CH288197A - Messgerät zur Messung von Druckdifferenzen, insbesondere von Staudrücken. - Google Patents

Description

  



     Mefigerät    zur Messung von Druckdifferenzen, insbesondere von Staudr cken.



   Die Messung   lileiner    Druckdifferenzen bietet allgemein stets grosse Schwierigkeiten, insbesondere dann, wenn die Gesamtdrüeke gross sind. Wird der Differenzdruck aus der Differenz zweier Druckmessungen der Gesamtdr cke bestimmt, so ist die Messung naturgemäss ungenau ; verwendet man eine Apparatur, die den Differenzdruck zu messen gestattet, so muss die ganze Apparatur unter Druck gesetzt werden, was nur dann zu  lässig    ist, wenn diese entsprechend ausgebildet ist.



   Ein Sonderfall für die Messung kleiner L) rüeke bildet das   Messes    von Staudrücken bei der Bestimmung von   Strömungsgeschwin-      digkeiten.    Hier handelt es sich um Druckunterschiede von Bruchteilen von Millimetern bis in die   Grossenordnung    von 100 cm.



     Prinzipiell    ist hier die Druekmessung stets Mittel zum Zweck, nämlich um die   Strö-      mungsgeschwindigkeit    nach der Gleichung
EMI1.1     
 zu bestimmen, wobei   
Strömungsgesehwindigkeit,  ?@ = Druckunterschied,       )    = Dicthe des strömenden Mediums   ijedeuten.    Bei der   Messung des Druckunter-      schiedes    p treten nun im speziellen die vorerwähnten Schwierigkeiten auf.

   Handelt es sich um die Geschwindigkeit in offenen Gewässern, so müssen, wenn die   Druckdiffe-    renz beispielsweise mit   Standrollren    gemessen werden soll, die Flüssigkeitssäulen durch eine   Vakuumvorrichtung    über   das Wassernivean    gehoben werden, um die Messung bequem vornehmen zu können. Handelt es sich um die Messung der Strömungsgeschwindigkeit in einem Druckrohr, so muss die   Druckmess-    apparatur, z. B. wiederum im einfachsten Falle die Standrohre,   druekfest    ausgeführt werden. Für sehr geringe Druckdifferenzen bzw.

   Strömungsgesehwindigkeiten genügt die Messung mit normalen Standrohren nicht mehr, und man   muR    dann zu   empfindlicheren    Apparaten greifen, bei denen die erwähnten Schwierigkeiten noch grösser werden. Zwi  schen    der Strömungsgeschwindigkeit und der abgelesenen Grösse der Druckdifferenz besteht keine lineare Beziehung, was f r die Auswertung meist   hinderlieh    ist. Zudem gestatten die bekannten Apparate keine Registrierung, was wiederum als Mangel empfunden wird.



   Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein Messgerät zur Messung von Druckdifferenzen eines Mediums, insbesondere von Staudrüeken, bei dem durch eine Membran, auf welche die durch die Druckdifferenz sich ergebende Kraft und elektrische Mittel einwirken, die eine dieser Kraft das Gleichgewicht haltende Gegenkraft erzeugen.



   Beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes sind auf der Zeichnung schematisch dargestellt. 



   Fig.   1    zeigt schematisch einen Querschnitt durch einen Differenzdruckmesser, geeignet zur Messung von   Staudrüeken    in offenen   case-    wässern.



   Fig. 2 zeigt schematisch einen Querschnitt durch einen   Staudruckmesser,    geeignet zum Messen von Staudrucken in Druckleitungen.



   Fig. 3,   4    und 5 zeigen Details der Messvorrichtung. In Fig.   1    ist ein Druckmesser dargestellt, der geeignet ist, die   Strömungsge-      schwindigkeit bzw. den Staudruck    in offenen Gewässern zu bestimmen. In einem Rohr 1 befindet sich eine Membran 2 von möglichst kleiner   Richtkraft.    Auf der einen Seite der Membran herrscht der Druck   pl,    welcher gleich ist dem statischen Druck + dem Geschwindigkeitsdruck, da das Rohr 1 mit seiner Íffnung gegen die   Stromungsrichtung    gewendet ist. In der rechten Seite des Rohres ist der Druck P2 vorhanden, der, da das Rohr durch radiale Bohrungen mit dem   Aussen-    druck verbunden ist, nur dem statischen Druck entspricht.

   Der auf die Membran ausgeübte Differenzdruck beträgt also    P = @l - P2 = ? 2 @ 2.   



  An der Membran   2    ist die Spule 3 befestigt. welche in Serie zur festen Spule 4 geschaltet ist, also vom gleichen Strom, der  ber die Klemmen 5 einem Messinstrument zugeführt werden kann, durchflossen wird. Die Kraft  wirliung    der beiden Spulen aufeinander ist nun dem Quadrate des Stromes proportional.



