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Trockener Balggasmesser.
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Kurbel verbundenen zweiten Balg. Die Schwinge G treibt ferner mittels des Zapfens m den Schieber X an. In Fig. 1 ist die obere Mittelstellung der Kurbel dargestellt (Kurbel im Punkt 1). In dieser Stellung steht bei der üblichen Bauart der Schieber X wie gezeichnet so, dass die beiden Kanäle 1 und II, die zu den beiden durch den Balg getrennten Seiten der einen Messkammer führen, abgeschlossen sind.
Auch der Auslass A ist in dieser Stellung abgeschlossen. Bisher war es im allgemeinen üblich, die innere Überdeckung i mit Null oder sehr klein (0#5 mm) zu wählen, um Druckschwankungen zu vermeiden.
Erfindungsgemäss kann aber durch Abgehen von diesen Überdeckungen und Anordnung eines Schiebers mit erheblicher den Auslassquerschnitt verengender Überdeckung eine Dämpfung der Messglieder bei ihrer Bewegungsumkehr ohne irgendwelche Zusatzteile auf einfachste Weise erzielt werden.
Erfindungsgemäss wird, wie in Fig. 1 strichliert angedeutet, durch Lappen Ll und L2 oder andere Einbauten oder durch die Formgebung des Schiebers X eine verhältnismässig grosse innere Überdeckung gi bzw. Z2 angewendet. In der Stellung des Schiebers in Fig. 1 ist die rechte Kammer gefüllt. Während der Schieber, durch die Kurbel angetrieben, den Weg zurücklegt, welcher der Kurbelbahn von 1 bis 2 entspricht, füllt sich die linke Kammer, während das Gas von Il durch die Schiebermuschel nach dem Auslass A geleitet wird. Diese Stellung zeigt Fig. 2. Dieser Vorgang findet auch während der Bewegung des Schiebers von 2 bis 2'statt, wo durch die innere Kante von Le der Auslass aus der rechten Kammer vor Erreichung der Totlage des Balges abgedrosselt wird (Fig. 2, gestrichelt gezeichnete Stellung).
Durch diese vorzeitige Abdrosselung des Auslasses wird eine Dämpfung der Bewegung des Messgliedes erreicht.
Um nun in beiden Totlagen des Messgliedes die gleiche Dämpfung zu erreichen, ist es wegen des durch die endliche Länge der Schubstange hervorgerufenen Fehlers notwendig, die inneren Überdeckungen Zr und Z2 verschieden gross auszuführen.
In Fig. 1 sind s, und S2 die beiden Schieberwege, die dem der Schubstange zu-und abgewendeten Kurbelhalbkreisen 341 und 123 entsprechen. Wegen der endlichen Länge der Schubstange I sind diese beiden Wege nicht gleich gross. Durch die erfindungsgemäss verschieden grossen Schieberüberdeckungen Zr und Z2 wird der Einfluss der endlichen Schubstangenlänge ausgeglichen. Wird der Querschnitt der Öffnung von II so gewählt, dass er dem grösseren Schieberweg s, entspricht, dann werden
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immer bei dem gleichen Kurbelwinkel (S, entsprechend den Punkten 2'und 4', in Fig. 2) einsetzt.
Damit auch bei geringerer Belastung durch die inneren Schieberlappen Ll und L2 keine zu grossen Druckschwankungen infolge des Verdichtens des im Messraum verbleibenden Gasrestes entstehen können, sind diese Lappen oder sonstigen die Überdeckung bildenden Teile gemäss einer weiteren Ausbildung der Erfindung so ausgestaltet, dass sie den Auslass nicht völlig abschliessen, sondern den Auslassquerschnitt verengen, also den Gasstrom drosseln. Es kann daher auch bei geringer Belastung des Messers noch genügend Gas durchströmen. Gemäss Fig. 3 sind die Lappen Ll und L2 z. B. in einem Abstand w von der Laufebene des Schiebers angeordnet. Dann wird der Auslass nicht völlig abgesperrt, sondern das durch diese engen Querschnitte bei w strömende Gas wird gedrosselt.
Es findet dann bei der Bewegungsumkehr des Balges nicht eine vollständige Absperrung des Auslasses statt, sondern eine Drosselung des Gasstromes, wodurch die erwünschte Dämpfungswirkung erzielt und das Abfallen der Messkurve bei hoher Belastung des Gasmessers vermieden wird. Eine waagrechte Messkurve kann dann mit grosser Genauigkeit eingehalten werden, da, wie aus der nachstehenden Ableitung zu entnehmen ist, durch die Drosselung bei richtiger Bemessung der Querschnitte ein quadratisches Ansteigen der Dämpfung mit der Geschwindigkeit erzielt wird, welches genau dem quadratischen Anstieg der Wucht bei zunehmender Geschwindigkeit, also steigender Belastung, entspricht.
