Manometer.
[* 2] Um ein
Lärmzeichen zu geben, wenn der Dampfdruck in einem
Kessel eine gewisse
Höhe erreicht, bringt
Julian
in
Basingstoke in dem Zifferblatt des den Dampfdruck angebenden Metallmanometers
einen bogenförmigen, mit dem Teilkreis
des
Manometers konzentrischen
Schlitz an, in welchem sich eine mit dem
Pole einer elektrischen
Batterie zu verbindende
Kontaktschraube an der
Stelle feststellen läßt, bis zu welcher der mit dem andern Batteriepol zu verbindende, den
Druck angebende
Zeiger des
Manometers sich höchstens bewegen soll.
Berührt der Zeiger die Kontaktschraube, so wird der
Strom geschlossen und ein Läutewerk in
Bewegung gesetzt. Dieses Lärmmanometer
ist schon mehrfach auf
Schiffen verwendet worden, wo dann die Klingel in der
Kajütte des
Kapitäns,
Ingenieurs
etc. angebracht ist, so daß diese stets von einer etwa eintretenden übermäßigen Dampfdrucksteigerung
im
Kessel sofort benachrichtigt werden. Übrigens
kann statt der Lärmklingel auch eine Lärmpfeife Verwendung finden.
Zur Messung von geringen Druckdifferenzen, wie sie bei
Feuerungsanlagen,
[* 3] in
Gas-, Schwefelsäurefabriken
etc. vorkommen, bedient man sich mit Vorteil der Differentialmanometer.
Solche sind mit verschiedenen
Füllungen von Kretz,
Seger und Arou und von
Jörgensen angegeben. Ihr Differentialmanometer
stellt eine U-förmige
Röhre a
[* 1]
(Fig. 1) vor, deren senkrecht stehende
Schenkel an ihren obern
Enden Erweiterungen b tragen. Die
Schenkel sind mit zwei
verschiedenen, miteinander nicht mischbaren
Flüssigkeiten (z. B.
Öl und wässerigem
Weingeist) derart gefüllt, daß die Berührungsstelle
c der
Flüssigkeiten in den engen Teil des einen
Schenkels fällt. Es sei nun angenommen, daß beide
Flüssigkeiten ein spez. Gew.
= 1 haben und die
Schenkel in den obern Teilen, in welchen die Oberflächen der
Flüssigkeiten sich befinden,
20mal so großen
Querschnitt als in ihrem untern Teil haben.
Lastet nun auf der Flüssigkeit in dem einen Schenkel ein Druck, welcher um 1 mm Wassersäule höher ist als der im andern Schenkel herrschende Druck, so wird die Flüssigkeit in ersterm sinken, in letzterm steigen, bis Gleichgewicht [* 4] hergestellt ist, was eintritt, wenn die Differenz der Flüssigkeitshöhen 1 mm beträgt, also, vollkommen kongruente Schenkel vorausgesetzt, wenn die erste Oberfläche 0,5 mm gesunken, die andre 0,5 mm gestiegen ist. Bei dieser Bewegung legen die Flüssigkeitsteilchen in den untern engen Teilen einen 20mal so großen Weg (in senkrechter Richtung) zurück als in den obern Teilen von 20fachem Querschnitt, also 20 × 0,5 = 10 mm. An dieser Bewegung nimmt auch die sichtbare Berührungsstelle c der beiden Flüssigkeiten teil, sie schreitet also um 10 mm vor und bringt so die vorhandene Druckdifferenz in zehnfach vergrößertem Maßstab [* 5] zur Anschauung.
Die Anwendung zweier Flüssigkeiten von genau gleichem spezifischen Gewicht empfiehlt sich indessen nicht, weil dann an der Berührungsstelle leicht Teile der einen Flüssigkeit in der andern schwimmen und eine genaue Ablesung verhindern. Diesem Übelstand wird dadurch abgeholfen, daß man die eine Flüssigkeit ein wenig schwerer als die andre wählt. Dann wird allerdings die Vervielfältigung der Druckhöhendifferenz des Ausschlags durch das Instrument verringert.
König, der sich mit der Verbesserung der Differentialmanometer
beschäftigt hat, findet durch Rechnung und
Versuche, daß,
während die
Vervielfältigung der Druckhöhe bei Verwendung gleichschwerer
Flüssigkeiten genau proportional dem Querschnittsverhältnis
ist, sie bei Verwendung ungleich schwerer
Flüssigkeiten nur ein ganz bestimmtes
Maß, und auch dies nur
dann erreichen kann, wenn der größere Rohrquerschnitt unendlich groß wird. So ist es z. B.
mit zwei
Flüssigkeiten vom spezifischen
Gewicht 0,9 und 0,8 nicht mehr möglich, eine zwölffache Vergrößerung
des
Ausschlags zu erzielen, die äußerste
Grenze ist vielmehr 10, und selbst diese ist praktisch nicht erreichbar,
weil man die weiten Rohrteile nicht unendlich weit machen kann.
