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Publication number: DE279918C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

■- M 279918 KLASSE 42 c. GRUPPE

ERIK K. H. BORCHERS in DÜSSELDORF.

Pegel.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 29. Juni 1913 ab.

Die Erfindung betrifft die Ausgestaltung des pneumatischen Pegels. Sie kennzeichnet sich dadurch, daß die Druckluft von einer Wasserstrahlpumpe oder einer hydraulischen Gaspumpe erzeugt wird, deren Betriebswasser dem gleichen Reservoir entnommen wird, dessen Spiegelhöhe gemessen werden soll. Da es sich meist um geringe Gefällhöhen handelt, die zum Betriebe der Luftverdichtungsvorrichtung zur

ίο Verfügung stehen, so findet eine besondere Ausbildung der Wasserstrahlpumpe Verwendung, die die Erzeugung geringer Luftmengen von hohem Druck mit geringem Betriebswasserdruck gestattet.

Das beschriebene Meßprinzip eignet sich sehr gut zur Messung und Registrierung der Überfallmengen bei einem offenen Überfallwehr. . Dadurch, daß man die Flüssigkeitshöhe vor dem Überfall·mißt, hat man bei be- kannter Wehrquerschnittsform die pro Zeiteinheit überfallenden Wassermengen. Ihre Registrierung in der vorliegenden Art hat große Vorzüge gegenüber der sonst etwa ausgeübten Registrierung mit Hilfe von Schwimmern o. dgl.

Die Vorzüge bestehen in der unbeeinflußbaren Genauigkeit, der Einfachheit der Fernübertragung und neben verschiedenen anderen Annehmlichkeiten in der Möglichkeit beliebiger Übersetzung durch Verwendung geeigneter Druckmesser und einfacher Kontrolle der Anzeige.

Fig. ι stellt eine Ausführungsform der Erfindung dar, bei der die Druckluft durch eine hydraulische Gaspumpe erzeugt wird, α ist ein in das Wasser bis unter den niedrigsten Wasserstand eintauchendes Rohr, das oben eine Erweiterung 5 hat, in welche durch das Rohr c Druckluft eintritt. Durch ein Rohr d wird der in b herrschende Druck zu einer Druckmeßvorrichtung beliebiger Art, beispielsweise einem registrierenden Druckmesser e geleitet, dessen Diagramm die Schwankungen des Wasserspiegels entsprechend den Schwankungen des Luftdruckes maßstäblich wiedergibt. Durch ein Rohr h strömt dem Behälter i beständig Wasser zu. In den Behälter i ragt bis nahe an den Boden heran der eine Schenkel eines umgekehrt U-förmigen Rohres k, dessen anderer langer Schenkel außerhalb des Behälters i ins Freie mündet. Vom oberen Teile des Behälters i geht das Rohr c aus, welches mit einem Druckventil f und einem Saugventil g versehen , ist. Durch das aus dem Rohre h zuströmende Wasser wird die im Behälter i befindliche Luft verdrängt. Dieselbe passiert das sich öffnende Druckventil f Und strömt an der unteren Mündung des Rohres α aus, wobei ihr Druck dem statischen Druck der über der Mündung des Rohres α stehenden Flüssigkeit gleich ist. Sobald das Wasser im Behälter i den Scheitel des Hebers k erreicht, fließt es durch diesen ab und der Behälter * entleert sich. Hierbei schließt sich das Druckventil f und durch das Saugventil tritt Luft in den Raum i ein, so lange, bis die Mündung des Hebers k freigelegt wird. Alsdann reißt der Heber ab und der Raum 1, füllt sich von neuem in der beschriebenen Weise mit Wasser.

Die Ausströmung von Luft ist eine gleichmäßige und nur so lange unterbrochen, als das Abhebern des Wassers und das Verdichten der angesaugten Luft dauert. Diese Anordnung hat

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den Vorteil eines sehr geringen Wasserverbrauches, während der Nachteil des intermittierenden Arbeitens durch schnelle Aufeinanderfolge, der einzelnen Pumpenhübe ausgeglichen werden kann.

In Fig. 2 ist eine Ausführungsform unter Verwendung eines Wasserstrahlgebläses dargestellt. Hierbei ist beispielsweise die Anordnung mehrerer Auslaßöffnungen gezeigt, a, a_x und a₂

ίο sind Rohre, welche verschieden tief eintauchen und von denen jeweils nur eines zur Messung benutzt wird. Diese Anordnung wird benutzt, wenn der Höhenunterschied zwischen höchstem und tiefstem Wasserstand sehr groß ist, so daß bei Verwendung nur eines Eintauchrohres der zu erzeugende Luftdruck das durch das zum Betrieb der Wasserstrahlpumpe verfügbare Gefälle begrenzte Maß übersteigt, wenn sich der Wasserspiegel in seiner höchsten Lage befindet.

