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Vorrichtung zur fortlaufenden selbsttätigen Auswertung des Produktes oder Quotienten von Funktionen mehrerer veränderlicher Grössen. Gegenstand vorliegender Erfindung bildet ein Gerät zur fortlaufenden Auswertung von
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d. h. des Produktes oder Quotienten von mehreren Funktionen veränderlicher Grossen mit be-
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die Welle 1 (Fig. 1) den die Rolle 7 tragenden Hebel 6 proportional (x) um ihre Achse dreht und wenn gleichzeitig eine Trommel 9 auf der Welle 1 also senkrecht zur Rolle 7, derart ver-
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durch geeignete Übersetzungen in den Zahnradvorgelegen oder durch sonstige Transmissionen mitberücksichtigt werden können..
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Auf den Zeichnungen sind verschiedene Ausführungsformen der Vorrichtung für den Sonder- fall der fortlaufenden Messung von durch geschlossene Leitungen strömenden Dampfmengen gezeichnet, wobei diese Vorrichtungen durch in geeigneter Weise angeschlossene Zählwerke.
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verfolgt werden können und d) eventuell ein Signal geben bei unzulässigen Dampfverbrauch- Schwankungen.
Die Gewichtsmenge Q von ein geschlossenes Rohr durchfliessendem Dampf ist, bekanntlich
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zu ermitteln, in welcher mit F der Durchflussquerschnitt, mit v die Durchflussgeschwindigkeit. mit t die Zeit und mit M'die Dalupfdichte bezeichnet sind. Von diesen vier veränderlichen Faktoren kann durch bekannte Mittel, entweder F oder v konstant gehalten werden, so dass nur je drei veränderlichen Grösse, nämlich t, w und F oder t, w und v zu berücksichtigen sind.
Ersetzt man r
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Soll eine fortlaufende aelbttttatige Auswertung der Gleichung I unter Benutzung der Vorrichtung nach Fig. 1 bewerkstelligt werden, ao wird die Welle 1 proportional t von einem Uhr-
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proportional pi-pua verstellt wird.
Diese Trommel hat nun auf ihrem Umfang eine zylindrische, durch eine Parabelkurve begrenzte erhöhte Mantelfläche 10 (Fig. 5 zeigt diese Mantelfläche bei abgewickeltem Trommelumfang), so dass bei dem besagten achsialen Verstellen der Trommel eine zur Achse 1 senkrecht feststehende Ebene die Mantelfläche 10 nach Bögen schneidet, deren Länge proportional #p1 - p2 ausgallen. Wird demnach die in einer bestimmten Ebene eingestellte Rolle 7 um die Achse 1 gedreht, so findet bei jeder Umdrehung zwischen 10 und 7 eine Berührung statt auf einer Bögenlänge, die dem jeweiligen Wert von #p1 - p2 proportional ist.
Um lies Drehen zu erreichen wird die Rolle 7 von einem Hebel 6, dessen Schwingungsachse 8 in einem
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Feder tl ständig an den Mantel der Trommel 9 angedrückt, so dass sich die Rolle auf der Trommel abrollen muss. Auf der Welle 1 sitzt ferner drehbar aber nicht verschiebbar eine Scheibe 12, welche mit dem Hebel 6 in solchem Zusammenspiel steht, dass sie an dessen Drehung um die Achse 1 nur teilnimmt, wenn sich das Rädchen 7 auf der Mantelfläche 10 der Trommel 9 abrollt ; es ist daher klar, dass die so mitgenommene Scheibe 12 proportional dem Produkt t.t/-p umläuft, denn der veränderliche Faktor t wird durch die Drehbewegung der Achse 1 und der zweite Faktor #p1 - p2 durch das Abrollen des Rädchens 7 auf der erhöhten Mantelfläche der Trommel geliefert.
Das absatzweise Mitnehmen und Freigeben der Scheibe 12 durch den Hebel 6 wird bei der gezeichneten Ausführungsform durch Andrücken des freien Hebelendes an den Scheibenkranz errcht, kann sonst aber auf recht verschiedene Weise mittelst bekannten Mitnehmerkonstruktionen bewerkstelligt werden.
Überträgt man die Bewegungen der Scheibe 12, z. B. mittelst des Vorgeleges 13, 14, auf
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proportional dem Produkt dz t/p,-P2' Pl gedreht werden, wenn die Erhöhung 101 durch eine Parabolkurve begrenzt ist. Wenn der Koeffizient k1 = k.. F = const. nicht in obiger Weise
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werden. Die kinematische Multiplikation des Produktes t. v/-p mit tpl könnte auch nach dem Schema der Fig. 15, d. h. dadurch erreicht werden, dass man die Scheibe 12 an dem Umfang eines Reibrädchens drückt, das auf der Scheibe radial und proportional) verstellt wird, und dessen an der Drehung teilnehmende Achse das Zählwerk antreibt.
