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Strömungsmesser. Die Erfindung betrifft einen Strömungsinesse.r mit
einer Drosselstelle, deren '.->uers,- hnitt selbsttätig so geändert wird, daß die
Cffnung jeweils ein Maß der Strömung ist. Sie besteht darin. daß nicht wie bisher
der Differenzdruck p,-p= allein auf die Drosselstelle wirkt und die entsprechend
der Größe der so eingestellten uffnung ermittelten Angaben hinterher nach dem spezifischen
Gewicht bz«-. anderen Variablen=- berichtigt werden, sondern daß von vornherein
die C)fnung nach dem Produkt von pl--p. und den in Frage kommenden Variablen eingeregelt
wird, deren Berücksichtigung vorzugsweise in an sich bekannter Weise auf logarithmischem
Wege erfolgt.
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Der neue Strömungsmesser beruht auf bekannten physikalischen Gesetzen;
zur Erleichterung seines Verständnisses sei auf diese Bezug genommen. Das Gesetz
für den Durchflul3 von Gasen durch eine Leitung mit Querschnitten von veränderlichem
Durchmesser wird bekanntlich unter Voraussetzung eines scharfkantigen Durchflußquerschnittes
ausgedrückt durch die Gleichung Q --- AK l `2 `h.
Hierbei bedeutet
Q die Anzahl Kubikmeter Gas in der Sekunde bei den in der Leitung herrschenden Zuständen,
A die Größe des Durchflußquerschnittes in Quadratmetern, h einen Durchflußkoeffizienten,
der von der Zuströmungsgeschwindigkeit und dem Verhältnis der .Querschnittsgrößen
von Durchflußquerschnitt und Rohrquerschnitt abhängt, und lt die Druckdifferenz
z«zschen beiden Seiten des Durch$ußquerschnittes in Meter Gassäule. -Es besteht
weiterhin die Gleichung Q=CQS. Hierbei bedeutet Qs die Anzahl Kubikmeter Gas in
der Sekunde unter Normalverhältnissen, C das Verhältnis z«"ischen dem Volumen irgendeiner
Menge des strömenden Gases zu dem Volumen der gleichen Gasmenge unter normalen Zuständen
der Temperatur des Druckes und der Sättigung, also unter einem Druck von 75o mm
Quecksilber, einer Temperatur von 15' C und dem Sättigungszustand. Der Wert
C kann aus der bekannten Formel
erhalten werden. In dieser für normalisierende Gasmesser häufig gebrauchten Formel
bedeutet T die Temperatur über Null, - ge: messen in C-Graden, B den absoluten Druck,
gemessen in Millimetern Quecksilber, X die Dampfspannung des Wassers bei der Temperatur
T, gemessen in Millimetern Quecksilbersäule.
Die Dichte, d. h. die
Gewichtsmenge pro Volumeneinheit, eines Gases ist gleich seinem spezifischen Gewicht
y mal der Dichte der Luft (8 kg/cbm), di@ddiert durch das oben erläuterte volumetrische
Verhältnis C, oder
Der Druck am Boden einer Gassäule ist gleich /t # D!, wobei lz die Höhe der Säule
und D die Dichte des Gases bedeutet. Bei einem Apparat vorliegender Art ist wesentlich,
denWert /tD mit Bezug auf einen gleichwertigen, aber dichteren Stoff, z. B. Wasser,
zu bestimmen. In diesen Falle wird h D = P L" wobei P die Höhe des Wassers
und seine Dichte ist. Ersetzt man den Wert von D, so wird
In dieser Gleichung ist
ein Faktor, welcher sich nur mit der Dichte der verwendeten Flüssigkeit .ändert,
deshalb als eine Konstante betrachtet und als E bezeichnet werden mag. Man erhält
so die Gleichung
Hierbei bedeutet P die Druckdifferenz in Millimetern Flüssigkeit, E eine
von dem spezifischen Gewicht der in dem Apparat verwandten. Flüssigkeit abhängende
Konstante, C das oben erläuterte voluinetrische Verhältnis, ^f das spezifische Gewicht
des Gases.
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Geht man nun wieder auf die ursprüngliche Formel
zurück und substituiert darin die Werte Q = CQS und
so ergibt sich
Da g und E beide Konstante sind, so bleibt, wenn das Verhältnis
konstant ge: halten wird, das Verhältnis
konstant und das Produkt A l( ist deshalb ein direktes Maß der strömenden
Gasmenge Q5 in normalen Einheiten.
