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Integriervorrichtung für Meßgeräte Die vorliegende Erfindung betrifft
Vorrichtungen zur Zeitintegration veränderlicher Größen und betri-fft insbe sondere
eine Te e#vorrichtung zur kontinuierlichen Hes sung d er Ges amt durchflußmenge
einer Flüssigkeit, die einen bestimmten Punkt eines Kanals, eines @eitungsrohres
oder einer ähnlichen Flüssigkeitsleitung durchs-trömt.
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Die wichtigste Anwendung - der erfindungsgemäßen Vorrichtung betrifft
die Nessung der Gesamtdurchflu#menge von Flüss@gkeiten jiber einen bestimmten. Zeitabschnitt,
wie z.B. der Pluß-von ÖL'oder Gas in Fernleitungen, die sich in abgelegenen Gegenden
befinden, in denen die übliche elektrische Kraftversorgung für den Betrieb von Ne#anlagen
entweder überhaupt, nicht oder nur in ungenügen-dem Ma#e vorhanden ist, oder wo
die übliche elektrische Kraftversorgung eine Gefahrenursache darstellen würde, ebenso
in Gebieten, in denen der erschwerte Zugang zu derartigen Me#anlagen es unzweckmä#ig,
ja sogar unmöglich erscheinen läßt die Äufstellungsorte- der Ießrnräte zum @insammeln
der üblicherweise in He#geräten benutzten Registrierstreifen hinreichend oft aufzusuchen
um vollständige und zuverlässige Me#daten zusammenzubel : ommen.
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Eine andere wichtige Anwendung der vorliegenden Erfindung beruht
darauf, daß bekannte, bereits vorhandene mit Registrierstreifen arbeitende Ausführungsformen
von Durchflußmessern in im wesentlichen kontinuierlich arbeitende, integrierende
Aufzeichnungsgeräte in einfacher Weise umgewandelt werden können.
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Bisher würden derartige Mesungen des Füssigkeitsdurchflusses vermittels
indirekter t-iethoden durchgefiihrt, wobei von bekannten Durchflu#messern oder Venturimessern
Gebrauch gemacht wird, in deren zur Aufzeichnung Papierstreifen, gewöhnlich in der
Form von Kr@iskarten, zur Anwendung kommen, auf denen die die durch
flußmenge
charakterisierenden differentiellen und statischen Druckgrö#en gleichzeitig grap@@isch
aufgezeichnet werden als Funktion der Zeit. Die vollgeschriebenen Streifen mu#ten
dann periodisch von den Durchflu#messern abgenommen und durch neue Streifen ersetzt
werden; darauf mu#te jeder vollgeschriebene Streifen in gecigneter Weise ausgewertet
werden, um die auf ibn aufgezeichneten Kurven in die Gesamtdurchflu#mengen im betreffenden
Zeitabschnitt umzuwandeln.
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Diese Zeitabschnitte konnten bestenfalls von relativ inirzer Dauer
sein infolge des naturgemäß geringen IJmfangs der Aufzeichnungen, die auf jedem
Streifen untergebracht werden können.
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Verschiedene Auswertungsmethoden sind bisher verwendet worden um
die Gesamtdurchflu#mengen aus den auf den Re Registrierstreifen aufgezeichneten
Werten zu ermitteln. Ursprünglich murden die Registrier streifen nach Augenma# abgelesen,
indem nämlich die aufgezeichneten Werte in regelmäßigen Zeitintervallen abgelesen
und addiert wurden, wobei die auf den Streifen angezeigten Zeitmarken benutzt wurden.
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Später wurden Planimeter verschiedener Ausführungsformen benutzt:
Durch TtTachzièhen der aufgezeichneten Kurve ergibt sich bei ilmen ein Tert, der
ein Ma# für die Fläche unter der Kurve ist, und dieser wert ist eine Funktion der
Gesamtdurchflußmenge. Noch später wurden sogenannte Quadratwurzel-Planimeter und
-Integratoren entwickelt, die Vorrichtungen zur automatischen Abtastung des Streifens
enthalten und damit rascher eine Anzeige ergeben, die die Gesamtdurchflußmenge in
vorher festgesetzten Einheiten unmittelbar ausdrückt. Doch waren all diese Verfahren
noch immer umständlich, zeitraubend und naturgemäß ungenau.
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Die schwerwiegendeten Ungenauigkeiten in den genannten Verfahren
treten auf, wenn die Durchflußmenge raschen Schwankungen unterliegt, wie dies häufig
auftritt die Folge sind dann Aufzeichpun
@en in @r @or@ von breiten,
sogenannten "Malerei"-@ändern statt der Geut@ichen, nschziehbaren Zinien. Auch kann
ein einziger Re= ci strierstreifentyp oft nicht den :e samten Fluktuationsbereich
erfassen und n entstehen infolge der langsamen @ewedgung des Registrierstreifens
relativ zu den raschen Fluktuationen Aufzeichnungsabweichungen mit scharfen Spitzen.
Aufzeicknungen mit sogenannton "Malerei"-Rändern unter scharfen Spitzen sind in
Bezug auf die Ze@tachse im wesentlichen ohne klanen Aussagwert. it de bekannten,
bisher benutzten e#vorrichtunge und e#verfa@ken ergahen sich auf diese Weise bei
der Auswertung der @e#aufz@ichnungen relativ große und kostspielige Fehler. is ist
Gas @au@tziel der vorlie@enden Erfindung eine ver-@es@@rte We#vorric@tung @ür die
kontinuierliche Zeitintegration siner variablen Grö#e zu schaffen.
