Manosztátok, a Cartesius-manosztát működése

Vannak olyan kísérletek, amelyeket állandó nyomáson kell végezni (pl. a dinamikus gőznyomásmérést), és ilyen esetben a készülékre kapcsolt szívás (nyomás) kézzel történő szabályozása körülményes és csak pontatlanul kivitelezhető. Az állandó nyomás automatikusan működő berendezésekkel, manosztátokkal biztosítható.

A nyomás szabályozására és állandó értéken való tartására elvileg gázfázist tartalmazó heterogén egyensúlyi vagy stacionárius állapot használható fel. Heterogén egyensúlyokkal általában egy gáz (gőz) parciális nyomásának állandósága biztosítható, és így ezek az össznyomás állandóan tartására nem alkalmasak. Pl. állandó vízgőztenzió fenntartására zárt térben megfelelö kristályvíz-tartalmú sók alkalmasak. A zárt teret (amely lehet egy exszikkátor vagy higrosztát) a belehelyezett kristályvíztartalmú sóval egy olyan hőmérsékletű termosztátba helyezzük, amely hőmérsékleten az illető só tenziója a kívánt értékű. Állandó vízgőztenzió fenntartására bizonyos nyomástartományban felhasználhatók különböző vizes oldatok is (kénsav, foszforsav), amelyek felett a vízgőz parciális nyomása az anyagi minőségtől, a hőmérséklettől és az összetételtől függ.

Bármely anyag gőznyomásának állandóan tartására felhasználható az a tény, hogy folyadékot tartalmazó zárt rendszerben - ha különbözö hőmérsékletű helyek vannak benne - a legkisebb hőmérsékletű helynek megfelelő gőznyomás áll be. Ha tehát a kisebb hőmérsékletű helyre folyadékot töltünk, akkor e folyadék hőmérsékletének változtatásával a nagyobb, de állandó hőmérsékleten levő folyadék gőznyomása tetszés szerint változtatható.

Az elszívást, ill. a nyomást automatikusan szabályozó berendezést manosztátnak nevezzük. Aszerint, hogy a manosztátnak a nyomásváltozásra érzékeny része egyúttal szelep is vagy a szelep egy külön berendezés, amelyet a manosztát nyomásérzékeny része elektromosan vezérel, a manosztátok két csoportra oszthatók: közvetlen és közvetett manosztátokra.

A közvetlen manosztátok csoportjába tartozik az ún. Cartesius-manosztát. A Cartesius-manosztát (1. ábra) lényegileg a búvárelv alapján működő manométer. A 3-4 cm átmérőjű, 8-10 cm hosszú A edény, felső végén gumilappal vagy gumidugóval, a B külső edényben levő higany zárófolyadékban úszik. Amíg a C csap nyitva van, az úszó alatt és a B edényben a nyomás egyenlő, az úszó tehát az úszás törvényének megfelelő mélységig a higanyba merül. Ha a légkörinél kisebb nyomást kívánunk állandósítani, akkor valamivel a kívánt nyomás elérése előtt a C csapot elzárjuk. Ezután, mivel a nyomás csak a B edényben csökken tovább, az úszó alatti és fölötti térben nyomáskülönbség jön létre. Emiatt csökken az úszóban levő higanyoszlop magassága, ami megváltoztatja az úszó által kiszorított folyadék mennyiségét. Az úszás törvényének megfelelően tehát csökkennie kell az úszó bemerülési mélységének, vagyis az úszó felemelkedik és a tetején levő gumilappal (E) elzárja a D vákuumvezetéket. Emiatt a készülékben nem csökkenhet tovább a nyomás. Ha az állandósítandó térben a nyomás valamilyen oknál fogva nő (pl. a készülék valahol beereszt), az úszó lesüllyed, kinyitja a vákuumvezetéket, és csak akkor zárja újra, ha a kívánt nyomás ismét beáll.

1. ábra

Cartesius-manosztát: A-úszó, B-higanyos edény, C és D-csapok, E-gumidugó, L-úszó, S-csatlakozás az állandó nyomáson levő térhez.

A közvetett manosztátok két fő részböl állnak: egy kontaktmanométerből és a manométer által elektromosan vezérelt szelepszerkezetből. A manométer a nyomásváltozásra egy relé áramkörét zárja, ill. nyitja, a relé főáramköre pediga szivattyút összekötő szelepeket müködteti.