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Eine Ausführungsform des neuen Strömungsmessers ist in der Zeichnung
dargestellt, in welcher bedeutet: Abb. i eine Draufsicht, teilweise im Schnitt nach
der Linie 1-I der Abb. 2, Abb.2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht, Abb.
3 eineu Teilschnitt zu Abb. i, Abb. 4. einen weiteren Teilschnitt zur Erläuterung
gewisser Vorgänge.
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In der Gasleitung io, i i sitzt eine Zwischenmuffe 12 mit veränderlicher
Drossel 13, die durch einen Elektromotor 14. angetrieben wird. Der Motor 14. treibt
ferner einen Registrier- und Integrierapparat 15 an, so daß die! Größe des DrosselquerschnIttes,
die ein Maß. der jeweiligen Strömungsmenge ist, die Wirkung der Registrier- und
Integriervorrichtung bestimmt. Mit der Zusträmseite io der Leitung ist eine Nebenleitung
16 verbunden, die über eine Leitung 17 nach einem Behälter 18 führt. Von der Abströmseite
geht .eine LeitLmg i9 nach einem innerhalb des Behälters 18 angeordneten Behälter
2o und über ein Winkelstück 22 mit Öffilung 23 in den Behälter i8. Die beiden Behälter
i 8 und 2o sind durch einen Flüssigkeitsabschluß. voneinander getrennt. Dieser besteht
aus Flüssigkeit in einer Schale 25 und einem Kana126, welcher die Verbindung zwischen
dem Boden des Behälters 2o und den Boden der Schale 25 herstellt. Daraus folgt,
daß die Flüssigkeit in dem Behälter 2o unter der Wirkung des Druckes des abströmenden
Gases steht, während die Flüssigkeit in der Schale 25 unter dem Druck des zuströmenden
Gases steht. Der Flüssigkeitsspiegel in der Schale 25 hängt deshalb von de!r Druckdifferenz
zwischen dem zu- und abströmenden Gase ab.
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Der Motor 1 4. wird in Abhängigkeit von dem Flüssigkeitsspiegel in
der Schale 25, d. h. in Abhängigkeit von dem Druckunterschied oder dem Druckabfall
beiderseits des Querschnitts 13, gesteuert. Zu diesem Zweck schwebt in der Flüssigkeit
der Schale 25 ein Schwimmer 27, welcher an einem Hebel 28 aufgehängt ist. Dieser
trägt Kontakte 29, welche sich.gegen feste Kontakte 3o zu legen und das Relais 32
einzuschalten vermögen, welches die Stromzufuhr von den Hauptleitungen 33 derart
steuert, daß der Motor in der einen. oder anderen Richtung arbeitet.
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Bei einer Änderung des Gasverbrauchs nimmt der Druck an der Abströmseite
des Drosselquerschnittes 13 ab, mit der Wirkung, daß der Druckabfall beiderseits
des Drosselquerschnittes oder die Druckdifferenz zunimmt. Es senkt sich deshalb
der Flüssigkeitsspiegel in der Schale 25, und der untere Kontakt 29 legt sich gegen
den unteren Kontakt 3o, wodurch das Relais 32 derart auf den Motor wirkt, daß dieser
in einer eine Vergrößerung der Mündung 13 bewirkenden Richtung umläuft. Wie bereits
erwähnt,
iiimint "der Druck an der Abströmseite des Drosselquer
Schnittes mit der Zunahme der Querschnittsgröße zu. Wenn deshalb die Größe des Querschnittes
13 zunimmt, nimmt die Größe des Druckes in dem Behälter 2o zu, und es steigt
das Flüssigkeitsniveau in der Schale =5. bis der Schwimmer :!; eine so große Aufwärtsbewegung
des Hebels 28 bewirkt, daß sich der untere bewegliche Kontakt 29 von dem
unteren Festkontakt 3o wegbewegt, worauf der Motor zum Stillstand kommt. Im Falle
einer Abnahme des Gasverbrauchs ist die eben erwähnte Wirkung des Apparates gerade
umgekehrt, d. h. es bewirkt die Abnahme des Verbrauchs eine Zunahme des Druckes
an der Abströmseitc des Querschnittes und ein Ansteigen. des Flüssigkeitsspiegels
in der Schale 25, wodurch die oberen Kontakte 29 und 30 in Anlage
gelangen und das Relais 32 so betätigt wird, daß der Motor 14 Strom erhält
und die Abnahme der Größe des Drosselquerschnittes 13 bewirkt. Wenn die Größe
des Drosselquerschnittes 13 abnimmt, nimmt der Druck an der Abströmseite
des Drosselquerschnittes ab, mit der Wirkung, daß der Flüssigkeitsspiegel in -der
Schale 2 5 sinkt, bis die oberen Kontakte 29 und 3o getrennt werden.