Übrigens ist die Grenze des Ausschlags nicht von den spezifischen Gewichten der einzelnen Flüssigkeiten, sondern nur von deren Differenz abhängig. Zur Erzielung eines einigermaßen erheblichen Ausschlags, selbst bei geringer Differenz der spezifischen Gewichte der beiden Flüssigkeiten, ist ein ziemlich großes Verhältnis der Rohrquerschnitte erforderlich. Sind z. B. die spez. Gew. = 0,9 und 0,86, also die Differenz nur 0,04, so muß für einen zehnfach vergrößerten Ausschlag der Querschnitt der weitern Rohrteile beinahe 30mal so groß werden wie der der engern, bei einer Differenz der spez. Gew. von 0,07 aber gar ziemlich 60mal so groß. Der Gedanke lag daher nahe, den Maßstab für die Ablesung dadurch zu vergrößern, daß man nicht nur die Steigung der Flüssigkeiten im einen, sondern
[* 1]
^[Abb.: Fig. 1. Differentialmanometer
mit einer Trennungsfläche.]
¶
mehr
auch die Senkung der Flüssigkeit im andern Schenkel zur Anschauung brächte. Das ist dadurch zu erreichen, daß man zunächst von der schwerern Flüssigkeit in die untern kommunizierenden Röhrenteile so viel einfüllt, daß sie beiderseits bis zur halben Höhe des engen Teils der beiden Schenkel heranreicht. Der übrige Teil der Röhren [* 7] bis etwa zur halben Höhe der weitern Rohrstücke wird mit der leichtern Flüssigkeit angefüllt [* 6] (Fig. 2). Bei einem derartig gefüllten Instrument liest man auf der Skala die Summe der Ausschläge der beiden Trennungsflächen c und c1 ab, welche bei Anwendung von Flüssigkeiten von gleichem spezifischen Gewicht gleich dem doppelten Ausschlag jeder einzelnen Trennungsfläche sein würde, so daß hierdurch der Ablesungsmaßstab verdoppelt werden würde. Besitzen die beiden Flüssigkeiten jedoch ein verschiedenes spezifisches Gewicht, wie es auch hier zu Erreichung bestimmt erkennbarer Trennungsflächen erforderlich ist, so fällt die Vergrößerung des Ablesungsmaßstabes bedeutend geringer aus.
Bei den Differentialmanometern
mit U-förmigem Rohr wird es unangenehm empfunden, daß die geringste Neigung
des Instruments eine Verschiebung der Gleichgewichtslage, bez. der Lage des Nullpunktes mit sich bringt. Besonders störend ist
dieser Umstand, wenn man behufs Ausführung von Messungen mit dem Instrument von einem Punkte zum andern geht und nicht überall
einen geeigneten festen Standort für das Manometer
zur Hand
[* 8] hat. A. König konstruierte ein Differentialmanometer
,
welches diesen Übelstand nicht hat
[* 6]
(Fig. 3). Die zwei erforderlichen Glasrohre liegen nicht nebeneinander,
sondern ineinander.
Das äußere (a) ist unten geschlossen, das innere (b) unten offen, so daß unten Flüssigkeit aus der einen Röhre in die
andre übertreten kann. Die Röhren sind oben weit, in einem längern mittlern Teil eng und erweitern sich
im untersten Teil wieder etwas. Das innere Rohr ist identisch mit dem einen Rohrschenkel der vorbeschriebenen Manometer
, der Zwischenraum
zwischen dem innern und äußern Rohr mit dem andern Schenkel. Füllt man diesen Apparat in der Weise, daß über
der schwerern Flüssigkeit in beiden Räumen eine Säule der leichtern Flüssigkeit steht, so hat man ein Differentialmanometer
,
dessen kommunizierende Gefäße konzentrisch angeordnet sind, deren Mittellinien mithin in eine Linie zusammenfallen. Infolgedessen
kann der Apparat unbeschadet der Genauigkeit der Ablesung einige Schwankungen vertragen und daher bei den Messungen frei in der
Hand gehalten werden.
[* 6]
^[Abb.: Fig. 2. Differentialmanometer
mit zwei Trennungsflächen.]