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Durch Druck oder Druckunterschied in Gas- oder Flüssigkeitsleitungen
betätigte Registrier- oder Anzeigevorrichtung mit linearer Skalenteilung. Durch
Druckunterschied zwischen zwei verschiedenen Punkten einer Rohrleitung angetriebene
Registrier- und Anzeigevorrichtungen mit linearerSkalenteilungsind bereits bekanntgeworden.
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Gegenüber bekannten Einrichtungen zur Umsetzung der quadratischen
Meßverhältnisse in lineare Anzeige hat der Erfindungsgegenstand den Vorteil größerer
Genauigkeit, weil ein derart langer Meßweg benutzbar ist, daß eine Vergrößerung
für die Anzeige unnötig wird. Der Schreibstift kann ohne jedes übersetzende Zwischenglied
unmittelbar die Bewegung des Meßkörpers in bequem ablesbarem Verhältnis wiedergeben.
Ferner wird bei der neuen Erfindung die Anwendung von Quecksilber vermieden, denn
der Druckunterschied wird unmittelbar auf den Meßkörper (Kolben, Schwimmer o. dgl.)
übertragen.
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Gemäß der Erfindung trägt ein die Bewegung des Meßkörpers auf die
Registriervorrichtung vermittelnder Hebel (Scheibe) eine Gleitrolle. für einen anderen
mit einer Steuerkurvenbahn versehenen schwingenden Gewichtshebel. Dieser hat ein
einstellbares Belastungsgewicht.' Die bei bekannten linear umsetzenden Registrier-und
Anzeigevorrichtungen benutzten Verstellgewichte dienen nur für den Zusammenbau,
um die Vorrichtung ein für allemal richtig einzustellen. Bei der Erfindung ist demgegenüber
das verschiebbare Gewicht nicht ein Gegengewicht, sondern stellt einen. Teil des
die Steuerkurve tragenden Gewichtshebels dar. Durch die Verstellbarkeit des Gewichtes
beim Einregeln der Vorrichtung für einen bestimmten Meßbereich läßt sich ein und
dieselbe Vorrichtung für die verschiedensten Meß- und Druckverhältnisse verwenden,
da durch die Verstellung eine verhältnismäßig stets gleichbleibende Erhöhung oder
Verringerung der selbsttätig sich ändernden mechanischen Belastung eintritt.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Registriervorrichtung
in' schematischer Darstellung wiedergegeben.
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Der senkrecht stehende Zylinder a steht mit dem Venturirohr b in hydraulischer
Verbindung. Die untere Seite des Zylinders ist durch das Druckleitungsrohr c an
die engste Stelle des Venturirohres angeschlossen, an der der geringere Druck herrscht,
während die obere Seite des Zylinders durch das Druckleitungsrohr d mit der weitesten
Stelle auf der Einströmungsseite verbunden ist, wo ein größerer Druck auftritt.
Der in dem Zylinder a befindliche Kolben e überträgt seine Auf- und Abwärtsbewegungen
auf den Schreibstift f durch einen dünnen Draht g, der um die drehbare Scheibe
1a läuft. Der Schreibstift f bewegt sich in einer Geradführung längs der
Registriertrommel i und trägt ein Gewicht k zum Ausgleich des Kolbengewichtes. Mit
der Scheibe h ist eine Gleitrolle m
fest verbunden. Die Scheibe 1a
ist auf der gegenüberliegenden Seite zum Gewichtsausgleich der Gleitrolle entsprechend
ausgewuchtet. Dreht sich die Scheibe h durch Bewegung des Kolbens e, so beschreibt
die Gleitrolle m einen Kreisbogen und rollt bei dieser Bewegung längs der Kurvenlaufbahn
n des Hebels p, der um
die Achse q schwingt und hierbei zum Ausschlag
gebracht wird. Am Ende des Hebels P ist ein Gewicht r befestigt, durch dessen Verschiebung
der Abstand des Hebelschwerpunktes vom Drehpunkt q in gewissen Grenzen verändert
werden kann. Die Kurve n ist derartig gestaltet, daß dem durch den Kolben e dem
Hebel p mitgeteilten Drehmoment der Kraft in jeder Stellung ein Drehmoment der Last
das Gleichgewicht hält.
