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Vorrichtung zum Messen von Flüssigkeiten unter Regelung des Mischungsverhältnisses.
Die Erfindung. bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen und Mischen von zwei
oder beliebig vielen Flüssigkeiten in einem genau festliegenden Mischungsverhältnis,
wobei das letztere stets konstant gehalten werden soll, auch dann, wenn die Menge
einer der zu mischenden Flüssigkeiten zeitweise größer oder kleiner wird. Durch
die Vorrichtung sollen beispielsweise bestimmten Wassermengen gewisse Zusatzflüssigkeiten,
z. B. genau abgemessene Mengen Säuren, beigemischt werden. Eine Ausführungsart der
Erfindung ist in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt, wobei angenommen ist,
daß die Hauptflüssigkeit mit vier Zusatzflüssigkeiten gemischt werden doll. In den.
großen Behälter x fließt aus einer beliebigen Vorratsquelle eine Flüssigkeit, welche
mit den in die vier um den Hauptbehälter angeordneten und mit diesem mittels Stutzen
in Verbindung stehenden Nebenbehälter fließenden Flüssigkeiten gemischt werden soll.
Der Hauptbehälter hat am Boden vier Meßscheiben oder Düsen 6', 6", 6"', 6"" von
verschiedenen Querschnitten, die für verschiedene Leistungen bestimmt sind. Jede
Meßscheibe oder Düse ist mittels eines unter ihr sitzenden Absperrschiebers absperrbar.
Das dem Hauptbehälter x zufließende Wasser fließt immer nur durch eine dieser Düsen
ab, während die Absperrschieber der übrigen Düsen geschlossen bleiben. Welche von
diesen Meßscheiben in Betrieb genommen wird, richtet sich nach der jeweilig gewünschten
Leistung.
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In jedem der vier kleineren Behälter 2 ist ein oben offener Schwimmer
3 vorhanden, dessen Innenraum durch zwei vertikal angeordnete, kreisrunde Scheidewände
in drei Abteilungen geteilt ist. In die mittlere Abtei-Jung reicht das vom Boden
des kleinen Behälters 2 ausgehende Rohr q., auf dem sich der Schwimmer 2 flüssigkeitsdicht
auf -und ab bewegt und das an seinem oberen Ende Schlitze hat, durch welche ein
der Höhenlage des Schwimmers entsprechender bestimmter Teil der Zusatzflüssigkeit
über das Überfallende 5 der inneren Schwimmerscheidewand in den zweiten Raum 3'
des Schwimmers fließt. Der dritte äußere Ringraum 3" jedes Schwimmers bleibt leer
im Gegensatz zum mittleren zweiten Ringraum, der normal bis zu seiner halben Höhe
gefüllt ist, aber auch vollständig gefüllt sein kann, je nachdem eine Nachregulierung,
d. h. eine Vergrößerung oder Verkleinerung des Mischungsverhältnisses nachträglich
vorgenommen ist.
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Um ein größeres Mischungsverhältnis zu erreichen, ist es erforderlich,
daß der Schwimmer mehr zum Sinken gebracht wird. Zu diesem Zwecke wird der Regulierhahn
8 des aus dem mittleren Ringraum 3' des Schwimmers 2 führenden Äbflußrohres etwas
zugedreht, so daß eine größere Anstauung der Zusatzflüssigkeit im mittleren Ringraum
3' stattfindet und der Schwimmer demzufolge so lange sinkt, bis die größere Stauhöhe
.der im mittleren Ringraum 3' des Schwimmers 2 befindlichen Flüssigkeit über dem
Regulierbahn 8 den Durchflußwiderstand überwinden kann. Die an jedem Boden der Nebenbenälter
2 vorhandenen Meßscheiben oder Düsen 6 für die Zusatzflüssigkeiten liegen mit denen
am Boden des Hauptbehälters x angeordneten
in genau gleicher Höhe.
