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Druckunterschiedsmesser zur Messung der Menge von durch Rohre strömenden Flüssigkeiten,
Gasen oder Dämpfen.
Die Erfindung bezieht sich auf Druckunterschiedsmesser zur Messung der Menge von durch Rohre strömenden Flüssigkeiten, Gasen oder Dämpfen, bei welchen in bekannter Weise ein die Messflüssigkeit, z. B. Quecksilber, enthaltendes, vorzugsweise U-förmiges Messgefäss vorgesehen ist, welches zwei mit dem Rohr vor bzw. nach einer Drosselstelle verbundene Räume aufweist. In diesen Räumen sind Schwimmer vorgesehen, die in ebenfalls bekannter Weise starr miteinander zu einer im Messgefäss drehbar gelagerten Einheit verbunden sind.
Während nun bei den bekannten Messern die durch die Druckunterschiede im Messgefäss bewirkte Verschwenkung der Schwimmereinheit selbst unter Vermittlung von Übertragungsgestängen oder ähnlicher Mittel zur Anzeige des Messwertes herangezogen wird, liegt der Erfindung die sogenannte Nullpunktsmessmethode zugrunde. Hiezu wird die Schwimmereinheit dem Einfluss einer elektrodynamischen Einrichtung unterworfen, welche sie stets in der Mittellage (vergleichbar mit der Nullage) zu halten traehtet, u. zw. dadurch, dass die Grösse der von der elektro-
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dass die Rückführkraft verhältnisgleich ist dem auf die Schwimmereinheit wirkenden, durch den Druckunterschied vor und nach der Drosselstelle im Rohr bzw. durch den Höhenunterschied der Flüssigkeitspiegel in den beiden Räumen des Messgefässes hervorgerufenen Drehmoment.
Die Grösse der Rückführkraft und die Grösse der Verstellung der Regeleinrichtung geben dann ein Mass für die durch das
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in die Speiseleitung der elektrodynamischen Einrichtung eingebauten Strommesser zur Anzeige gebracht werden oder durch ein von der Regeleinrichtung des Speisestromkreises betätigtes Schreibwerk aufgezeichnet werden.
Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes. Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch das Messgefäss, Fig. 2 und 3 zeigen Schnitte nach den Linien a-a bzw. b-b der Fig. 1. Fig. 4 zeigt ein Schema der Regeleinrichtung und des Schreibwerkes und Fig. 5 das
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In den beiden mit dem von der Flüssigkeit usw. durchströmten Rohr vor bzw. nach einer Drosselstelle verbundenen lotrechten Schenkeln des Messgefässes 1 sind prismatische Schwimmer 2 untergebracht, die etwa bis zu ihrer Hälfte in eine im Messgefäss befindliche Flüssigkeit, z. B. Quecksilber, eintauchen und durch den Arm 3 miteinander starr zu einer Einheit verbunden sind.
In der Mitte des Armes 3 ist zu ihm senkrecht ein Hebel 4 befestigt, welcher in das an das Messgefäss anschliessende Rohr 5 ragt, auf der Achse 6 aufgekeilt ist und in den Lagern 7 gemeinsam mit der Achse 6 schwingen kann. Auf der Achse 6 ist auch der durch das am Messgefäss vorgesehene Rohr 9 nach unten gehende Hebel 8 befestigt, welcher den Elektromagneten (Solenoid) 10 und die Kontaktzunge 11 trägt. An
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sind. Die Kontaktzunge 11 hängt zwischen zwei Kontaktschrauben 14, welche durch das Gehäuse isoliert durchgeführt und so eingestellt sind, dass die Kontaktzunge 11 in der lotrechten Mittelstellung von den Schrauben nicht berührt wird, aber der Zwischenraum doch höchstens 0'05mm beträgt.
Der über der Messflüssigkeit liegende Teil des Rohres 5, ferner das Rohr 9 und das Gehäuse 12 sind mit einer isolierenden Flüssigkeit, vorzugsweise Öl, gefüllt.
Die Elektromagnete 10 und 13 sind in einen gemeinsamen Speisestromkreis eingeschaltet, in welchem auch der Regelwiderstand 16 eingebaut ist. Der Widerstand 16 ist am Umfang einer Scheibe 15
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dreht) werden. Die Verstellung der Scheibe 15 bewirkt das von einer nicht dargestellten Antriebsquelle (Elektromotor, Uhrwerk od. dgl. ) angetriebene Zahnrad 18 bzw. das in das Rad 18 eingreifende Zahn- rad 19 über die Zahnräder 20 und die Reibräder 21. Die Wellen der Räder 20 und 21 sind in je einem
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Federn 23 derart gehalten, dass die Reibräder 21 die Scheibe 15 für gewöhnlich nicht berühren. Unter den Hebeln 22 sind die mit Eisenkernen versehenen Elektromagnete 24 angebracht.
