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Flüssigkeitsmesser Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeitsmesser.
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Bs sind Flüssigkeitsmesser bekannt, deren Hau@tbestandteil eine Schraube
ist, deren Umdrehung durch das Strömen einer Flüssigkeit in einer Leitung bewirkt
wird. Wenn sich der Drehung der Schraube kein Widerstand ent egenstellt, nimmt sie
selbstverständlich eine Geschwindigkeit, b seielsweise in der Tourenzahl je Sekunde
ausgedrückt, an, wobei das Produkt aus dieser Geschwindigkeit und der Schraubensteigung
der axialen linearen Geschwindigkeit der Flüssigkeit gleich ist. Unter solchen idealen
Bedingungen ist die Zahl der Schraubenumdrebungen genau d dem Flüssigkeitsvolumen
proportional, das die Schraube durchströmt, und es genagt, diese Anzahl von Umdrehungen
zu zählen, um daraus die durchgelaufene Flüssigkeitsmenge abzuleiten, wenn man die
geometrischen Abmessungen des Geräts und der verwendeten Einzelheiten berücksichtigt.
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In der Praxis lassen sich jedoch diese idealen Bedingungen nicht verwirklichen,
tind die Umdrehung der Schraube
mit den von ihr bewerten Zählerteilen
verbraucht eine .. nergie, welche von der Flüssigkeit bei ihrer Bewegung geliefert
wird. Daraus folgt einmal ein Energieverlust der Flüssigkeit beim Durchströmen der
Schraube und zum andern eine geringere Umdrehungsgeschwindigkeit der Schraube als
die ideale Geschwindigkeit, was einen nicht zu vernachlässigenden Rechnungsfehler
Ledingt.
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Die Erfindung hat sich die Au:ESbe gestellt, diese liachteile zu beseitigen,
d.h. einen Messer nit schraube oder Fl. iigelrad ohne Energieverlust und mit einer
umlaufgeschwindigkeit zu schaffen, die derjenigen gleich ist, welche der axialen
linearen @lüssigkeitsgeschwindigkeit entspricht.
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Sie bezweckt weiter einen verbesserten Schrauben- oder Flügelradmesser,
bei dem dieser don-selte Zweck durch eine Schraube oder ein Flügelrad erreicht wird,
das sich axial frei bewegen kann und in Umdrehung durch einen @@ilfsmotor versetzt
wird, dessen Winkelgeschwindigkeit von der axialen linearen Flüssigkeitsgeschwindigkeit
mittels eines Steuergliedes abhängt, das von der Axialverschiebung der Schraube
gesteuert wird, die bestrebt ist, sich in der Abflußrichtung der Flüssigkeit zu
verstellen, wenn sie nicht schnell genug läuft, oder andernfalls, sich in Gegenstromrichtung
zu verstellen, wenn sie zu schnell läuft.
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Weitere Einzelheitenergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.
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In der lediglich ein Ausführungsbeispiel gebenden Zeichnung ist
Fig.
4 aiii schematischer Längsschnitt durch einen Messer er c&---f d der Erfindung,
Fig. 2 ein Schnitt nach Li@ie 2 - 2 der Fig. 1 Fig. 3 ein Schnitt nach Linie i -
der Fig. 2, Fig. 4 ein elektrisches Schaltschema, Fig. 5 ein schematischer Teil-Längsschnitt
durch denselään äesser, jedoch mit einer abgeänderten Steuerung des Geschwindigksitsreglers,
und Fig. 6 ein Schnitt nach @inie 6 - 6 der Fig. 5in grös-@erem Ma#stab.
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In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 3 trägt ein zylindrischer,
rohrförmiger Teil l an seinem einen- Ende einen @inla#flansch 2 und an seinem andern
Ende einen Ausla@flansch 3. Eine der @trömung entgegengerichtete, sich zuspitzende
Haube 4 ist konzentrisch in dem Teil 1 durch dre-i Arme 5 mittels Schrauben 6 befestigt.
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In gleicher Weise ist eine stramabwärts gerichtete Haube 7 konzentrisch
in dem feil 1 mittelsx Schrauben 8 befestigt.
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Im Innern der stromauf £erichteten haube 4 @efindet sie@ ein von A@@@@
10 @@tragenes Lager 9. @benso befindet sich in der stromabwärts gerichteten Haube
7 ein von Armen 12 getraenes, koa@iales Lager 11. Eine @elle 13 kann sich mit ibren
Enden von kleinerem Durchmesser frei in den Lagern Q und 11 drehen und in ihnen
gleiten. Auf ihr ist eine mehrflägelige Schraube 14 mit gleichbleibender Steigung
festgekeilt, die au#erdem auf der Welle in Achsrichtung urch zwei Achsbremsen 15
und 16 befestigt ist.
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Diese Schraube 14, die eine unwirksame @abe 17 von gleichem Au#endurchmesser
wie dem der hauben 4 und 7 besitzt,
kann ebenso in dem Teil 1 mit
geringem radialem Spiel frei umlaufen. Sie kann sich auch um. einen gewissen Betrag
axial verstellen, da der Zwischenraum m (Fig. 1) zwischen den Ahschnitten der Hauben
4. und 7 7 @rö#er als die Stärke n der Nabe 17 ist.
