<Desc/Clms Page number 1>
Vorrichtung zum Messen der Flüssigkeitshöhe.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine verbesserte Vorrichtung zum Messen der Tiefe oder Höhe eines Flüssigkeitskörpers uud zum Anzeigen dieser Tiefe an einer entfernten Stelle.
Der Hauptzweck der Erfindung besteht darin, dass die Überwachung von Tanks, insbesondere der Ballastanks bei Schiffen erleichtert werden soll, obwohl die Erfindung auch zum Messen des Tiefganges eines Schiffes benutzt werden kann.
Die Vorrichtung wirkt mit absoluter Genauigkeit ohne Rücksicht auf den Zustand der Luft oder die Entfernung der Anzeigevorrichtung von dem zu messenden Flüssigkeitskörper.
Korrekturen für die Trimlage oder Schlagseite des Schiffes bei Ablesung können leicht angebracht werden.
Die Messvorrichtung umfasst ein Glied mit konstanter Flüssigkeitssäule, ein zweites Glied, welches in unmittelbarer Verbindung mit der zu messenden Flüssigkeit steht und einen kleinen Teil der Flüssigkeit aufnehmen kann, eine Verbindung zwischen den beiden Säulen und einer Vorrichtung, um ein vorbestimmtes Gleichgewicht der Flüssigkeit in diesen beiden Säulen herzustellen und aufrecht zu erhalten. An dem einen in geeigneter Weise kalibrierten Gliede kann der Spiegel der Flüssigkeit abgelesen werden.
Zweckmässig wird ein Manometer in Form eines Quecksilber-U'Rohres für eine der Flüssigkeitssäulen benutzt, während ein zweites Säulenglied, beispielsweise ein Tanksäulenglied, eine bestimmte Menge der Flüssigkeit aus dem zu messenden Tank aufnimmt, wobei eine Marke am letztgenannten Gliede eine vorher bestimmte Flüssigkeitssäule festlegt. Vermöge einer Verbindung zwischen dem Manometer und der zweiten Flüssigkeitssäule, die mit einer Vorrichtung zum Einstellen der Flüssigkeitssäule in dem zweiten Glied auf bestimmte Höhe versehen ist, kann erreicht werden, dass das Quecksilber im Manometer eine bestimmte Lage gegenüber dem zu messenden Flüssigkeitsspiegel annimmt.
In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Fig. i und 2 zeigen schematisch im Grundriss und Aufriss die Anwendung der Anzeigevorrichtung zum Messen der Flüssigkeitshöhe in Schiffstanks, Fig. g zeigt in grösserem Massstabe eine Ausführungsform der Anzeigevorrichtung. Fig. 4 zeigt die Verbindung der Anzeigevorrichtung mit einer Ansaugvorrichtung-Fig. 5 zeigt eine Abänderung, bei welcher das U-Rohr als konstantes Säulenglied und das Tankrohr als veränderliches Säulenglied dient, Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform mit Manometer und Vakuummeter. Fig. 7 zeigt die Anwendung des Apparates zum Messen des Tiefganges eines Schiffes. Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei welcher mehrere Tanks gleichzeitig geprüft werden können.
In den Zeichnungen bedeutet 1 untere Doppelbodentanks und 2 hohe Vorder-und
EMI1.1
<Desc/Clms Page number 2>
übrigen durch Kreuzstücke 4 und 5 verbunden. Die Rohre 3, die zu den vorderen Tanks führen, sind mit dem Kreuzstück 5 verbunden und die zu dem Hintertank führenden Rohre 3 mit dem Kreuzstück 4. Ventile 6 sind an den Kreuzstücken 4 und 5 angebracht, um den Durchgang durch : die Rohre 3 zu steuern, indem ein Ventil für jedes Rohr vorgesehen ist.
