DE357449C - Stroemungsmesser fuer offene Kanaele - Google Patents

Stroemungsmesser fuer offene Kanaele

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DE357449C
DE357449C DEB95044D DEB0095044D DE357449C DE 357449 C DE357449 C DE 357449C DE B95044 D DEB95044 D DE B95044D DE B0095044 D DEB0095044 D DE B0095044D DE 357449 C DE357449 C DE 357449C
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/002Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow wherein the flow is in an open channel
    • G01F1/005Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow wherein the flow is in an open channel using floats

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Description

  • Strömungsmesser für offene Kanäle. Die Erfindung betrifft Vorrichtungen zum Messen der Durchflußmengen von Flüssigkeiten in offenen Kanälen und ferner Einrichtungen zur fortgesetzten Registrierung derselben.
  • Die Erfindung betrifft hauptsächlich. Einrichtungen, mit deren Hilfe der Niveauunterschied der Flüssigkeit, z. B. Wasser, an zwei Punkten im Kanal (d. h. die hydrauliscbe Neigung zwischen den beiden Punkten) und die Tiefe des Wassers an einem der besagten Punkte oder an einem dazwischen oder danebenliegenden Punkt benutzt werden, um den Mechanismus anzutreiben, so (laß er das Durchflußvolumen des Wassers anzeigt oder registriert.
  • Abb. i: ist eine schematische Skizze des Apparates.
  • Die Abb. 2 bis 4 stellen die bauliche Durchbildung dar.
  • Abb. 2 ist eine Ansicht des Apparates mit dem Zifferblatt und der Registriertrommel. Abb. 3 zeigt die Anordnung der Nocken und deren Übertragungsmechanismus.
  • Abh. 4 ist ein Querschnitt der Vorrichtung. Die Einzelheiten des Rahmenwerkes und das Gehäuse ebenso wie die elektrischen oder anderen Apparate, mittels deren das Steigen und Fallen des Wassers übertragen wird, sind fortgelassen.
  • Zur Ausführung der Erfindung sind zwei Schwimmer2 und 3 in geeigneter Entfernung voneinander in der Längsrichtung des Kanales angeordnet, so daß der Niveauunterschied zwischen den beiden Schwimmern auf den Meßapparat übertragen wird.
  • Die Entfernung zwischen den beiden Schwimmern kann sehr bedeutend sein mit Rücksicht auf die flache hydraulische Neigung, welche in den meisten offenen Kanälen herrscht. Die Übertragung von den Schwimmern auf den Meßapparat ist daher vorzugsweise elektrisch und jeder beliebige Apparat kann verwendet werden, welcher den Wasserstand auf diese Entfernung zu übertragen vermag.
  • Das Durchflußvolumen fürr die Zeiteinheit Q ist gleich dem Produkt der QuerschnittsflächeA des Kanales und der Geschwindigkeit V der Flüssigkeit, also Q = A V. Die Geschwindigkeit V der Flüssigkeit potenziert die hydraulische Neigung F, die hy- draulische Durchschnittstiefe R und den Reibungskoeffizienten des Kanales, n. V kann als Funktion von S, R, it ausgedrückt werden in Verbindung mit gewissen willkürlichen Konstanten nach Kutters oder einer anderen bekannten Formel.
  • Durch geeignete Mechanismen kann der Wert von V in jedem Augenb4ick durch die Stellung der beiden Schwimmer angegeben -werden. Mittels geeigneter Einrichtung kann der Wert von A auf einem Punkt des Kanales von dem Niveau des Schwimmers an besagtem Punkte -efolgert werden. Wenn diese Werte von A und V logarithmisch dargestellt und durch Zeiger angezeigt werden, die sich vor logarithmischen Skalen bewegen, wird die algebraische Summe der Bewegungen gleich sein dem Logarithmus von Q. Bei Ausführung der Erfindung werden die senkrechten Bewegung.-n der beiden Schwimmer durch ein Differentialgetriebe 4 auf eine Welle 5 derart übertragen, daß der Drehungswinkel der Welle im Verhältnis zu dem Niveauunterschied der beiden Schwimmer steht, also zur hydraulischen Neigung. Auf dieser Welle oder auf einer von ihr angetriebenen Welle 6 ist ein Nocken 7 vorgesehen, der als »Geschwindi,o"keitsnocl,en« bezeichnet werden kann. Er ist so geformt, daß er auf einen Zeiger 8, welcher vor einer Skala 9 steht, eine Verschiebung überträgt, die im Verhältnis steht zu dem Logarithmus des »Geschwindigkeitsverhältnisses« der Flüssigkeit im Kanal. Ein dritter Schwimmer, der der »Tiefenschwinliner« genannt werden kann, betätigt durch ein geeignetes Getriebe einen zweiten Nocken io, der auf einer Welle i i aufgekeilt ist. Man kann ihn als »Querschnittsnocken« bezeichnen. Er- ist so gebaut, daß er auf die obenerwähnte Skala eine Verschiebung überträgt, die im Verhältnis steht zum Logarithmus des »Soll-Ausflusses« des Kanales. Kontaktstücke oder Rollen 12 und j3, die geeignet geführt sind, werden durch geeignete Mittel gegen die Nocken 7 und io angedrückt, und die «#,7erschiebung dieser Kontaktrollen, welche durch die Drehung der Nocken bewirkt wird, überträgt sich auf den Zeiger8 und die Skalag. Die Verschiebung des Schwimmers mit Bezug zur Skalag ist die Summe der beiden erwähnten Verschiebungen, also proportional zum Ausflußlogarithmus Q; und da die Skala logarithmisch geteilt ist, zeigt der Zeiger den Ausfluß an.
