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Verfahren zum Messen der Strömungsgeschwindigkeit oder der Menge eines strömenden
Mittels.
Es bestehen bereits Einrichtungen zum Messen'der Strömungsgeschwindigkeit oder der Menge eines strömenden Mittels, deren Ventil durch einen Elektromotor derart angetrieben wird, dass es durch Änderung des freien Durchganges die gleiche Differenz der Drücke zu seinen beiden Seiten aufrecht erhält, wobei die Lage dieses Drosseltei1es (Ventiles) als Mass für die Strömungsgeschwindigkeit und daher auch für die Menge dient. Die bekannten Einrichtungen dieser Art sind unvollkommen, wirken ungenau und nicht zufriedenstellend, so dass sie praktisch nicht anwendbar sind.
Durch das Verfahren nach der Erfindung kann eine genügende Genauigkeit, Empfindlichkeit, sowie Einfachheit erreicht werden. Gemäss der Erfindung ist in die Strömung ein veränderlicher Widerstand eingeschaltet, d. h. es wird entweder der freie Querschnitt oder die Länge der verengten Führung oder beides geändert, u. zw. immer periodisch, z. B. von einem Minimaiwerte (grosser Querschnitt) entweder bis auf einen grössten oder veränderlichen Wert, von welchem ab der Widerstand wieder verringert wird, um sich im nächsten Zeitintervalle wieder zu verstärken. Diese periodische Veränderung in bestimmten, gegebenenfalls gleichen Zeitintervallen erfolgt durch einen beliebigen Motor oder Antrieb.
Eine von dem durch den sich ändernden Widerstand strömenden Mittel abhängige Grösse, z. B. die Druckdifferenz zu beiden Seiten dieses Widerstandes, wirkt auf ein empfindliches System (z. B. mit einer Membran) ein, welches beim Erreichen einer bestimmten Druckdifferenz eine Änderung oder einen Stoss einer Hilfsenergie, z. B. einen elektrischen Stromimpuls hervorruft. Da sich der Strömungswiderstand in einem Zeitintervalle in genau begrenzter Weise ändert, so hängt der Zeitpunkt der Änderung bzw. des Stosses der Hilfsenergie im Verlaufe des Zeitintervalles nur von der Intensität der Strömung des Mittels durch den Widerstand ab und dieser Zeitpunkt dient daher als Mass der Strömungsgeschwindigkeit bzw. der Menge des strömenden Mittels.
Zum Zwecke der Messung oder Übertragung des Strömungswertes auf beliebige Organe wird ein sogenanntes Empfängerorgan angewendet, welches sich im Verhältnis zur Änderung des Strömungswiderstandes in bestimmter Beziehung bzw. synchron bewegt, oder es wird ein Hilfswert, z. B. eine Hilfskraft angewendet, welche sich in einem bestimmten Verhältnis zur Änderung des Strömungswiderstandes ändert. Mit dieser Bewegung des Empfängerorganes oder diesem Hilfswert wirken die angeführten Änderungen bzw. Stösse der Hilfsenergie (elektrische
Stromimpulse) zusammen und durch die Zusammenwirkung wird die gewünschte Leistung, z. B.
Messanzeige, Registrierung, Integrierung, Regelwirkung erzielt.
Die Organe zur Änderung des Widerstandes und die Empfängerorgane liegen in der Regel entfernt voneinander und es kann auch eine Anzahl von Empfängerapparaten z. B. ein oder eine Anzahl von indizierenden Apparaten, ein registrierender und ein integrierender Apparat usw. einem gemeinsamen
Sendeapparat zugeordnet werden.
Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 schematisch ein Ausführungsbeispiel einer zur Ausführung des Ver- fahrens nach der Erfindung geeigneten Einrichtung. Das zu messende Mittel strömt durch ein in eine
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Hebels 18 angebrachte Rolle 32 geführt. Ein einen Elektromagnet 42, 44 tragender Teil 22 ist durch ein Gelenk 28 mit einem in einem Lager 30 gelagerten Lenker 20 und ferner durch ein Gelenk 26 mit dem Hebel 18 verbunden, so dass sich der Teil 22 immer parallel zu sich selbst verstellt.