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@s ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung eine @e#vorrichtung
für die kontinuierlkiche, unmittelbare Summierung der Durchflußmenge von flüssigen
oder gasförmigen Substanzen zu schaff@n.
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3ie vorliegende erfindung hat ferner zum Ziel einen Durchflu#messer
zil schaffen, der ohne Wartung Nessungen über lange Zeitabschnitte erlaubt.
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Es ist ein weiteres- Ziel der vorliegenden Erfindung einen Durchflußmesser
zu schaffen, der sich, verglichen mit bekannten Durchflu#messern, durch erhöhte
Genauigkeit auszeichnet.
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Die vorliegende Erfindung hat ferner zum Ziel einen Durch messer
zu schaffen, der die fortgesetzte falsche Summierung im Falle der Durchflu#menge
Null unterläßt, die gewöhnlich in den bekarnft'en e#anlagen stattfindet.
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7s ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung einen Durchflu#messer
zu schaffen, bei dem nicht mehr Gerbrauch gemacht werden muß von den bekannten,
relativ kurzzeitigen, ungenauen und mittelbaren graphischen Aufzeichnungsverfahren
auf Reigistri@rstreifen und der anschlie#end notwendigen mühsamen und ungenauen
Auswertung, bei dem diese vielmehr durch eine genauere und im wesentlichen kontinuierliche
direkte Anzeige der gemessenen Gesamtmen@e in digitaler Form ersetzt sind.
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@s ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung einen Durchflu#messer
zu schafen, der den Gesamtdurchflu# über größere @ereiche statischer und differentieller
Druckgrö#en zu messen vermag als @ies bisher möglich war.
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Die vorlie@ende @rfindung hat au#erdem zum Ziel einen Durchflu#messer
zu schaffen, der den Durchflu# auch im Fälle, jäher @@uktuationen des Durchflusses
genauer als bisher zu messen vermag.
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@s ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung einen Durchflu#messer
zu schaffen, der eine Summation in digitaler Form durchführt, die eine Quadratwurzelfunktion
der den e#vorgang steuernden @ingansgrö#en ist, wenn diese Größen von Durchflu#messern,
Venturimessern, $fberflu#wehren und ähnliche durchflu#abhängigen Vorrichtungen abhängen,
wobei die gummierung direkt proportional der zu messenden Gesamtmenge ist und dabei
entweder der Gesamtdurchflu# durch die gummierung direkt angezeigt wird, oder die
Summierung direkt eingesetzt werden kann in den einschlägigen @ormeln zur Berechnung
der Gesamtdurchflu#menge in den jeweils gewünschten Einheiten, ohne daß hierzu irgendwelche
weiteren mathematischen Operationen zum Ziehen einer Quadratwurzel notwendig wären.
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Diese und andere Ziehen, Vorteile und neuartige kennzeichnende @erkmale
der vorliegenden Erfindung werden im folgenden der gelegt.
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Die 0iguren stellen eine vorzugsweise Ausführungsform der Erfindung
dar; gleiche @ezugsziffern kennzeichnen gleiche Teile in den verschiedenen Ansichten:
Figur 1 ist eine veriffeinerte Seitenansicht der Gesamtanordnung der in einem Gehäuse
untergebrachten Integratorvorrichtung die sie als Zusatzgerät in Verbindung mit
einem bekannten Durchflu#-messer einer kreisförmige Reigistrierscheiben benutzenden
Ausführungsform angebracht ist. igur 2 ist eine maßstäbliche, teilveise schematische
citenansicht der Gesamtanordnung der erfindungsgemä#en, in Figur 1 mitabgebildeten
Vorrichtung, wobei jedoch Teile der Gehäuseabdeckung aufgeschnitten sind um den
Mechanismusm im Inneren sichtbar zu machen; der bekannte Durchflußmesser, der in
figur 1 abgebildet ist, ist weggelasen.
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Figur 3 ist eine einige Einzelheiten darstellende, maßstäbliche Teilansicht,
die darstellt, wie die efindungsgemä#e Vorrichtung mit dem Schreibermechanismus
der bekannten, in Figur 1 abgebildeten Me#vorrichtung verbunden ist.
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Figur 4a ist eine einige Einzelheiten darstellende eitenansicht des
Kopplungsmechanismus zur Berechnung der Quadratwurzel, wie er von der Linie 4-4
der Figur 2 aus gesehen erscheint; Figur 4a zeigt die Stellung der Teile für den
Fall, daß der Eingangsparameter die Bedingung Flu# = Null angibt. figur 4b ist eine
Ansicht der gleichen, in Figur 4a gezeigten Vorrichtung, zeigt aber die relativen
Stellungen der Teile de-s Kopplungsmechanismus zur Berechnung der Quadratwurzel
in einer Betriebsphase, die der I3edingung entspricht,- däß ein Eingansparaunter
einen endlichen Durchfluß angibt.
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Figur 4c ist eine Ansicht der gleichen, in @iguren 4a und 4h gezeigten
Vorrichtung, die aber der relativen Stellung der meile des Kopplungsmechanismus
zur Berechnung der @uadratwurzel in einer anderen Retriebsphase entspricht, wobei
die gleichen @ingangshedingungen wie in Figur 4b herrschern.