Wird nun bei hohem Wasserstand das kürzeste und bei tiefstem Wasserstande das längste Rohr eingeschaltet, so lassen sich die Schwankungen innerhalb der betreffenden Meßbereichsstufe mit einem verhältnismäßig geringen Luftdruck beherrschen. Natürlich gelten die Anzeigen des Druckmessers für jedes Tauchrohr in bezug auf einen besonderen Nullpunkt. Die Unischaltung der Rohre kann von Hand oder selbsttätig mit Hilfe eines Schwimmers, der von dem ansteigenden Wasser gehoben wird und dadurch den Hahn öffnet, erfolgen, wie dies bei dem Rohr a₂ dargestellt ist. Beim Sinken des Wasserspiegels wird das Rohr a,₂ durch den Schwimmer q wieder geschlossen, und das Rohr U₁, welches noch geöffnet ist, tritt in Funktion.

In Fig. 2 ist wieder b die Druckverteilkammer über den Rohren a, c ist die Druckluftzuleitung, d die Leitung zum Druckmesser e. Durch das Rohr h strömt der Wasserstrahlpumpe m das Betriebswasser zu. Die durch das Luftrohr I angesaugte Luft strömt mit dem Wasser vermischt durch Rohr η zu dem Luftkessel 0, von wo die Luft in das Rohr c eintritt, während das Wasser durch das Rohr p fortfließt.

Zur Verdichtung der Luft auf einen verhält . nismäßig hohen Druck bei einem geringen Betriebswasserdruck ist die in Fig. 3 dargestellte Form einer Wasserstrahlpumpe besonders geeignet. Das Betriebswasser tritt bei h ein und strömt durch den Ringraum zwischen dem zylindrischen Fall- und Mischrohr η und dem spindelförmigen Körper s. In den Körper s ist das Luftsaugerohr I eingeführt, das durch radiale, schräg nach abwärts gerichtete Bohrungen r in den besagten Ringraum mündet. Die Spindel s bewirkt eine gleichmäßige düsenartige Verengung des Wasserstronies bis zu der engsten Stelle des Ringraumes, wo eine große Wassergeschwindigkeit und der größte Unterdruck gegenüber der Atmosphäre herrschen.

An dieser Stelle münden die Bohrungen r, aus denen die Luft energisch angesaugt wird. Durch die folgende allmähliche Erweiterung des Querschnitts erfolgt eine gute Umsetzung der Geschwindigkeit in statischen Druck, und durch eine oder mehrere abermalige Verengungen und Erweiterungen des Querschnitts durch Verdickungen t der Spindel wird eine gute Mischung von Luft und Wasser erzielt, wie sie für eine ununterbrochene Funktion und möglichst guten Wirkungsgrad nötig ist. Diese Ausfführungsform der Wasserstrahlpumpe hat neben den erwähnten Eigenschaften den praktischen Vorteil, daß sie sich leicht herstellen läßt, weil die Herstellung konischer Bohrungen vermieden wird.

Wenn das im Betriebswasser der Wasserstrahlpumpe zur Verfügung stehende Gefälle nur wenig größer ist als die von der Druckluft zu überwindende Flüssigkeitssäule, dann müssen die Wasserstrahlpumpe und ihre Luftansaugeöffnungen sich in einer bestimmten ziemlich eng begrenzten Höhenlage gegenüber dem Unterwasserspiegel befinden, wenn die Förderung mit gutem Wirkungsgrad erfolgen soll. Bei stark schwankendem Wasserspiegel ist es daher zweckmäßig, mehrere Wasserstrahlpumpen anzuordnen, die entweder verschiedene Höhenlage oder verschiedene Arbeitscharakteristik haben, und zwar so, daß stets mindestens eine Pumpe fördert, wenn die anderen infolge ungünstiger Wasserspiegelhöhe versagen. Eine solche Anordnung ist in Fig. 4 an dem Beispiel einer Wehranlage gezeigt, bei welcher der Wasserstand im Oberwassergraben registriert wird. m und W₁ sind Wasserstrahlpumpen in verschiedener Höhe angeordnet, die in den gemeinsamen Luftsammeiraum 0 fördern. Sie werden beide vom Oberwassergraben I gespeist und der gemeinsame Abfluß p mündet in den Unterwassergraben II. Vom Raum 0 geht die Luft zu dem Eintauchrohr α durch das Rohr c und die Erweiterung b. Ihr Druck wird durch das Rohr d zu dem Druckmesser e geleitet. Die Wasserstrahlpumpe m fördert so lange, bis der Oberwasserspiegel das Niveau ihres Einlaufs h erreicht hat. Kurz vorher hat die Pumpe JM₁ zu fördern begonnen und fördert, solange überhaupt noch ein Gefälle vorhanden ist. Um unnötigen Wasserverbrauch zu vermeiden, kann der Einlauf A₁ durch ein Schwimmerventil q verschlossen gehalten werden, solange die Wasserspiegelhöhe noch genügt, um die Pumpe m zu speisen.