Eine Ausführungsform des Geräts als Dampfmesser unter Ausnutzung solcher verstellbarer Reibungsscheiben ist weiter unten (Fig. 14 : und 15) näher beschrieben.
Was nun das Verschieben der Trommel 9 und 9'auf den Wellen 1 und 15 proportional
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Das Messgerät nach den Fig. 6-8 unterscheidet sich von der soeben beschriebenen Aus- iührungaform nur dadurch, dass die hydraulischen, Manometer durch zwei Federmanometer C und D ersetzt sind, von denen 0 an pi und D an PI angeschlossen ist. Die Achsen dieser Manometer sind hierbei durch ein Differentialgetriebe 25, 3, 26 verbunden, so dass das Zahnrad 5 (welches die Schnurscheibe 3 ersetzt) proportional p1-p2 gedreht wird Das Zahnrad 3', welches von der Achse des Manometers 0 gedreht wird, verstellt die Trommel 9'proportional pi.
Um unter Benutzung desselben Übertragungsschemas fortlaufend die Gleichung
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auszuwerten, muss nur das Organ, welches früher den Faktor V Pi-ps lieferte, so geändert werden, dass es jetzt den veränderlichen Faktor F berücksichtigt, d. h. die Trommel 9 muss eine derartige begrenzte erhöhte Mantelfläche 10 besitzen und derart auf der Welle 1 verstellt werden, dass die Rolle 7 die Änderungen von F festlegt.
Hierzu wird (Fig. 9-11) mit der bekannten Vorrichtung zum Konstanthalten von p1-p2, bestehend aus dem in der Richtung des Dampfstromes trichterförmig erweiterten Kanal 27 und dem ventilartigem Körper 28 (Fig. 10), der durch eine Gewicht-oder Federbelastung und durch den Strömungsdruck in diesem Kanal in Gleichgewicht gehalten wird, die Schnurscheibe 3 verbunden, und zwar vorzüglich in der Weise, dass die Schnur 29, an welcher einerseits das Belastungsgewicht 30 und andererseits der Körper 28 hängt, selbst über die Scheibe 3 geführt wird.
Es wird also die Scheibe 3 und somit die Trommel 9, proportional den Verschiebungen des Körpers 28 im Kanal 27 resp. proportional dem Durchgangsquerschnitt verstellt, d. h. durch die Rolle 7 der Faktor F fortlaufend ermittelt, wenn die Mantel-
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die Scheibe 31 geführten Schnur und durch den Dampfdruck auf die freie Oberfläche der Flüssigkeit in der Schale 35 beeinflusst wird. Bei dem soeben beschriebenen Gerät zum fortlaufenden Auswerten von Q =k2.t.F.#p'.
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sein kann, auch dadurch berücksichtigt werden, dass man die in abgewickeltem Zustande dreieckige Erhöhung 10 des Trommelmantels aus zwei oder mehreren übereinander greifenden Teilen herstellt und durch gegenseitiges Verschieben dieser Teile den Winkel an der Spitze des Dreiecks ändert.
Das Verschieben der Trommel 9, 91 auf den umlaufenden Wellen kann auch mittelst eines
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wird, bewirkt werden. Die gleiche Anordnung ist auch dann verwendbar (Fig. 13), wenn ein Reibrad 41 radial auf einer Scheibe 2 verstellt werden soll, wobei die Berücksichtigung des ver- änderlichen Faktors durch eine geeignete Form der Daumenfläche 38 und durch die gesetzmässige Verschiebung derselben berücksichtigt werden kann.
Bei der Ausführungsform des Messgerätes nach den Fig. 14 und 15, wird die Gleichung I fortlaufend durch ausschliessliche Benutzung von Reibungsrädern der soeben bezeichneten Art (Fig. 13) ausgewertet. Wenn die Welle 1 mit der Scheibe 2 proportional t umläuft, so werden auch das Reibrad 41 und dessen Welle 42 proportional t gedreht.
Wird aber das Reibrad 41 gleichzeitig längs der Welle 43 beispielsweise proportional #p1-p2 verschoben, so wird die Welle schon proportional t. zu - P2 umla. ufen. Eine mit dieser kreisende und an das Reibrad 49
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Reibrades 41 auf der Welle 42 proportional PI-P2 kann beispielsweise die Vorrichtung nach Fig. 13 oder wie in Fig. 14 und 15 gezeichnet, ein Rahmen 43 mit einem parabolischen Schlitz 46, in welchem ein Stift 47 der Rcibradnabe geführt wird Verwendung finden, wobei dieser Rahmen
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proportional /PI wird in gleicher Weise vermittelst eines senkrecht gemäss p1 verstellten Rahmen 431 mit parabolischen Führungsschlitz bewirkt.