Ein auf dem Zapfen 26 gelagerter und durch eine Feder 25 belasteter zweiarmiger Hebel 24 trägt an seinem einen Arm den Anker für den Elektromagnet 44 und ist an seinem andern Arm mit einem Haken 16 versehen, der das freie Ende des Hebels 10 übergreift und diesen Hebel 10 entgegen der Wirkung einer ihn belastenden Feder 12 zurückhält. Die andere Endlage des Hebels 10 ist durch einen Anschlag 14 bestimmt.
Vor und hinter dem Strömungswiderstand 2, 3 ist durch Leitungen 50 ein Gehäuse 52 angeschlossen, welches ein Membran 54 enthält. Die Bewegung dieser Membran wird durch einen Teil 56, eine Bandfeder 58, einen Arm 60 und eine Welle 62 auf einen ausserhalb des Gehäuses 52 liegenden Arm 64 übertragen, welcher durch eine mittels einer Schraube 68 regelbare Feder 66 belastet ist. Die Kraft dieser Feder 66 bildet eine Gegenkraft für die auf die Membran 54 wirkende Druckdifferenz. 70-90 ist eine später zu beschreibende Kontakteinrichtung, durch welche kurze Stromstösse hervorgerufen werden. Diese Stromstösse einer elektrischen Quelle 92 werden durch eine Fernleitung 46 und Erdanschlüsse 94, 174 auf die Empfängerstelle übertragen.
Dort ist ein an dasselbe Netz wie der Motor 40 angeschlossener Synchronmotor 190 vorgesehen, der durch ein Getriebe 192 einen Nocken 194 antreibt. Der Nocken 194 arbeitet unter einem auf der Achse 198 eines Reibrades 206 frei gelagerten Arm, welcher einen Belastungsund Anschlagteil 196 trägt und mit seinem freien Ende 200 über eine Nase einer Feder 201 greift, durch die der Hebel in gehobener Lage gehalten wird. Ein an dem Arm angebrachter Reibungsbacken 210 liegt am Reibrad 206 an. Die Feder 201 trägt den Anker 202 eines im Stromkreis der Quelle 92 einge- schalteten Elektromagnetes 204. Das durch einen Sperrbacken 208 gegen Rückdrehung gesicherte Reibrad treibt ein in bekannter Weise eingerichtetes Zählwerk 212 an.
Ausserdem kann auf der Empfangsstelle z. B. ein Registrierapparat vorgesehen sein. Bei dem beispielsweise dargestellten Apparat treibt ein mit dem Motor 40 der Sendestelle ebenfalls synchronlaufender Motor 150 unter Vermittlung einer Übersetzung 152 und eines Nockens 154 einen im Lager 158 drehbaren Hebel 160 an, der mit seinem eine Rolle 156 tragenden Ende durch die Wirkung einer nicht dargestellten Feder gegen den Nocken 154 gedrückt wird.
Der Hebel 160 trägt an seinem andern Ende ein Schreiborgan 162 und ragt unter einen Hebel 164, der mit seiner Achse 170 in Lagern 172 gelagert ist und den Anker 166 eines im Stromkreis der Quelle 92liegenden Elektromagnetes 168 trägt. In jeder Arbeitsperiode (einer Umdrehung der Nut 34, sowie der Nocken 194 und 154) bestreicht das Ende 162 des Hebels 160 die ganze Breite eines unter ihm fortbewegten Registrierbandes 178.
Die beschriebene Einrichtung wirkt wie folgt : Auf der Sendestelle wird im Gehäuse 1 der Querschnitt 2,3 und dadurch auch der Strömungswiderstand durch zwangläufige Bewegung des Teiles 3 periodisch geändert, u. zw. wird der Teil 3 vom Motor 40 durch die am Hebel 10 angreifende Nase 16 entgegen der Federwirkung 12 gegen die Drosselstelle 2 zu verschwenkt. Bei kleinem Strömungswiderstand im Querschnitt 2,3 wird der Hebel 64 durch die Feder 66 am Anschlag 65 gehalten.
Bei der fortschreitenden Verstärkung des Widerstandes infolge Verkleinerung des Strömungsquerschnittes 2,3 wächst der Druck
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Gleichgewicht zwischen dem Druck auf die Membran 54 und der Kraft der Feder 66 eintritt und unmittelbar darauf die auf die Membran wirkende Kraft die Kraft der Feder 66 überwiegt, wonach sich der eine verstellbare Schraube 70 tragende Hebelarm 64 zu bewegen beginnt. Durch das Ende der Schraube 70 wird ein Kontakt 72 einer Feder 74 niedergedrückt und schliesst den Stromkreis der Quelle 92 mit einem Teil 78, welcher nunmehr mitgenommen wird ; der Teil 78 ist durch einen Kontakt 86 mit einem Teil 76 leitend verbunden.