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Die Drossel wird in an sich hekanuter Weise von mehreren Blättern
35 gebildet, die bei 36 drehbar gelagert und außen. mit Schlitzen 37 versehen
sind. In die Schlitze treten Stifte 18 eines Stellringes 39, durch dessen
Drehung der Drosselquerschnitt verändert wird. Die Drehzapfen 36 sitzen an einem
gemeinsamen Tragring, der an einer Platte 4 i gelagert ist, welche in einem Raum
.1z der Zwischenmuffe 1a untergebracht ist. Der antrieb der Blende erfolgt durch
ein Schraubenradsegment .16 und eine Schnecke -[7, die durch eine Welle 4.9 vom
Motor 14 angetrieben wird. Ein Untersetzungsgetriebe 5o regelt die Antriebsgeschwindigkeit.
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Die Welle .19 treibt ferner die Registrier-und Integriervorrichtung
an. Diese besitzt eine in der Zeichnung nicht näher dargestellte Führungsnut, deren
Bahn durch das die Strömung von Normalgas bestimmende Gesetz festgelegt ist. Die
Bewegung dieser Scheibe erfolgt als Funktion der Größe des Drosselquerschnittes,
wie dies an sich bekannt und nicht Gegenstand der Erfindung ist. 1Iit der Trommel
kann eine schreibend.. Integriereinrichtung gekuppelt werden. Je nach dem Gasverbrauch
wird so, die Größe des Drossel; querschnittes geändert und der laiifend.e Gasverbrauch
verzeichnet.
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Die Einzelheiten der Vorrichtung zur Änderung des Drossel- oder Meßquerschnittcs
und zum Antrieb des Registriermechanismus sind hier nicht näher beschrieben, da
sic als solche nicht Gegenstand der Erfindung bilden und grundsätzlich jede geeignete
Ausbildung besitzen können.
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Bei der neuen Einrichtung wird, wie erwähnt, die öffnung an der Drossel
nicht wie bisher auf die Faktoren PI-1)2 eingerichtet und die Korrektur nach spezifischem
Gewicht usw. hinterher vorgenommen, sondern die Of=nung wird von vornherein nach
einem Produkt von p1-->>> und der in Frage kommenden Variablen eingeregelt. Die
hierzu dienende Einrichtung ist wie folgt beschaffen Aus Abb. 2 ist ersichtlich,
daß die mit dem Teil i o der Hauptleitung an der Zu.-strömseite der Drossel 13 in
Verbindung stehende Leitung 16 an einen Behälter 6o angeschlossen ist, welcher am
- Boden mit einer senkrechten Säule oder Leitung 61 verbunden ist, deren oberes
Ende sich über den Boden 6= dies Behälters 6o erstreckt. Die Leitung 17 verläuft
senkrecht und steht mit dem oberen Ende des Behälters 6o in Verbindung. Die Säule
6 i enthält Luft, während die Säule 17 Gas unter den. in der Leitung i o
herrschenden Zuständen enthält. Zwischen den oberen Enden der Gas- und Luftsäulen
17 und 61 ist ein Verschluß vorgesehen, vorzugsweise durch eine Flüssigkeit, welche
zwischen dem oberen Ende der Säule 61 und den Wänden des Behälters 6o und einer
umgekehrten Glocke 6o' eingeschlossen ist, die das obere Ende der Säule 6 i umgibt
und mit ihrem offenen Ende in die Flüssigkeit taucht.
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Das untere Ende der Luftsäule 61 ist durch eine Leitung 63 mit einer
Luftkammer 65 verbunden, welche von der Oberseite eines Behälters 66 und einem beweglichen
Membranteil67 gebildet wird. Die Unterfläche des Teiles 67 unterliegt dem in der
Säule 17 herrschenden Gasdruck. Der Behälter 66 ist mit einer nach oben ragenden
inneren Wand 69 versehen, welche mit der Wand des Behälters 66 einen ringförmigen
Flüssigkeitskanal bildet. In die Flüssigkeit taucht ein an der glockenförmigen Membran
67 sitzender ringförmiger Schwimmer 7o. Die Membran scheidet deshalb die Luftkammer
65 von der Gaskammer 7 i unterhalb der Membran.
