Weit empfindlicher als die Standmanometer sind aber die Mikromanometer mit geneigten Meßrohren und Skalen. Fig. 6 zeigt ein solches mit gebogenem Meßrohr an, wobei das Glasrohr derartig gebogen ist, daß gleichen Geschwindigkeitszunahmen gleiche Skalenstrecken entsprechen. Für je 1 m Geschwindigkeit, gleichviel, ob diese kleiner oder größer ist, ergibt sich also eine gleichlange Strecke auf der Skala. In normaler Ausführung[507] werden Mikromanometer dieser Art für Geschwindigkeiten bis zu 30 m eingerichtet, doch können sie auch für andre Geschwindigkeiten ausgeführt werden.

In Fig. 7 ist das Mikromanometer von Recknagel (ausgeführt von R. Fueß, vormals J.G. Greiner & Geißler, Steglitz b. Berlin), mit verstellbarem Meßrohr abgebildet. Durch Einstellung des letzteren kann man nahezu jede Empfindlichkeit herstellen. An dem Gradbogen befindet sich ein Nonius TV zur genauen Ablesung des Neigungswinkels des Meßrohres C. Auch zum Messen von Wassergeschwindigkeiten aus den Druckdifferenzen wird das Fueßsche Mikromanometer angewendet. Die hierzu etwas abgeänderte Form ist aus Fig. 8 zu ersehen. – Für die Aufstellung im Freien benutzt man ein Stativ mit Korrektionsschrauben, oder man placiert den Apparat auf einen Tisch. In Fig. 8 ist schematisch dargestellt, wie die Verbindung des Instruments mit einem Leitungsrohr zu erfolgen hat. Das Staudoppelrohr S wird mittels Flansch M, F und Ueberwurfmutter P an der Rohrleitung L beteiligt. Für sehr seine und genaue Messungen baut G.A. Schultze einen elektrischen Feindruckmesser, das sogenannte Pneumoskop, Fig. 9, welches mit einer Genauigkeit von ¹/₁₀₀ mm W.S. Druckdifferenzen zu messen gestattet. Dasselbe besteht im wesentlichen aus einem Wasserbehälter, der zwei luftdicht voneinander getrennte Kammern A und B besitzt, welche durch das Wasser miteinander kommunizieren. Wirkt nun durch den Anschluß D auf die Wasseroberfläche in A ein höherer Druck als durch den Anschluß C in B, so steigt das Wasser in B an, und der Höhenunterschied beider Wasserspiegel in A und B gilt als Maß des Unterschiedes der bei D und C angeschlossenen Drücke. Um nun diesen Höhenunterschied der Wasserspiegel genau zu messen, dient das auf dem Behälter fest angebrachte Mikrometer, dessen Spindel ein Gewinde von genau 1 mm Ganghöhe besitzt und eine runde Scheibe trägt, deren Umfang in 100 Teile geteilt ist, so daß man die Verschiebung der mit der Spindel verbundenen Kontaktspitze S auf ¹/₁₀₀ mm genau an dem in ganze Millimeter geteilten Maßstab M ablesen kann. Das Mikrometer ist gegen den Wasserbehälter isoliert, und beide sind an die Pole einer elektrischen Batterie gelegt, so daß der Stromkreis dieser Batterie geschlossen wird, sobald die Spitze S den Wasserspiegel in B berührt. In demselben Moment schlägt auch die [508] Nadel des in den Stromkreis eingeschalteten Galvanoskops aus und macht dadurch die Berührung der Kontaktspitze S mit dem Wasserspiegel deutlich und auffällig sichtbar. Um die Druck- und Vakuumschwankungen dauernd kontrollieren zu können, werden die Manometer sehr häufig mit Registriervorrichtungen verbunden.