  • Der obenerwähnte »Soll-Ausfluß<z ist der Ausfluß für jeden Querschnitt oder Tiefe, welche einer konstanten willkürlichen »Soll«-Böschung entspricht.
  • Die Verbindung zwischen den No#cken und den Wellen oder anderen Mechanismen, welche sie betätigen, kann regelbar gemacht werden durch Zwischenschaltung eines Schneckenrades oder einer tangentialen Reglerschraube, so daß der Nocken mit Bezug auf 'die Welle und auf den übrigen Mechanismus gedreht werden kann.
  • Die Skala kann feststehend angeordnet werden, -wenn man den Mechanismus einschaltet, der nötig ist, um auf den Schwimmer eine Bewegung zu übertragen, welche die Summe der beiden oben beschrieben= Bewegungen darstellt. Nach einer Methode zum Ausgleich dafür, daß das »Geschwindigkeitsverhältnis« nicht ganz unabhängig von der Wassertiefe im Kanal ist, kann der Ausschlag des Zeigers, der durch die Veränderung in der- hydraulischen Neigung bewirkt wird, von der Tiefe abhängig gemacht werden, indem man den »Geschwindigkeitsnocken« breit und sich in achsialer - Richtung zuspitzend macht, so daß sein Bewegungsbereich an einem Ende größer ist als am anderen. Die Stellung der Rollen, welche gegen den Nocken anliegen, würde durch den Mechanismus, welcher vom Tiefenschwirnmer betätigt wird, in achsialer Richtung bewegt werden. In Abb. i ist eine gleichwertige Methode, zum Ausgleich dargestellt, die aus einem veränderlichen Hebelinechanismus besteht, welcher zwischen der Kontaktrolle 1:2 und dem Zeiger 8 eingeschaltet ist. Am Ende der Stange 14, welche die Kontaktrolle 1:2 trägt, ist eine Radiusstange 15 angelenkt. Das andere Ende 16 der Radiusstange greift in einen Schlitz 17 ein, der in einem Hebel 18 angeordnet ist, dessen eines Ende auf einem festen Drehzapfen ig anomelenkt ist, und dessen anderes Ende 3o den Zeiger 8 trägt. Die Radiusstange -ist bei 21 mittels einer über eine FührungsscheibeP geführten. biegsamen Schnur mit der Stange:2-, verbunden, welche die Kontdl,ztrolle 13 trägt; eine Reglerschraube:23 ist zwischengeschaltet. Die in dem Apparat verwendeten biegsamen Schnüre sind zweckmäßig so angeordnet, daß sie über Führungsrollen P gehen und durch Gegengewichte TV straff gehalten werden, Die drehbare Skala 9, weiche von dem Tiefenschwimmer:2 betätigt wird, ist mit einem Zeiger 26 versehen, der sich auf einer feststehenden Skala 27 bewegen kann, die nach den Tiefen oder den Ouerschnitten des Kanales eingeteilt ist.
  • Die Erfindung kann-in zahlreichen Formen ausgeführt werden, aber die vorstehende Beschreibung bezieht sich hauptsächlich auf die lizinernatischen Elemente. Die Übertragung von den beiden erwähnten Nocken kann, wie dieses in Abb. i, schematisch gezeigt ist, mittels Schnüre geschehen oder durch Kontakt mit schwingenden Hebeln, die abwechselnd ihre Bewegungen durch Zahnräder oder ein anderes Getriebe auf den Anzeigerteil des .Apparates übertragen, wie dieses vorstehend beschrieben ist. Diese können anzeigen: i. das »Geschwindigkeitsverhältnis« oder die hydraulische Neigung, 2. die Tiefe oder den Querschnitt des Kanales und 3. den Ausfluß.
  • Sie können als drei konzentrische Skalenscheiben und Zeiger ausgeführt sein. Einige der Skalenscheiben können feststehend sein und die entsprechenden Zeiger beweglich oder umgekehrt.
  • Bei der baulichen Ausführung des in den Abb. 2- bis 4 dargestellten Apparates ist ein Zahnradmechanismus verwendet, um die Bewegung von den Nocken auf die verschiedenen Skalensch#eiben zu übertragen, die auf der Vorderseite des Meßapparates angeordnet sind. In der Zeichnung sind für diejenigen Teile, welche die gleichen Funktionen erfüllen wie die entsprechenden Teile in der Abb. i, die gleichen Bezugsziffern benutzt.