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Figur 5 ist eine Teilansicht von Einzelheiten längs der 1-inis 5-5
in Figur 4a.
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Zunächst wird vor allem auf die Figur 1 bezugg@nommen, die die Integrier@inheit
10 in einem wetterbeständigem Tasten oder Gehäuse 11 zeigt, wobei der Integrator
eine 7;usatzvori'icIftung ZU einem bekannten, schematisch dargestellten Durchflu#messer
12 mit einem Schreiber mit kreisförmiger Registriersch@ibe @ildet.
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Der Durchflußmesser 12 kann im wesentlichen i@@endeines der bekannten
modelle sein in denen ein oder einige druckempfindliche Me#umformer (nicht gezeigt)
verwendet werden, je nachdem, ob die zu messende Durchflußmenge aus einem verdichtbaren
Gas oder einer Flüssigkeit besteht. Im Falle eines verdichtbaren gases können die
druckempfindlichen Me#umformer im Gerät an die Ieitungen fttr statischen und differentiellen
Druck angeschlossen werden, die mit 14 und 16 bezeichnet sind, und die zu den Anschltissen
für statischen und differentiellen Druck einer bekannten Durchflu#-me#vorrichtung
in einer @eitung führen. Die Me#umformer für s't;atischen und differentiellen Druck
(nicht abgebildet) sind durch geeignete Übertragungsvorrichtungen an die Schreibfedern
18 und 2G für statischen bzw. differentiellen Druck angeschlossen ; sie haben dabei
Drehpunkte, die es ermöglichen die Federn 22 und 24 in im ~wesentlichen radialer
Richtung über die mit einer Teilung versehene Berandungsfläche "der kreisförmigen
Registrierscheibe 26 zu führen und, da die Kreisscheibe mit einer bekannten, gleichförmigen
Geschwindigkeit um ihren Mittelpunkt rotiert, das Kurvenpaar 28 und
@@
aufzuzeichnen und die oben erwähnten, dem Me#gerät zugefährten statischen und @ifferen
iellen Druckgrö#en ls @untionen der Zeit @arzust@@le@.
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Anschlie#end wird auf Figur 3 bezuggenommen, in er eine on verschiedenen
rto licllen Ausfürhrungsformen von alterungs- und Antreabsmechanismen für die Schreibfedern
von Durc@flu#messern als @eis@iel a@gebildet ist: Die Federarme 18 an- 20 sind mit
der Åntrieb@achse @2 für den statischen Druck und der Antrieksanchse 34 "ür de@
@i@ferentiellen Druck verbunden; beide sind in der Form @iner Doppelechse konzentrisch
durch die Trägernabe 36 geführt, ä': .t:,n S b?L,l5t ui'- cNirch disel'n drcrn..führt
ist; i@st @@ @@@@@ @en Teil Ges Geräts mit Ger Schreiberscheibe von @erät@teil it
Gen e#umformern. Die Antriebsachse 32 für den stati chen buck und Gie Antriebsachse
34 für der differentiellen @Wrud geben in den Sie Ve#umnformor enthaltenden @eräteraum
hinter Ger @and 30, we sie zu ihrem Betrieh an die entsprechenden Fe#-umformer für
statischen hzw. differentiellen Druck angeschlossen sind. ur betragung der im Fetrieb
auftretenden @ingangssignalbewegungen von den Federarmen 18 und 20 zu der Integriervorrichtung
10 ist im Durchflu#messer 12 ein zusätzliches Paar von Antriebshebeln 40 und 4.2
vorgesehen sowie die langgestreckten Kopplungsglieder 52 und 54. nie Antriebshebel
40 und 42 tragen an ihren innenseitigen @nden Refestigungsvorrichtungen 44 und 46
um sie an oen Achsen 32 und 34 festzuschrauben. Die au#enseitige ?.nden der Antreibshebel
4C) und 42 haben Drehpunkte und Anschlu#stücke 48 und 50, and die die unteren Enden
des statischen Antriebskopplungsgliedes 52 und des differentiellen Antriebskopplungsgliedes
54 angeschlossen sind, soda# eine Antriebsübertragung erzielt wird.
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ITun wird auf Figur 2 bezuggenommen, in der die Gessamtanordnung
10 der erfindungsgemäßen Vorrichtung schematisch destellt ist, wobei 11 den vorher
erFrähnten r-aste-n oder das Gehäuse bezeichnet, in dem das Gerät untergebracht
ist; die in Figur 1 mit 62 bezeichnete Frontabdeckung ist in Figur 2 abgenommen
und Teile der Gehäuse seiten 11 erscheinen abgeschnitten, wie bei 64 angedeutet,
um den im Inneren befindlichen Integriermechaiiismus zu zeigen.
