DE341572C

DE341572C - Verfahren und Vorrichtung zum Messen der Dichte eines Gases

Info

Publication number: DE341572C
Application number: DE1920341572D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1920-03-06
Filing date: 1920-03-06
Publication date: 1921-10-04
Also published as: FR530518A; GB159845A; NL10383C

Description

AUSGEGEBEN AM 4. OKTOBER 1921

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

-JVr 341572 -KLASSE 421 GRUPPE

Georg König in Berlin-Dahlem.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen der Dichte von Gasen. Es ist bekannt, die Dichte eines Gases dadurch festzustellen, daß man einen Körper in dem zu messenden Gase bewegt und die zu seiner Bewegung erforderliche Kraft bestimmt. Dieser im Patent 269862 enthaltene Grundgedanke soll nach dem genannten Patent dadurch verwirklicht werden, daß man die Kraft unmittelbar aus der Größe des Widerstandes bestimmt, welchen das Gas der Bewegung des Körpers je nach seiner Dichte entgegensetzt.

Nach der vorliegenden Erfindung wird nun der obenerwähnte 'Grundgedanke auf mittelbarem Wege gelöst, und zwar dadurch, daß ein in dem zu messenden Gas bewegter Körper eine Strömung beliebiger, z. B. kreisförmiger, geradliniger oder kurvenartiger Form erzeugt, deren Bewegungsenergie von· einem auf ein Meßsystem wirkenden beweglichen Körper aufgezehrt wird. Zweckmäßig ist es, eine kreisförmige Strömung zu wählen, so daß ein aerodynamisches Drehfeld, entsteht, in welchem der beweglich angeordnete Gegenkörper durch Drehung abgelenkt wird.

Gegenüber einer Einrichtung, die auf dem Prinzip beruht, durch einen in dem zu messenden Gase mit konstanter Geschwindigkeit sich drehenden Körper einen Strömungsdruck zu erzeugen, welcher dann durch empfindliche manometrische Einrichtungen gemessen wird, hat das Verfahren und die -Vorrichtung zu dessen Verwirklichung gemäß der Erfindung wesentliche Vorteile. Sie bestehen "darin, daß in einer kleinen, unempfindlichen Apparatur eine verhältnismäßig große Energie für die Messung zur Verfügung steht, so daß sichere Meßgrößen erreicht werden. Außerdem wird in einfachster Weise die unmittelbare Anzeige der Verhältniswerte zwischen dem zu messenden Gase und einem Vergleichsgase ermöglicht.

Auf der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsformen der Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Fig. ι zeigt den grundsätzlichen Aufbau einer solchen Vorrichtung. Das gasdichte Gehäuse G bildet die Meßkammer K, W ist der mittels eines beliebigen Antriebes T bewegte Körper, α und b bilden die Zutrittsöffnungen für das zu messende Gas und ein Vergleichsgas. Wird der Körper W durch den mechanischen Antrieb bewegt, so· wind das Gas, dessen Dichte zu bestimmen ist, in Bewegung gesetzt und dadurch der Gegenkörper M, welcher mittels der Achse m mit einem geeigneten Meßsystem verbunden ist, so weit aus seiner Ruhelage bewegt, bis ein Gleichgewicht zwisehen der Strömungsenergie des zu messenden Gases und dem Widerstand, welchen das Vergleichsgas, beispielsweise Luft, der Bewegung des Gegenkörpers M entgegensetzt, hergestellt ist. Von der Achse m mag dann beispielsweise ein Zeiger mittelbar oder unmittelbar beeinflußt werden, welcher über eine Skala gleitet, die den Verhältniszahlen aus den verschiedenen Dichten des zu messenden Gases zur konstanten Dichte desVergleichsgases proportional ist.

