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Vorrichtung zum Messen von Flüssigkeiten und Gasen.
Die Vorrichtung nach der Erfindung beruht darauf, dass das zu messende Mittel mittels einer besonderen Arbeitsflüssigkeit in bestimmten Teilmengen aus einem starren Behälter verdrängt wird.
Dadurch kann eine sehr genaue Messung mit geringem Arbeitsaufwand erreicht werden ; bei Verwendung einer Arbeitsflüssigkeit, deren Wärmeausdehnungskoeffizient jenem der zu messenden Flüssigkeit gleich oder ungefähr gleich ist, lässt sich ferner unmittelbar eine auf eine bestimmte Temperatur umgerechnet Mengenmessung erreichen.
Auf der Zeichnung sind beispielsweise Ausführungsformen von zur Messung von Flüssigkeiten eingerichteten Vorrichtungen nach der Erfindung veranschaulicht. Fig. 1 zeigt eine Messvorrichtung in Seitenansicht und teilweise im Schnitt nach der Linie 1-1 in Fig. 2 und Fig. 2 in Draufsicht ; Fig. 3 stellt Einzelheiten im Schnitt nach der Linie 111-111 in Fig. 2, Fig. 4 eine weitere Einzelheit dar.
Fig. 5 und 6 zeigen schematisch eine zweite Ausführungsform im Schnitt nach der Linie V-V in Fig. 6 und in Draufsicht und Fig. 7 zeigt eine dritte Ausführungsform im Längsschnitt.
Die Vorrichtung nach Fig. 1-3 besteht aus vier starren, zu einer Einheit zusammengebauten, kastenförmigen Behältern 1, 2,3 und 4, in welchen je ein Balg 5 bzw. 6, 7 und 8 untergebracht ist, von welchen 5 in Fig. 1 dargestellt ist. Je zwei Bläge 5 und 6 bzw. 7 und 8 sind durch Leitungen miteinander verbunden, gemäss der Zeichnung durch flache Kanäle 9 und 10. In die Bälge und die Verbindungsleitungen wird durch eine verschliessbare Füllöffnung 11 Arbeitsflüssigkeit der gleichen oder einer andern Art als die zu messende eingefüllt, u. zw. so viel, dass gerade der Innenraum der Bälge samt den Verbindungsleitungen vollständig erfüllt ist, wenn der eine Balg in der oberen und der andere in der unteren Endlage steht.
In zwei Böcken 12 innerhalb von 1 ist eine Achse 13 gelagert, die zwei zu beiden Seiten des Balges 5 befindliche Schwinghebel. M trägt. Die Hebel 14 sind mit dem Boden 15 des Balges 5 sowie mit einem in Fig. 1 hinter ihm befindlichen Hebel 16 drehbar verbunden, der wieder mit einem Arm 17 auf einer in einem mit dem Innenraum von 1 verbundenen Gehäuse 18 gelagerten Achse 19 drehbar verbunden ist. Die Achse 19 ist durch die Wand des Gehäuses 18 flüssigkeitsdicht hindurchgeführt und trägt an ihrem hinausragenden, von einem Lager 20 unterstützten Ende einen Hebel 21, welcher mittels einer Schubstange 22 mit einer Kurbel 23 einer Welle 24 verbunden ist.
Der Balg 7 ist über ein dem beschriebenen entsprechendes Gestänge mit einer am andern Ende der Welle 24 angeordneten, gegen die Hurbel 83 um 90 versetzten Kurbel 25 verbunden. Die Bälge 6 und 8 können mit der Welle 24 ebenfalls mittels der Kurbeln 23 und 25 oder unter Anordnung besonderer Kurbeln verbunden sein.
Die zu messende Flüssigkeit wird den Behältern 1, 2,3 und 4 durch eine Leitung 126 zugeführt, die an einen zur Welle 24 parallelen Kasten 26 angeschlossen ist, und sie wird aus den Behältern durch einen auf der andern Seite der Welle 24 angebrachten Kasten 27 und eine Leitung 28 abgeführt. Zwischen den Kasten 26 und 27 sind vier T-Rohre 29 (Fig. 3) angebracht, die je an einen der Behälter 1, 2,3 und 4 und bei 30 und 31 an die Kasten 26 und 27 angeschlossen sind. An der Mündung der Teile 30, 31 sind Klappen 32 und 33 angeordnet, die an einer in einem Gehäuse 34 bzw. 35 gelagerten, durch dessen Wand hindurchgeführten Achse 36 bzw. 37 befestigt sind. Die Achsen 36 und 37 tragen aussen einen Arm 38 bzw. 39, welcher mit einem Ansatz, einer Rolle od. dgl. gegen eine an der Welle 24 befestigte Steuerscheibe 40 bzw. 41 anliegt.
