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Einrichtung zur Abzweigung eines einer Hauptströmung proportionalen
Teilstroms Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur genauen Messung beliebig
großer und unregelmäßig strömender Medien jeder Art, wie Luft, Gas, Dampf, Flüssigkeiten.
Sie ist im Patentanspruch gekennzeichnet und wird im folgenden an Hand der Abbildungen
näher beschrieben.
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Die bisher bekannten Verfahren der Messung durch Teilstrom arbeiten
meist so, daß sie den Hauptstrom in geeigneter Weise drosseln und von dieser Drossel
den Teilstrom abhängig machen.
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Der Nachteil dieser Verfahren ist eine große Massenträgheit der Apparatur,
so daß die Anzeige häufig den wirklichen Verhältnissen nacheilt; außerdem zeigen
diese Apparate kleine Geschwindigkeiten, wenn. also die in der Rohrleitung strömenden
Mengen in sehr weiten Grenzen. wechseln, nicht mehr an.
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Durch vorliegende Erfindung werden alle diese übelstände dadurch beseitigt,
daß die jeweils herrschenden Strömungsgeschwindigkeiten sowie die damit proportionalen
Drucke unnvttelbar zur Messung nutzbar gemacht werden, so daß in der Folge jede
beliebig große Menge des betreffenden Mediums, das außerdem noch Belastungs- und
Strömungsschwankungen ausgesetzt wirr, kann, genau gemessen werden kann.
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Das neue Meßverfahren gemäß der Erfindung geht aus von der Erkerrtnis,
daß Mengenproportionalität im- Hauptstrom und dem dazu parallelen Teilstrom dann,
vorhanden ist, wenn die Strömungsgeschwindigkeiten des Teilstromes in der Einmündung
in das Teilstromrohr gleich der Strömungsgeschwindigkeit des Hauptstromes an derselben
Stelle außerhalb des Teilstromrohres gemacht wird und bei Änderung der Strömungsgeschwindigkeit
des Hauptstromes die Geschwindigkeit des Teilstromes jeweils gleich der Hauptstromgeschwindigkeit
gehalten wird.
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Um diese Gleichhaltung dieser beiden Strömungsgeschwindigkeiten zu
gewährleisten, benutzt die Erfindung die Erkenntnis, daß die Strömungsgeschwindigkeiten
meinem gegebenen System proportional den; dynamischen und statischen Drucken sind,
insbesondere sind bei gleicher im Hauptstrom und in dem. davon abgezweigten Teilstrom
die statischen Drucke im Hauptstrom an der Meßstelle und im Eingang des Teilstromrohres
einander gleich; dasselbe gilt sinngemäß für die dynamischere Drucke, weil ja die
Geschwindigkeiten gleich sind.
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Bringt man daher in beide Ströme (Hauptstrom und Teilstrom) Sonden
zur Messung des statischen (das gleiche gilt für den dynamischen) Druckes an, so
muß ,ein zwischengeschaltetes Manometer bei Gleichheit der Strömungsgeschwindigkeiten
auf Null stehen und auch auf Null stehenbleibeny wenn bei Änderung der Hauptstromgeschwindigkeit
durch geeignete Maßnahmen die Geschwindigkeit des Teilstromes am Eintritt in das
Teilstromrohr dauernd gleich der Geschwindigkeit.
des Hauptstromes
gehalten wird. ' Gemäß der Erfindung werden neun die in geeigneter Weise gefaßten
statischen (dynamischen) Drucke im Hauptstrom und im Teilstrom dazu benutzt, durch
Einwirkung auf die beeiden Seiten eines Kolbens oder @eüier ähnlich wirkenden Vorrichtung
eine im Teilstrom liegende Drossel so zu beeinflussen, daß die statischen Drucke
im Haupt- und im Teilstrom gleichgehalten werden, ein Nullinstrument bei wechselnden
Drucken des Hauptstromes dauernd auf Null gehalten und auf diese Weise die abströmende
TeEstrommenge proportional der Hauptstromme ,enge gehalten wird. Die Teilstrommenge
kann dann in an sich bekannter Weise gemessen und aus dem Querschnittsverhältnis
von Teilstromöffnung und Hauptstromquerschmtt die Hauptstromm.enge gemessen werden.