In Fig. 2 ist eine für die Praxis besonders

geeignete Ausführungsform dargestellt, und zwar sind zwei Meßvorrichtungen der nach Fig. ι gekennzeichneten Art vorgesehen, von denen die eine, K₁, mit dem zu messenden Gase und die andere, K₂, mit dem Vergleichsgase angefüllt sein mag. Beispielsweise seien die Systeme von einem einzigen mechanischen Mittel angetrieben und über das konstruktiv beliebig ausgebildete Triebwerk T₁, r₂, r_z, r_i derart miteinander verbunden, daß sie sich im Sinne der Pfeilrichtungen einander entgegenbewegen. Um die Dichte des zu messenden Gases durch einfache Zeigerablesung zu ermöglichen, werden erftndungsgemäß die Achsen M₁ und m₂ der Meßsysteme parallel zueinander angeordnet und mit Hebeln H_1T H_T verseheir_r welche' durch das Zwischenglied Z an ihren freien Enden miteinander verbunden sind. Dieses Zwischenglied wird größer oder kleiner ausgeführt als der Abstand der Achsen W₁, m₂ der Meßsysteme. Dadurch wird erstmalig die Aufgabe gelöst, eine derartige Kupplung beider Systeme zu erreichen, daß die Größe der resultierenden Bewegung beider Meßsysteme dem. Verhältnis der Gasdichte entspricht. Der Ausschlag, den die beispielsweise trapezartig gekuppelten Meßachsen ausführen, ist dem Verhältnis der Dichte des zu messenden zu der des Vergleichsgases proportional. Wird nun einer der Hebel, z.B. H₁, als Zeiger ausgebildet, so kann man ihn über eine entsprechend geeichte Skala gleiten lassen und dann unmittelbar den jeweiligen Dichtegrad des zu messenden Gases ablesen. Es kann auch ein besonderer Zeiger auf eine der Achsen Wi₁ oder m₂ angebracht werden, der natürlich parallel dem zugehörigen Hebel H₁ oder H₂ anzuordnen ist. Besonders einwandfreie Messungen auf Grund- des erfindungsgemäßen Verfahrens sind dadurch zu erreichen, daß die Gasströmung innerhalb des eigentlichen Meßgehäuses in einer in sich geschlossenen, von der Zu- und Abführung des zu messenden Gases unabhängigen Bahn, also sozusagen im Nebenschluß zur Zu- und Abfuhr des Gases, verläuft. Diese Erkenntnis ist durch die Aus-' führungsform nach Fig. 3 verwirklicht. In der Förderkammer mit dem Förderrad R, die beispielsweise mit dem gasdichten Gehäuse zu einem Ganzen vereinigt ist, wird das Gas angesaugt und von dort in die Meßkammer gefördert. Das Förderrad R ist dabei auf derselben Achse wie der zu bewegende Körper W angeordnet.

In Fig. 4 ist eine besondere Ausführungsform des Erfindungsgedankens dargestellt, in welcher durch den bewegten Körper W in der Meßkammer K das zu messende Gas in dem beispielsweise röhrenförmig ausgebildeten Kanal k säulenartig zusammengefaßt wird. Die Gassäule wirkt dabei auf den Gegenkörper M des in diesem Kanal angeordneten Meßsystems ein. '

Die Ausführungsform zeigt gleichzeitig die zweckmäßige Gestaltung des bewegten Körpers W als Schaufelrad. Ebenso kann der Gegenkörper als Schaufelrad ausgeführt sein. Erfindungsgernäß werden die einzelnen Flügel des einen oder anderen Rades oder auch beider verstellbar ausgeführt, zum Zwecke, das aufgefangene Moment im Verhältnis zum aufgewandten einstellen zu können.

