-
Einrichtung zur genauen lWessung von Gas- und Flüssigkeitsmengen mittels
Pitotrohre. In Rohrleitungen von größerem Durchmess@er ist bekanntlich die Geschwindigkeitsverteilung
über den Rohrquerschnitt hinweg je nach Umständen sehr verschieden. Es genügt daher
nicht, nur an einer Stelle des Rohrquerschnittes zu messen und den gefundenen Wert
als Mittelwert für den ganzen Rohrquerschnitt anzusehen. Vielmehr ist es, um ein
zutreffendes Ergebnis zu erzielen, erforderlich, sich den gesamten Querschnitt in
bestimmte Zonen eingeteilt zu denken, in jedem einzelnen dieser Querschnittsteile
die Geschwindigkeit zu bestimmen und hieraus unter Berücksichtigung der Größe der
einzelnen Querschnittszonen die mittlere Geschwindigkeit zu bestimmen, womit sich
dann auch das mittlere Gasvolumen ergibt.
-
Man hat nun versucht, durch Anordnung einer Anzahl in geeigneter Weise
auf den Querschnitt verteilter öffnungen in einem gemeinschaftlichen Meßrohr den
mittleren Geschwindigkeitsdruck abzufangen. Aber auch durch eine solche Anordnung,
wie sie z. B. die deutsche Patentschrift 4,3932 zeigt, kann der tatsächliche mittlere
Geschwindigkeitsdruck, wenn die Geschwindigkeiten an den verschiedenen öffnungen
erheblich verschieden voneinander sind, nicht zustande kommen. Es werden innerhalb
eines solchen; Staugerätes zweifellos Strömungen von Stellen höheren
nach
Stellen niedrigen Druckes stattfinden. Abgesehen von unbestimmten und unbestimmbaren
Beeinflussungen kann daher von einem solchen Staugerät kein höherer Druck abgegeben
werden, als der kleinste Geschwindigkeitsdruck ist, der auf irgendeine der öffnungen
in diesem gemeinschaftlichen Meßrohr ausgeübt wird.
-
lach vorliegender Erfindung werden ebenfalls eine Anzahl über den
Querschnitt hinweg in geeigneter Weise verteilter Stauöffnungen angeordnet, von
denen aber jede einzelne durch eine gesonderte Leitung den an der betreffenden Stelle
vorhandenen Druck auffängt und durch eine gesonderte Leitung nach außen hin, nach
einem Meßapparat führt. Diese Anordnung ermöglicht die unmittelbare Ablesung oder
Anzeige der tatsächlichen mittleren Geschwindigkeit oder mindestens eines Wertes,
welcher die tatsächliche mittlere Geschwindigkeit praktisch erreicht, unbeeinflußt
davon, wie die Geschwindigkeitsverteilung über den Rohrquerschnitt hinweg ist.
-
Bei der praktischen Ausgestaltung der Einrichtung ergeben sich zwei
verschiedene Ausführungsarten. Bei der einen kommen Flüssigkeitsschenkelmanometer
zur Anwendung, wobei, abgesehen von der für alle Stauöffnungen gemeinsamen Meßstelle
für den statischen Druck, für jede Stauöffnung ein besonderer Meßschenkel in Anwendung
kommt, so daß auch für jede Meßstelle der Geschwindigkeitsdruck besonders abgelesen
werden kann. Bei der zweiten Ausführungsart werden die gesonderten Leitungen nach
Druckmessern mit verschieblichen Wänden geführt, die die empfangenen Kräfte auf
eine gemeinsame Anzeige- oder Registriervorrichtung übertragen. Die Meßstelle für
den statischen Druck kann bei beiden. Ausführungsarten gemeinsam sein, da dieser
in den verschiedenen Querschnittszonen praktisch annähernd der gleiche ist.
-
In den Abb. i bis 4 sind einige Ausführungsbeispiele der Einrichtung
dargestellt, und zwar zeigt die Abb. i die Ausführungsart mit Schenkelmanometer,
die Abb. a bis ,1 die Ausführung von Druckmessern mit verschiebbaren Druckwänden,
deren Kraft auf eine gemeinsame Anzeige- oder Registriervorrichtung zur Wirkung
kommt.
