DE246444C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JV* 246444 -KLASSE 42 c. GRUPPE

VIKTOR GLUSCHKOFF in STPETERSBURG.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 27. Januar 1910 ab.

Die hydrometrischen Flügel für Geschwindigkeitsmessungen einer Strömung sind insofern von Nachteil, als in diesen Apparaten große Reibungsverluste auftreten, was unter Umständen die Genauigkeit der Resultate sehr beeinträchtigen kann. Auch ist bei diesen Apparaten nicht die Möglichkeit gegeben, gleichzeitig mit der Geschwindigkeitsmessung eine Wasserprobe aus dem betreffenden Strömungspunkt zu entnehmen. Die nach ihrem Erfinder Pitot benannte und u. a. von D a r c y verbesserte hydrometrische Röhre, Prinzip: Übersetzung der Strömungsenergie des Wassers in hydraulische Druckhöhe, eignet sich nicht für größere Wassermessungen; auch kann mit derselben das Maß aus dem Mittel der Geschwindigkeiten in einem bestimmten Zeitraum nicht bestimmt werden. Eine gleichzeitig mit der Geschwindigkeitsmessung erfolgende Wasser-Probeentnahme ist ebenfalls bei Benutzung der letztgenannten Apparate nicht möglich.

Mit den Wasserschöpfern (z. B. von Chuk ο w s k i , Runge u. a.) wird entweder eine, nur geringe, von der Länge des Schöpfers abhängige Wassermenge geschöpft, oder aber der Gehalt an Senkstoffen infolge zu starker Saug-. wirkung dieser Apparate nicht richtig bestimmt werden.

Die vorliegende Erfindung bezweckt die Beseitigung dieser Nachteile und betrifft einen Apparat zur Messung der mittleren Strömungsgeschwindigkeit unter gleichzeitiger Entnahme einer Wasserprobe aus demselben Strömungspunkt. Die Erfindung geht von dem bekannten Prinzip der Messung der Strömungsgeschwindigkeit nach der in der Zeiteinheit zugeflossenen Wassermenge aus und baut dieses Prinzip insofern neu aus, als es hier zur Messung der mittleren Geschwindigkeit in einem kleinen Teil eines Stromquerschnitts verwendet wird.

Der Apparat nach dieser Erfindung besteht im wesentlichen aus einem Sammelgefäß für das unter dem Druck, der der Strömungsgeschwindigkeit entspricht, durch ein der Stromrichtung entgegenstehendes Rohr einströmende Wasser, wobei vorher im Innern dieses Gefäßes Druckausgleich zwischen äußerem, in der Höhe der Einströmmündung wirkenden hydrostatischen Druck und innerem (d. h. in dem Gefäß herrschenden) Luftdruck hergestellt wird, was am besten dadurch geschieht, daß um das Meßgefäß ein Luftraum angeordnet wird, der jedoch so mit dem ersteren zusammenhängt, daß wohl eine Luftüberströmung aus einem Raum in den anderen, nicht aber eine Wasserüberströmung stattfinden kann, während durch eine enge, in der Stromrichtung und in derselben Höhe wie die Ausflußmündung des Einströmrohres liegende längliche Spalte automatisch der oben erwähnte Druckausgleich sich vollzieht, sei es durch Austreten von Luft durch diese Spalte aus dem Innern des Apparates, sei es durch Eindringen von Wasser durch diese Spalte in den Luftraum.

In der Zeichnung sind derartige hydromeirische Apparate dargestellt.

In den Fig. 1 bis 7, 8 bis 10 und 11 ist je eine besondere Ausführungsform dargestellt.

Hinsichtlich des ersteren Apparate? zeigt Fig. ι einen senkrechten Längsschnitt nach der Symmetrieachse,

Fig. 2 eine Stirnansicht,

Fig. 3 einen Schnitt nach A-B der Fig. i,
Fig. 4 einen Schnitt nach C-D der Fig. ι und 3, Fig. 5 einen Schnitt nach E-F der Fig. 3,
Fig. 6 einen Schnitt nach G-H der Fig. 1, 2 und 5, '

Fig. 7 ein besonderes Mundstück bei Anwendung des Apparates nahe dem Wasserspiegel. Den zweiten Apparat zeigt Fig. 8 im Vertikalschnitt, während

Fig. 9 einen Schnitt nach K-L der Fig. 8 und Fig. 10 einen senkrechten Schnitt nach M-N der Fig. 9 darstellt.