Eine Querverbindung 7 ist zwischen den Kreuzstücken 4 und 5 eingeschaltet und durch diese Querverbindung kann ein Übergang zwischen jedem der Kreuzstücke und der Vorrichtung zum Anzeigen des Spiegels oder der Flüssigkeitshöhe hergestellt werden. Die Anzeigevorrichtung ist in Fig. I und 2 bei 8 schematisch dargestellt. Sie ist durch ein Rohr 9 an die Quer-
EMI2.1
erhalten, welcher einer normalen, in konstantem Gleichgewicht stehenden Säule entgegenwirkt und dadurch die Flüssigkeitshöhe in jedem der Tanks anzeigt, mit welchen die Vorrichtung verbunden werden kann. Die im Gleichgewicht befindliche Flüssigkeitssäule nimmt unter der Gegenwirkung der Tanksäule verschiedene Lagen an, je nach der Flüssigkeitstiefe in diesem Tank.
Dies wird durch eine Glasröhre 11 o. dgl. erreicht, welche am unteren Ende mit dem Rohr 9 verbunden ist, und neben welcher ein mit Quecksilber gefülltes U-Rohr 12 angebracht ist. Statt dieses U-Rohres kann auch ein anderes Manometer Anwendung finden. Der innere Schenkel des U-Rohres ist durch ein Rohr 13 mit dem oberen
EMI2.2
einer anderen Vakuumpumpe Verbindung hat. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel (siehe Fit,. 4j besteht die Vorrichtung zur Erzeugung des Vakuums aus einem geschlossenen Behälter 15, welcher Wasser oder eine andere Flüssigkeit enthält und durch ein Rohr 16 unten mit einem Wasserverschluss 17 verbunden ist. Ein Ventil 18 ist in bequemer Reichweit der überwachenden Person in dem Rohr 16 angebracht.
Das Rohr 14 ist mit dem Wasserbehälter 7J über dem Wasserspiegel verbunden, und wenn das Ventil 18 geöffnet wird, so fliesst das Wasser aus dem Behälter 7J durch den Wasserverschluss hindurch und erzielt auf diese Weise ein barometrisches Vakuum in dem Rohr 14 und in der Verbindung zwischen dem U-Rohr und der Tanksäule, wenn das Rohr 14 hiermit in Verbindung gesetzt wird, und zwar durch das unten näher zu beschreibende Nadelventil 19,
Bei der Verwendung der beschriebenen Vorrichtung nehme man zunächst an, dass alle erwähnten Ventile (einchliessiich der Ventile 6, des Abschlussventils 10 und des Nadelventils 19) geschlossen sind und dass ein Teilvakuum verfügbar ist.
Wenn nun die Höhe der Flüssigkeit in einem bestimmten Tank bestimmt werden soll, wird das Kreuzverbindungsventil 6, welches den Abfluss der Flüssigkeit aus dem zu untersuchenden Tank steuert, zuerst geöffnet, dann wird das Ventil 10 unter dem Tanksäulenglied 11 geöffnet und nunmehr wird das Nadelventil 79 geöffnet und stellt eine Verbindung zwischen dem Vakuumerzeuger und der Anzeigevorrichtung her.
Das Nadelventil 19 bleibt offen oder teilweise offen, bis das in der Verbindung 13 erzeugte Vakuum genügt, um den Flüssigkeitsdruck im zu untersuchenden Tank zu gestatten, einen Teil der Flüssigkeit in die Rohre 11 hineinzudrücken, oder bis die Flüssigkeit in dieser Röhre eine Marke, die durch die Linit 0-0 angede'utet ist, erreicht hat. Nun wirkt das auf das Wasser wirkende Vakuum auch auf das U-Rohr und bringt eine Hebung des Quecksilbers im inneren Senkel des U-Rohres hervor.
Da die Quecksilberkuppe ein Mass für die Druckhöhe der getragenen Flüssigkeit bildet (I cm Quecksilber gleich 3'6 cm Wasser aus), und da der senkrechte Abstand zwischen der Marke an der Tanksäulenröhre 11 bis zu dem Boden des Tanks konstant oder bekannt ist, so kann die Wassertiefe in dem unter- suchten Tank leicht bestimmt werden, da sie gleich dem Unterschiede zwischen dieser konstanten Höhe und dem entgegenwirkenden Flüssigkeitsdruck im Behälter ist,
Beim vorliegenden Apparat wird somit die Differenz uviscl en einem konstanten Flüssigkeitsdruck, nämlich der Tanksäule und einem veränderlichen Flüssigkeitsdruck, nämlich dem U-Rohr benutzt, um die Flüssigkeitstiefe zu bestimmen,
so dass der Unterschied zwischen dem konstanten und dem variablen Druck ein Mass für die Flüssigkeitshöhe in dem untersuchten Tank ergibt.
