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Vorrichtung zur selbsttätigen Messung der Strömungsrichtung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur selbsttätigen Messung, gegebenenfalls auch Registrierung der Strömungsrichtung von Gasen, Dämpfen und Flüssigkeiten in Kanälen und Rohrleitungen, sowie auch zur Messung um verschiedene Hindernisse herum, insbesondere bei der Prüfung von Modellen in aerodynamischen Tunnels mittels einer in der Strömungsrichtung andrehbaren Sonde.
Bei den bisherigen Verfahren zur Messung der Strömungsrichtung wird eine mit der Hand drehbar einstellbare, mit zwei seitlichen öff- nungen versehene Sonde verwendet.
Bei verschiedenen Strömungsrichtungen wird das gegenseitige Druckverhältnis in den beiden Öffnungen der Sonde geändert und dadurch auch beispielsweise die gegenseitige Höhe des Flüssigkeitsspiegels in einem U-förmigen Rohr, dessen Schenkel mit Schläuchen an die erwähnten Öffnungen der Sonde angeschlossen sind. Bei gleichzeitiger Beobachtung der beiden Flüssigkeitsspiegel in dem U-förmigen Rohr muss bei den bekannten Vorrichtungen die Sonde mit der Hand derart gedreht werden, dass sich die Flüssigkeitsspiegel in dem U-förmigen Rohr in gleicher Höhe befinden worauf die eigentliche Messung oder Registrierung vorgenommen wird. Es ist klar, dass die auf diese Weise vorgenommene Messung mühsam und langwierig ist und einen verhältnismässig erfahrenen Arbeiter erfordert.
Die erwähnten Nachteile werden durch die Erfindung beseitigt, gemäss welcher das Messen der Strömungsrichtung automatisiert wird. Genauer gesagt handelt es sich bei dem Gegenstand der Erfindung um eine Vorrichtung zur Messung und bzw. oder automatischen Registrierung der Strömungsrichtung mit einer selbstandrehenden, mit einem U-förmigen Rohr verbundenen Sonde, in welchem die Höhe des Flüssigkeitsspiegels mittels zweier Photozellen bestimmt wird, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass jede Photozelle Teil eines integrierenden RC-Gliedes in einer an sich bekannten Servoregelvorrichtung ist, welche zur Steuerung eines zum Drehen der Sonde bestimmten Servomotors dient.
Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung wird zur automatischen Aufzeichnung der Messwerte die Messvorrichtung mit der Registriervorrichtung derart gekuppelt, dass die Vorschubbewegung des Registrierstreifens an die Vorschubbewegung der Sonde bzw. die Bewegung der Registrierfeder an den Drehwinkeln der Sonde über je eine aus einem Sender und einem Empfänger bestehende, sich selbst synchronisierende übertragungseinrichtung (Selsyn) gebunden ist.
Die Erfindung wird an zwei AusführungsbeM spielen näher erläutert, die in den Zeichnungen schematisch veranschaulicht sind.
Fig. 1 zeigt schematisch die erfindungsge- mässe Vorrichtung ohne Registriereinrichtung, wogegen sie in Fig. 2 mit einer Registriervorrichtung dargestellt ist.
In Fig. 1 ist mit 1 eine Sonde bezeichnet, die ähnlich wie bei der Vorrichtung mit Einstellung von Hand aus ausgeführt ist. Sie besitzt zwei Eintrittsöffnungen 2, von denen jede für sich über einen Schlauch 3 mit einem der beiden Schenkel eines U-förmigen Rohres 4 verbunden ist. Die Höhe der Flüssigkeitssäule in jedem Schenkel des U-förmigen Rohres wird mittels der Photozellen 5 und 6 und einer Beleuchtungslampe 7 auf eine an sich bekannte Servoregelvorrichtung 8 übertragen, deren Integrationskondensatoren durch den von den beiden Photozellen 5 und 6 erzeugten elektrischen Strom entsprechend aufgeladen werden. An den Ausgangsklemmen 9 und 10 der Vorrichtung 8 treten dann zwei Spannungen für die gegenläufige Steuerung der Drehrichtung des Servoregel-Reversiermotors 11 auf, welcher über ein Getriebe 12 mit der selbstandrehenden Sonde 1 gekuppelt ist.
