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Einrichtung zur Mengen-Zählung und-Messung eines durch eine Rohrleitung strömenden Mediums
Vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Mengen-Zählung und-Messung eines durch ein Rohrleitung strömenden Mediums mittels eines Drosselgerätes, das mit zwei oder mehreren Wirkdruckmesseinrichtungen verbunden ist, die der Mengenmessung in verschiedenen Messbereichen dienen und deren jeder ein eigenes Mengenzählwerk zugeordnet ist, wobei mittels einer automatischen Schaltvorrichtung in Abhängigkeit von der Durch. flussmenge jeweils nur eines der Mengenzählwerke eingeschaltet ist.
Die Mengenmessung von durch Rohrleitungen strömenden Medien erfolgt bekanntlich im allgemeinen dadurch, dass an einer bestimmten Rohrstelle mittels einer Normblende od. dgl. der Rohrquerschnitt verengt ist, so dass auf den beiden Seiten dieser Verengung ein Druckunterschied, der sogenannte Differenzdruck bzw. Wirkdruck, entsteht.
Dieser Wirkdruck ist der Wurzel der Strömungsgeschwindigkeit proportional und liefert so ein unmittelbares Mass der Menge des durch das Rohr strömenden Mediums. Diese Mengenmessungen werden nicht nur zur Ersichtlichmachung der jeweils durch das Rohr'strömenden Menge durchgeführt, sondern auch, um die gesamte durch das Rohr strömende Menge zu erfassen bzw. zu zählen. Hiezu sind die bezüglichen Mengenmesser mit einem Zählwerk ausgestattet, das den jeweiligen Gesamtverbrauch anzeigt. Es ist ersichtlich, dass für diese Mengenzählung eine grosse Genauigkeitsforderung gestellt. werden muss, da die durch die Rohrleitung strömende Menge grossen Schwankungen unterworfen ist. Weist der Mengenzähler Ungenauigkeiten im Bereich kleiner Mengen auf, so kann sich im Laufe der Zeit ein erheblicher Fehler ergeben.
Demgemäss sind insbesondere für Geräte, welche Verrechnungszwecken dienen, entsprechende Messgenauigkeiten gesetzlich vorgeschrieben.
Die bekannten Mengenmesser obgenannter Art weisen den Nachteil auf, dass die geforderte hohe Genauigkeit besonders im unteren Messbereich nicht erreicht wird.
Es ist bereits ein Strömungsmesser bekannt geworden, dessen Rohrleitungen nicht direkt und dauernd mit der Drosselstelle, sondern über einen Mehrweghahn verbunden sind. Zur Umschaltung der Zählbereiche muss dieser Mehrweghahn betätigt werden, wobei besonders bei hohen Drucken grosse Kräfte erforderlich sind, so dass bei automatischer Betätigung des Mehrweghahnes starke Servomotoren unerlässlich sind.
Zur Behebung der bei den bekannten Einrichtungen bestehenden Nachteile ist erfindungsgemäss jedem Messbereich ein eigener Mengenmesser zugeordnet, deren jeder ausser jenem für den höchsten Messbereich bei Erreichen des Maximalwertes seines Bereiches einen Umschaltekontakt betätigt, wodurch das ihm zugeordnete Zählwerk abgeschaltet und das für den nächsthöheren Messbereich vorgesehene Zählwerk eingeschaltet wird, so dass stets nur eines der Zählwerke in Tätigkeit ist, während die Wirkdruckmessvorrichtungen und die Mengenmesser dauernd eingeschaltet sind.
Vorteilhafterweise wird jedes Zählwerk in an sich bekannter Weise über ein von einer Vorschubklinke betätigtes Riffelrad angetrieben, wobei die Vorschubklinke von einem Tasthebel bewegt wird, der durch einen im Stromkreis des Umschaltekontaktes liegenden Synchronmotor od. dgl. mittels einer Tasthebelnocke in schwingender Bewegung gehalten wird und dabei ein mit dem Mengenmesser kraftschlüssig verbundenes Abtastkurvensegment abtastet.