Fig. 11 zeigt eine besondere vereinfachte Ausführungsform.

Das Gefäß 1 und der Luftraum 2 (Fig. 1 bis 7) stehen miteinander durch den . Kasten 3 in Verbindung; der letztere ist in vier im Kastenoberteil 8 zusammenlaufende Kanäle 4, 5, 6 und 7 abgeteilt, von denen die Kanäle 4 und 5 nach dem Gefäß 1 und die Kanäle 6 und 7 nach dem Luftraum 2 führen. Das Einfluß rohr 11 mündet in den Kanal 5 ein und ist an seinem oberen Ende 13 horizontal abgeschnitten. In gleicher Höhe mit dem Ende 13 ist in der Seitenwand des Kanals 7 (Fig. 4 und 5) die Spalte 9 angeordnet, welche auf der anderen Seite in das Rohr 10 führt und dieses letztere demnach mit dem Gefäß 1 durch den Kanal 7 in Zusammenhang bringt. Durch die Spalte 9, auf die bei eingetauchtem Apparat von außen ein hydrostatischer Druck wirkt, wird im Innern des Apparates automatisch ein gleicher Druck hergestellt, weil bei Überwiegen des inneren Luftdruckes gegenüber dem äußeren hydrostatischen Druck die Luft durch die Spalte 9 in Blasenform so lange austritt, bis Druckausgleich hergestellt ist und umgekehrt. Bei geringerem, im Innern des Apparates herrschenden Luftdruck dringt Wasser von außen durch die Spalte 9 so lange in den Luftraum 2 ein, bis die hierdurch erzeugte Luftverdichtung dem äußeren hydrostatischen Druck entspricht. Wird jetzt das durch den Deckel 15 geschlossene, der Strömungsrichtung entgegenstehende Ende des Rohres 11 geöffnet, so wird eine der herrschenden Strömungsgeschwindigkeit entsprechende Wassermenge durch das Rohr 11 und den Kanal 5 in das Gefäß 1 eintreten. In einem beliebigen Querschnitt des Rohres 11 werden hierbei zwei entgegengesetzte Druckgrößen wirken, nämlich einerseits, und zwar von unten, der volle Strömungsdruck, welcher aus dem der Strömungsgeschwindigkeit und dem der Senkungstiefe des Querschnittes entsprechenden hydrostatischen Druck besteht, anderseits, und zwar von oben, nur der eine hydrostatische Druck, der sich aus dem auf das Rohrende 13 wirkenden Luftdruck und aus dem Gewicht des zwischen dem angenommenen Querschnitt j und dem Rohrende 13 liegenden Wassersäule zusammensetzt, d. h. eine Druckgröße, die der Senkungstiefe des angenommenen Querschnittes entspricht. In jedem Querschnitt des Rohres 11 macht sich also der Unterschied der beiden genannten entgegengesetzten Druckgrößen in Form einer Wasserströmung merkbar. Es ist klar, daß der Unterschied der beiden genannten Druckgrößen lediglich von der Stromgeschwindigkeit herrührt, so daß also Wasser selbst bei der geringsten Bewegung in das Gefäß 1 eintritt. Dadurch wird natürlich eine entsprechende Luftmenge durch die Spalte 9 nach außen abgeführt. Nach Verlauf einer gewissen Zeit wird der Deckel 15 wieder geschlossen, der Apparat mittels der Stange 14 aus dem Wasser gehoben, sodann das in dem Gefäß 1 sich befindliche Wasser durch den Hahn 17 in ein Meßglas eingegossen und dessen Menge so bestimmt. Das Verhältnis der Menge zu der Füllungszeit gibt dann die Größe des Wasserzulaufes für die Zeiteinheit, woraus sich ohne weiteres die mittlere, während der Untersuchung herrschende Stromgeschwindigkeit bestimmen läßt.