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Die vorher erwähnten statischen und differentiellen Kopplungsglieder
52 und 54 sind bei 66 und 68 an ihren oberen'inden über Drehacl-S-en an ein Paar
Nultiplikatoreingangsstangen 70 und 72 eines mechanischen Hultipliziermechanismus
angeschlossen, der bei 74 angedeutet ist und, da er nicht einen Teil der Erfindung
darstellt, im folgenden nicht im einzelnen beschrieben ist. Der Multipliziermechanismus
umfaßt im allgemeinen ein System von Kopplungen und hebeln, die so miteinander verkoppelt
sind, daß in der das Endprodukt darstellenden Antriebskopplung 76 eine Achsendrehung
entsteht, die das Produkt der eingangsseitigen Achsenbewegungen der den statischen
und differentiellen Druck übertragenden Wopplungsglieder 52 und 54 darstellt, wobei
die letzteren beiden Achse bewegungen auf die erwähnten Multiplikatoreingangsstangen
70 und 72 übertragen werden. Auf diese leise ist die Achsenbewegung der das Endprodukt
darstellenden Kopplung 76 proportional dem Produkt aus statischen und differentiellen
Druckgrößen, die durch die Anschlußleitungen 14 und 16 von den zur Durchflußmessung
vorgesehenen Anschlüssen in der- Leitung, in der der Durchfluß gemessen wird, übertragen
werden.
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Diese das Produkt darstellende Kopplung 76 ist an ihrem Ende 78 über
einen Drehstift mit dem oberen Ende des die Bewegung übertragenden Einganshebels
80 verbunden, der in radialer Richtung
von dem Getriebeabschnitt
82 ausgeht; letzterer ist in der Drehachse 83 drehbar gelagert auf der festen Achse
84. Die länge des Eingangshebels 80 kann verändert werden vermittels der angeschraubten
verstellbaren Kopplun 85. Der periphäre Teil des Getriebeabschnitts 82 hat die Getriebezähne
:86, die mit den Zähnen 89 eines :itzels 88 so verzahnt sind, daß eine Antribswirkung
zustande kommt; das 2itze 88 ist seinerseits auf der drehbaren Achse 90 befestigt.
Die Ritzelachse 90 ist an ihren Ende drehbar gelagert in einem Paar fester lager
92 und 94. Eine Spiralfeder 95, deren @ines Ende mit der Ritzelachse 90 verbunden
ist, während das andere Ende am festen Stift 97 befestigt ist, ergibt eine Vorspannung
an der Achse 94, die ausreicht um toten Gang zwischen den Zähnen des Getriebes 82
und des Ritzels 88 auszuschalten.
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Die spiralförmige Plattennocke 96 ist am äu#eren Ende der Ritzelachse
90 befestigt. Die spiralförmige Plattennocke 96 hat eine Au#enkante 98, die zweckmä#igerweise
die Form einer Archimedeschen Spirale hat, vrobei'der Abstand in Radialrichtung
der Au#enkante 98 von dem Drehmittelpunkt 99 der Plattennocke direkt proportional
zum Drehwinkel der Plattennocke bei deren Drehung um den Drehmittelpunkt variiert.
Mit anderen Worten, der Radialabstand je des differentiellen Abschnitts der Plattenau#enkante
vom Drehmittelpunkt der Plattennocke -ist eine lineare Funktion des Drehwinkels
um dicsen Drehpunkt.
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Drehbar gelagert neben der Plattenkante 98 und ausgerichtet mit ihr
befindet sich der bewegliche Fühler 100. Der Fühler 100 besteht aus einer Fühlerstellschraube
102, die über ihr Gewinde am Befestigungsteil 104 in Achsrichtung verstellt werden
kann; der Befestigungsteil 104 ist an eine' Träger 106 angebracht, der seitwärts
vom oberen Ende des auf einem Stift als Drehachse gelagerten Anschlagsarms 108 ausgeht.
Der Anschlagsarm 108 ist an seinem
unteren Ende auf dem festen
Stift 110 drehbar gelagert. Infolge der @inkeldrehung des Anschlagsarms 108 zwischen
den in den @iguren 4b und 4c gezeigten Stellungen bewegt sich auch das Ende des
Fühlers 100 um den Abstandabetrag (d) zwischen den Stellungen, in denen es einerseits
den Abstand (d) von der lllattenkante 98 einnimmt und andrerseits die Bewegung durch
Anliegen an der Plattenkannte 98 begrenzt. Aus der später folgenden genaueren erläuterung
ergibt sich, daß der Abstand (d), um den sich der Fühler 100 zwischen den in den
figuren 4a und 4b gezeigten Stellungen, in denen der Fühler 100 nicht im Kontakt
tnit der Plattenfläche 98 ist, und der in Figur 4c gezeigten Anliegestellung, in
der er in die Bewegung begrenzenden Kontakt mit der Plattenkante 98 ist, bewegt,
im wesentlichen eine lineare Funktion der Winkelstellung der Plattennocke 96 innerhalb
vorherbestimmbarer Grenzen ist. Die länge des Anschlagsarms 108 ist so gewählt,
da# bei den relativ kleinen Winkeln, un die der Arm sich dreht, die Bewegung des
Fühlers 100 und des Drehstifts 114 im wesentlichen eine gerade linie darstellt.
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Nun wird vor allem auf die Figuren 4 und 5 aber auch auf figur 2
bezuggenommen, wo ein Gestänge zum Ziehen der @uadratwurzel als 112 dargestellt
ist. ;Das Gestänge 112 zum Ziehen der Quadratwurzel umfa#t den erwähnten gelagerten
Anschlagsarm 108 an dessen oberen Ende ein Ende eines fei verschieblichen Kopplunsgliedes
116 drehbar befestigt ist am Zapfen 114, der sich im gleichen adialabstand vom festen.