Zweckmässigerweise ist das Abtastkurvensegment mit einem Kontakthebel versehen, der den Umschaltekontakt bei Erreichen bzw. Verlassen des Maximalausschlages des Abtastkurvensegmentes betätigt.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das Abtastkurvensegment gemeinsam mit einem den Mengenmesser betätigenden Zahnsegment kraftschlüssig mit einem Schwimmerhebel verbunden, der mit dem Schwimmer einer an sich bekannten, ein
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U-förmiges, insbesondere Quecksilber enthaltendes Messrohr aufweisenden Wirkdruckmesseinrichtung in Verbindung steht.
Zweckmässigerweise tragen die Wellen aller Synchronmotoren od. dgl. ausser jenem für den kleinsten Messbereich eine Unterbrecher- bzw.
Umschaltnocke, mittels welcher der Stromkreis des jeweils laufenden Synchronmotors od. dgl. bei Unterschreiten der unteren Grenze des ihm zugeordneten Messbereiches trotz der Unterbrechung durch den Umschaltekontakt im Mengenmesser des nächstkleineren Messbereiches über einen Kontakt im Nebenschluss so lange geschlossen gehalten wird, bis der Tasthebel des ihm zugeordneten Mengenmessers die unterste Lage erreicht hat.
Vorteilhafterweise schliesst der durch die Unterbrecher- bzw. Umschaltnocke betätigte Kontakt als Umschaltekontakt den Stromkreis des Synchronmotors od. dgl. des nächstkleineren Messbereiches bei Unterschreiten der unteren Grenze des ihm zugeordneten Messbereiches trotz Schliessen des vom Kontakthebel betätigten Umschaltekontaktes im Mengenmesser des nächstkleineren Messbereiches erst nach Erreichen der untersten Lage des Tasthebels des ihm zugeordneten Mengenmessers.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich an Hand der Zeichnung, in welcher Ausführungsbeispiele dargestellt sind.
Fig. 1 zeigt das Prinzip eines Ausführungsbeispieles, Fig. 2 ein Stromlaufbild der die Zähler antreibenden Motoren für zwei Einzelbereiche, Fig. 3 ein solches für mehrere Einzelbereiche.
Im Zuge des ein flüssiges, gas- oder dampfförmiges Medium führenden Rohres 1 ist bei dem Beispiel nach Fig. 1 ein Drosselgerät 2 angeordnet, durch welches der Rohrquerschnitt an der Stelle des Drosselgerätes 2 verengt ist, so dass zu beiden Seiten dieser Verengung ein Differenzdruck entsteht. Die beiden Seiten dieser Verengung sind über die Rohrleitungen 3,4 bzw. 5,6 mit zwei Wirkdruckmessein.. richtungen 7 bzw. 8 verbunden, die ein U-förmiges, Quecksilber enthaltendes Messrohr 9 bzw. 10 aufweisen. In dem einen Schenkel dieser Messrohre befindet sich je ein Schwimmer 11 bzw. 12. Der andere Schenkel des Messrohres weist einen Querschnitt auf, der dem zu erfassenden Mengenendmessbereich angepasst ist.
Bei dem dargestellten Beispiel dient der linke Mengenmesser der Erfassung kleiner Mengen, der rechte Mengenmesser hingegen der Erfassung grosser Mengen, weshalb der Plusteil 14 der Wirkdruckmesseinrichtung 8 einen kleineren Querschnitt aufweist als der Plusteil 13 der Wirkdruckmesseinrichtung 7. Die Schwimmer 11 und 12 sind über Schwimmerhebel 15, 16 und Wellen 17, 18 mit Zahnsegmenten 19, 20 und Ab- tastkurvensegmenten 21, 22 verbunden. An den Schwimmergehäusen sind Hörner 23,24 angeordnet, in welchen sich die Schwimmerhebel 15, 16 befinden und in welche unter entsprechender Dichtung die Wellen 17, 18 eingeführt sind. Die Zahnsegmente 19, 20 stehen mit Zahnritzeln 25,26 in Eingriff, an denen Zeiger 27, 28 befestigt sind. Die Abtastkurvensegmente 21, 22 weisen Abtastkurven 29, 30 auf.