Das U-Rohr selbst kann nach Meter und Zentimeter eingeteilt werden, um die Höhe
EMI2.3
<Desc/Clms Page number 3>
Vermöge der angewandten Vakuumvorrichtung können alle Tanke, in denen der natürliche Flüssigkeitsspiegel unter der Nullmarke am Rohr 11 liegt, gemessen werden. Liegt der natürliche Flüssigkeitsspiegel über dieser Marke. so muss die folgende Messmethode benutzt werden : Man nehme beispielsweise an, dass das Tanksäulenglied leer ist und alle
Ventile geschlossen sind. Jetzt öffne man das Ventil 10, dann das Kreuzstückventil 6 des hochliegenden Endtanks und nunmehr steigt die Flüssigkeit in dem Tanksäulenrohr durch ihr eigenes Gewicht und kommt an irgendeiner Stelle unterhalb der Nullmarke zur Ruhe, indem die Luft in den Verbindungen zwischen dem Tanksäulenglied und dem U-Rohr komprimiert wird. Das Nadelventil 19 bleibt dabei geschlossen.
Der Druck innerhalb der Verbindung kann durch einen Lufthalm 21 verändert werden. Dieser Lufthahn wird bei der Untersuchung der hochliegenden Tanks solange geöffnet, bis die Flüssigkeit in dem Rohr 11 die Marke 0 erreicht hat, und wird dann geschlossen, so dass die Flüssigkeitssäule in dieser Lage bleibt. Die Ablesung des U-Rohres gibt dann wieder einen Massstab für die Höhe des Flüssigkeitsspiegels im Tank über der Nullmarke, welche in diesem besonderen Fall zu der konstanten Höhe, nämlich dem Abstand zwischen dem Behälterboden und der Nullmarke, hinzugefügt werden muss. Natürlich kann auch in diesem Fall das Quecksilberrohr so kalibriert werden, dass die Flüssigkeitshöhe direkt abgelesen werden kann.
Das benutzte Prinzip besteht darin, dass zwei U-Rohre ins Gleichgewicht gebracht werden, von denen das eine das Quechsilberrohr ist und in zum Ablesen bequemer Lage angeordnet ist, "'während das andere U-Rohr die Tankflüssigkeit einschliesst und das Rohr 11, das Rohr 9, die Querverbindung 7, das Kreuzstück 4 oder 5, das Ballastrohr 3 und den Behälter umfasst. Dieses letztgenannte U-Rohr ist natürlich zusammengesetzt und unzugänglich. Bei beiden U-Rohren ist das eine Ende dem gleichen Vakuumüberdruck oder Atmosphärendruck ausgesetzt, und das andere Ende ist gegen die Atmosphäre offen, und die Ablesung hängt somit von dem Verhältnis der spezifischen Gewichte ab.
Wie sich aus Fig, 5 ergibt, ist es möglich, anstatt im Tanksä. ulenglied 11 eine konstante Flüssigkeitshöhe zu benutzen, eine konstante Spiegelhöhe im Quecksilberrohr anzuwenden und die Flüssigkeitshöhe in dem Tanksäulenrohr direkt abzulesen. Beispielsweise kann partielles Vakuum in der Verbindung zwischen dem U-Rohr und dem Tanksäulenrohr angewandt werden, welches genügt, um das ganze Quecksilber im U-Rohr im Schenkel gegen den atmosphärischen Druck zu tragen. Luftblasen treten dann durch die Flüssigkeit im U-Rohr hindurch und verhindern, dass das Vakuum in den Verbindungsstücken eine Wirkung hat, die Tankflüssigkeit bis zur gewünschten Höhe zu heben.