Das Wesen der Erfindung bleibt unverändert, wenn der Druckabfall unveränderlich bleibt
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auf das Zählwerk 57, beispielsweise durch einen Wurmantrieb, übertragen. Mit der Zählwerks- welle ist eine doppelgängige Schraube 68 gekuppelt, auf welcher eine Mutter 59 mit Schreib- , stift 60 hin-und herbewegt wird, wobei auf der gleichmässig (von einem Uhrwerk) gedrehten
Trommel 61 der Dampfdurchfluss diagrammatisch aufgezeichnet wird.
Das Auswertungsgerät nach den Fig. 14-15, bei welchem als sich wiederholender Hauptteil gegeneinander verstellbare Reibungsscheiben Anwendung finden, kann, zwecks leichterer
Berücksichtigung von komplizierten Funktionen, so abgeändert werden, dass die Stirnfläche der nicht verstellbaren Scheibe (z. B. 2) eine Erhöhung erhält, welche, ähnlich den Erhöhungen 10 der Trommeln 9 (Fig. 1, 4, 6-12) gemäss dem Charakter des zu liefernden veränderlichen Multiphkanten begrenzt ist, wobei die nicht verstellbare Scheibe durch eine nachgiebige Kraft (Feder, Gewicht etc.) in einer Lage gehalten wird, bei welcher das mit derselben in Zusammenwirkung stehenden verstellbare Reibrad (z. B. 41) sich nur auf der Erhöhung abrollen kann.
Der nicht erhöhte Teil der Scheibe 2 könnte natürlich auch ganz weggeschnitten sein, da er bei dieser Abänderung keinen Einfluss auf die Auswertung hat. Es wird hier, wie bei dem Schema mit den verstellbaren Trommeln ein unterbrochenes resp. schrittweises Berücksichtigen und Multiplizieren oder Dividieren stattfinden. Im Vergleich zu dem Schema nach den Fig. 14-15, wo konzentrische Reibungsscheiben mit glatter Stirnfläche verwendet werden, steht bei unrunden oder mit Erhöhungen ausgestatteten Reibungsscheiben ein weiteres einfaches Mittel (die Form der Scheibe rcsp. der Erhöhung auf der Stirnfläche) zur Berücksichtigung veränderlicher Grössen zur Verfügung, so dass komplizierte Formeln durch ein Gerät mit verhältnismässig kleiner Zahl von Teilen ausgewertet werden können.
Die Fig. 19-21 veranschaulichen ein komplettes Auswertungsgerät nach dem Schema
Fig. 1. Die mit den vorstehenden Erläuterungen übereinstimmenden Bezugszeichen lassen die
Konstruktion und Wirkungsweise leicht erkennen.
In den Fig. 22-32 sind mehrere Ausführungsformen für die in Betracht kommenden
Anschlüsse an dag Auswertungsgerät der Zähl-, Registrier-und Signalwerke zur Darstellung
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Gemäss den Fig. 22-24, wird die doppelgängige Schraube 58 vom Zählwerk durch ein Stirnradvorgelege angetrieben und zeichnet die Feder 60 auf der von einem Uhrwerk gedrehten Trommel 61, resp. auf einem um diese gelegten Band eine Zick-Zaekbahn 62 auf. Ein auf der Trommelwelle festsitzendes Zahnrad 63 treibt die auf der Welle 58 lose sitzenden miteinander verbundenen Zahnräder 64 und 65 mit einer gleichmässigen Winkelgeschwindigkeit an. Auf der Welle ist ferner ein dem Zahnrad 65 gleiches Zahnrad 66 festgekeilt und das Stirnrad 69 lose aufgesetzt, in welchem zwei konische Zahnräder 67, die mit 65 und 66 in Eingriff stehen, gelagert sind.
Die von dem Zahnrad 69 angetriebene Welle 68 wird daher mit einer der Differenz der Winkelgeschwindigkeiten der Schrauben 58 und der Trommel 61 proportionalen Winkelgeschwindigkeit gedreht. Ist diese Differenz null, was bei normalen Dampfdurchfluss pro Zeiteinheit der Fall sein wird, so steht die Welle 68 still ; tritt jedoch eine Schwankung des Dampfverbrauches in der einen oder der anderen Richtung ein, so vollführt die Welle 68 einen Anschlag, wobei deren Arm oder Zeiger 70, bei unerwünscht oder unzulässig grossen Abweichungen des Dampfverbrauches, durch Anschläge den Stromkreis eines optischen, akustischen oder dgl. Signals schliesst.
Bei der Anordnung nach den Fig. 25-27 kommt ein Papierband 71 zur Verwendung, das über einen sektorartige Führungskörper 72 gelegt ist und beiderseitig ein Belastungsgewicht 73 trägt. Dies Band wird mittels Walze 76 an die vom Uhrwerk gedrehte Trommel 61 angedrückt.