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@in langes, @ezahnt@@ @i@zel 15 ist in die rechte Seite der Welle
13 geschnitten; es kämmt ständig mit einem Zahnrad 20, -das mit einer Welle 21 versplintet
ist, die sich in zwei Lasern 22 -tind 23 dreht, die von in der Haube 7 durch nicht
dargestellte Schrauben gellaltenen Armen 24 und 25 getragen werden. Ein auf dem
äu#eren Ende der Welle 21 versplintetes Kegelrad 26 kämmt ständig mit einem zweiten
Kegelrad 27, das auf dem unteren Ende einer- senkrechten Welle 28 befestigt ist,
die in zwei Lagern 29 und 30 läuft. Das Lager 29 sitzt fest in einem-der Haltearme
7a der Haube 7, der zu diesem Zweck ausgebohrt ist. Das Lager 30 sitzt fest in einem
Rohr 31, das konzentrisch zur Welle 28 durch Schrauben 8 mit dem Teil 1 verbunden
ist. Eine drehbare Dichtung 32 sitzt ebenfalls in dem Rohr 51. Das äu#ere Ende der
Welle 28-trägt ein aufgesplintetes Kegelrad 33, das mit einem andern Kegelrad 34
kämmt, das auf die Welle @@ eines Elektromotors 35 geringet Leistung, zweckmä#ig
eines Hauptschlußmotors mit Expl@sionssicherung, aufgesplintet ist.
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Der Motor ist auf dem Teil 1 durch Querstreben 36 und Schrauben 37
etwa, befestigt. Ein letztes Kegelrad 38, das mit dem Kegelrad 33 kämmt, ist auf
die Welle eines Anzeigers 39 mit Nummernrollen bekannter Art, vorteilhaft mit Nullstellung,
aufgesplintet, der kurz gesagt als Zähler arbeitet. Dieser Anzeiger ist auf dem
Teil 1 mit nicht dargestellten Schrauben befestigt.
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Die Welle 13 besitzt in ihrer Mitte eine Nut 40, die von einer Gabel
41 (Fig. 1 und 2) am Ende eines Hebels 42 erfaßt wird, der auf dem Ende einer Welle
43 Befestigt ist, Diese Welle kann. sich in einem der Arme 7b drehen, der zu diesem
Zweck ausgebohrt ist und die Haube 7 hält. Die Welle 43 geht durch einen Ansatz
la des Teils 1, an welchem durch nicht gezeichnete Schrauben ein Gehäuse 44 befestigt
ist, und ragt bis in das Gehäuse, wobei sie durch eine geeignete Dichtung hindurchgeführt
ist.
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Bin Ring aus Isoliermaterial 45 ist auf das Bnde der Welle 43 im Gehäuse
44 aufgesplintet; das Gehäuse ist durch einen De@ckel 46 abgeschlossen, der auf
ihm mit Schrauben befestigt ist.
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Ein elastisches Metaliplättohen 4S (Fig. 2 und 3) ist auf dem Isolierring
45 mit zwei Schrauben 49 befestigt und liiuft in zwei Arme 50 und 51 aus. Das Ende
des Armes 50 ist zu einem U umgebogen und schleift auf einem Metallsegment 52 in
Bogenform, das durch zwei Schrauben 53 an einem Blook 54 aus Isoliermaterial befestigt
ist, der seinerseits am Boden des Gehäuses 44 mit zwei Schrauben 55 gehalten wird.
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Das ebenfalls zu einem U gebogene Ende des Armes 51 schleift auf einem
elektrischen Widerstand 56., der au9 ein Isolieersegment s in Kreisbogenform aufgewiek@lt
und am Boden des G@häuses 44 von wei Schrauben 58 gehalten ist.
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Der Winkelbereich des Widerstandes 56 ist kleiner als der des Segmente
57 und lä#t eine Stelle 59 dieses Segments 57 unbedeckt, die etwas breiter als der
Arm 51 ist.
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Schließlich ist noch eine Stopfbuchse für den Eintritt des elektrischen
Kabels in einen seitlichen Ansatz 60 des Gehäuses 44 eingearbeitet.
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Das Schema des elektrischen Anschlusses ist in Fig. 4 wiedergegeben.
Ein Leiter 61 verbindet eine der klemmen des Motors 35 mit einem d@r Leitungsdrähte
62 ftz die Stromzufuhr. Der andere Leitungsdraht 63 ist mit dem linken Ende des
Widerstands 56 durch einen Leiter 64 verbunden und einen letzten Leiter 65 verbindet
das Segment 52 mit der zweiten Motorklemme.
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Das Arbeiten geht so vor sich: Beim Durchströmen tritt die Flüssigkeit
durch den Flansch 2 ein und durch den Flansch 3 aus. Sie geht durch das Flügelrad
14 hindurch und ist bestrebt, es in einem bestimmten Sinn zu drehen.