In Fig. 5 ist eine Anordnung zur Registrierung der Höhendifferenz zweier Wasserspiegel dargestellt. Es sind zwei Luftverdichtungsvorrichtungen vorhanden, und der Druck beider wird zu einem Apparat & geleitet, der direkt die Druckdifferenz anzeigt, wobei der Nullpunkt der Anzeige natürlich mit der konstanten Höhendifferenz der Mündungen der Rohre α identisch ist.

Letztere ist der Anzeige zuzuzählen. Die Bezeichnungen für den einen Apparat α b c d e f g h i k und die entsprechenden für den anderen ^ai \ ^ci ^i f\ Si h haben die gleiche Bedeutung wie in Fig. i. Die beiden Luftverdichtungseinrichtungen können beliebig ausgeführt und voneinander unabhängig sein. Zweckmäßig ist es jedoch, im Falle der Verwendung hydraulischer Gaspumpen, dieselben nach der in Fig. 5 dargestellten Weise zu verbinden, so daß sie stets gleichzeitig drücken. Wenn dies nicht der Fall ist, dann kann leicht eine unerwünschte Unruhe der Anzeige und Registrierung eintreten, insbesondere, wenn die gemessene Höhendifferenz im Verhältnis zur statischen Druckhöhe gering, ist, wenn die Höhendifferenz schnell schwankt, wenn die Luftleitungen nicht völlig dicht sind, wenn die einzelnen Pumpenspiele langsam aufeinanderfolgen oder in den Zwischenzeiten ungleichmäßige Luftverlustc etwa durch Absorption zu befürchten sind.

Claims

Patent-Ansprüche:
i. Einrichtung zur Messung der Höhenlage eines Flüssigkeitsspiegels, bei dem der Druck der aus einer Öffnung unterhalb des Flüssigkeitsspiegels austretenden Luft als Maßstab dient, gekennzeichnet durch Vorrichtungen, mittels deren die Verdichtung der Luft durch die gleiche Flüssigkeit bewirkt wird, deren Spiegelhöhe zu messen ist. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine hydraulische Gaspumpe, bestehend aus einem von dem zu messenden Behälter aus beständig mit Wasser gespeistem Gefäß, das abwechselnd gefüllt und durch Heberwirkung wieder entleert werden kann, und bei dem der steigende Wasserspiegel die im Gefäß befindliche Luft verdichten und durch ein Rückschlagventil in die Auslaßleitung drücken kann, während sich bei sinkendem Wasserspiegel das Gefäß durch ein Saugventil mit Luft füllt (Fig. 1).
4-5 3. Einrichtung, nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein für geringe Gefällhöhen geeignetes Wasserstrahlgebläse, dessen Luftansaugeöffnungen am Umfange eines spindelförmigen Körpers liegen, der zentral in ein zylindrisches Rohr hineingesteckt ist, während das Wasser vom Flüssigkeitsbehälter her durch den Ringraum zwischen Spindel und Rohr strömt und Luft aus den Öffnungen der Spindel ansaugt und mitreißt (Fig. 3).
4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 und 3, gekennzeichnet durch mehrere Auslaßöffnungen für¹ die Druckluft, die sich in verschiedenen Höhen unter dem Spiegel befinden und die einzeln ein- und ausschaltbar ausgebildet sind, derart, daß die Umschaltung ' selbsttätig mittels durch Schwimmer gesteuerter Hähne oder durch Betätigung von Hand erfolgen kann (Fig. 2).
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 und 3, gekennzeichnet durch die Anordnung mehrerer Wasserstrahlluftpumpen in verschiedenen Höhenlagen oder mit verschiedenen Charakteristiken in der Weise, daß die eine Wasserstrahlpumpe zu fördern beginnt, bevor die vorhergehende Wasserstrahlpumpe zu fördern aufhört, wobei die Umschaltung selbsttätig durch die Höhenänderung des Oberwasserspiegels durch Ausbleiben des Zulaufs oder durch Betätigung von mittels Schwimmer gesteuerten Hähnen oder in anderer bekannter Weise oder auch durch Betätigung von Hand erfolgen kann.
6. Einrichtung zur Messung der Differenz zweier Wasserspiegelhöhen nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei getrennte Vorrichtungen zur Erzeugung von Druckluft vorgesehen sind, welche beide von dem höhergelegenen Wasserspiegel gespeist werden, und daß die Druckmeßvorrichtung derart ausgebildet ist, daß sie lediglich die Druckdifferenz an. den beiden Luftauslaßöffnungen anzeigt (Fig. 5).
7. Einrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch zwei hydraulische Pumpen zur Drucklufterzeugung' nach Anspruch 2, die so eingerichtet und miteinander verbunden sind, daß sie stets gleichzeitig saugen oder drücken, indem beide in ihrem unteren Teil miteinander kommunizieren und indem beide einen gemeinsamen Wasserzulauf und einen gemeinsamen Heber haben (Fig. 5).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.