  Da die Membran 2 eine vernachlässigbar kleine Richtkraft besitzt, muss, um bei einer Druckdifferenz   ?@die Gleichgewichtslage    wieder herzustellen, der Strom I in den Spulen 3 und 4 eine bestimmte Grosse haben. Es   müs-    sen also folgende Bedingungen erfüllt sein :     ?@ = @. I 2 =@ 2. @ 2 oder  @ =@'. I      worin @' eine Konstante des Systemes    bedeutet. Man kann also durch die beschriebene Anordnung erreichen, dass der Strom der Wurzel der Druckdifferenz, das heisst der Str¯mungsgeschwindigkeit proportional wird.



  Der Strom, der die Gegenkraft erzeugt, kann ein Gleieh-oder Wechselstrom sein.   Insbeson-    dere ist bei Verwendung eines   eisenfreien    Systemes die Beziehung zwischen Kraft und   Stromquadrat    genau gewährleistet.



   Um nun die Gleichgewichtslage   der Mem-    bran 2 erkennbar   zu maehen,    ist an der Mem  bran ein Kontakt    6 angebracht, der im   Ruhe-    zustand der Membran den Gegenkontakt 7 ber hrt. An den Klemmen 8 kann ein elektrisches Instrument zur Feststellung der Kontaktgabe angeschlossen werden.



   Der Spulenstrom kann von Hand   z.    B. mittels eines   Widerstandes einreguliert    werden oder aber durch eine spezielle   Steuervor-    riehtung automatiseh so reguliert werden, dass sich Konta. kte 6 und 7 gerade stÏndig   berüh-    ren bzw. ¯ffnen. Diese selbständige Nachstellvorrichtung, die mit bekannten Mitteln ausgeführt werden kann, ist nieht eingezeichnet.



   Der   Stromuugsmesser gemäss der    Erfindung kann sowohl zur Messung   von Flüssig-    keits-wie von Gasdrüeken herangezogen werden.



   Fig.   2    zeigt eine   Ditterenzdruck-) 1essvor-    richtung zur Messung unter hohem   statisehem    Druck. In einem   druekfesten    Rohr 9 befindet sich wiederum eine Membran 10, welche mit der Spule 11, die in die feste Spule 12 einta. ucht, fest verbunden ist. Die beiden Rohrseiten sind durch Leitungen 13 und   14    mit einem Staudruckrohr bekannter Ausführung verbunden. Das Staurohr befindet sich im Innern der Druckleitung 15, in welcher der Staudruck gemessen werden soll. Die Funktionen des Apparates sind genau dieselben wie bei demjenigen gemϯ Fig. 1.



   Fig. 3 zeigt eine Ausführung, bei der vier bewegliche Spulen 16 und fünf feste Spulen 17 für die Erzeugung der Gegenkraft vorgesehen sind.



   In Fig.   4    ist ein   elektromagnetisehes      Sy-    stem dargestellt. Es befindet sich innerhall) einer Spule 18 ein aus magnetisch   weiehem    Eisen hergestellter Anker 19. Durch besondere Formgebung kann erreicht werden, dass die Kraft auf den Eisenkörper 19 dem Quadrate des   Spulenstromes    proportional wird.



   Im   Ausiuhrungsbeispiel gemäss Fig.    5 ist zur Feststellung der Gleichgewiehtslage ein   Induktionssystem    mit einer Tauchspule verwendet. Eine von Wechselstrom gespiesene Spule 20 erzeugt im Luftspalt 21 ein magnetisches Wechselfeld. In dieses Feld taucht eine Spule   22.    Die in dieser Spule induzierte Spannung ist proportional ihrer Eintauchtiefe. Es entspricht also einer bestimmten Lage der Membran bzw. der Spule 22 eine ganz bestimmte   Spamung.    Diese kann zur Anzeige sowie zur selbständigen Steuerung des   Spulenstromes    für die Gegenkraft in irgendeiner bekannten Weise, z. B. mit Hilfe   von Verstärkerrohren    oder Stromtoren, herangezogen werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH : Messgerät zur Messung von Druckdiffe- renzen eines Mediums, insbesondere von Staudrüeken, gekennzeichnet durch eine Membran, auf welche die durch die Druckdifferenz sich ergebende Kraft und elektrische Mittel einwirken, die eine dieser Kraft das Gleichgewicht haltende Gegenkraft er zeugen.

   UNTEBANSPRÜCHE : 1. Messgerät nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Mittel durch ein Spulensystem mit mindestens einer festen und einer beweglichen Spule gebildet sind.

   2. Messgerät nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Mittel aus einem Spulensystem mit mindestens einer festen Spule, welche auf mindestens einen Anker aus ferromagnetischem Material einwirkt, bestehen.

   3. Messgerät nach Patentanspruch, dadurch gekennzeiehnet, dass die Gleichgewichtslage durch einen elektrischen Kontakt angezeigt wird.

   4. Messgerät nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichgewichts- lage durch ein Induktionssystem festgestellt wird.