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Zur gleichen Zeit erhält der Motor 35 durch die Leitungen 61, 65,
das Segment 52, die Arme 50 und 51, einen Teil des Widerstandes 56 und die Leitung
64 strom. Der Motor 35 treibt das Flügelrad und den T) urenzahler 39 durch die oben
beschriebenen Wellen und Getriebe an.
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Wenn die Drehzahl des Flügelrades richtig ist, d.h. wenn das Produkt
aus der Tourenzahl je Sekunde und der Steigung gleich der axialen Geschwindigkeit
der Flüssigkeit ist, ist diese nicht beeinträchtigt,und die Flüssigkeit übt keine
Wirkung auf das Flügelrad aus, die Rechnung stimmt.
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Wenn sich das Flügelrad nicht schnell genug dreht, "schraubt" sie
sioh weniger schnell in die Flüssigkeit, als diese strdmt, und die Flüssigkeit übt
auf sie einen Druck aus, der in Fig. 1 nach rechts gerichtet ist. Das Flügelrad
verstellt sich nach rechts, und der Hebel 42
dreht sich im Uhtzeigersinn,
inFig 1 gesehen. Die Arme 50 und 51 drehen sich dann im Sinne des Pfeiles f2 in
Fig. 3, und der Wert des Widerstandes 56 verrtingert sich. Der motor läuft schneller,
bis die richtige Geschwindigkeit erreicht ist.
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Wenn sich umgekenrt das Flüglerad zu schnell dreht, 1'schraubtJ' es
sich schneller in die Flüssigkeit, als diess strömt, und verstellt sich nach links;
das hat, die Wirkung, die Arme 50, und 51 im Sinne des Pfeils f1 - der Fig. 3 zu
verstellen. Der Widerstand 56 vergrö#ert sich, und der Motor läuft langsamer.
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Nach Wiederherstellen des Durchflusses dreht sich das Flügelrad nicht
und wird in Fig. 1 -nach rechts durch den Druck der Flüssigkeit verschoben, der
Arm. 51 kehrt im Sinne des Pfeils f2 in Berührung mit dem Widerstand 56 zurück,
und der Motor springt an.
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Die Drehzahl des Flügelrades wird auf diese Weise dauernd auf dem
genauen Wert gehalten, der dem Strömen der Flüssigkeit entspricht, und die Zählung
ist genau. Das Flügelrad übt keinerlei Wirkung, weder verlangsamend noch beschleunigend,
auf die Flüssigkeitsströmung aus und führt so auch keinen Energieverlust herbei.
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Die Leistung des Motors 35 ist sehr gering, denn er braucht nur die
durch die Reibung der beweglichen Teile verzehrte Energie einschließlich der des
Nummernrollenanzeigers 99 zu liefern.
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Die Fig. 5 ung 6 stellen eine Abänderung der Rheostatensteuerung zum
Regeln der Motordrehzahl im Sinne einer grösseren Empfindlichkeit dar. Die Nut 40
und der Hebel 42
für die unmittelbare Steuerung im ersten Ausführ@ng@beisp@el
sind entfallen und durch den folgenden Mechanismus ersetzt.
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Das rechte Ende der Wlle 13 ist verlängert und ragt aus der Kappe
7 vor, die zu diesem Zweck ein Loch 66 erhalten hat eine Scheiben u7 und 68 4ind
mittels Splinte an dem aus. der Kappe ragenden Ende der Welle 13 befestlU;t, Eine
größere Scheibe 69 isz auf einer Welle 70, rechtwinklig zur Welle 13, derart versplintet,
daß sich die Scheibe 69 zwischen den Scheiben 67 und 68 befindet, deren Abstand
etwas @rö#er als der Durchmesser der Scheibe 69. ist. Die Welle 70 dreht sich in
zwei Lagern, die von einem an dem Teil 1 durch Schrauben 72 befestioten Halter mit
zwei Armen 71 (Fig. 6) gehalten werden. Zwischen den beiden Haltearmen 71 @ ist
eine Schnecke 73 mit der Welle 70 versplintet und kämmt mit einem Schneckenrad 74,
das ton einer Welle 75 getragen wird, die sich in zwei Lagern in einer Verlängerung
76 des Gehäuses 44 dreht, das im übrigen dem oben beschriebenen gleicht. Der Widerstand
und sein Zubehör sind ebenfalls den oben beschriebenen gleich.
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Wenn sich das Flügelrad 14 und die Welle 13 axial in dem einen oder
andern Sinn verstellen, kommt die ins oder die andere Scheibe 67 oder 68 mit einem
Abschnitt der Scheibe 69 in Bertthruung und läßt sie durch Reibung umlaufen, was
in dem einen oder andern Sinne eine Dreht des Rades 74 wid damit der Arme 50 und
51 zur folge hat, was wiederum die Grösse des Widerstands 56 in passender Weine.
ändert.
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Wohlveratanden ist die Erfindung nicht auf die wiedergegebenen und
beschriebenen Ausführungsbeispiele be@chränkt, die nur der Erläuterung dienen.