Strömt die Gewichtseinheit des Gases aus dem Kanal 11 durch die Drosselstelle bei w in die Schieberhöhlung und ist dabei p der Druck des Gases, u. zw. insbesondere PI der Druck des Gases im Kanal Il, P2 jener in der Schieberhöhlung, ferner v das spezifische Volumen des Gases, insbesondere Vl
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bekanntlich die Beziehung :
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unter der Voraussetzung, dass Wärme weder zu-noch abgeführt und auch die Reibung nicht berücksichtigt wird (vgl. z. B. Hütte, 24. Aufl., S. 527 und 528, Strömende Bewegung von Gasen und Dämpfen, Allgemeines).
Da der Druckunterschied pi- nur einige Millimeter Wassersäule beträgt, kann man mit hinreichender Genauigkeit annehmen, dass y während des Vorganges gleich bleibt. Aus der Gleichung (I) ergibt sich dann :
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Führt man in diese Gleichung anstatt der Strömungsgeschwindigkeiten die Durchfluss- menge Q je Zeiteinheit und die Querschnitte Fl und F2 ein, so geht diese unter Berücksichtigung der Beziehung Q = Cl Fl = C2 F2 über in
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flussmenge zu.
Es ist daher die früher aufgestellte Behauptung bewiesen, dass durch die Drosselung eine Dämpfung erzielt werden kann, die ebenso wie die Wucht, mit der das Messglied in die Endstellung gelangt, mit dem Quadrat der Geschwindigkeit der bewegten Teile und des Gasstromes, oder was dasselbe bedeutet, mit dem Quadrat der Durchflussmenge Q ansteigt. Durch richtiges Abstimmen der Lappenlängen und der Breite des Spaltes w ist es daher möglich, den Füllungsgrad der Messräume in weiten Belastungsgrenzen gleich zu halten, da die Zunahme der lebendigen Kraft der Masse des Messgliedes durch eine nach demselben Gesetz (quadratisch mit der Durchflussmenge) ansteigende Gegenkraft ausgeglichen wird.
Die Lappen oder ähnliche Einbauten können auch nachträglich in Schieber für Trockengasmesser eingesetzt werden (Fig. 5) und durch Veränderung ihrer Form und/oder Lage leicht eingestellt werden. Sie können auch in der Längs-und Querrichtung einstellbar angeordnet und mit Öffnungen einstellbarer Grösse versehen sein.
Es ist bereits bekannt, durch Vorabschluss oder Drosselung der Füllung (des Einlasses) einen Füllungsmangel der Messkammer zu erreichen, zum Zwecke der Verbesserung der Messgenauigkeit bei steigender Belastung. Von dieser bekannten Bauart unterscheidet sich die Erfindung dadurch, dass durch die Drosselung der Entleerung (des Auslasses) dem Messglied ein Luftpolster vorgeschaltet wird, welcher das bei wachsender Geschwindigkeit immer weitere Ausschwingen des Balges verhindert, das sonst durch dessen veränderliche Massenträgheit bei den verschiedenen Geschwindigkeiten auftritt.
Durch diese Dämpfung des Messgliedes vor der Bewegungsumkehr geschieht auch die Umsteuerung sanfter. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Darstellung an Hand der Fig. 4. In dieser ist der Balg B in der Lage kurz vor der Totlage gezeichnet. Er überträgt seine Bewegung durch Hebel auf die Kurbel. Da der Schieber und der Balg mit einer Bewegungsverschiebung von 90 arbeiten, entspricht einer Lappenlänge L keinesfalls ein Balgweg von der gleichen Grösse, sondern ein bedeutend kleinerer, nämlich a. Nach Fig. 4 befindet sich der Schieber in einer Stellung, bei welcher die Drosselung der sich entleerenden Kammer 1 einsetzt. Der Schieber hat bis zum Abschluss der Füllung den Weg L zurückzulegen, welchem ein Kurbelwinkel ss entspricht.
Infolge des Voreilens des Messgliedes um 900 gegenüber dem Schieber legt die Kurbel, welche mit dem Messglied verbunden ist, den Weg a zurück. Der Wert a an der Kurbel entspricht wegen der Verbindung mit der (in Fig. 4 nicht dargestellten Pleuelstange) dem Weg b des Balggestänges.
Nun ist L = r. sin ss und a = r-'. cos ss) und daher nach einigen Zwischenrechnungen
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Die Drosselung beschränkt sich aber aus naheliegenden Gründen (um keine grosse Verengung der Kanalquerschnitte bei I und 11 während der Ausströmung zu erhalten) auf kleine Winkel. Ist P klein,
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abschluss der Füllung auf den gesamten Messrauminhalt, erfindungsgemäss eine für den Zweck der Dämpfung namhafte Steigerung des Druckes für den Augenblick der Umsteuerung in der Kammer I oder 11 erzielt werden. In Fig. 7 ist die Drucksteigerung vor der Hubumkehr graphisch dargestellt.