Die Zusatzflüssigkeiten fließen durch mit Regulierhähnen ver, sehene Leitungen 1q.,
welche jede mit einem Hochbehälter in Verbindung steht, in d.e Zentrale, von dem
geschlitzten Führungsrohr q ausgefüllte Abteilung der beweglichen Schwimmer 3. Die
zufließende Flüssigkeitsmenge wirr: derart gewählt, daß sie um ein- gewisses größer
ist als die durch die Düse 6 abfließende Menge. Auf diese Weise fließt immer ein
Teil der durch Rohr 1q: zufließenden Zusatzflüssigkeit über die an ihrem oberen
Ende nach außen gebogene zweite Schwimmerscheidewand in den mittleren Ringraum 3'
des Schwimmers, um durch den an jedem Schwimmerboden vorhandenen Schlauch und die
mit dem Schwimmer mittels einer 14Titnehmerstange ii starr verbundene Abflußleitung
io, 12 in einen festen Trichter abzufließen, durch den sie in einen Vorratsbehälter
gelangt. In dem Ringraum 3' des Schwimmers sammelt sich bis zu einer gewissen Höhe
die Zusatzflüssigkeit an, und es läßt sich durch entsprechendes Regulieren des unter
jedem dieser vier Behälter z eingebauten Regulierhahnes ß ein beliebiges Sinken
und Steigen des Schwimmers in der Hauptflüssigkeit, wie vorstehend bereits beschrieben,
erreichen. Diese Regulierung wird nach entsprechender Bemessung der SchwänxnergröBe
an jedem Behälter zunächst so vorgenommen, daß der mittlere Flüssigkeitsraum 3'
etwa bis zur halben Höhe der zweiten mit dem Überfall 5 versehenen Scheidewand angefüllt
ist, wobei dann gleichzeitig die Oberkante des Überfalls 5 mit dem Niveau der den
Schwimmer umgebenden Hauptflüssigkeit auf genau gleicher Höhe liegen muß. Auf diese
Weise sind und bleiben die Stauhöhen sämtlicher Flüssigkeiten über ihren Meßscheiben
oder Düsen genau gleich hoch, einerlei, ob die Hauptflüssigkeit steigt oder fällt,
denn mit dem Sinken oder Steigen derselben in den Behältern ist auch immer ein genau
gleiches Sinken oder Steigen der Schwimmer verbunden, so daß auch in gleichem Maße
die Stauhöhen über den Zusatzflüssigkeitsmeßscheiben oder Düsen fallen oder steigen
müssen wie diejenige über den Ausflußmeßscheiben oder Düsen der Hauptflüssigkeit.
Die Zusatzflüssigkeit in dem zentralen Schwirrmerraum kann, wie -schon erwähnt,
immer , nur bis zum Überfall 5 stehen, da ein weiteres Anstauen wegen der in den
Schwimmerführungsrohren vorhandenen Schlitze nicht möglich ist. Die weiter zufließende
Zusatzflüssigkeitsmenge gelangt in jeder Höhenlage der Schwimmer 3 über die oben
nach außen gebogenen Enden der zweiten Scheidewand in den mittleren Raum
3', und es ist mit der auf diese Weise den letztern Raum passierenden Überschußflüssigkeitsmenge
die 1löglichkeit gegeben, durch größere oder kleinere Anstauung im Raum 3' den Auftrieb
eines jeden Schwimmers entsprechend verkleinern oder vergrößern zu können, tim damit
eine Änderung des Mischungsverhältnisses in gewissen Grenzen während des leicht
vornehmen zu rönnen. Die Vorrichtung bewirkt also laut vorstehender Beschreibung
folgendes _. Das durch Vergrößern oder Verkleinern der dem Hauptbehälter zufließenden
Hauptflüssigkeitsmenge eintretende Steigen oder Fallen der Stauhöhe über@der jeweils
im befindlichen Meßdüse oder Scheibe 6 des Hauptbehälters bedingt auch in genau
gleichem Maße ein Steigen oder Fallen der Stauhöhen sämtlicher Zusatzflüssigkeiten
über ihren Meßscheiben oder Düsen 6, so daß die über sämtlichen eßdüsen oder Meßscheiben
sich einstellenden Stauhöhen der verschiedenen zu mischenden Flüssigkeiten untereinander
immer gleich hoch sind und bleiben, einerlei, ob die Hauptflüssigeit steigt oder
fällt.
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2. Durch Vorhandensein der Überschußzusatzflüssigkeit in dem Raum
3' des dreiteiligen Schwimmers ist es möglich, durch entsprechende Verstellung eines
Halmes 8 das Mischungsverhältnis während des Betriebes beliebig zu verändern.
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Um nun bei den auf diese Weise erreichten gleichen Stauhöhen über
den AusfluBdüsen sämtlicher miteinander zu mischenden Flüssigkeiten eine bestimmte
Mischung derselben zu erhalten, ist es noch erforderlich, die Querschnitte der Meßdüsen
oder Scheiben entsprechend zu wählen, und zwar müssen sich deren Querschnitte zueinander
verhalten wie die miteinander zu mischenden Flüssigkeitsmengen. Soll z. B. das Mischungsverhältnis
g sein, so müssen sich auch v die Düsenquerschnitte zueinander wie ro : 5, denn
mit gleichen Stauhöhen sind auch die Geschwindigkeiten, mit denen die Flüssigkeiten
durch ihre Düsen fließen, gleich groß, was sich bekanntlich aus der Geschwindigkeitsgleichung
-= eribt. Sind aber in den Düsen die Durchflußgeschwindigkeiten genau gleich, so
sind auch die durch die Düsen fließenden DurchfluBmengen direkt den Düsen- i querschnitten.