  • Das Differentialgetriebe 4 überträgt die Bewegungen der beiden Schwimmer auf Sperräder41 und 42 oder auf ähnliche Vorrichtungen, die durch Vermittlung von elektrischeil Apparaten, die nicht zur Er#ndung gehören, fest verbunden sind oder einen Teil derselben bilden. Die Welle 6, der »Ge-s -chwindigkeitsnocken«7 und die Kontaktrolle 12 erfüllen die bereits beschriebene Funktion. Die Kontaktrolle 12- wird von einem Hebelarm 14 getragen, der auf einer auf dem Rahmen-,verkF des Messers in geeigneter# Weise montierten Welle 141 befestigt ist. Auf dieser Welle ist ebenfalls ein Zahnsegment 14:2 aufgekeilt, welches mit einem auf der Welle 144 aufgekeilten Zahnrad 143 in ringriff steht. Auf dieser Welle ist ferner eine kreisförmige Scheibe 145 befestigt, welche eine kalibrierte Skala für den Niveattunterschied der beiden Schwimmer trägt, d.h. eine Skala der hydraulischen Neigung. Der entsprechende Zeiger 146 ist auf dem Ra-hmenwerk befestigt. Die Scheibe 145 kann ebenfalls eine Skala des »Gesch-windigkeitsverhältnisses« tragen, welche den hy- draulischen Neigungen entspricht.
  • Die auf und ab steigende Bewegung des Tiefenschwimmers:3 wird elektrisch auf die Welle i i übermittelt, die in der Verlängerung der Welle 6 und des Differentialgetriebes 4 , an geordnet ist. Die Welle ii, der Nocken io und die Kontaktrolle 13 erfüllen die bereits beschriebenen Funktionen. Die Kontaktrolle 13 wird von einem Hebelarm:2-> getragen, der auf einer in geeigneter Weise im Maschinengestell gelagerten Welle 221 befestigt ist. Auf dieser Welle ist ferner ein Zahnseginent 222 aufgekeilt, welches mit einem Zahnrad 223 in Eingriff steht. Dieses Zahnrad ist auf der-, Welle 144 angeordnet,; so daß es sich frei auf dieser drehen kann. Eine Scheibe 9, welche die Skala für den Ausfluß trägt, ist auf dem Zahnrad 2,--93 befestigt und dreht sich, mit demselben - ; der entsprechende Zeiger 8 ist auf der Scheibe 145 befestigt. Eine Tiefenskala ist auf der ringförmigen Scheibe 27 vorgesehen, welche am Rahmengestell befestigt ist, der entsprechende Zeiger sitzt auf der Scheibe g.
  • Der Registrierteil des Apparates besteht aus einer durch Uhrwerk angetriebenen Trommel 31, um welche das Blatt gewunden ist. Sie dreht sich in Berührung mit einem Schreibstift 32, der proportional zum Ausfluß in einer Richtung verschoben wird, die parallel zu der Achse (ler Trommel liegt. Diese verhältnismäßige Verschiebung kann durch achsiale Verschiebungen der Trommel tind des Schreib#stiftes bewirkt werden, die von dein Querschnittsnocken und Geschwindigj,zeitsnocken (wie in Abb. i gezeigt) übertragen werden, oder die Achse der Trommel kann feststehend sein und dem, Schreibstift wird eine Verschiebung mitgeteilt, welche ,gleich ist der algebraischen Summe der Verschiebtingen der beiden Nocken. - Bei der Ausführungsform nach Abb. 2 wird ctie RegistriertrOmInel 31 nicht in der Richtung ihrer Achse verschoben wie nach Abb. i, die Bewegung des Schreibs-Ciftes 32' wird daher von der Stimme der Winkelbewegungen der Scheiben 9 und 145 bestimmt. Um die entsprechende Bewegung des Schreibstiftes zu erhalten, ist die Scheibe 9 auf ihrem Umfange genutet, eine entsprechend genutete Scheibe 1.17 ist auf der Welle 144 befestigt oder ein Zahnrad 143, an welchem diese Scheibe 145 festsitzt. Eine biegsame Schnur, deren beide Enden auf dem Umfange der Scheiben 9 und 147 festgemacht sind, istüber geeignete Führungsrollen P geführt und um die Rolle 51 gewunden, an welcher der Schreibstift aufgehängt ist.

Claims (2)

  1. PATENT-ANSPRÜCHE-i. Strömungsmesser für offene Kanäle, gekennzeichnet durch z-v##ei Schwimmer zur Übertragung des -2\,iveauunterschiedes zwischen zwei Punkten in Verbindung mit Einrichtungen, die zur gleichzeitigen Ermittlung des Tiefenververhältnisses der Flüssigkeit zu diesem Niveauunterschiede an einem dieser Punkte oder an einem zwischen denselben oder in der Nähe derselben liegenden Punkte in demselben Kanal dienen.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch Einrichtungen (7, io), mittels deren die von den beiden Schwimmern übertragenen Bewegungen proportional zu den Logarithmen des Querschnittes und der Geschwindigkeit des Durchflusses gemacht werden.
DEB95044D 1914-06-12 1920-07-10 Stroemungsmesser fuer offene Kanaele Expired DE357449C (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
GB357449X 1914-06-12

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DE357449C true DE357449C (de) 1922-08-24

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