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Vorrichtung zur Bestimmung der mittleren Geschwindigkeit strömender Medien
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keitsstand, also die Tauchtiefe des Bandes (Seiles), durch eine geeignete Einnchtung festzustellen.
Mit diesen drei Messgrössen, nämlich mit dem Druck, dem Winkel und der Tauchtiefe, ergibt sich die mittlere Geschwindigkeit des fliessenden (strömenden, schiessenden) Mediums (Flüssigkeit)
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Medium bedeuten.
Die Skalen am Druckmesser und am Winkelmesser sind derart entwickelt, dass die Ablesungen sofort die Messgrössen X und Y liefern
Das erfindungsgemässe, in der Zeichnung beispielsweise dargestellte Gerät besteht im wesentlichen aus einem Stahlband (Seil), weiters aus dem Gestänge (Rahmen) und aus einem Druckund Winkelmesser. Zusätzlich ist auch noch ein Flüssigkeits-Standmesser in Form eines
Schwimmers angebracht oder das Gestänge (Rahmen) erhält eine Pegelskala. Die Fig. 1 und 2 zeigen das Gerät in Auf-und Seitenansicht, die Fig. 3 und 4 die Ausbildung des Winkelmessers, ebenfalls in zwei Ansichten.
Das Stahlband 1 ist aus einem rostfreien, nicht dehnbaren Stahlmaterial hergestellt und hat eine für die maximale Druckaufhahme (Durchbiegung) abgestimmte Länge und Breite.
Im drucklosen Zustand ist es flach gespannt, wobei der Zeiger am Druckmesser 3 in der Nullpunktstellung einspielt. Das untere Ende des Stahlbandes ist an der Grundplatte 4 an einem Zapfen 5 scharnierartig eingespannt. Das obere über Wasser befindliche Ende ist über die Auflagerrolle 6 und die Spannvorrichtung 7 durch ein Spannseil mit Führungsstab 8, welcher in Führungsschlitzen gleitet, mit dem Druckmesser direkt verbunden.
Das Stahlband ist der bewegliche und daher der druckempfindliche Teil am Gerät und kann in gewisser Beziehung mit dem hydrometrischen
Flügel verglichen werden. Mit ersterem werden
Drücke, mit letzterem Geschwindigkeiten ge- messen. Hier wie dort erfolgt eine Eichung, deren Übertragbarkeit wie beim Flügel möglich . ist. Das Material ist am besten nichtrostender
Stahl und besitzt je nach der Grösse (Länge,
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Breite und Stärke) des Bandes verschiedene Elastizitätskoeffizienten. Diese Tatsache wird insbesondere wieder in der Eichformel zum Ausdruck kommen. Für kleinere und ganz kleine Wassertiefen bei kleinen Geschwindigkeiten, wo etwa vergleichsweise der hydrometrische Taschenflügel verwendet wird, ist das Band breiter und dünner. Die Vorspannung wird in diesem Falle sehr gering sein.
Ausserdem kann das Zeigerwerk im Druckmesser grösser übersetzt werden. Dies sind alles Grössen, die es ermöglichen, die Empfindlichkeit der Vorrichtung im positiven Sinne zu steigern. Umgekehrt ist das Band für grössere Wassertiefen und bei grösseren Geschwindigkeiten, wo beispielsweise mit dem Seilflügel (Hochwasserflügel) gearbeitet wird, wieder länger, schmäler und von grösserei Stärke im Querschnitt.
Es lässt sich zum Transport auch einrollen, doch darf es niemals geknickt werden. Vor Beginn einer jeden Messung wird die Vorrichtung montiert, wobei das Stahlband so weit vorgespannt wird, dass es sich zufolge seiner Länge und seines Eigengewichtes nicht durchbiegt.
Diese Vorspannung kommt bereits im Druckmesser zum Ausdruck, so dass in dieser Stellung der Zeiger auf 0 steht. Auch die Eichung und die Eichkurve beginnen von dieser Nullpunktstellung aus. Für grössere Druckbereiche kann die Vorspannung erhöht werden, wobei eine zweite geeichte Druckskala 9 Verwendung findet.
Hierauf wird mit der Messung begonnen. Um ein seitliches Ausweichen oder Entschlüpfen (Trudeln, Pendeln) des Bandes durch die Stromung zu verhindern, ist dieses an einem Ende einerseits durch den Rollenauflagerdruck bzw. am Fussende fest verspannt, anderseits wird es durch mehrere am Gestänge angebrachte Leit- flügel (Wasserfahnen) 10 ständig stabil und senk- recht zu der Strömungsebene gehalten. Diese
Leitflügel offnen sich auf Grund einer besonderen
Konstruktion durch den Strömungsdruck auto- matisch, u. zw. im gleichen Masse, als sich das
Band durchbiegt.