Befinden sich die beiden Eintrittsöffnungen 2 der Sonde 1 in einer symmetrischen Lage zur Strömungsrichtung, so ist der Druck in beiden Öffnungen 2 gleich. Die Niveaudifferenz der Flüssigkeit ist in beiden Schenkeln des Uförmigen Rohres 4 gleich Null, so dass die Ladeströme der Photozellen in die Integrierstromkreise der Vorrichtung 8 ebenfalls gleich gross sind. Der Servoregler kann den Servo-
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motor 11 nicht in Tätigkeit setzen, weil die an den Klemmen 9, 10 auftretenden Spannungen zwar gleich gross, aber entgegengesetzt sind.
Befindet sich die Achse der Sonde 1 hingegen nicht symmetrisch zur Strömungsrichtung, so sind sowohl der Druck, als auch die Flüssigkeitshöhe in dem U-förmigen Rohr 4 verschieden und die Photozellen liefern verschiedene Ströme an die Integrationskondensatoren der Servoregelvorrichtung 8, wodurch die vektoriell entgegengesetzt liegenden Spannungen an den Ausgangsklemmen 9, 10 ungleich gross werden und eine Spannungsdifferenz erzeugen, welche den Servomotor 11 in einer der beiden Drehrichtungen in Gang setzt. Dadurch wird die Sonde , die ja mit dem Servomotor über ein Getriebe 12 gekuppelt ist, im entsprechenden Drehsinn solange gedreht, bis wieder der Gleichgewichtszustand hergestellt ist.
Die Querverschiebung der Sonde (d. i. der Vorschub beim Messen der Richtung an verschiedenen Stellen des Kanals) muss jedoch bei der Anordnung gemäss Fig. 1 mit der Hand ausgeführt werden, wobei die Strömungsrichtung in jedem Punkt durch den Drehwinkel der Sonde 1 gegeben ist.
Zur völlig automatischen Registrierung der Strömungsrichtung in Kanälen empfiehlt es sich jedoch, die vorstehend beschriebene Anordnung gemäss Fig. 2 zu erweitern. Hiezu ist der die Sonde 1 drehende Servomotor mechanisch mit dem Sender 13 einer sich selbst synchronisierenden Bewegungsübertragungseinrichtung, die unter der Kurzbezeichnung "Sel- syn" bekannt ist, verbunden, welch letzterer in der üblichen Art und Weise elektrisch mit dem Selsyn-Empfänger 14 zusammengeschaltet ist.
Der Selsyn-Empfänger 14 steuert den Ausschlag der Registrierfeder 15 einer an sich bekannten Registriervorrichtung in Abhängigkeit vom Drehwinkel der Sonde, wogegen der Vorschub des Papierstreifens 16 über ein Getriebe 18 und eine weitere Selsyn-übertra- gung 17 von dem mechanischen Vorschub der Sonde 1 in der Querrichtung abhängig gemacht ist, wobei die Sonde 1 durch einen Elektromotor 20 über ein Getriebe 21 in Bewegung gesetzt wird.
Der Vorschub des Papierstreifens 16 ist also der Querverschiebung der Sonde 1 proportional, wogegen der Vorschub der Feder 15 dem Drehwinkel der Sonde 1 proportional ist.
In der beschriebenen Anordnung gemäss Fig. 2 arbeitet die Vorrichtung vollautomatisch, ohne jedes Bedienungspersonal.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung kann zur Feststellung der Strömungsrichtung von Gasen, Dämpfen und Flüssigkeiten in Kanälen, Rohrleitungen, Turbinen, Schleuderpumpen und in vielen anderen Fällen verwendet werden und zwar sowohl für Forschungszwecke in Forschungslaboratorien, als auch für Betriebsprüfungen in den verschiedenen Erzeugungszweigen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Messung und bzw. oder automatischen Registrierung der Strömungsrichtung mit einer selbstandrehenden Sonde, die mit einem U-förmigen Rohr verbunden ist, in welchem die Höhe des Flüssigkeitsspiegels mittels zweier Photozellen bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass jede Photozelle Teil eines integrierenden RC-Gliedes in einer an sich bekannten Servoregelvorrichtung ist, welche zur Steuerung eines zum Drehen der Sonde bestimmten Servomotors dient.