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Unterhalb der Membran 67 ist ein Schw-inimer 7 2 angeordnet und mit
der Membran durch einen Zapfen 72' verbunden. Der Schwimmer 7 2 ist in einem
Behälter 7_3 an-.-ordnet, .und dieser enthält ein-- Flüssigkeit, deren Zweck weiter
unten erläutert werden wird.
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Die Membran 67 bewegt sich und nimmt eine Stellung ein, welche durch
den Druck bzw. das spezifische Gewicht des Gases in den Säulen 1»,7 und 61 bestimmt
wird. Bei
einer Zunahme des spezifischen Gewichtes des Gases ninunt
der von unten auf die Membran wirkende Gasdruck zu. Die Membran 67 bewegt sich nach
oben und nimmt den Schwünmer 7 2 mit, dessen Auftriebswirkung dadurch verringert
wird. Die Membran kommt deshalb zum Stillstand, sobald die durch die Zunahme des
spezifischen Gewichtes bewirkte Aufwärtsbewegung durch die Gewichtszunahme des Schwimmers
72 ausgeglichen wird.
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Wenn das spezifische Gewicht des Gases abnimmt, vermindert sich die
,auf die Membran wirkende Aufwärtskraft des Gases mit der Wirkung, daß sich die
Membran, nach unten zu bewegt, und zwar so lainge, bis der von oben auf sie wirkende
Gasdruck und der zunehmende Auftrieb des Schwimmers 72 sich das Gleichgewicht hält.
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Weil die Durchmesser der Membran 67 und des Behälters 66 verhältnismäßig
viel größer sind als der Durchmesser der Luftsäule 61, werden die Schale 7 3 und
der Schwimmer 72 so ausgeführt, daß, die Bewegung der Membran infolge einer Änderung
des spezifischen Gewichtes auf Einem Minimum gehalten wird, wodurch Ungenauigkeiten
infolge einer übermäßigen Änderung der Längen der Luft- und Gassäule infolge der
Tätigkeit des Mechanismus vermieden werden.
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Die Bewegung der Membran 67 ist ein getreues Maß des spezifischen
Gewichtes .des Gases, und etwaige Schwankungen im Faktor des volumetrischen Verhältnisses
C des Gases ergeben lediglich eine Bewegung der Glocke 6o' und folglich eine Änderung
der Höhe der Gas- und Luftsäulen, so daß Änderungen des Wertes C die Bestimmungen
des spezifischen Gewichtes nicht beeinflussen können. Dies wird aus der nachfolgenden
Erläuterung klar werden.
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Da die Flüssigkeitsmenge in den Gefäßen 73 und 75 konstant ist, ist
der Flüssigkeitsspiegel direkt proportional der Verschiebung des Kolbens 72. Da
außerdem die Querschnittsgröße- der Flüssigkeit für alle Flüssigkeitsstände konstant
gemacht ist und der Kolben 72 ein Zylinder ist, so sind die seiner Niederführung
entgegenwirkenden Kräfte direkt seiner Niederführung proportional. Mit anderen Worten
ist die Höhe der Flüssigkeit in den beiden Kammern 73 und 75 direkt proportional
der auf den Kolben 72 wirkenden Kraft.
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Der zur Korrektur der Drossel entspechend den Änderungen des spezifischen
Gewichtes dienende Apparat ist wie folgt beschaffen Der Boden der Schale 73 steht
durch eine Leitung 7q. mit einer Schale 75 in Verbindung, die oben offen und in
dem Behälter 18 untergebracht ist. In dem Behälter 73, dem Kana174 und der Schale
75 befindet sich Flüssigkeit, und ein Schwimmer 76 wird schwebend durch die Flüssigkeit
in der Schale 75 getragen. Der Schwimmer 76 hängt an dem Hebel28, dr-r bei 77 drehbar
gelagert ist und an dem anderen Eiide den Schwimmer 2 7 trägt.