Es brauchen also, wie vorstehend bereits gesagt, bei dieser Vorrichtung nur die
Düsenquerschnitte in demselben Ver- . hältnis zueinander zu stehen wie die zu mischenden
Flüssigkeitsmengen, wenn eine bestimmte, stets gleichbleibende Mischung der Flüssigkeiten
erreicht werden soll. -Soll eine der zuzusetzenden- Flüs;,igkeiten werden, so muß
der Reg ulierhahn s etwas mehr geöffnet wodurch ein i leichteres Abfließen der Überschul3zusatzflüssiglieit
und damit ein Sinken des Flüssigkeitswasserspiegelsim
Schwimmerregulierflüssigkeitsraum
erfolgt. Hierdurch erhält der Schwimmer einen größeren Auftrieb, wodurch sich über
der Zusatzflüssigkeitsausflußdüse 6 des betr. Schwimmers eine größere Stauung einstellen
muß, womit dann auch der Ausfluß einer größeren Zusatzflüssigkeitsmenge bedingt
ist. Soll dagegen eine der zuzusetzenden Flüssigkeiten kleiner werden, so ist umgekehrt
zu verfahren. Der betr. Regulierhahn muß mehr geschlossen werden, wodurch sich eine
größere Anstauung im Schwimmer und damit ein weiteres Sinken desselben ergibt. Die
Stauhöhe über der Düse wird kleiner, die ausfließende Zusatzflüssigkeitsmenge entsprechend
geringer.
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Da bei der vorliegenden Erfindung laut Vorstehendem die Stauhöhen
sämtlicher miteinander zu mischenden Flüssigkeiten über ihren in einer horizontalen
Ebene liegenden VIeßdüsen oder Scheiben immer genau gleich hoch sind, sd ist auch
dadurch die Möglichkeit gegeben, die jederzeit durch die verschiedenen Düsen abfließenden
verschiedenen Flüssigkeitsmengen an einer mehrteiligen Skala ablesen zu können.
Diese Skala g wird zweckmäßig am Hauptbehälter angebracht, welche in ihrer Mitte
ein langes Schauglas. trägt, um von außen jederzeit die Höhenlage des Hauptwasserspiegels,
der ja immer in gleicher Höhe mit sämtlichen Zusatzflüssigkeiten liegt, feststellen
und auf die Skala leicht übertragen zu können. Die Einteilung der mehrteiligen Skala
braucht nur entsprechend der verschiedenen lichten Düsenquerschnitte vorgenommen
zu werden, denn die Durchflußgeschwindigkeiten sämtlicher Flüssigkeiten durch ihre
Düsen sind infolge der gleichen Stauhöhen einander immer genau gleich und demzufolge
die durch sie fließenden Durchflußmengen direkt proportional ihrer Querschnitte.
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Die Fig. 3, 4, 5, 6 der Nebenzeichnung zeigen noch verschiedene andere
Ausführungsarten, und zwar bei der Annahme, daß nur zwei Flüssigkeiten miteinander
gemischt werden sollen. Hierbei kann die Anordnung des Regulierschwimmers direkt
im Hauptflüssigkeitsbehälter erfolgen. Im übrigen entspricht die Schwimmeranordnung
usw. nach Fig.3 der Nebenzeichnung derjenigen nach Fig. i und 2 der Hautzeichnung.
Als dichte Verbindung des Schwimmers mit dem 'durch denselben hindurchgeführten
Rohr ist in diesen beiden Fällen eine Stopfbüchse gewählt.
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Um die reit der Stopfbüchse immerhin verbundene Reibung und die damit
.auftretende Ungenauigkeit in der Nachregulierung vollständig in Fortfall zu bringen,
erfolgt nach Fig. q. die -vollständig dichte und vollständig widerstandslose
bewegliche Verbindung des Schwimmers resp. dessen innern Abteilung mit dem mit der
letzteren zur Aufnahme der Zusatzflüssigkeit und mit seinem oberen Ende gleichzeitig
zur Schwimmerführung dienenden Rohr ¢ mittels eines Schlauches 16, der eine Auf-
und Abbewegung des Schwimmers ohne jeglichen Widerstand gestattet.
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Auch Fig. 5 und 6 zeigen lediglich eine andere Ausführungsart, womit
ebenfalls bei Anwendung der Gelenkrohre q. eine außerordentlich leichte Auf- und
Abbewegung des Schwimmers erreicht wird.