Die voll gezeichnete Kurve zeigt die Drucksteigerung in der sich entleerenden Kammer bei Drosselung der Entleerung. Die gestrichelt gezeichnete Kurve zeigt noch die Drucksteigerung unter denselben
Voraussetzungen, bei dem für den gleichen Zweck verwendbaren, aber nicht Gegenstand der Erfindung
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bildenden vorzeitigen Abschluss der Entleerung. Für diesen Augenblick wird der in der Bewegung um 900 verschobene zweite Balg so wie die Wucht des Messgliedes zur Überwindung des Widerstandes herangezogen.
Die Form des Lappens nach Fig. 3 bedingt einen während des Drosselabschnittes der Kurbelbewegung gleichbleibenden Drosselquerschnitt bei w, so dass die früher abgeleiteten Gleichungen (I)
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wird darauf hingewiesen, dass sich in der Praxis die vorzeitige Drosselung besser als der Vorabschluss des Auslasses bewährt hat.
Die Lappen, welche zur Drosselung des Auslasses in den Schieber eingebaut werden, können so ausgebildet werden, dass der Drosselquerschnitt gleich bleibt, oder aber so, dass er während des Drosselabschnittes der Kurbelbewegung veränderlich ist. Dies kann auf verschiedene Weise erreicht werden, u. zw. z. B. derart, dass man die Lappenebenen nicht parallel zur Schiebersohle (Fig. 3), sondern schräg legt, wodurch dann je nach Lappenstellung und Verlegung der Ebene des Lappens oder eines Vorbaues in die Schieberhöhlung ein Drosselquerschnitt erzielt wird, der je nach der Lappenschrägstellung zu-oder abnimmt. Die Lappen können auch mit der Schiebergleitfläche zusammenfallen und in der Querrichtung so abgeschrägt werden, dass diese Abschrägung bis zur Innensteuerkante zurückreicht.
Diese Abschrägung kann geradlinig oder kurvenförmig sein.
Durch die Drosselung der sich entleerenden Kammer kann gerade jene Kraft, welche bisher die Formänderung des Balges bei Hubumkehr verursachte, zur Verhinderung der Inhaltsänderung der Messräume herangezogen werden. Die Zunahme der Wucht des Messgliedes wird durch das Verdichten des Gasrestes in der sich entleerenden Kammer 1 (Fig. 4) aufgehoben. Bei der Verdichtung
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Der Druckunterschied in den beiden Kammern wird durch diesen Vorgang im Augenblick der Umsteuerung ausgeglichen.
Durch die Drosselung der Entleerung wird mittels dieses Gaspolsters ein Dämpfungsmoment erzielt, welches ein Vielfaches jenes Momentes beträgt, das etwa durch den bekannten Vorabschluss der Füllung erreicht werden kann.
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Hilfsteile, wie Nebenbälge, Glocken usw., notwendig. Das Vorschalten des Luftpolsters verhindert auch eine Erscheinung, welche zuweilen sehr lästig wurde. Bälge haben nämlich zuweilen die Eigenschaft zu schrumpfen. Durch diese Verkürzung tritt dann eine Spannung im Gestänge ein und als weitere Folge ein erhöhter Druckverlust. Durch den Luftpolster wird ein Zusammenziehen der Bälge und damit deren Schrumpfen verhindert.
Die Drosselung des Auslasses bietet auch praktisch eine Reihe von Vorteilen, besonders dann, wenn es sich darum handelt, nachträglich die Messleistung eines vorhandenen Schiebergasmessers zu verbessern. Die Anordnung der Lappen in der Sehieberhöhlung nach Fig. 3 und 5 lässt sich bei allen Schiebern mit geringem Kostenaufwand durchführen. Fig. 6 zeigt den Schieber mit den Führungen t im Grundriss. Es ist ersichtlich, dass der Einbau der Lappen Ll und L2 keine Veränderung an den Führungen notwendig macht, obwohl diese sehr nahe an den Schieber heranreichen.
Die erfindungsgemässe Drosselung des Auslasses vor Erreichung der Umkehrstellung zum Zwecke der Balgdämpfung kann auch auf Ventile angewendet werden, etwa so, dass das Auslassventil durch eine Feder vorgedrückt und erst durch einen Ansatz an der Ventilstange abgehoben wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Trockener Balggasmesser, gekennzeichnet durch eine solche Bemessung der Steuerteile, dass zwecks Dämpfung der Balgbewegung vor Erreichung der Totlage der Auslass vorzeitig gedrosselt wird.