Auf Wellen 31, 32 sind Abtasthe bel 33,34 schwenkbar gelagert, die an ihrem einen Ende Abtaststifte 35,36 und an ihrem anderen Ende Vorschubklinken 37, 38 aufweisen. Die Vorschubklinken 37, 38 greifen in Riffelräder 39, 40 ein, die über Schneckengetriebe 41, 42 mit Zählwerken 43,44 verbunden sind. Sperrklinken 45,46 bewirken, dass die Riffelräder 39,40 mittels der Vorschubklinken 37, 38 nur in einer Richtung drehbar sind. Auf den Wellen zweier Synchronmotoren 47, 48 sind Tasthebelnocken 49,50 vorgesehen, die den Abtasthebeln 33,34 bei laufenden Synchronmotoren 47, 48 eine kippende Bewegung erteilen.
Der Mengenmesser für den kleineren Bereich weist ferner einen mit der Welle 17 verbundenen Kontakthebel 51 auf. Mit diesem Kontakthebel 51 ist eine Umschaltvorrichtung 52 betätigbar, mit welcher je nach Stdllung der Mittelfeder dieser Umschaltvorrichtung entweder der Synchronmotor 47 oder der Synchronmotor 48 einschaltbar ist.
Bei der durch den Pfeil dargestellten Strömungsrichtung im Rohr 1 entsteht auf der Einströmseite des Drosselgerätes 2 ein überdruck, so dass durch den so entstehenden Differenzdruck (Wirkdruck) die Quecksilbersäulen in den Messrohren 9 und 10 in der Weise beeinflusst werden, dass in beiden Fällen die Schwimmer 11 und 12 gehoben werden. Im Hinblick darauf, dass der Querschnitt des Plusteiles 14 kleiner ist als der Querschnitt des Plus teiles 13, wird hiebei der Schwimmer 12 um einen wesentlich geringeren Betrag gehoben als der Schwimmer 11. Durch diese Schwimmerbewegung werden die Wellen 17 und 18 entgegen dem Uhrzeigersinn verdreht, so dass die Zeiger 27, 28 im Uhrzeigersinn ausschlagen.
Da in der gezeichneten Ausgangsstellung das untere Kontaktpaar der Umschaltvorrichtung 52 geschlossen ist, ist der Stromkreis des Synchronmotors 47 geschlossen, der Stromkreis des Synchronmotors 48 hingegen unterbrochen. Dies bedeutet, dass mittels der Tasthebelnocke 49 der Abtasthebel 33 in schwingende Bewegung versetzt wird, während der Abtasthebel 34 sich in Ruhe befindet. In der gezeichneten Stellung sind die Abtasthe-
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kurven 29,30 abgehoben sind. Während der Abtaststift 36 im Hinblick darauf, dass der
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Synchronmotor 48 nicht unter Strom steht, in der abgehobenen Lage verbleibt, bewegt sich im Zuge der Umdrehung der Nocke 49 der Abtasthebel 35 gegen die Abtastkurve 29 zufolge des Eigengewichtes jener Seite des Abtasthebels 33, an dem sich die Vorschubklinke 37 befindet.
Es ist ersichtlich, dass sich die Abtastklinke 37 hiebei nur so weit nach unten bewegen kann, bis der Abtaststift 35 die Abtastkurve 29 berührt. Hiebei wird das Riffelrad 39 um einen bestimmten, durch die Lage der Abtastkurve 29 gegebenen Winkel und damit das Zählwerk : 43 um den betreffenden Zählbetrag weiterbewegt.