Drehpunkt 110 befindet wie der Fühler 110; das andere Ende des frei verschieblichen
Kopplungsgliedes 116 ist in ähnlicher Weise drehbar angekoppelt durch einen frei
drehbaren Kopplungsstift 118 an ein Ende eines Integrator-Antriebsbalkens oder -hebels
120. Der; Integrator-Hebel 120 ist nahe seiner Mitte bei 122 drehbar gelagert auf'
der Achse 124 einer Sperradvorrichtung, derart, daß der Integrator-Antriebsarm 120
sich darauf frei bewegen kann,
una@hän@ig von der Dewegung der
Achse 124 der Sperradvorrichtung.
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Die änge des frei beweglichen Kopplungsgliedes 116 zwischen den Dreh@unkten
114 und 118 ist gleich der @änge des Integrator-Antriebs hebels 120 zwischen den
Drehpunkten 118 und 120. Die Achse 124 der Sperradvorrichtung ist an ihren Enden
drehbar gelagert in zwei lagern 126 und 128 und-trägt in der Mitte das Sperrad 130,
das an seinen Außenualfan-g die Sperrzähne 132 ha'-t.
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Rei 134, am verlängerten ?jnde des integrierenden Antlriebshebels
120, gegenüber dem verschie@baren Kopplungsstift 118, ist eine Gurch eine weder
angedrückte, bewegliche Sperrklinke 136 angebracht, die an die Sperrzähne 132 des
Sperrades 130 so angekoppelt ist, daß eine Antriebswirkung entsteht. Durch eine
ortsfeste Befestigung 138 wird die durch eine Feder angedrückte Sperrklinke 140
in einer festen Stellung gehalten; diese Sperrklinke 140 ist an die @ähne 132 des
Sperrads 130 so angekoppelt, daß eine Antriebswirkung zustande kommt. Die durch
eine Feder angedrückte bewegliche Sperrklinke 136 verleiht dem Sperrad 130 eine
ruckweise Drehbewegung im Uhrzeigersinn auf jede entgegen dem Uhrzeigersinn stattfindende
Ruckbewegung hin, die der Integrator-Hebel 120, wie vorher beschrieben, erfährt.
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Im Gehäuse 11 ist ein elektromechanischer Summiermechanismus eingebaut,
der schematisch als 144 dargestellt ist. eine 9auweise stellt keinen Bestandteil
der vorliegenden Erfindung dar und ist deshalb imfolgenden nicht im einzelnen beschrieben.
Doch umfaßt ein derartiger Summiermechanismus 144 den elektrischen Antribbsmotor
146, der vorzugsweise ein Cleichstrommotor ist, der von der im Gehäuse 11 untergebrachten
geeigneten Batterie 148~gespeist wird, die über die leitungen 150 und 152 und den
Schalter 154 an den Motor angeschlossen ist. Der Notor 146 hat die Antri@bsachse
156, die ein Getriebe 158 trägt, das an einen @echanismus 160 (nicht
dargestellt)
ange@eppelt ist, der ül@er die Achse 162 einen periodischen Antri@b auf die exzentrische
@ocke äbertragen kann.
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Die exze@trische Focke liert an der ockenablaufwalze 166 and und ist
an sie angepa#t; die ockenablaufwalze 166 ist an einem @eitenstück des Intgegrator-Antriebshelels
120 ange@racht und erstreckt sich seitlich davon.
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Die exzentrische @ocke 164 hat einen bogenför@igen Ansatz in einem
gewissen Abstand und in Radialrichtung zum Drehpunkt, derart, da# sie die Fock-enablaufwalze
164 berührt, wodurch der Integrator-@ebel 120 entgegen dem Uhrzeigersinn in die
gerade Stellung g@lracht wird, und da3 sie ihn in dieser Stellung hält, die in den
Figures 2, 4a und 4b durch ausgezogene ini@n angegeben ist; in -- i- ser :jt-Il1lnr-
1i'e,u,,en die itte1' -n,1-te der rehachse des @eils 120 un dr Stifte 118 and 114
au einer geraden linie. ie Hocke 164 wird in der in den Finguren 2, 4-a und 4 gezeigten
Stellung für bestimmte Zeitakschnitte festgehalten; gegen @nde jedes dieser Ze eit@bsclm
itt e wird -ihr eine verhält@ @ismä#ig ras ehe 3 60° Drehung durch die Achse 162
erteilt, worauf sie in die gezeich@ete Stellung zurüc@@@ehrt; dadurch fellen die
verschi@@bare Kopplung l1(S und der Uebel 120 von der geraden Stellung in die gewinkelte
Stellung, die in der Figur 2 gestrichelt gezeichnet ist und die in der Figur 4 dargestellt
ist, und kehren daraufhin wieder in die gerade Stellung zurück. Der @echanismus
dann so eingestellt w@rden, daß derartige periodische Drehungen der Focke 160 zu
@estimmten, einstellbaren Zeitpunkten eintr@ten, je nachdem wie sie der Betrieb
des @e#geräts als wünschenswe3rt erscheinen lä#t. Der Summiermechansimus 144 kann'
so eingestellt werden, daß die exzentrische Nocke 164 nach Intervallen von 2O Sekunden
@erweilzeit rotiert, wobei dann jede Drehung in ungefähr zwei Sekunden abläuft.-Die
Achse 124 des Sperrades ist mit einem Zählwerk 188
r1'urcb das
schematisch dargestellte Getriebe 125 verbunden, das aus @inem am Au#enende der
Achse 124 des Sperrades @efestigtem Zahnrad 170 besteht, in das das Ubertragungszahnrad
172 eingreift; letateres ist durch die Achse 174 mit dem Spiralgetrieberad 176 verkoppelt,
das seinerseits ein passendes, unter einem rechten Winkel dazu angeordnetes Spiralgetrieberad
178 antreibt, Das Spiralgetriebered 178 treibt über die Achse 180 das Zahnrad 182,
das seinerseits wieder das Zahnrad 184 antreibt, das auf der Achse 186 sitzt, die
sum Zählwerk 188 führt und dieses antreibt. Das Zählwerk 188 hat die Anzeigeskala
190, die durch die Zählerachse 186 betåtigt viird; Zahlen gelangen zur Anzeige,
die einer vorherbestimmten Zahl von Umdrehungen des Sperrades 124 entsprechen, wobei
die Zahl der Umdrehungen selbst wiederum eine vorberbestimmbare Funktion des zu
messenden Flüssigkeitsdurchflusses in geeigneten, festsetzbaren Einheiten darstellt.