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Bei einem Venturimesser wirkt die Vorrichtung folgendermaßen Tritt
kein Durchfluß durch den Venturünesser auf, so ist der Druck über und unter dem
Kolben e gleich und der Gewichtshebel f sinkt in die Ruhestellung,
zieht den Kolben e in die oberste Stellung und den Schreibstift f in die tiefste
Stellung (Nullstellung) der Skala. Tritt jetzt ein Durchfluß auf, so ist der Flüssigkeitsdruck
im Rohr c infolge der größeren Durchflußgeschwindigkeit geringer als im Rohr d,
d. h. unter dem Kolben e wirkt der Druck geringer als über ihm. Infolgedessen wird
der Kolben e abwärts gezogen. Gleichzeitig schlägt der Belastungshebel P aus und
vergrößert die Belastung auf den Kolben e in entgegengesetzter Richtung so lange,
bis der Überdruck ausgeglichen ist. Der Schreibstift f bleibt alsdann in gewisser
Entfernung vom Nullpunkte stehen. Vergrößert sich jetzt der Durchfluß, z. B. auf
das Doppelte, so steigt der am Kolben e wirkende Druckunterschied erfahrungsgemäß
im quadratischen Verhältnis, also auf das Vierfache.' Infolgedessen sinkt der Kolben
e weiter, indem gleichzeitig die Belastung durch den Gewichtshebel P steigt. Die
Kurvenbahn 7a ist nun in diesem Beispiel so angeordnet, daß diese Gegenbelastung
ebenfalls im quadratischen Verhältnis zum Hub der Schreibfeder steigt. Es muß alsdann
der Ausgleich zwischen Drehmoment der Kraft und Drehmoment der Last erfolgen, wenn
der Kolben e um das Doppelte gesunken und infolgedessen der Schreibstift f um das
Doppelte gestiegen ist. Der Meßteil bzw, der Schreibstift steigt bzw. sinkt demgemäß
trotz quadratischer Änderung des Druckunterschiedes im gleichen Verhältnis wie die
Strömungsgeschwindigkeit im Venturimesser, und da die Durchflußmenge in der Zeiteinheit
in festem Verhältnis zur Strömungsgeschwindigkeit ist, so erhält man eine Durchflußskala
mit gleichmäßiger Gradeinteilung und ein planimetrierbares Diagramm.
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Die Form der Kurve n läßt sich berechnen und ihre Richtigkeit ist
durch praktische Versuche bestätigt. Die Größe des Ausschlagwinkels des Hebels p
und der Scheibe la hängt von dem Gewicht des Hebels f ab. Bei großem Gewicht ist
der Ausschlag geringer als bei kleinem, wobei gleiche Druckverhältnisse im Zylinder
a vorausgesetzt sind.
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Um nun für verschiedene Druckmeßbereiche im Zylinder a dieselbe Meßteilung
am Vordruck i
benutzen zu können, ist eine Gewichtsveränderung des Hebels
..p das gegebene Hilfsmittel. Durch diese ändert sich aber im allgemeinen die Gestalt
der Kurve n.- Nach der Erfindung ist nun diese Änderung der Kurve nicht nötig, wenn
die Belastungsveränderung des Hebels derart ausgeführt wird, daß sich dadurch die
stabile Gleichgewichtslage des Hebels P (ohne Beeinflussung durch m) nicht verändert.
Zu diesem Zweck ist das Gewicht y derart verstellbar, daß die Verschiebungsachse
sich mit der Verbindungslinie des Schwerpunktes vom Hebel P ohne Gewichtsbelastung
mit dem Drehpunkte q deckt. Ist letzteres nicht der Fall, so ändert sich durch Gewichtsverschiebung
die Ruhelage des. unbeeinflußten Hebels P, und dieser Stellung müßte jedesmal der
Nullpunkt der Kurve rz angepaßt werden.
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Bei Wassermessungen in drucklosen Leitungen und offenen Kanälen tritt
folgendes ein: Als Meßteil wird ein Schwimmer zweckmäßig von zylindrischer Gestalt
verwendet, der die Stauhöhe des Wasserspiegels vor einer Überlauf- oder Durchlauföffnung
mißt und auf eine Skala überträgt. Die Stauhöhe ist bei derartigen Messungen ebenfalls
nicht unmittelbar proportional der Durchflußgeschwindigkeit, sondern steht in gewissem
anderen Verhältnis zu ihr. Dadurch treten bei derartigen Meßeinrichtungen ebenfalls
die geschilderten Schwierigkeiten beim Ablesen und Bestimmen der Durchflußmengen
auf. In diesen Fällen wird nach der Erfindung die Scheibe h durch den Schwimmer
. zwangläufig bewegt, so daß der Gewichtshebel p als veränderliche Belastung unmittelbar
auf den Schwimmer wirkt. Er taucht um so tiefer in die Flüssigkeit ein, je höher
er steigt bzw. je größer seine Belastung wird. Die Führungskurve ia muß in jedem
Falle den Betriebsverhältnissen des Schwimmers angepaßt werden. Hierdurch wird auch
trotz unproportionalen Verhältnisses zwischen Stauhöhe und Strömungsgeschwindigkeit
ein unmittelbar proportionales Verhältnis zwischen Schwimmerbewegung und Strömungsgeschwindigkeit
erreicht und auf die Registrier-oder Anzeigeskala übertragen.
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Soll die Vorrichtung nur zur Anzeige dienen, so kann die Registriertrommel
i mit Schreibstift f fortfallen. An der Scheibe lt ist dann ein. Zeiger
zu befestigen, der den Durchfluß in der Zeiteinheit auf einer segmentförmigen Skala
mit proportionaler Teilung anzeigt.
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An Stelle des Belastungsgewichtes y kann auch eine Federbelastung
treten. Die Übertragung zwischen Meßteil e und Scheibe h kann auch mit Übersetzung
erfolgen, so daß der Hub des Schreibstiftes f anders als der des Meßteiles e ist.
Ferner kann die Schreibtrommel i auch wagerecht liegen, indem zwischen der Scheibe
h und dem Gewicht k noch
Führungsrollen zur Richtungsänderung
des Drahtes oder der Schnur g angeordnet werden.