An der Achse 36 ist ferner ein Arm 42 befestigt, der mittels einer Feder 43
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mit einem festen, vom Kasten 21 aufragenden Arm 44 verbunden ist. Auch die Achse 37 steht unte Einwirkung einer nicht dargestellten Feder. An einem Ende der Welle 24 ist ein Zahnrad 45 befestigt das über ein Rad 46 zum Antrieb eines Zählwerkes 47 dient.
Steht der Balg 5 in seiner unteren und der Balg 6 in seiner oberen Endlage, wobei gleichzeitig die zum Balg 5 gehörige Einlassklappe 32 offen und die zugehörige Auslassklappe 33 geschlossen ist, wo gegen die Stellung der zum Balg 6 gehörigen Klappen umgekehrt ist, so dringt Flüssigkeit in den Be hälter 1 ein und drückt den Balg 5 zusammen, so dass. die Arbeitsflüssigkeit aus ihm hinaus-und in de) Balg 6 hineingetrieben wird, wodurch sich der Balg 6 ausdehnt und eine entsprechende Menge der zt messenden Flüssigkeit durch die Leitung 28 hinausdrückt. Während seiner Aufwärtsbewegung dreh der Balg 5 über die Teile 16, 11, 21, 22 und 23 die Welle 24.
Ist der Balg 5 in seiner oberen Endlage, s ( werden die zu den Bälgen 5,6 gehörigen Klappen 32 und 33 durch die Scheiben 40 und 41 umgesteuert und es beginnt somit ein neuer Arbeitsgang. Dadurch, dass die Kurbel 25 gegen die Kurbel 23 um 90' versetzt ist, wird erreicht, dass die beiden Bälgepaare 5, 6 und 7, 8 immer um einen halben Arbeitsgang gegeneinander verschoben sind, so dass der Balg 5 auf die Welle 24 das grösste Drehmoment ausübt, wenr der Balg 7 in der Totlage steht und umgekehrt.
Die beschriebene Vorrichtung gewährleistet insbesondere eine sehr verlustfrei Messung. Gegen. einander flüssigkeitsdicht gleitende Flächen in den Räumen, die die zu messende Flüssigkeit enthalten, sind völlig vermieden, wodurch die Reibungswiderstände auf ein Mindestmass herabgesetzt sind. Die Innenräume der Bälge mit den Verbindungskanälen sind vollständig abgeschlossen, und von den Innenräumen der Behälter 1, 2,3 und 4 werden nur die Achsen 19 nach aussen geführt, ebenso von den Kasten 26
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Reibungsverluste kann die zu messende Flüssigkeit selbst, auch bei verhältnismässig geringem Druck, zum Antrieb der Vorrichtung benutzt werden. Man kann aber auch, wenn z. B. der Druck der zu messenden Flüssigkeit zu gering ist, die Vorrichtung mit einem Antrieb beliebiger Art kuppeln.
Mit der beschriebenen Vorrichtung wird der tatsächliche Rauminhalt der Flüssigkeit bei der Temperatur, bei welcher die Messung stattfindet, bestimmt. Will man aber den auf eine bestimmte Temperatur bezogenen Rauminhalt bestimmen, so sieht man an jedem der Hebel 14 einen in der Längsrichtung des Hebels verschiebbaren Gleitklotz 48 für das Lager des Verbindungszapfens der Hebel 14 und 16 vor, der unter der Einwirkung eines Bimetallbügels 49 steht und durch ihn mit der Achse 13 verbunden ist (Fig. 4). Der Balghub ändert sich dann mit der Temperatur, und durch die Bemessung des Bügels 49 wird erreicht, dass der Balghub verhältnisgleich zur Wärmeausdehnung der Flüssigkeit wächst.
Die Verwendung des Bügels 49 kann zweckmässig mit der Massnahme vereinigt werden, dass als Arbeitsflüssigkeit innerhalb der Bälge eine Flüssigkeit verwendet wird, deren Wärmeausdehnungskoeffizient demjenigen der zu messenden Flüssigkeit gleich oder ungefähr gleich ist.