Zur Verwendung der Vorrichtung nahe der Stromoberfläche wird auf die Rohrspitze 12 das Mundstück 23 (Fig. y) aufgesetzt.

Eine Abänderung dieses Apparates kann insofern erfolgen, als die Spalte 9 etwas über dem horizontalen Abschnitt 13 des Rohres 11 angeordnet wird; dann wird der dem hydrostat!- j sehen Druck von außen auf die Spalte 9 entsprechende, gleich große Luftdruck im Innern des Apparates geringer, als. der der Höhe des Rohrendes 13 entsprechende hydrostatische Druck, so daß das durch Rohr 11 einfließende Wasser jetzt nicht mehr allein unter einem ι der Stromgeschwindigkeit entsprechendenDruck, sondern auch unter der Einwirkung des Druckunterschiedes zwischen dem hydrostatischen Druck für die Höhe 13 und für die Höhe 9 steht. j Selbst im stehenden Wasser wird im letzteren Falle in den Apparat eine gewisseWassermenge in j der Zeiteinheit eindringen, so daß also auf diese [ Weise geringste Geschwindigkeiten gemessen werden können. Es kann auch die Spalte 9 etwas unter dem horizontalen Abschnitt 13 ; des Rohres 11 angeordnet sein/ so daß umgekehrt jetzt der Wasserzufluß etwas langsamer erfolgt.

Die durch die Fig. 8, 9 und 10 dargestellte Ausführungsform kennzeichnet sich durch fol- ; gende Merkmale:

Das im ersten Falle festliegende Gefäß 1 ist j durch ein abnehmbares, z. B. eine Flasche, ersetzt. In diesem Gefäß fließt durch das Rohr- ! stück 5 die durch das mit horizontalem Abschnitt 13 versehene Rohr 11 strömende Wasser-

menge ein. Die durch Eindringen des Wassers aus der Flasche herausgestoßene Luft gelangt durch das Röhrchen 4 in den oberen Teil 7 der Luftkammer 2, von wo sie in Blasenform durch die Regulierspalte 9 des Kastens 10 nach außen strömt. Im übrigen ist die Wirkungsweise mit der des Apparates nach Fig. 1 bis 7 gleich.

Nach einiger Zeit oder nach der Füllung der Flasche, was ein Glockensignal, das durch einen in der Flasche in bestimmter Höhe eingestellten Schwimmerkontaktapparat betätigt wird, anzeigt, wird der Apparat aus dem Wasser gehoben und die Flasche durch eine andere ersetzt.

Dadurch ist ein Wasserumgießen zwecks Messung der Wassermenge und der Entnahme der Wasserprobe nicht mehr nötig, so daß die Flaschen also sogleich verkorkt und direkt ins Laboratorium geschickt werden können.

Da die Spitze 12 des Einflußrohres 11 sich in beliebiger Höhe unabhängig von der Stellung des Apparates befinden kann, so kann sie auch mit dem Apparat mittels eines beliebig langen, biegsamen Rohres, z. B. Gummirohres, verbunden und an eine besondere, auf einer langen Stange verschiebbare Muffe befestigt sein; die Rohrspitze kann dann in jede gewünschte Tiefe eingestellt werden, der Apparat selbst aber kann nach Belieben gehoben oder gesenkt werden, so daß seine Stellung von der Tiefe, in der die Messung ausgeführt wird, nicht mehr abhängt. Der Apparat kann somit auch in der Weise gestellt werden, daß die Regulierspalte 9 in den Wasserspiegel zu liegen kommt. Diese Einstellung ist besonders von Vorteil, da der Apparat dabei lediglich unter atmospärischem Druck arbeiten, daher seine Konstruktion bedeutend einfacher und der Verlauf der Untersuchung deutlich sichtbar gemacht werden kann.

Die Fig. 11 stellt beispielsweise eine Ausführungsform dieser Art dar.