Falls einer der Magnete vom Strom durchflossen wird, zieht er den zugehörigen Hebel 22 herab, wodurch das auf diesem Hebel sitzende Reibrad 21 die Scheibe 15 berührt und sie verstellt. An der Scheibe 15 ist ein Zahnrad 25 befestigt, welches mittels der Zahnstange 26 die Schreibvorrichtung 27 betätigt, wodurch auf dem Streifen 28 der jeweilige Messwert verzeichnet wird.
Der Hauptstromkreis (Speisestromkreis der Elektromagnete 10, 13) besteht aus der Stromquelle 29, dem Eisenwasserstoffwiderstand 30, den durch den Kontakt 17 eingeschalteten Windungen des Regelwiderstandes 16, dem Strommesser 31 und den Elektromagneten 10, 13 selbst. Der von der Stromquelle 32 ausgehende Hilfsstrom fliesst durch einen der Magnete 24 je nachdem, welche Kontaktschraube mit der Zunge 11 in Berührung steht, dann über die Zunge zur Anzeigevorrichtung und von hier zurück zur Stromquelle.
Die infolge des zu messenden Druckunterschiedes in den Schenkeln des Messgefässes 1 sich verschiebenden Flüssigkeitssäulen ändern die auf die Schwimmer 2 wirkenden Auftriebskräfte und üben dadurch auf die Schwimmereinheit ein Drehmoment aus, das zu einer Verdrehung der Schwimmereinheit um die Achse selbst führt. Dadurch berührt die Kontaktzunge 11 eine der Schrauben 14 und schliesst den Hilfsstromkreis.
Nun zieht der stromdurchflossene Magnet 24 den zugehörigen Hebel 22 herab, das eine Reibrad 21 berührt die Scheibe 15. und verdreht den Widerstand 16 unter dem Kontakt 17, bis der infolge der Veränderung des'Widerstandes 16 geänderte Hauptstrom durch die Wirkung der Elektromagnete 13 und des Magneten 10 die Zunge 11 und damit die Schwimmereinheit wieder in die Mittelstellung gebracht hat, wodurch der Hilfsstromkreis wieder unterbrochen wird. Wenn sich der Druckunterschied und damit die Sehwimmerauftriebskräfte ändern, stellt sich die Vorrichtung neuerdings ein.
Die Verstellung des Widerstandes 16, welche infolge der Schaltung der Stärke des Stromes im Hauptstromkreis sowie der von den Elektromagneten 10, 13 ausgeübten Rückführkraft und damit dem zu messenden Druckunterschied verhältnisgleich ist, wird durch die Schreibvorrichtung auf den Streifen 28 aufgezeichnet.
Dass die Stärke des Speisestromes der Elektromagneten 10, 13 der Menge der durch die Leitung, an welche die Vorrichtung angeschlossen ist, strömenden Flüssigkeit (bzw. der Menge des Gases oder Dampfes) verhältnisgleich ist, ergibt folgende Rechnung :
Die Geschwindigkeit C der Flüssigkeit ist verhältnisgleich der Quadratwurzel des Unterschiedes h der Flüssigkeitsspiegel in den beiden Schenkeln des Messgefässes.
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Der auf die Schwimmer wirkende Auftrieb P ist, nachdem die Schwimmer prismatisch sind, verhältnisgleich dem Unterschied h.
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Die Sehwimmereinheit kann sich um die Achse 6 so lange verstellen, bis sie der von der Stromquelle 29 ausgehende Strom durch das Aufeinanderwirken der Elektromagnete 13 und 10 wieder in die Mittellage bringt und dem Auftrieb das Gleichgewicht gehalten wird. Da die Elektromagnete 13 und 10 vom selben Strom durchflossen werden, ist ihre mechanische Kraftwirkung verhältnisgleich dem Quadrat der Stromstärke :
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Aus diesen drei Gleichungen folgt :
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Da die Lagerung der beweglichen Teile des Messers äusserst fein ausgebildet ist-es fehlt vor allem die bei vielen der bekannten Messer anzutreffende Lagerung in Stopfbüchsen-und daher der Messer sehr empfindlich ist, bleibt dieses streng lineare Verhältnis. zwischen Stromstärke (Anzeige des Schreibwerkes oder des Strommessers) und der Menge in der Zeiteinheit über den ganzen Messbereich und selbst bei raschen und erheblichen Mengenänderungen erhalten. Die erwähnte Empfindlichkeit des Messers wird auch noch dadurch begünstigt, dass das Gewicht der Schwimmer in der Messflüssigkeit vollkommen ausgeglichen ist und daher die Schwimmereinheit auf die kleinste Verstellkraft, d. h. auf den kleinsten Druckuntersehied anspricht.
Die durch Temperaturänderungen hervorgerufene Veränderung des spezifischen Gewichtes der Messflüssigkeit ist dabei vollkommen wirkungslos. Auch das Schreibwerk selbst kann das obengenannte lineare Verhältnis nicht beeinträchtigen, da es von
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