-
Bei der Anordn ng nach Abb. i sind über den Querschnitt hinweg fünf
Meßstellen Ml, M., Ms, All, A13 zur Aufnahme der an diesen Stellen vorhandenen Geschwindigkeitsdrucke
und eine Meßstelle Mg zur Aufnahme des statischen Druckes vorhanden. Letztere führt
zu einem gemeinschaftlichen Flüssigkeitsaufnahmegefäß, in welchem die Meßrohre r1
bis r,, eingesetzt sind. Jedes dieser Meßrohre steht durch je eine gesonderte Zu-Leitung
mit der zugehörigen Meßstelle Ml bis M5 in Verbindung und empfängt daher gesondert
den daselbst vorhandenen Geschwindigkeitsdruck. Sind die Meßstellen Ml bis M; auf
flächengleiche Querschnittsteile verteilt, so gibt die Addition der in den fünf
Meßrohren r1 bis Y;; angezeigten Werte, geteilt durch die Anzahl. der Ablesungen
(in dem Beispiel 5), den mittleren Geschwindigkeitsdruck und unter Zuhilfenahme
des Rohrquerschnittes die hindurchgehende Gasmenge.
-
Die Meßrohre r1 bis r.5 können sowohl senkrecht als auch geneigt und
drehbar zum Gefäß n oder auch in anderer Art angeordnet sein.
-
Um die gleiche Einrichtung für Gasrohre von verschiedenem Druckmesser
anzuwenden, werden zweckmäßig die einzelnen Staurohre nicht fest miteinander verbunden,
sondern verschieblich angeordnet, um die Stauspitzen ohne weiteres entsprechend
der gewählten Entfernung dar Meßstellen einstellen zu können..
-
Bei der Anordnung nach Abb. a sind im Rohrquerschnitt die drei Meßstellen
Ml, M., M3 angeordnet, die zur Aufnahme des Strömungsdruckes dienen, und eine Meßstelle
b1.i, die den statischen Druck aufnehmen soll. In einem nach außen hin geschlossenen
Gehäuse b sind drei dünnwandige Meßglocken g1, g,, "p, angeordnet, die mit dem unten
offenen Teil in eine Sperrflüssigkeit tauchen und oben, starr miteinander verbunden,
an einem gemeinschaftlichen Wiegegestell hängen, derart, daß eine bestimmte Hubhöhe
dieser Glocken auch einer bestimmten auf sie ausgeübten Kraftäußerung entspricht.
Unter die Glockengl bis g3 führen die Rohre r@l, r, die über dem Flüssigkeitsspiegel
enden und nach außen hin in geeigneter Weise, etwa durch Rohrleitungen, mit den
Meßstellen Ml bis Ms verbunden sind. Das geschlossene Gehäuse b steht mit der Meßstelle
M_l für den statischen Druck in Verbindung. Zwischen den Meßstellen lbfl, M., M3
einerseits und der Meßstelle M4 anderseits ist ein Druckunterschied vorhanden, herrührend
von der Strömungsenergie des im Rohrquerschnitt f strömenden Gases. Dieser Druckunterschied
kommt dementsprechend auf die Glocken g1 bis g3 gesondert zur Wirkung. Sie werden
entsprechend diesem Druckunterschied angehoben und eine Bewegung nach oben ausführen,
die in geeigneter Weise auf einen Zeigeroder sonstige Anzeigevorrichtung übertragen
wird.