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Es wird nun uieder hauptsächlich auf die Figuren 2, 4 und 5 bezuggenommen.
Die spiralförmige ockenplatte 96 trägt einen halbzylinderförmigen Anschlagsstift
194 auf einer Seitenfläche.
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Das verschiebbare Kopplungsstück 116 trägt ein in Iängsrichtung verschiebbares
Ansatzstück 196, an das die Stellschraube 198 angeschraubt ist. Durch Aufschrauben
oder; Anziehen der durch das Ansatzstück 196 und durch einen Längsschlitz 202 im
Kopplungsstück 116 ragenden Feststellschraube 200 kann die Stellung der Stellschraube
198 in Längsrichtung verändert werden; durch Verdrehen der Stellschraube 198 kann
der Abstand, um den ihr unteres Ende 204 über das verschiebbare llebelstück 1l6
hinausragt, verändert werden.
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Im Betrieb wtrd die Stellung des unteren Endes 204 der Stellschraube
198 eingestellt und die-Stellung des Anschlagsstifts 194 und der spiralförmigen
Uockenplatte 96 werden so aufeinander abgestimmt, daß, wenn das Produkt aus statischem
und dynamischem Druck des Flüssigkeitsdurchflusses Null ist, die Nockenplatte 96
nach Drehung
im Uhrzeigersinn sich in der in Figur 4a gezeigten
@xtremstellung befindet, wobei dann der Anschlagsstift am unteren nd 204 der Stellschraube
198 leicht anliegt und damit di-3 @ockenplatte 96 in der Extremstellung im Uhrzeigersinn
festhält @ : das verschiebbare Kopplungsstück 116 und den Integrator-Nebel 120 in
der geradlinigen, in figur 4a gezeigten Stellung ausgerichtet hält.
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Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist wie im folgenden beschrieben.
Es wird der @infachheit halber angenommen, da# der statische und der differentielle
Druck, übertragen durc@ die Druckleitungen 14 und 16 vom Durc'hflußmesser oder einem
geeigneten Einsatzstück zur Durchflußmessung, derart sind, daß der Arm 20 des statischen
Druckschreibers und der ihren 18 des differentiellen Druckschreibers und, iSber
die Hebel 40 und 42 und die @opplungsstücke 52 und 54, die mechanische @ultipliziervorric@tung
74 so verstellt werden, da# das Produkt Null ergibt und folglich das Kopplungsstück
76 für das Endprodukt in seiner Iängsrichtung in einer dem Produkt Null entsprechenden
Stellung sich befindet; unter diesen Bedingungen ist dann der Getriebeseiftor 82
um die Achse 84 drehbar, sodaß das Ritzel 88 und die Achse 90 sich drehen und dadurch
die spiralförmige Nockenplatte 96 in die in Figur 4a gezeigte xtremstellung im Uhrzeigersinn,
bringen. fitenn die Stellschraube 102 für den Fühler und die Feststellschraube,
98 entsprechend eingestellt sind, stellt das 3nde des Nockenfühlers 100 der Fühlerstellschraube
102 einen Anschlag an der Kante 98 der spiralförmigen Plattennocke 96 dar, wodurch
gleichzeitig das untere Ende 204 der Stellschraube 198 die obere Fläche des Anschlagsstifts
194 auf der Nocke 196 hält.
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Unter diesen Umständen sind dann das bewegliche Kopplungsstück 116
und der Integrator-Hebel 12-0 in der geradlinigen Stellung festgehalten, die durch
die ausgezegenen @inien in den Figuren 2
und 4a geken@zeichnet
ist. @enn die verschiekkare Fopplung 116 und zur Integrator-@ebel 12G in der geradlinigen
Stellung sind, befindet sich die exzentrische @ocke 164 während jeder ihrer stationären
Ruheperioden - wie in den Figuren 2 und 4a gezeigt - in einer Stellung derart, da3
die @berfläche des bogenförmigen Ansatzes 163 gere@e an der Eockenal laufwalze 166
anliegt ohn2 jedoch einen nenneswerten Druck auf dieselbe auszuüben. @enn dann,
wie vorher bese@ri@@en, die @ ocke 164 periodi@che Drobeungen ausführt, @i@d keine
@ew@@@@ übertragen aur Gen Integrator-Nebel 120 oder die verschiebb @@ Kopplung
116 und deshalb führt der Integrator- ebel 120 keine ruckartigen @ewegungen aus
sondern verbleibt unbewegt solange die keschriebenen @edin@ungen herrschen, die
das Produkt aus statiscken und differentiellem Druck zu @ull machen. Solange der
Integrator-@@bel 120 in Ruhe ist, wird keine @rehbewagung über die Sperrklinke 16
e'v$" daS ;rerr&d 1TC üt'2rtr'?-:en ui'd de'sl'a1b kan- aucli keine @ewegung
durch das Getrie@e auf die Skala 190 des Zähl-erks 188 übertrage werden.