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Nimmt man an, daß das spezifische Gewicht des Gases zunimmt, so bewirkt
diese Zunahme eine Vergrößerung des Druckunterschiedes beiderseits des Drosselquerschnittes,
und es sucht der Flüssigkeitsspiegel in der Schale 25 zu sinken. Falls dieses Sinken
nicht beschränkt würde, würde der Hebel28 kippen und die unteren Kontakte 29 und
3o in Eingriff bringen, wodurch das Relais 3z erregt und der Motor 74 auf Vergrößerung
der Querschnittsgröße der Drossel gestellt werden würde. Wenn sich aber das spezifische
Gewicht ändert, wird das unter der Membran 67 wirksame Gasgewicht größer, die Membran
hebt sich und hebt den Schwimmer 72 an, wodurch Flüssigkeit aus der Schale 75 in
den Behälter 73 zurückfließen kann. Auf diese Weise wird jedes Bestreben des Hebeas
28, infolge einer Zunahme des spezifischen Gewichtes des Gases zu kippen und die
unteren Kontakte z9 und 30 in Anlage zu bringen, durch eine Abnahme der Auftri--bswirkung
des Schwimmers 76 ausgeglichen. Nimmt die spezifische Schwere des Gases ab, so findet
der umgekehrte Vorgang statt. Wenn sich .also das spezifische Gewicht des Gases
ändert, so heben und senken sich die Spiegel der Flüssigkeit in den Schalen 2 5
und 7 5 zusammen, mit der Wirkung, daß die Auftriebswirkungen der Schwimmer 27 und
76 ausgeglichen gehalten «=erden und der Hebel 28 nicht bewegt wird, um den Motor
1q. auf eine Änderung der Größe der Drossel zu halten.
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In Abb. 4. ist n11 Diagramm die wirksame Länge a der Luft- und Gassäulen
dargestellt. Obgleich die Gassäule offensichtlich länger ist, wird zu beachten sein,
daß auch der Teil b auf die Luftsäule wirkt, während dem Teile eine gleich hohe
Säule unter der Membran das Gleichgewicht hält. Die Gesamtwirkung ist, daß Luft-
und Gassäulen von der gleichen Höhe a vorgesehen sind, so daß die Bewegung der Membran
durch die relativen Gewichte der Luft- und Gassäulen bestimmt wird.
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Um nun auf die Einrichtung zu kommen, welche verhindert, daß Änderungen
des absoluten Druckes, der Temperatur und des Feuchtigkeitsgehaltes :'Änderungen
in der Größe der Drossel erzielen, so ist in Abb. a ein Behälter 78 dargestellt,
welcher in die Wärme gut leitender Verbindung mit der Gashauptleitung steht und
ein auf Normalverhältnisse
bezogenes Einheitsvolumen von Gas enthält
und mit einer geeigneten Flüssigkeit in Berührung steht. Der Behälter 7 8 ist mit
einem wärmeisolierenden Stoff, z. B. Asbest, verkleidet, damit die Verhältnisse
in ihm so nahe als möglich denen in der Gashauptleitung gleichen. Der Behälter 7
8 ist in der Nähe seines unteren Endes durch eine L eitung 8o mit einer Schale 8
i verbunden, welche innerhalb des Behälters i 8 angeordnet ist und mit ihm in offener
Verbindung steht. Der Behälter 7 8 enthält eine Gaseinheit unter Normalverhältnissen,
und da die darin enthaltene Flüssigkeit wenigstens oben aus Wasser besteht, wird
das Gas gesättigt sein und die Temperatur und den Druck des Gases in der Häuptleitung
aufweisen. Der Spiegel der Flüssigkeit in der Schale 8 i hängt deshalb von der Temperatur,
dem Druck und dem Feuchtigkeitsgehalt des Gases in dem Behälter 7 8 ab, wobei die
Eigenschaften des Gases in dem Behälter, `8 denen des Gases in der Hauptleitung
entsprechen.
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Mit einer Zunahme der Temperatur des Gases in der Hauptleitung nimmt
die Druckdifferenz beiderseits der Drossel zu, und wenn man der aus den Behältern
18 und 2o, der Schale a 5 und dem Schwimmer 27 bestehenden, auf die Druckdifferenz
ansprechenden Einrichtung nicht irgendwie entgegenwirken würde. würde der '-Motor
14 in Tätigkeit gesetzt «-erden, um die Größe der Drossel zu steigern. Desgleichen
würde ohne Gegenwirkung eine Abnahme der Gastemperatur in der Hauptleitung eine
Verkleinerung der Größe der Drossel ergeben. Die Wirkung der Änderung -der Druckdifferenz
beiderseits der Drossel wird durch die Änderung des in dem Behälter 7 8 eingeschlossenen
Gasvolumens aufgehoben. Dieses :eingeschlossene Gas, welches die gleiche Temperatur
wie das Gas in der Hauptleitung besitzt, dehnt sich aus und schrumpft zusammen in
gleichem Verhältnis wie das Gas in der Hauptleitung, so daß der Flüssigkeitsspiegel
in der Schale 8 i bei .einer Temperaturzunahme steigt und bei einer Temperaturabnahme
fällt. _ Ein Schwimmer 82" wird schwebend von der Flüssigkeit in der Schale
9 1 getragen. und ist am gleichen Hebelende wie der Schwimmer 27, d. h. am
anderen Ende -wie der Schwimmer 7 6, aufgehängt. Bei einer Steigerung der -Gastemperatur
in der Hauptleitung würde die ungehemmte Wirkung der sich ergebenden Zunahme der
Druckdifferenz in bereits erwähnter Weise die Steigerung der Größe der Drossel sein.