-
Damit nun der von sämtlichen drei Glocken ausgeübte Hub und somit
auch der Ausschlag des Anzeigeorgans (Zeiger, Schreibstift) dem tatsächlichen Mittelwert
der Strömungsenergie aus sämtlichen drei Meßstellen Ml bis Ms
nahekommt,
ist der Querschnitt der Meßglocken g1 bis g3 in dem gleichen Verhältnis gewählt,
wie die Unterteilung des Rohrquerschnitts f durch die Anordnung der Meßstellen Ml
bis M3 erfolgt ist. Ist beispielsweise die Anordnung der Meßstellen Ml bis M3 derart
getroffen, daß dadurch der Querschnitt f des Rohres in drei gleiche Teile erfolgt,
so ist auch der Querschnitt der Glocken g1 bis g; untereinander gleich; würde die
durch die Meßstellen Ml und M3 vertretene Querschnittsfläche je doppelt so groß
sein als die durch M, dargestellte, so würde auch der Querschnitt der Glocke g1
und g3 doppelt so groß anzunehmen sein als der Querschnitt der Glocke g.. Jedenfalls
ist bei Bemessung der Glockenquerschnitte stets dasjenige Verhältnis einzuhalten,
wie die Unterteilung des Rohrquerschnitts f durch die Anordnung der 1VIeßstellen
vorgenommen ist. Dann wird der von der Einrichtung angezeigte Wert dem Mittelwert
der aufgenommenen Druckunterschiede aus sämtlichen Meßstellen praktisch entsprechen.
-
Statt Hubglocken könnten auch Kolben, Membranen o. dgl. Verwendung
e finden.
-
Bei der Ausführung nach Abb. 5 ist der Rohrquerschnitt in fünf Flächenstücke
eingeteilt, deren Anordnung aus Abb. r1 ersichtlich ist. Es kommt dabei (Abb. 3)
nur eine einzige Glocke g zur Anwendung, die jedoch durch dünne Wände in fünf voneinander
geschiedene Querschnittsflächen f1 bis fi geteilt ist. Diese Unterteilung erfolgt
in dem gleichen Verhältnis, wie die Unterteilung der Fläche/ des Gasrohres vorausgesetzt
ist, wobei bei diesem die Unterteilung nur gedacht; nicht, wie bei der Glocken,
, tatsächlich durchgeführt ist. Die Abb. ¢, die die Unterteilung des Gasleitungsquerschnittes
darstellt, entspricht somit gleichzeitig dem Querschnittsbild der Glocke g.
-
In die Teile f1 bis f;, der Glocke g führen die Rohre r, bis r5, die
mit den Meßstellen M, bis M5 durch Rohrleitungen in Verbindung stehen. Die Glockeg
taucht in eine Flüssigkeit ein, die sich im Gefäß c befindet und darin in geeigneter
Weise geführt ist. Durch angeordnete Schwimmerkörper s wird die Glocke g in der
Flüssigkeit in der Schwebe gehalten. Nach oben hin trägt die Glocken, eine Schreibeinrichtung,
welche den Glockenhub an einem um eine Uhrwerkstrommel gelegten Papierstreifen in
geeigneter Weise aufzeichnet. Das Ganze ist in einem geschlossenen Gehäuse b untergebracht,
das durch `eine Rohrleitung mit der Meßstelle MG für den statischen Druck verbunden
ist. Infolge der getroffenen. Anordnung wirkt auf die Glocke g von unten her der
Strömungsdruck des Gases, verteilt auf die Flächen der Glocke, wie er von den Meßstellen
Ml bis (Y1 empfangen wird, zuzüglich des statischen Druckes, auf die Gesamtfläche
der Glocken# von oben her hingegen nur der statische Druck. Auf die Glocke kommt
somit nur der Geschwindigkeitsdruck zur Wirkung, und zwar als praktisch genauer
Mittelwert aus sämtlichen Meßpunkten. Damit wird sich die Glockeg dem auf sie ausgeübten
Geschwindigkeitsdruck entsprechend heben und durch die mit ihr in Verbindung stehende
Schreibeinrichtung den Wert in geeigneter Weise aufzeichnen und anzeigen.
-
Die den Druckunterschied aufnehmenden Meßorgane (Glocken) können auch
in anderer Art als beschrieben ausgebildet sein.
-
Bei Verwendung geeignet durchgebildeter Druckunzerschiedsmesser können
auch Flüssigkeiten mit den Einrichtungen gemessen werden.