Das Manometer: Zwischen Geschichte und Gegenwart

Was ist ein Manometer?

Der Begriff Manometer bezeichnet ein Instrument, das den Druckunterschied zwischen zwei Flüssigkeiten oder zwischen zwei verschiedenen Punkten derselben Flüssigkeit messen kann. Um genau zu sein, ist das Manometer das Instrument, mit dem Drücke gemessen werden, die höher als der atmosphärische Druck sind: Zum Messen von niedrigeren Drücken, ist der am besten geeignete Begriff Vakuummeter oder Vakuum-Messgerät.

Historische Hinweise zum Manometer

1644 erfand Evangelista Torricelli das Barometer und verwendete jenes, welches heute die „Torricelli-Röhre“ genannt wird. Anschließend wurden die Studien des italienischen Physikers von Pascal wieder aufgenommen und verbessert, welchem auch die Maßeinheit für den Druck im Internationalen System gewidmet ist.

Die ersten Manometer folgten zunächst alle einer direkten Ableitung der Barometer: Es handelte sich um U-Rohre mit einem offenen und einem geschlossenen Arm, die Quecksilber enthielten. Im 20. Jahrhundert wurden auf molekularen Phänomenen basierende Technologien zur Messung tieferer Hohlräume entwickelt.

Auf industrieller Ebene, d. H. in Umgebungen, in denen das Timing nicht unbedingt so lang sein kann wie in einem Labor, wurden die wichtigsten Manometer die, die  von Bourdon patentiert worden waren und aus einem Metallrohr bestanden, das mit einer Zeigeranzeige verbunden ist. Eine Druckänderung bewirkt eine Änderung der Krümmung des Rohrs und daher eine Verschiebung der Position des Zeigers.

Der Stand der Technik bei den Manometern

Es gibt verschiedene Arten von Manometern auf der Welt, aber alle messen die Druckdifferenz zwischen der zu analysierenden Flüssigkeit und dem atmosphärischen Druck am Referenzpunkt (unter Standardbedingungen und auf Meereshöhe beträgt der Wert 101325 Pa, entsprechend 1,01325 Bar). Die meist verwendeten sind:

- U-Rohr-Manometer: Sie bestehen aus einem Rohr, das mit einer Flüssigkeit von bekannter Dichte gefüllt ist. Zum einen ist das Rohr atmosphärischem Druck ausgesetzt, zum anderen ist es mit der Messumgebung verbunden. Die Flüssigkeit bewegt sich zum einen oder anderen Ende, um den Druck in der Umgebung auszugleichen. Der Hauptvorteil besteht darin, dass es als sehr einfaches Werkzeug keine wesentlichen Fehler aufweist. Andererseits führt extreme Einfachheit zu einer schlechten Auflösung des Werkzeugs.
- Bourdon-Manometer: Sie sind heute das am häufigsten verwendete Modell und bestehen, wie oben erwähnt, aus einem Rohr mit elliptischem Querschnitt, das mit einer Zeigeranzeige verbunden ist. Mit zunehmendem Druck nimmt der Krümmungsradius
- Membranmanometer: Die Membran ist das Schlüsselelement und kann sich aufgrund des Druckunterschieds zwischen Umgebung und Atmosphäre verformen. Tatsächlich neigt sie dazu, sich bei Vorhandensein eines größeren Drucks als in der Messumgebung aufzublähen.
- Piezoelektrische Manometer: Sie nutzen die Piezoelektrizität oder die Eigenschaft einiger Materialien, Elektrizität zu leiten, wenn eine Druckdifferenz auf sie ausgeübt wird.

Darüber hinaus gibt es, wie eingangs erwähnt, auch Vakuummeter zur Messung von Drücken, die unter dem atmosphärischen Wert liegen.

---

24/03/2020