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@enn jedoch die Durchflu#verhältnisse in der betrachteten @lüssigkeit
Gerart sind, daß statischer und differentieller Druck durch die leitungen 14 und
16 zum Kesser 12 übertrage werden und dadurch die Antrichskopplungen 52 und 54 in
Bewegung gesetzt werden, sodaß das sich ergebende Produkt einen endlic@en @ert hat,
worauf dann einem Längsverschiebung des a ausgangsseitigen Produkt-Kopplungsgliedes
76 um einen bestimmten Betrag relativ zur "Produkt = Kull" Stellung stattfindet,
denn wird der Zahnradsektor 52 u@ die Achse 84 um minen @inkel gedreht derart, daß
das Ritzel 88 und die Achse 90 sich drehen und damit die spiralförmige Kockenplatte
96 entgegen der. @hrzeigersinn in eine neue Stellung gelangt, wie sie z.B, in Figur
4b dargestellt ist. Bei dieser durch Drehung, erreichten, in Figur 4b- dargestellten
netzen Stellung der Nockenplatte 96 ist der Anschlagstift 194 aus seiner Eontakstellung
mit dem unteren @nde 204
der Feststellschraube 198 gebracht und
die @ante 98 der spiralför@igen @ockenplatte 96 wird vom @de 100 des ühlers an der
Stellschraube 102 um einen bestimmten, mit (d) bezeichmeten @etra wegbewegt. Dieser
Abstand ist eine lineare Funktion der Winkelbe-@@@ung der spiralförmigen ockenplatte
96 zwisclen der in Figur 4a dargestellten Mullstellung und der in der Figure 4b
dargestellten neuen Stellung. @enn das @nde 100 des Fühlers an der Stellschraube
102 durch einen Zwischenraum von der Kante 98 der spiralför isen Plattennocke 96
getrennt ist, ist die Integrator-Kopplung 112 - die von den verschiebbaren Hebel
116 un-d dem Integrator-@ebel 12C ge-@ildet wird - frei und kann bei jeder periodischen
ewegung derselben von der in Figur 4b gezeigten Stellung g unter der @irkung @es
@egengewichts 206 in die in Figur 4c gezeigte a@gewinkelte Stellung fallen und d@nn
in die ursprüngliche @tellung zu@ückkehren in der abge@inkelte Stellung gelangt
das Ende 100 der ühlerstellschraube 102 für kurze Zeit in die Bewegung hemmenden
Kentakt mit der Kante 98 der spiralförmigen Nockenplatte 96; dieser @ontakt legt5
den Winkel und den Abstand fest um de das verschiebbare Kop@lungsstück 116 und der
Intagrator-irfebel 12C abfallen und bestimmt damit die mit (a) bezeichn@te Amplitude
der sich ergebenden ruckartigen Bewegung des Integratorhebels 120. wenn der statische
und der differentielle Druck sich nicht ändern, bleibt die Stellung der spiralförmigen
Plattennocke 96 unverändert doch wird dazwischen durch die periodische Dr@hung der
exzentrischen Zeitgebernocke 164 der Integrator-Hebel 120 periodisch ausgelöst,
führt im Uhrzeigersinn eine ruckweise Bewegung um den Winkel (a) aus und kehrt dann
in die geradlinige Ausgangsstellung zurück. Jedes Mal, wenn der Integrator-itebel
von der in Pigur 4c dargestellten abgewinkelten Stellung in die in Figur 4b gezeigte
geradlinige Stellung zurückspringt, stößt die bewegliche Sperr-@@inke 136 die Zähne
132 des Sperrades 130 an, worauf dieses um
@inem entsprechenden
Finkel entgegen dem Uhrzeigersinn weitergedrcht wird. Jede derartige ontgegen dem
Uhrzeigersinn gerichtete Drehung des Sperrades 130 vlircl c'lur,ch das Getriebe
125 auf die achse 186 des Zählwerks 188 übertrage, wodurch auf der Skala 190 ein
neuer ert zur Anzeige kommt, der der Addition dieser Teilrotationen entspricht.
Die Addition bzw. Gesamtsumation derartiger Teilrotationen des Sperrades 130 über
einen bestimmten Zeitabschnitt wird durch die Zahlen angegeben, die auf der Skala
190 erscheinen und die direkt proportiopal dem Flüssigkeitsdurchflu# sind.