Sobald der Teil 76 auf eine isolierte Schraube 84 des Rahmens 90 stösst, wird der Kontakt 86 und dadurch auch der vorher geschlossene Stromkreis 92, 74, 72, 78, 86, 76, 44, 46, 204, 168,
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und der Rahmen 90 sind durch eine Isolation 88 voneinander getrennt. Durch den Stromstoss wird der
Elektromagnet 44 erregt, der Hebel 24 entgegen der Federwirkung 25 verschwenkt und der Hebel 10 durch die Nase 16 freigegeben ; der Hebel 10 kehrt durch die Wirkung der Feder 12, sowie des Druckes des strömenden Mittels samt den Teilen 3 und 4 in die ursprüngliche Lage (Anschlag 14) zurück, in welcher der grösste Strömungsquerschnitt offen ist.
Durch den elektrischen Stromstoss der Quelle 92 werden auch auf der Empfangsstelle die Elektro- magnete 204 und 168 erregt. Der Elektromagnet 204 zieht seinen Anker 202 an und der freigegebene
Hebelarm 200 fällt mit seinem Teil 196 auf den Nocken 194. Die Fallhöhe hängt dabei von der Lage des Nockens 194 im Augenblicke des Stromstosses ab und steht folglich ein einem bestimmten Ver- hältnis zur Strömungsgeschwindigkeit im Gehäuse 1 der Sendestelle. Beim Weiterdrehen des Nockens 194 wird der Teil 196 samt dem Hebel 200. wieder gehoben, wobei er das Reibrad 206 mitnimmt und damit auch das Zählwerk 212 um einen der Strömungsgeschwindigkeit im Augenblicke des Stromstosses ent- sprechenden Betrag weiterschaltet.
Auf diese Weise kann die Menge des durch den Teil 1 durchgeflossenen
Mittels ermittelt werden.
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Der Elektromagnet 168 zieht seinen Anker ? 6 a, n und klopft mit dem Hebel 164 auf den Hebel 160, welcher mit dem Teil 162 auf dem Papier 178 einen Punkt einträgt. Die Lage dieses Punktes entspricht ebenfalls der Strömungsgeschwindigkeit, weil sich der Hebel 160 synchron mit dem Messhub des Teiles 3 der Sendestation bewegt. So entsteht auf dem Papier 178 ein Diagramm 176, welches den Verlauf der Schwankungen der Strömungsgeschwindigkeit auf der Sendestelle wiedergibt.
Auf der Sendestelle wird durch die Nut 34 der Hebel 24 wieder gehoben, so dass er mit seinem Haken 16 den Arm 10 fängt und bei der nächsten Messperiode herunterzieht, wobei sich der beschriebene Vorgang wiederholt.
In Fig. 2 ist der den Strömungswiderstand regelnde Teil als Flügel 222 dargestellt. Ein ausserhalb des Gehäuses auf der Achse 224 dieses Flügels befestigter Arm 225 wird durch eine Zugstange 226 und einen im Lager 236 gelagerten zweiarmigen Hebel 234 verschwenkt, wobei die Zugstange am Hebel 225 mit ihrem Bund 228 angreift. Der Hebel 234 wird durch die unrunde Nut einer Scheibe 240 verschwenkt, welche auf die Rolle 238 des Hebels 234 einwirkt. Eine mit einem Ende auf dem Hebel 225 und dem andern Ende auf einem Bund 232 der Zugstange 226 gestützte Feder 230 dient dazu, um die Entstehung von grösseren als zulässigen Druckdifferenzen vor und hinter dem Drosselorgan 222 zu verhindern.
Die Klappe 222 schliesst sich nämlich bei einer bestimmten Druckdifferenz nicht mehr weiter und bei weiterer Bewegung der Zugstange 228 wird bloss die Feder 230 zusammengedrückt. An die Leitungen 50 wird ein empfindlicher Teil nach Art des Teiles 52 gemäss Fig. 1 angeschlossen.