Eine Zunahme der Druckdifferenz ist aber von einer Senkung des Flüssigkeitsspiegels
in der Schale 27 begleitet. Gleichzeitig mit dieser Senkung des Flüssigkeitsspiegels
in der Schale 27 hebt sich der Flüssigkeitsspiegel in der Schale 81 infolge der
Ausdehnung des in dem Behälter ; 8 eingeschlossenen Gases mit der Wirkung, daß die
Auftriebsverminderung des Schwimmers 2; durch die Auftriebssteigerung des Schwimmers
82 ausgeglichen wird und der Hebel 28 letzten Endes in seiner Lage verbleibt. Bei
einer Abnahme der Temperatur des durch die Hauptleitung strömenden Gases findet
die entgegengesetzte Wirkung statt, es wird also die Auftriebssteigerung des Schwimmers
2, durch die Auftriebsminderung des Schwimmers 82 ausgeglichen, so daß der
Hebel 28 seine neutrale oder unwirksame Stellung einnimmt.
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Eine Abnahme des absoluten Druckes in der Hauptleitung ergibt eine
Zunahme der Druckdifferenz beiderseits der Drossel, und wenn man. der V#@'irkung
dieser Zunahme nicht entgegenwirken würde, würde die Größe der Drossel, wie oben
erwähnt, eingeschränkt werden. Um zu vermeiden, daß die Größe der Drossel sich infolge
von Änderungen des absoluten Druckes in der Gashauptleitung ändert, ist eine Neutralisiervorrichtung
vorgesehen, welche durch Wirkungen von Änderungen des absoluten Druckes wirksam
gemacht wird. Nimmt man an, daß der absolute Druck in der Gashauptleitung zunimmt,
so würde der Druck der Flüssigkeit in der Schale 8 i das in dem Behälter 78 eingeschlossene
Gas komprimieren, seinen Flüssigkeitsspiegel senken und den Auftrieb des Schwimmers
82 verringern, wodurch die Wirkung einer von einer Abnahme der Druckdifferenz
beiderseits der Drossel infolge einer Zunahme des absoluten Druckes herrührenden
Steigerung des Auftriebes des Schwimmers 27 aufgehoben würde. Nimmt andererseits
der absolute Druck in der Hauptleitung ab, was mit einer Zunahme der Druckdifferenz
beiderseits der Drossel, einem Senken des Flüssigkeitsspiegels in der Schale 25
und einer Abnahme des Auftriebes des Schwimmers 27 verbunden ist, so wirkt
jedem Bestreben des linken Endes des Hebels 2a, sich nach unten zu bewegen und die
unteren Ison,-takte zu schließen, eine gleichzeitig zunehmende Auftriebswirkung
des Schwimmers 82 entgegen.
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D.a die Flüssigkeit in dem Behälter 78 wenigstens oben eine Schicht
Nasser besitzt, ist das eingeschlossene Gasvolumen bei allen Temperaturen und Drucken
des Gases in der Hauptleitung vollständig gesättigt. Es versteht sich, daß der Feuchtigkeitsgehalt
eines vollständig gesättigten Gases entsprechend der Änderung von Temperatur und
Druck des Gases schwankt, wenn letzteres mit dem Wasser in Berührung ist. Eine Zunahme
des
Feuchtigkeitsgehaltes vergrößert das Volumen und infolgedessen
die Druckdifferenz beiderseits der Drossel. Ohne Gegenwirkung würde die Zunahme
der Druckdifferenz beiderseits der Drossel eine Vergrößerung der letzteren ergeben
und würde eine Abnahme des Feuch;-tigkeitsgehaltes die entgegengesetzte Wirkung
zur Folge haben. Bei einer Vergrößerung des Feuchtigkeitsgehaltes, wielche eine
vergrößerte Druckdifferenz, ein Sinken des Flüssigkeitsspiegels in der Schale 25
und infolgedessen eine Auftriebsverminderung des Schwimmers 27 zur Folge hat, hat
demnach das in dem Behälter 78 eingeschlossene Gas, welches den gleichen Temperatur-
und Druckverhältnissen unterliegt, den gleichen Feuchtigkeitsgehalt wie das Gas
in :der Hauptleitung, so daß bei einer Zunahme des Feuchtigkeitsgehaltes in der
Hauptleitung das Volumen des in dem Behälter 78 eingeschlossenen Gases wegen der
Zunahme des Feuchtigkeitsgehaltes vergrößert wird. Die sich ergebende Zunahme des
Volumens des eingeschlossenen Gases bewirkt eine Steigung des Flüssigkeitsspiegels
in der Schale 81, wodurch die Auftriebswirkung des Schwimmers 82 so weit vergrößert
wird, daß die verminderte Auftriebswirkung des Schwimmers 27 ausgeglichen wird.