Der Antrieb der Trommel 61 erfolgt durch ein auf dessen Achse festgekeiltes konisches Zahnrad 75 und durch zwei Zahnräder 74 und 741, welche auf einer auf der Antriebswelle verschiebbar angeordneten Hülse 78 festsitzen und abwechselnd mit den vorgenannten Zahnrad 75 in Eingriff gebracht werden. Diese Umsteuerung wird durch Einwirkung der Belastungsgewichte 73 auf
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mit dem durch die Trommel 61 fortbewegten Band nach links bis er seine Totpunktlage (die Drehungsachse des Sektors liegt unterhalb des Schwerpunktes) erreicht hat.
Im darauffolgenden ! Moment fällt der Sektor frei nach links um und verschiebt mittels der Gabel 77 die Hülse 78 in die linke Endlage, bei welcher das Rad 74'mit 75 in Eingriff steht, so dass die Trommel in ent- gegengesetzter Richtung zu laufen anfängt und das Band von links nach rechts auf, dem Sektor fortbewegt, bis das Belastungsgewicht 7 am linken Trum des Bandes 71 die Umstellung des
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Sektors in entgegengesetzter Richtung bewirkt. Der Stift 60, welcher von dem Zählwerk auf der Spindel 58 in der oben geschilderten Weise hin-. und herbewegt wird, zeichnet auf dem Band
Zick-Zacklinien, bald von dem rechten Ende des Papierbandes nach links, bald umgekehrt vor- schreitend.
Bei der Anordnung nach den Fig. 28 und 29 dreht die Welle 15 des Auswertungsgerätes, ausser der Zählwerkwelle noch die Welle des Fliehk : raftregulators 79, welcher mittels des Wurm- getriebes 80, 81 den Zeiger 82 vor einer mit Skala versehenen Scheibe 83 verstellt, an welcher jederzeit der gerade existierende Dampfverbrauch abzulesen ist.
Wenn man eine auf der Achse des Zeigers 82 festsitzende Scheibe mittels über die Leitrolle 86 geführter Schnur 84 mit dem
Schreibstift 60 verbindet und diese Schnur durch ein Gewicht 87 derart belastet und führt, dass der Stift 60 die auf senkrechter Achse rotierende Trommel 61 ! berührt, so wird auf dem um die
Trommel gelegten Band die Linie 88 aufgezeichnet, an welcher der Charakter des während eines beliebigen Zeitraumes stattgehabten Dampfverbrauches erkannt werden kann.
Die Ausführungsform des Antriebes nach den Fig. 30-32 besteht darin, dass das Papier- band 89 abwechselnd von einer der zwei Trommeln 90 ab-und auf die andere aufgewickelt wird und hierbei die Trommel 61 ? mit gleichmässiger Winkelgeschwindigkeit (Uhrwerkantrieb) mit- nimmt. Die schrittweise gedrehte Welle 15 des Messgerätes, bewegt in gleicher Weise die auf ihr festsitzende Scheibe 91 und durch Vermittlung einer Knagge 95 oder eines sonstigen Schalt- werkes, auch die auf derselben lose sitzenden und miteinander verbundenen Zahnräder 92 und 93, von welchen das erstgenannte 92 die den Schreibstift 60 tragende Zahnstange verstellt, während das zweite 93 mittels des Zahnrades 96 den auf dessen Achse festsitzenden Zeiger 82 vor der
Skala 83 verstellt.
Wenn die Welle 15 eine Drehung ausführt, wird die Zahnstange 94 angehoben und zieht der Stift 60 eine senkrechte Linie von entsprechender Länge auf den Papierstreifen 89 (Fig. 32) ; kommt die Welle 15 zum Stillstand, so wird die durch die Reibungsknagge 95 oder dgl. vermittelte kinematische Verbindung zwischen 91 und 92 unterbrochen und die Stange 94 fällt in die Nullstellung des Stiftes 60 zurück um bei der folgenden Schwingung der Welle 15 wieder angehoben zu werden und eine weitere senkrechte Linie auf dem unterdessen fortbewegten Band neben der früheren einzuzeichnen. Die Länge dieser Linien entsprechen dem Hub der Zahn- stange 94 resp. der Schwingung der Welle 15 und geben also, beispielsweise, den Dampfverbrauch zu einem bestimmten Zeitpunkt in recht übersichtlicher Weise an.
Der Anschluss-an die Antriebe nach den Fig. 25-32 des Differentialgetriebes 65, 66. 67 (Fig. 22-24) für die Signalvorrichtung bietet keinerlei Schwierigkeiten.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur fortlaufenden Auswertung der Formel
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