Bei einer Differenzdruckerhöhung, der zufolge die Welle 17 entgegen dem Uhrzeigersinn verdreht wird, wird das Zählwerk um einen grösseren Betrag weiter bewegt als bei einem vorhergehenden geringeren Differenzdruck. Der Maximalwert des Vorschubs wird erreicht, wenn sich das Abtastkurvensegment entgegen dem Uhrzeigersinn so weit verdreht hat, bis der Abtaststift 35 im Zuge seiner Abtastbebewegungen das Ende der Abtastkurve berührt.
Dieser Stellung des Abtastkurvensegments 21 entspricht ein bestimmter Wirkdruck und demgemäss auch eine bestimmte Durchflussmenge durch das Rohr 1. Vom Betrag 0 dieser Menge bis zu diesem Grenzbetrag befindet sich der Synchronmotor 48 in Ruhe, so dass zwar eine Anzeige durch den Zeiger 28, aber keine Zählung durch das Zählwerk 44 erfolgt.
Bei Erreichen des genannten Betrages des Wirkdruckes drückt der Kontakthebel 51 die Mittelfeder der Umschaltvorrichtung 52 hinauf, wodurch der Stromkreis des Synchronmotors 47 unterbrochen, der Stromkreis des Synchronmotors 48 hingegen geschlossen wird. Dadurch wird die Zählung durch das Zählwerk 43 beendet und vom Zählwerk 44 fortgesetzt, wobei die Funktion des rechts gezeichneten Mengenmessers analog der an Hand des linken Mengenmessers oben geschilderten Funktion verläuft.
Fällt nun im Zuge des Betriebes die durch das Rohr strömende Menge des bezüglichen Mediums auf den obgenannten Betrag und über diesen hinweg weiter ab, so wird mittels des Kontakthebels 51 über die Umschaltvorrichtung 52 der Stromkreis des Synchronmotors 47 wieder eingeschaltet, so dass das Zählwerk 43 die Zählung durchführt. Durch die Unterbrechung der oberen Kontakte der Umschaltvorrichtung 52 wäre an sich der Stromkreis des Synchronmotors 48 unterbrochen, so dass dieser in der jeweiligen Stellung stehen bliebe. Dies würde mit sich bringen, dass im Hinblick darauf, dass das Abtastkurvensegment 22, wie erwähnt, die Änderungen des Wirkdruckes mitmacht, die Gefahr einer Beschädigung des Abtasthebels 34 besteht. Um dies zu vermeiden, ist auf der die Tasthebelnocke 50 tragenden
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weilige Menge fällt.
Zu diesem Zwecke sind durch Tasthebel 67, 68, 69, die dem Tasthebel 51 nach Fig. 1 entsprechen, betätigbare Umschaltkontakte 70, 71, 72 und von Umschaltnocken 73, 74,75, die der Nocke 53 nach Fig. 1 entsprechen, betätigbare Umschaltkontakte 76,77, 78 vorgesehen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Mengen-Zählung und - Messung eines durch eine Rohrleitung strömenden Mediums mittels eines Drosselgerätes, das mit zwei oder mehreren Wirkdruckmesseinrichtungen verbunden ist, die der Mengenmessung in verschiedenen Messbereichen dienen und deren jeder ein eigenes Mengenzählwerk zugeordnet ist, wobei mittels einer automatischen Schaltvorrichtung in Abhängigkeit von der Durchflussmenge jeweils nur eines der Mengenzählwerke eingeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Messbereich ein eigener Mengenmesser zugeordnet ist, deren jeder ausser jenem für den höchsten Messbereich bei Erreichen des Maximalwertes seines Bereiches einen Umschaltekontakt (52) betätigt, wodurch das ihm zugeordnete Zählwerk (43) abgeschaltet und das für den nächst höheren Messbereich vorgesehene Zählwerk (44) eingeschaltet wird,
so dass stets nur eines der Zählwerke in Tätigkeit ist, während die Wirkdruckmessvorrichtungen (7, 8) und die Mengenmesser (27, 28) dauernd eingeschaltet sind.