Das Rohrende 12, das in einer längs einer Stange verschiebbaren Muffe sitzt,, ist durch einen Gummischlauch 11 mit dem vorteilhaft in Siphonform umgebogenen, ebenfalls entlang der genannten Stange verschiebbaren Rohrstück 17 verbunden, dessen freie Endfläche 13 bei der Strömungsmessung gewöhnlich im Wasserspiegel liegt. Kommt diese Endfläche etwas unter den Wasserspiegel zu liegen, so ergibt sich, ähnlich wie bei den obenbeschriebenen Apparaten, eine größere Empfindlichkeit.

Nachdem das siphonförmige Rohrstück vollgesaugt, das Rohrende 13 in die richtige Höhe eingestellt und das untere Rohrende 12 der Stromrichtung entgegengestellt ist, wird Wasser durch 12, 11 und 19 in das Gefäß 1 mit einer Geschwindigkeit einfließen, die der Stromgeschwindigkeit in dem Punkt eines Stromquerschnittes entspricht, in welchem sich das Rohrende 12 befindet. Vorteilhaft ist das Gefäß ι in einen Kasten 2 eingesetzt. Ein Vorteil dieser Anordnung liegt in ihrer Einfachheit und darin, daß der Gang der Messung stets sichtbar ist.

Claims (5)

Patent-Ansprüche:

1. Apparat zur Messung von Strömungsschwindigkeiten unter gleichzeitiger Wasserprobeentnahme aus derselben Stelle des Stromquerprofils, gekennzeichnet durch ein Meßgefäß mit einem der Stromrichtung entgegengerichteten Rohr, in welches Wasser mit einem der Strömungsgeschwindigkeit entsprechenden Druck einfließt, wobei im Innern dieses Gefäßes zuvor Druckausgleich zwischen innerem Luftdruck und von außen in der Höhe der Ausfiußmündung des genannten Zuflußrohres wirkenden hydrostatischen Druck hergestellt ist.

2. Apparat nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein für die Wasseraufnahme bestimmtes Gefäß (1) und eine mit diesem durch einen Verteilungskasten (3) in Verbindung stehende Luftkammer (2), wobei in diesen drei Teilen bei eingesenktem Apparat ein Luftdruck herrscht, der dem in einer Senkungstiefe entsprechend der Lage einer in einer Seitenwand des Verteilungskastens (3) und nach einem offenen Rohr (10) führenden Spalte (9) herrschenden hydrostatischen Druck entspricht, so daß dieser Druckausgleich stets automatisch, sei es durch Austreten von Luft durch die Spalte (9), sei es durch Eindringen von Wasser in den Luftraum (2) hergestellt wird und das Wasser aus der in derselben Höhe mit der Spalte (9) im Verteilungskasten (3) liegenden Mündung (13) eines der Stromrichtung entgegengestellten Einströmrohres (11) unter einem genau der in dem betreffenden Strompunkt herrschenden Strömungsgeschwindigkeit entsprechenden Druck einströmt, wobei die in dem Gefäß (1) aufgefangene Wassermenge als Wasserprobe dienen kann.

3. Ausführungsform des Apparates nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Ausfiußmündung (13) des Einströmrohres (11) hinsichtlich ihrer Lage zur Regulierspalte (9) tiefer bzw. höher zwecks Beschleunigung bzw. Verzögerung der Wassereinströmung gelegt werden kann.

4. Ausführungsform des Apparates nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß (1), in welchem das bei der Messung einströmende Wasser aufgefangen wird, abnehmbar und auswechselbar angeordnet ist.

5. Vereinfachte Ausführungsform des Apparates nach Anspruch 1 zwecks Ermög-

lichung einer Übersicht über den A^erlauf der Messung, gekennzeichnet durch ein Einströmrohr (ii) mit einer der Stromrichtung entgegenstehenden, in beliebiger Senkungstiefe einstellbaren Einströmmündung (12) und einer etwas über, im oder etwas unter dem Wasserspiegel liegenden, ebenfalls in vertikaler Richtung verstellbaren Ausflußmündung (13), einen stets unter atmosphärischem Druck stehenden, an der Oberseite geöffneten Kasten (2) und eine in diesem Kasten liegende, zum Auffangen des aus der Mündung (13) des Einströmrohres (11) fließenden Wassers bestimmte Flasche (1).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.