Fig. 10 m ein Apparat, welcher sowohl den Gesamtdruck als auch den statischen Druck einer bewegten Gasmasse anzeigt und aufzeichnet, s und s₁ sind die Scheiben zur Aufnahme der beiden zu messenden Drucke im Rohr r. Der Registrierapparat besteht aus einem nach außen geschlossenen Gefäß a mit zwei Glocken g und g₁, die zur Aufnahme des auf den Scheiben s und s₁ ausgeübten Druckes dienen und sich unabhängig voneinander bewegen können. Sie tauchen in eine in den Gefäßen f und f₁ befindliche, nicht verdunstende Flüssigkeit ein, mit welcher sie Hohlräume bilden. Die Glocken übertragen ihre Bewegung auf je einen Zeiger und eine Registrierfeder. Aus der oberen Linie (von Glocke g₁ erzeugt) wird somit die Depression oder der Ueberdruck, aus der unteren die Luft- oder Gasgeschwindigkeit bezw. die Luft- oder Gasmenge ermittelt.

Ebenfalls mit einer beweglichen Glocke, aber mit direkter Einwirkung derselben auf den Schreibapparat ausgerüstet ist der nachfolgende Apparat von Fueß, Fig. 11. In einem allseitig geschlossenen Metallkessel K ist einer am Schwimmer A untergebracht, der eine Tauchglocke g trägt. Durch die Tauchglocke wird der von der Sperrflüssigkeit freigelassene Luftraum in zwei Teile geteilt, welche durch die Hähne s und d mit dem Staurohr in Verbindung stehen. Durch die sehr große Oberfläche der Tauchglocke wird eine hohe Empfindlichkeit schon bei geringen Geschwindigkeitsdrucken erreicht. Als Gegenkraft dient der veränderliche Gegenauftrieb des Schwimmers A. Die Uebertragung der Tauchglockenbewegung nach außen an das Registrierwerk erfolgt durch magnetische Kuppelung in der Weise, daß das auf dem Stengel i sitzende Eisenstückchen o dem am Ende des Wagebalkens w befestigten permanenten Magneten m als Anker dient und diesen zwingt, an den auf und ab gehenden Bewegungen teilzunehmen. Der Magnet, der auch die Schreibsender p trägt, folgt den geringsten Bewegungen der Tauchglocke, und die auf der Registriertrommel aufgezeichnete Kurve entspricht genau den wechselnden Drucken an der Tauchglocke. Da die Ausplanimetrierung der Registrierung am Ende einer Registrierperiode immerhin mit einigen Umständen verknüpft ist, so ist mit dem Registrierapparat gleich ein Zählwerk Z verbunden, welches die selbsttätige Integration des Diagrammes ausführt. Die Einrichtung und Wirkungsweise dieses in Fig. 12 schematisch dargestellten kleinen Apparates ist folgende: Von einem kleinen Uhrwerk wird minutlich ein zweites Uhrwerk ausgelöst, welches durch die Daumenscheibe G einen Hebel H frei gibt, der während seines Falles durch die Sperrklinke K ein Zählwerk N Z betätigt. Während der obere Anschlag des Fallhebels begrenzt ist, ist der untere Anschlag durch eine auf dem Wagebalken sitzende und an dessen Bewegung teilnehmende Metallkurve C, deren Form der Geschwindigkeit des Gases und dem Querschnitt der Leitung angepaßt ist, abhängig. Bei großer Geschwindigkeit sind die auf und ab gehenden Bewegungen von E groß, entsprechend einem großen Vorschub des Zählwerkes; bei geringer Geschwindigkeit tritt eine entsprechende geringere Weiterdrehung der Zählräder ein. Man ist also in der Lage, ähnlich wie bei einem Gasmesser die Gasmenge in Kubikmetern abzulesen. Die Genauigkeit der Messung mit diesen Apparaten ist derartig, daß die Angaben des Zählers mit dem Resultat der Planimetrierung bis auf 1% Genauigkeit übereinstimmten. Um bei rasch wechselnder Gasgeschwindigkeit unerwünschte Auf- und Abwärtsbewegungen der Schreibsender einzuschränken, werden in solchen Fällen in beide Zuleitungen »Luftpuffer« L und L¹, Fig. 11, eingeschaltet, welche geeignet sind, kurze Stöße in den Leitungen auszugleichen.

Literatur: [1] nach Ausführung der Firma G.A. Schultze, Charlottenburg, Charlottenburgerstraße 53/54.

v. Ihering.

Fig. 1., Fig. 2., Fig. 3., Fig. 4.

Fig. 5.

Fig. 6.

Fig. 7., Fig. 8., Fig. 9., Fig. 10.

Fig. 11.

Fig. 12.