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Wie vorher beschbrienen, hat das Kopplungsstück 112 zum Zieken der
Quadratwurzel - dieses Kopplungsstück umfaßt die spiralförmige Hockennplatte 96,
den Fühler 100, den Anschlagsarm 108, das verschiebbare Kopplungsstück 116 und den
Integrator-Hebel 120 -die Eigenschaft ruckweise fortschreitende Vinkeldrehungen
(a) im Integrator-Nebel 120 zu ergeben, die e eine Quadratwurzelfunktion des Abstands
sind um den sich das Endstück des Fühlers 100 aufgrund der Winkellage der spiralförmigen
Mockenplatte 96 bewegen kann.
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Da wie vorher beschrieben, die spiralförmige Plattennocke 96 so ausgeführt
ist, da# die Kante 98 einen linear mit dem Winkel zunehmenden Abstand von der Drehachse
hat, sind auch die ruckweisen Einzeldrehungen (a) des Integrator-Hebels 120 eine
Quadratwurzel funktion der Jinkelstellung der spiralförmigen Hockenplatte 96, die
aber ihrerseits wieder proportional dem Produkt aus statischem und differentiellem
Eingangsdruck im Durchflußmesser ist. Damit ist dann die auf, der Skala 190 angezeigte
Summe der ruckweisen Sinzeldrehungen (a) des Integrator-Hebels 120 zu jedem Zeitpunkt
direkt proportional den zu messenden Flüssigkeitsdurchflu#.
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Der bedeutende Vorteil in der Ausführung und dem Betrieb der erfindungsgemä#en
Vorrichtung -be-ruht auf der Verwendung einer spiralförmigen Plattennocke, die wie
die mit 96 bezeichnete z.B. von einem Teileiner Archimedeschen Spirale als Plattenkante
gebildet
wird oder, wie vorher beschrieben, eine Plattenkante 96
hat, die einen geometrischen ört darstellt sind zwischen !iY' @@ungen ur, Abständen
eine lineare Relation herstellt. Pei Verwendung einer derartigen Plattennocke ist
der Abstand zwischen @r @ockennkante und dem Ende 100 des Nockenfühlers stets direkt
pro@ortional zur @inkelsteklung der Plattennocke 96, die ihrerseits wieder durch
eine lineare Reziehung mit dem Produkt aus statischem unr differentiellem Druck
vom Durc@flu#messer verknüpft ist. Diese grundsätzliche Verknürmigen bleibt stets
s gültig, unabhängig von der anfänglichen Fullstellung der spiralförmigen Plattennocke
96 in Rezug auf die Achse zu 9 9Q, die Ausgangsprocukt-Kopplung s sowie anderen
Kopplungsstücken; damit besteht ein wesentlicher Unterschied zu Quadratwurzel- oder
r Exponential- Platt ennocken, die nur einen Pe e zugspunkt auf der Plattennocke
haben und nur eine Einstellstellung der Plattennocke, in der die jeweilige mathematische
Beziehung gültig wird.
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Das dann notwendige Ziehen der Quadratwurzel des dabei auftretenden
Linearabstands geschieht mittels des Kopplungsgliedes 112 zum Ziehen der Quadratwurzel
in der oben beschrisbenen Weise.
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Falls das Kopplungsglied 112 zum Zichen der @uadratwurzel fehlte,
müßte die spiralförmige Nockenplatte so ausgeführt werden, daß ihre Kante durch
eine Quadratwurzelfunktion mit der Winkelstellung der Plattennocke verknüpft ist.
Die Herstellung solcher eine Quadratwurzelfunktion darstellenden, spi@alförmigen
Plattennocken ist nicht nur schwierig, sondern es ergeben sich auch mit der Winkelstellung
variierende Kantenoberflächen mit Abweichungen, die es dem Fühler unmöglich machen
die Kantenoberfläche der Socke immer hinrichend nahe an der Flächennormale zu treffen,
wodurch sich Rückwirkungen gewisser Komponenten der vom Fühler ausgeübten Kräfte
auf de Me#übertrager-Mechanismus des Durchflu#messers und dementsprechende Fehler
in der Durchflußmessung ergeben.
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@@ sit ein weiterer Vorteil der erfindungsgemä#en Vorrichtung, d@@
sie Haine Au#enstromversorgung benötigt. Es ist ein susätzicher Vorteil der erfindumgsgemä#en
Vorrichtung, daß die Genauigkeit de@ mit ihr ge@achten Durchflu#messungen erhalten
bl i'!-' r,-ucl'r vem tar zu messende ii)j'ssi-'citsf,1uß, -ir -1,n'erc Zeit unterbrochen
ist. Im Gegensatz ZU der erfindungsgemä#en Vorrichtung ist es bei einigen bekannten
Kessern schwierei@ oder sogar unmöglich das Gerät so einzustellen, da# es beim Durchflu#
Kull nicht mehr mi#t ohne da# man dazu gleichzeitig den Durchflu# und en @e#mechanismus
von au#en abzustellen hat. Bei der Integriervorrichtung der vorliegenden Erfindung
und dem beschriebenen Sperrmechanismus für den Fall "Durchflu# = Nall" kann der
Serätewart den Abschaltpunkt so einstellen, da# die sich ergebende Nessungsunterbrechung
am Punkt "Durchflu# = @ull" erst eintritt.
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Die obige Reschreibung besieht sidi nur auf eine snezielle Ausführungsform
der erfindung ; die Erfindung ist nicht.,. auf diese spezielle Ausführungsform bexhränkt
sondern @mfa#t auch die in den Patenansprüche aufgeführten Abänderungen der speziellen
Ausführungsform.