Bei einer Abnahme des Feuchtigkeitsgehaltes nimmt die Druckdifferenz ab, der Flüssigkeitsspiegel
in der Schale 25 steigt und die Auftriebswirkung des Schwünmers 27 wird vergrößert.
Ohne Gegenwirkung würdsich der Hebel nach oben bewegen, die oberen Kontakte 29 und
3o schließen und den Motor in einer einer Einschränkung der Größe der Drossel entsprechenden
Richtung in Tätigkeit bringen. Um dies zu verhindern, wird der Flüssigkeitsspiegel
in der Schale 81 nach Maßgabe der durch die Abnahme des Feuchtigkeitsgehaltes hervorgerufenen
Volumenverkleinerung gesenkt mit der @Virkiulg, daß die gesteigerte Auftriebsvvvirkung
des Schwimmers 27 durch die geänderte Auftriebswirkung des Schwimmers 82 ausgeglichen
wird.
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Die Schalen 25, 7 5 und 81 der Schwimmer 27, 76 imd 82 sind
so beschaffen, daß der horizontale Querschnitt zwischen jedem Schwimmer und seiner
Schale vom Schwünmerkopf zum Schwimmerboden konstant ist, so daß sich der Spiegel
in direkter -Proportion zu der Funktion .ändert, welcher er entspricht. Mit anderen
Worten, es konvergieren die Flächen der Schalen und der Schwimmer in: dem Maße,
wie die Radien der letzteren zunehmen.
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Gemäß Vorstehendem sind also drei Schalen 25, 76 und 81 vorgesehen,
deren Flüssigkeitsspiegel direkt proportional der Druckdifferenz, dem spezifischen
Gewicht und dein volumetrischen Verhältnis des Gases sind. Kommt man wieder auf
die fundamentale Gleichung P = Konstante k zurück, so ergibt diese Gleichung, in
logarithmische Form gebracht: log P - log C = log; Y k. Wenn die Schwimmer
27, 76 und 82 eine solche Gestalt erhalten, daß die von dem Steigen und Fallen
der Flüssigkeiten über und unter die Spiegel bei Normalverhältnissen herrührenden
Kräfte oder Auftriebswirkungen proportional den Logarithmen der Flüssigkeitsspiegel
gehalten werden, wo die Flüssigkeitsspiegel vom Boden an gemessen werden und proportional
den Logarithmen. .der reziproken Werte der Flüssigkeitsspiegel, wo sie von oben.
nach unten gemessen werden, so können die Schwimmer iln Zusammenwirken mit dem Hebe128
dieser Beziehung entsprechend die Arbeit des Motors 1 ¢ überwachen. Die Flüssigkeiten
in den P- und k,-Schalen,- den Schalen 25 bzw. 75, werden von oben nach unten gemessen,
weil bei einer Zunahme von P und Y die Flüssigkeitsspiegel fallen und umgekehrt.
Die Flü;s,sigkeit der C-Schale 81 wird von unten an gemessen, weil bei einer Zunahme
des Wertes C, der weiter oben in Ausdrücken des absoluten Druckes, der Temperatur
und des Feuchtigkeitsgehaltes bestimmt worden ist, der Flüssigkeitsspiegel steigt
und umgekehrt. Die Vorrichtung wird. so lange ausgeglichen bleiben, als der Beziehung
L ,, - Konstante k genügt wird. Wird diese Beziehung nacht erfüllt, so schwingt
der Arm 2 8 aus, und zwei elektrische Kontakte werden geschlossen, wodurch
das Relais 32 erregt wird und eine Änderung der Größe der Drossel durch den Motor
1 4. und des Wertes von P so lange verursacht, bis die Beziehungr - Konstante
k
wiederhergestellt ist.