Durch Verwendung eines Spezialstahles, prak- tisch ohne Dehnung, kann eine Kontrolleichung (wie beim hydrometrischen Flügel) fallweise in grosseren Zeitintervallen oder nach längeren Mess- perioden durchgeführt werden. Stahlband und
Spannseil besitzen den gleichen Dehnungs- koeffizienten.
Das Gestänge 11 besteht aus zwei Parallelen, hydraulisch geformten Stahlrohren oder bei grösseren Vorrichtungen aus geeigneten Profil- trägern, welche zum leichteren Transport zerlegbar sind (Leichtmetall). Vor der Messung werden diese Teile, ähnlich wie beim hydrometrischen
Stangenflügel, zusammengestellt und die Vor- richtung betriebsfertig gemacht.
Im zweiten Gestängeteil befindet sich in einem Schwimmerschacht/ ein eigens konstruierter
Schwimmer li, welcher durch ein Seil 14 zum
Gehäuse des Rollenpegels 15 mit einer auto- matischen Schwimmerablesung (Wasserstands- zeiger, Zeigerführung, geeichte Pegelskala) 16 in Verbindung steht, so dass auf den Zifferblättern sowohl der Wasserdruck als auch gleichzeitig die Wassertiefe der Messvertikalen abgelesen werden können. Bei den Niederdruckgeräten wird die Wassertiefe durch eine Zentimeterteilung ermittelt, welche aussen am Gestänge angebracht ist.
Zum Transport können die einzelnen Teile auseinandergeschraubt und die kleineren Geräte in einem Futteral untergebracht werden. Dip Stabilität des Rohres ist wie beim hydrometrischLn Stangenflügel u. a. von der Wassertiefe des Messquerschnittes abhängig. Bis zu 6 m Länge kann noch ein einfacher, eiförmiger Querschnitt verwendet werden, für grössere Längen sind dann horizontale und vertikale Versteifungen oder andere Profile notwendig. Die Fuss-oder Grundplatte schützt das Gestänge und das Band beim Tauchen in die Tiefe und beim Auftreffen auf dem Boden vor Beschädigungen. Gleichzeitig dient sie dazu, die Stabilität in der Lotrechten während des Messvorganges aufrechtzuerhalten. Bei den grossen Geräten befindet sich schliesslich an der Grundplatte noch ein Ankerhaken, welcher das Ankerseil aufnimmt.
Dieses ist wieder mit seinem andern Ende an einer Laufkatze befestigt, welche die Bewegungen von Profil zu Profil am Spannseil mitläuft. Das Spannseil wird in entsprechender
Entfernung vom Messprofil flussaufwärts quer über das ganze Gerinne in notwendiger Höhe über dem
Wasserspiegel verspannt. Diese Einrichtung, welche bei sehr breiten und tiefen, Hochwasser führenden Betten in Anwendung kommt, ist bedeutend einfacher und im Betrieb sicherer als die komplizierten und vielartigen Systeme von
Seilanlagen und Verankerungen für die Fesselung von Hochwasserflügeln. Eine zweite Möglichkeit des Messens bei starken Strömungsverhältnissen und grossen Wassertiefen besteht noch darin, dass zunächst ein am Querseil (Spannseil) verankertes
Boot das Ankerseil aufnimmt und dieserart mittels
Seilwinde eventuelle Seillängenänderungen vor- genommen werden können.
Der Druckmesser 3 besteht in der Hauptsache aus einer starken Feder, einem Übersetzungs- radsatz mit Zeiger, einem Zifferblatt mit ge- eichter Skala 17 und einem wetterfesten Gehäuse 3, welches alle beschriebenen Teile einschliesst. Er
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der Ruhelage und der Arbeitslage des Bandes in der Achse der Auflagerrolle dar.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Bestimmung der mittleren Geschwindigkeit strömender Medien, welche aus einem zwischen zwei Punkten gespannten, vom Medium umspülten und aus seiner Ruhelage abgebogenen Band oder Seil besteht, dadurch gekennzeichnet, dass bei fest eingespanntem Aufhängepunkt des einen Band-oder Seilendes der andere Endpunkt an einem Druckmesser angreift, wobei gleichzeitig eine Winkelmessvorrichtung vorgesehen ist, welche den Winkel
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standmesser die umspülte Länge des Bandes oder Seiles bestimmt.