Falls der von der Verbindungsleitung zwischen den Bälgen gebildete unveränderliche Raum nicht ausser Betracht gelassen werden kann, ist für eine theoretisch richtige Temperaturberichtigung eine solche Arbeitsflüssigkeit zu wählen, dass das Verhältnis zwischen den Wärmeausdehnungskoeffizienten der Arbeitsflüssigkeit und der zu messenden Flüssigkeit gleich oder ungefähr gleich ist dem Verhältnis zwischen dem gesamten Rauminhalt der Arbeitsflüssigkeit abzüglich des erwähnten unveränderlichen Raumes und dem gesamten Rauminhalt der Arbeitsflüssigkeit.
Gemäss Fig. 5 und 6 ist in den zwei zusammengebauten Behältern 50 und 51 je ein Balg 52 und 53 untergebracht. Auf den Behältern 50 und 61 sitzt ein durch eine waagrechte Zwischenwand 54 in zwei Räume unterteilter Kasten 55. Der untere Raum 56 ist mit der Zuleitung 57 für die zu messende Flüssigkeit und der obere Raum 58 mit der Ableitung 59 verbunden. Die Behälter 50 und 51 sind durch senkrechte Leitungen 60 und 61 und sich an diese Leitungen schliessende, waagrechte Rohre 62 und 63, welche in den Kasten 55 hineinragen, mit diesem verbunden. Die Rohre 62 und 63 tragen Querrohrstücke 64 und 65, an deren Enden Sitze für Klappen vorgesehen sind.
Die Klappen 66 und 67 an den oberen Enden der Rohrstücke 64 und 65 sind mit einem doppelarmigen Hebel verbunden, der an einer durch die Wand des Kastens 55 hindurchgeführten und ausserhalb zum Antrieb eines Zählwerkes 68 dienenden Achse 69 befestigt ist. Jede Klappe ist ferner mittels einer am Boden des Kastens gelagerten Stange 70, 71 mit der entsprechenden, am andern Ende des Rohrstückes angeordneten Klappe 72 bzw. 73 verbunden.
Mit den Stangen 70 und 71 sind durch die Rohre 62 und 63 in die Leitungen 60 und 61 hineinragende Arme 74 und 75 verbunden, welche unter der Einwirkung von Federn 76 und 77 stehen, die während der Aufwärtsbewegung des betreffenden Balges gespannt werden, u. zw. in der Weise, dass ein mit einem Loch für eine im Behälter angeordnete und in die Leitung 60 bzw. 61 ragende Steuerstange 78 bzw. 79 versehener Vorsprung 80 bzw. 81 am Balgboden nach einer gewissen Bewegung ein um die Stange 78 bzw. 79 angebrachtes Rohr 82 bzw. 83, welches sieh bis zu diesem Augenblick mit einem Stift 84 bzw. 85 auf einen Vorsprung 86 bzw. 87 gestützt hat, mitnimmt und dadurch die Feder 76 bzw. 77 spannt.
In den Leitungen 60 und 61 sind Klinken 88 und 89 angeordnet, die die Arme 74 und 75 umgreifen und festhalten können und deren untere Enden in die Bewegungsbahn der Rohre 82 und 83 hineinragen.
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Die Stellung, welche die Balgböden in der zusammengeklappten Stellung der Bälge zu erreichen haben, ist durch Anschläge 90 und 91 bestimmt. Die beiden Bälge sind durch eine Leitung 92 miteinander verbunden.
In Fig. 5 ist die Vorrichtung in der Stellung dargestellt, die sie unmittelbar vor dem Anlangen des Balges 53 in seiner oberen Endlage einnimmt. Die Feder 76 ist gespannt und somit bereit, den Arm 74 aufwärts zu drücken und dadurch sämtliche Klappen umzusteuern. Dies wird jedoch vorläufig von der
Klinke 88 verhindert, und die Umsteuerung geschieht deshalb erst in dem Augenblick, wo die Klinke 88 durch das Anstossen des Rohres 82 ausgelöst wird. Das Rohr 82 ist so lang, dass dies in demselben Augenblick geschieht, wo sich die den Vorsprung 80 tragende Seite des Balgbodens gegen den Anschlag 90 legt.
Infolge des nach unten gerichteten Druckes der z. B. an der Vorderseite des Balgbodens angreifenden Feder 76 kann nämlich angenommen werden, dass diese Seite des Balgbodens während des letzten Teiles des Balghubes nacheilt und der Balg erst im Augenblick der Ventilumsteuerung völlig zusammengeklappt sein wird.