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Die Wirkung des neuen Strömungsmessers beruht darauf, daß ein in einer
Hauptleitung unter gegebenen Verhältnissen des absoluten Druckes, des spezifischen
Gewichtes, der Temperatur und des Feuchtigkeitsgehaltes strömendes Gas in auf bestimmte
Verhältnisse der Temperatur, des absoluten Druckes und des Feuchtigkeitsgehaltes
bezogenen Normaleinheiten gemessen wird. Das sind- beispielsweise für Koksofengas
ein Druck von 75 mm Quecksilber, eine Temperatur von 15"- C und der .dieser Temperatur
entsprechende Feuchtigkeitszustand. Die Wirkungen von Änderungen der Faktoren spezifisches
Gewicht, absoluter Druck, Temperatur und Feuchtigkeitsgehalt würden Änderungen der
Druckdifferenz beiderseits der Drossel und infolgedessen ohne Gegenwirkung Änderungen
der Größe der Drossel ergeben. Es wird jedoch die @Virkung
von
Änderung eines jeden dieser Faktoren., auf eine Änderung der Grö@ßc der Drossel
hinzuarbeiten, dadurch aufgehoben, daß Gegenwirkungen eingeschaltet «-erden.
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Sollten sich das spezifische Gewicht, der absolute Druck, die Temperatur
oder der Feuchtigkeitsgehalt ändern, ohne daß sich der Gasverbrauch ändert, so muß
die Größe :1 gleichbleiben, damit die Messerangaben in Einheiten unter Zugrundelegung
von Normalverhältnissen erfolgen. Ändert sich -das spezifische Gewicht, so ändert
sich auch die Druckdifferenz, so daß der Wert des Verhältnisses ungeändert bleibt
und der Hebel 28 nicht gekippt wird. Dasselbe ist der Fall bei Änderungen des absoluten
Druckes, der Temperatur und des Feuchtigkeitsgehaltes.
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Bei einer Änderung des spezifischen Gewichtes wird die Auftriebswirkung
des Schwimmers 27 infolge einer Änderung der Druckdifferenz, gleichzeitig aber auch
die Auftriebswirkun g des Schwimmers ; 6 infolge der Änderung des spezifischen Gewichtes
geändert. Diese Wirkungsänderungen erfolgen in gleichem Sinne, d. h. die Flüssigkeitsspiegel
in den Schalen 25 und ; 5 steigen und fallen zusammen, mit der jVirkung, daß der
Hebel 28 ausgeglichen in seiner Nullstellung bleibt.
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Im Falle einer Änderung der Temperatur, des Feuchtigkeitsgehaltes
oder-des absoluten Druckes hebt oder senkt sich der Fl'üssigkeitsspiegel in der
Schale 8i, und der Flüssigkeitsspiegel in der Schale 25 bewegt sich in der entgegengesetzten
Richtung als Folge der Änderung der Druckdifferenz, so dalä die neue Auftriebswirkung
der Schwimmer 27 Lind 82 die gleiche bleibt und der Hebel 28 keinen Stromkreis des
:Motors schließt, um die Größe der Drossel zu %-ergrößern oder einzuschränken.
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Da der Registrierapparat 15 mit der Vorrichtung verbunden ist,
welche die Größe der Drossel ändert, so ist diese jederzeit ein die Tätigkeit der
Registriervorrichtung bestimmender Faktor. Wenngleich vorstehend besonders auf eine
irisblendenartige Querschnittsverstelleinrichtung Bezug genommen ist, so versteht
sich natürlich, daß für die Zwecke der Erfindung im allgemeinen jede Verstellvorrichtung
für ein veränderlich:s oder verstellbares Ventil u. d-1. verwendet werden kann.
Es ergibt sich aus Vorstellendem, daß der neue Strömungsmesser imstande ist, automatisch
die Menge eines unt--r veränderlichen Verhältnissen der physikalischen :Merkmale
spezifisches Gewicht, ,absoluter Druck, Temperatur und Feuchtigkeitsgehalt und unter
schwankender Nachfrage strömenden Gases in Ausdrücken der normalen Mengen°inheiten
bestimmen kann, bezogen auf bestimmte. Verhältnisse der Temperatur, des absoluten
Druckes und des Feuchtigkeitsgehaltes.
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Es versteht sich ferner, daß die Erfindung keineswegs auf die besondere,
in der Zeichnung dargestellte oder vorstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt
ist und die Verwirklichung der Erfindungsgedanken auch auf mannigfach abweichende
Weise erfolgen kann.