Sobald die Luftblasen durch die Flüssigkeit im U-Rohr hindurchtreten, wird das Vakuumventil 10 geschlossen und dann bleiben die Quecksilbersäule und Tankflüssigkeitssäule in ihren nicht ausbalanzierten Lagen zurück. Bei dieser Ausführung wird das Tanksäulenrohr 11 in geeigneter Weise kalibriert und gestattet die Ablesung der Flüssigkeitshöhe im Tank, Wenn der Tank nur teilweise gefüllt ist, so steigt die Flüssigkeit in dem Tankrohr 11 höher.
In Fig. 6 ist eine Anordnung dargestellt, bei welcher nicht ein U-Rohr zur Messung des Flüssigkeitsdruckes angewandt ist, sondern ein Druckmanometer 22 und ein Vakuummeter 23. Die Manometer zeigen Vakuum und Druck genau in derselben Weise an wie das U-Rohr, müssen aber entsprechend dem Atmosphärendruck korrigiert werden, was bei dem U-Rohr wegfällt, da dessen offenes Ende demselben Atmosphärendruck unterliegt wie die Oberfläche der Flüssigkeit im Tank. In allen übrigen Beziehungen ist diese Anordnung den beschriebenen gleichwertig.
Die Vorrichtung kann ferner benutzt werden, um den Tiefgang eines Schiffes zu messen, wie aus Fig. 7 ersichtlich ist. Bei dieser besonderen Verwendungsform hat der Anzeigeapparat dieselben Teile, jedoch führt das Rohr 9 zu einem Punkt über dem Kiel des Schiffes und tritt dann durch die Aussenhaut 24 des Schiffes bei 26 hindurch. Der Abstand zwischen dem Kiel des Schiffes und der Austrittsstelle 26 ist bekannt und muss bei der Abblesung in Rechnung gezogen werden. Auch hier kann das U-Rohr so kalibriert werden, dass man den Tiefgang direkt ablesen kann) indem der Abstand zwischen Kiel und Punkt 25 berücksichtigt ist.
Bei der in Fig. 8 dargestellten Ansführungsform ist eine Anzeigetafel vorgesehen, bei welcher jeder Tank mit seinem besonderen Tanksäulenrohr 11 verbunden ist, so dass man auf einmal die Flüssigkeitstiefe in einer Mehrzahl von Tanks untersuchen kann. Bei der Anwendung dieser Vorrichtung wird mittels des Vakuums die Flüssigkeit im am meisten gefüllten Tank bis zur Nullinie in seinem zugehörigen Säulenrohr angehoben. Das U-Rohr 12 zeigt dann die in diesem besonderen Tank getragene Flüssigkeitshöhe, und durch geeignete Kalibrierung der verschiedenen Tanksäulenglieder können mit einem Blick die Flüssigkeitsspiegel in den übrigen Tanks abgelesen werden.
Wenn das Schiff auf ebenem Kiel bleibt, so brauchen bei dem beschriebenen Apparat keine Korrekturen angebracht zu werden. Wenn jedoch das Schiff Schlagseite hat oder ausser
<Desc/Clms Page number 4>
Trimlage sich befindet, was durch ungleichmässige Beladung entstehen kann, muss eine Korrektur an den gefundenen Flüssigkeitssäulen angebracht werden, weil sich der senkrechte Abstand zwischen der Nullmarke und dem Boden des Tanks ändert. Wenn das Schiff vorn tiefer liegt, so muss ein grösseres Vakuum benutzt werden, um die Flüssigkeit aus einem vorderen Tank bis zur Nullmarke anzuheben. Diese Korrektur ist leicht zu berechnen, sie ist gleich dem Längsabstand zwischen dem Apparat und dem Mittelpunkt des Tanks multipliziert mit der Tangente des Neigungswinkels.
Das Gleiche gilt für die Berücksichtigung der Schlagseite, bei welcher man den Querschiffsabstand zugrunde legen muss. Der Neigungswinkel kann mit einem Neigungsmesser oder anderem ähnlichen Instrument gefunden werden.
Wenn das Schiff rollt und stampft, so schwingt der Flüssigkeitsspiegel im Tanksäulenglied und im U-Rohr zu schnell, um eine genaue Ablesung zu gestatten. Dies kann
EMI4.1
schlossen wird, um eine Bremswirkung zu ergeben.