Die Vorrichtung nach Fig. 7 besteht aus zwei Behältern 93, an deren Zwischenwand 94 zwei je in einen der Behälter 93 hineinragende Bälge 95 mit gewölbtem Boden 96 befestigt sind. An jedem Boden 96 ist in der Mitte eine Stange 97 befestigt, die durch den Boden 98 des Behälters 93 flüssigkeitsdicht hindurchgeführt und ausserhalb mittels eines Bockes 99 gelagert ist. Jede Stange 97 trägt einen festen Bund 100, gegen welchen sich eine Feder j ! M stützt, die gegen eine an der Stange 97 verschieb- bare Hülse 102 drÜckt. Diese ist durch einen im Bock 99 drehbar gelagerten Hebel 103 und eine Stange 104 mit dem Schaltarm 105 einer nicht dargestellten Schaltvorrichtung verbunden, die z.
B. aus zwei Schalt- klinken besteht, welche mii einem am Küken eines Vierweghahns 106 sitzenden Schaltrad zusammen- wirken und zur Drehung des Hahnes dienen, dessen einander gegenüberliegende Stutzen 101 und 108 an die Zu-und Ableitung der zu messenden Flüssigkeit angeschlossen sind, wogegen die hiezu senkrechten Stutzen 109 und 110 je mit einem der Behälter 93 verbunden sind.
In jedem Bock 99 sind bei 111, 112 zwei Winkelhebel gelagert, deren Arme 113 mit der Hülse 102 zusammenwirken und sie festhalten können und deren Arme 114 in die Bewegungsbahn des Bundes 100 hineinragen. An der Stange 97 sitzt ein zweiter fester Bund 115, welcher zur Begrenzung des Balghubes und dazu dient, während der Bewegung der Stange 97 in der einen Richtung die Hülse 100 mitzunehmen.
Diese Begrenzung kann aber auch mittels Anschlägen wie nach Fig. 5 und 6 erreicht werden. In diesem Falle gelangt z. B. die obere Stange 97 erst dann in ihre untere Endlage, wenn der Balgboden 96 ringsum an diesen Anschlägen anliegt.
Während der Abwärtsbewegung der beiden Bälge drückt der Bund 100 an der oberen Stange 97 zunächst die Feder 101 zusammen, bis der obere Balg die gezeichnete Stellung knapp vor der unteren Endlage erreicht. Während der weiteren Bewegung des Balges löst der Bund 100 mittels der Winkel- hebel die Hülse 102 aus, und die Feder 101 verschiebt sie nach unten, wodurch der Hahn 106 über die Teile 103, 104, 105 um 90'gedreht wird. Die Bewegungsrichtung der Bälge wird jetzt umgesteuert, und das beschriebene Spiel wiederholt sich in entgegengesetzter Richtung.
Damit bei jeder Umsteuerung der Hahn sicher genau um 900 gedreht wird, können am Bock 99 Anschläge 119 zur Begrenzung der wirksamen Schwenkbewegung der Stange 103 angeordnet sein. Die Arbeitsflüssigkeit wird in den zwischen den Bälgen gebildeten Hohlraum durch ein durch die Wand 94 zwischen den Behältern 93 geführtes Rohr 116 eingefüllt, und gleichzeitig kann die in diesem Hohlraum enthaltene Luft durch ein Rohr 111, dessen Mündung an dem durch Ausbeulen des oberen Bodens 96 geschaffenen höchsten Punkt 118 des Hohlraumes angebracht ist, aus ihm entweichen. Die beiden Balgböden können gegebenenfalls fest oder einstellbar miteinander verbunden werden. Wärmeausdehnungen und-zusammenziehungen der Messflüssigkeit haben dann ein grösseres oder kleineres Ausbauchen der Balgflächen zur Folge.
Das Zählwerk wird zweckmässig mit der Achse des Hahnes 106 gekuppelt. Dann werden nur die vollen Balghübe gezählt, was aber im allgemeinen völlig ausreichend ist. Wünscht man indessen auch Bruchteile eines Balghubes zu messen, so kann man z. B. an einer der Stangen 97 einen Zeiger anordnen, welcher sich bei der Bewegung der Stange vor einer Teilung bewegt, auf der man die seit dem letzten vollen Balghub abgegebene, zu der vom Zählwerk verzeichneten Flüssigkeitsmenge hinzuzuzählende Menge ablesen kann. Bei Vorrichtungen der letzterwähnten Art kann auch eine elektrische Steuerung verwendet werden, deren Steuerkontakte geschlossen werden, wenn einer der Bälge die obere Endlage erreicht.
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