In Fig. 5. ist eine weitere einfache Ausführungsform der Vorrichtung dargestellt. Sie ist gekennzeichnet durch zwei Meßkammern K₁ und K₂, von denen die eine, wie im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2, mit dem zu messenden Gas, die andere mit dem Vergleichsgas gefüllt wird. Die bewegten Körper W₁ und- W₂ beider Kammern sind auf einer gemeinsamen Achse angeordnet, ebenso die Gegenkörper der Meßsysteme M_x und M₂. Beide Achsen m und w sind ineinandergeschoben und gegeneinander beweglich. Die Achse der. Meßsysteme sei beispielsweise in Achatlagern aufgehängt, ζ ist der auf dieser Achse angeordnete Zeiger des Meßsystems und g eine davor befindliche- Glasscheibe, durch welche man die Ablenkung des Zeigers beobachten kann. Der Antrieb der bewegten Körper W₁ und W₂ erfolgt wieder auf beliebige Weise, z. B. durch eine Dampf- oder Gasturbine, die in der Fig. '5 mit T bezeichnet ist. Die bewegten Körper W₁ und Ii^₂ werden -ate Propeller ausgebildet und die Steigung der Flügel des einen Rades gegenüber derjenigen des anderen derart ausgeführt, daß auf die Gegenkörper JkT₁ und M₂ entgegengesetzte Drehmomente ausgeübt werden. Befindet sich in beiden Kammern gleich dichtes Gas, so ist ohne weiteres einzusehen, daß eine Bewegung der Drehachse m mit dem Zeiger g nicht erfolgen kann,, das Meßsystem bleibt in der Ruhelage. Hat dagegen das zu messende Gas eine abweichende Dichte von dem Vergleichsgas, so wird die Achse m in Drehung versetzt. Um das notwendige Gleichgewicht nach einer dem Verhältnis der verschiedenen Dichten der zu vergleichenden Gase entsprechenden Drehung der Meßachse« aus ihrer Ruhelage herzustellen, ist es erforderlich, daß die Gestaltung eines der beiden als Flügelräder ausgebildeten Gegenkörper der Meß- systeme in ganz bestimmter Weise vorgenommen wird. Fig. 6 zeigt die notwendige Anordnung. Das Schaufelrad' hat verschieden lange Flügel, welche im Gehäuse teilweise abgedeckt sind, so daß-nur die kürzesten über einen Teil des Umfanges frei sind. Bei zunehmender Ablenkung im Sinne des Pfeiles

treten mehr und mehr länger werdende Flügel ' in den unabgedeckten Teil des Raumes. Dadurch wird die wirksame Kraft bzw. Gegenkraft vermehrt und das System auf diese Weise ins Gleichgewicht gebracht. Die Ablenkung des Zeigers¹ z, weicher über eine Skala in der oben bereits erläuterten Ausführung gleitet, zeigt dann'die Dichte des zu messenden Gases unmittelbar an.
ίο Bei Temperaturdifferenzen zwischen dem Vergleichsgas und dem zu messenden Gase kann eine der bekannten Einrichtungen zum Ausgleich der Temperatur eingeschaltet werden.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Verfahren zum Messen der Dichte eines Gases, welches in einem gasdichten Gehäuse durch einen bewegten Körper in Strömung versetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsenergie der in beliebiger Form, z. B. kreisförmig, geradlinig oder kurvenförmig, verlaufenden Gasströmung von einem auf ein Meßsystem wirkenden beweglichen Gegenkörper aufgezehrt wird.

2. Vorrichtung· zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus zwei miteinander gekuppelten Systemen, von denen das eine das zu messende Gas, das andere ein Vergleichsgas enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen (m_v m₂) beider Vorrichtungen parallel angeordnete Hebel (H₁, H₂) tragen und an ihren freien Enden durch ein Zwischenglied (2) miteinander verbunden sind, welches größer oder kleiner ist als der Abstand der Meßachsen (W₁, m₂) voneinander.

3. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß außer der Meßkammer (K) eine Förderkammer (F) angeordnet ist, in welcher in an sich bekannter Weise eine Druickhöhe erzeugt wird, um die selbsttätige Förderung des Gases in die Meßkaimimer ohne Beeinflussung der Strömung innerhalb- der Meßkammer, im Nebenschluß zur Zu- und Abfuhr des Gases, zu. ermöglichen.

4. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zu messende, in Strömung versetzte Gas zu einer Säule (k) zusammengefaßt wird, in welcher der Gegenkörper (M) des Meßsystems angeordnet, ist.

5. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus zwei Meßvarrichtungen, von denen die eine das zu messende Gas und die andere das: VergJeichsgias enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Meßvorrichtungen derart angeordnet sind, daß die bewegten Körper (W₁, W₂) und die Gegenkörper (Af₁, M₂) der Meßsysteme je auf gemeinsamer Achse (m bzw. w) angeordnet sind, wobei die bewegten Körper (W₁, W₂) als Propeller ausgebildet und die Steigung der Flügel des einen Körpers (W₂) derart ausgeführt ist, daß auf die Gegenkörper (M₁, M₂) der Meßsysteme entgegengesetzte Drehmomente ausgeübt werden.

6. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, "daß der Gegenkörper eines der beiden Meßsysteme mit Flügeln verschiedener Länge (Fig. 6) ausgebildet ist, welche bei der Bewegung des Gegenkörpers je nach der Größe seiner Ablenkung alus der Ruhelage nacheinandter z,ur Wirkung kommen.

Hierzu t Blatt Zeichnungen.