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Da die in .einer Zeiteinheit abgegebenen Teilstromm@engen jeweils
proportional dem Hauptstrom sind, ist @es möglich, beispielsweise bei Wassermessungen,
mit Hilfe eines gewöhnlichen Wassermessers eine integrierende Messung der in einem
bestimmten Zeitabschnitt durchfließenden Menge vorzunehmen. Es ist aber auch ebens:ogut
möglich, ein Schreibgerät zu verwenden, welches die Schwankung-en periodisch aufzeichnet
und aus dessen Angaben die durchfließende Wassermenge in bekannter Weisse durch
Plantnetrieren ermittelt werden kann;.
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In Abb. i ist seine beispielsweise Ausführung des Verfahrens gezeigt.
Es ist i das Rohr, in. welchem der Hauptstrom fließt, 2 das eigentliche Meßrohr,
in welches das Teilstromrohr 3 eingebaut ist; 4. und 5 sind Sonden zur- Abnahme
des statischen Druckes, 6 ein belasteter Kolben, dessen, Belastung (hier als Gewicht
7 bezeichnet) den Kolben bei nicht benutztem Apparat auf Null hält.
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Die Bewegung -der Belastung 7 steuert eine im Teilstrom liegende Drossel
B. Die Menge des durch die Teilstromleitung fließenden Mediums wird durch eine Meßvorrichtung
bekannter Art 9, Wassermesser, Gasmesser, Dampfmesser, Venturirohr usw., gemessen.
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Die Wirkungsweise des Apparates ist folgende: Bei Inbetriebsetzung
des Apparates steht das Belastungsgewicht 7 und damit der Kolben 6 in der Nullstellung.
Die Drossel 8 sei beliebig weit geöffnet oder geschlossen. Der in der Pfeilrichtung
fließende Hauptstrom wirkt nun auf die Drucksonde 5 des Hauptstromes und damit auf
die seine Kolbenseite. Gleichzeitig fließt, da die Drossel 8 mehr oder weniger geöffnet
ist, ein Teilstrom durch die Teilstroniöffnung 3 und erzeugt an der Sonde q. dieser
Teilstromöffnung ebenfalls einen Druck. Die beiden; Drucke werden zunächst einander
nicht gleich sein, und daher wird der Kolben 6 und damit sein Bielastungsgewicht
7 nach der einen; oder anderen Seite aus der Gleichgewichtslage gebracht werden.
Dadurch wird die von dem Belastungsgewicht gesteuerte Drossel 8 mehr oder weniger
geschlossen, und das Hinu ndherpsendeln wird so lange dauern, bis der Kolben im
Gleichgewicht wieder auf Null-steht, d. h. die statischen Drucke im Hauptstrom und
im Teilstrom einander gleich geworden sind, womit auch die Geschwindigkeiten der
beiden Ströme gleich sind und die Proportionalität hergestellt ist.
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In ähnlicher Weise wirkt der Kolben auch bei jedem Wechsel der Geschwindigkeit
des Hauptstromes, weil dieser sofort Störung der Gleichgewichtslage des Kolbens
durch die Übertragung der statischen Drucke bewirkt.
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An Stelle des in der Abb. i gezeichneten Kolbens kann auch eine Federdose,
ein Schwimmer oder eine belastete oder federnde Membran Verwendung finden.
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Der Teilstrom braucht nicht nur dem Hauptstrom entnommen zu werden,
sondern eis ist auch möglich, einen zusätzlichen Teilstrom dem Hauptstrom zuzuführen,
für welchen Fall die gleichen vorher erörterten Gesichtspunkte sinngemäß gelten,
-Es ist nicht notwendig, die statische Druckdifferenz zwischen Teilstrom und Hauptstrom
unmittelbar auf den Kolben und das Steuerorgan wirken zu lassen, sondern diese Differenz
kann auch in geeigneter Weise dazu benutzt werden, eine Vorrichtung bekannter Art
zu betätigen, welche die betreffende Druckdiferenz multipliziert rund dadurch die
Steuerkräfte, welche auf die Drossel wirken, vergrößert.
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Abb. 2 zeigt eine andere beispielsweise Ausführungsform für den Kopf
des Teilstromrohres, der gleichzeitig die Drucksonde für den Hauptstrom und den
Teilstrom enthält. Die Bezeichnungen entsprechen sinngemäß denjenigen der Abb. i.
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Bei sehr großen Rohrquerschnitten oder sehr ungleichmäßiger Verteilung
des strömenden Mediums über den Querschnitt können an Stelle einer Teilstromsonde
deren mehrere benutzt werden und in, geeigneter Weise dazu dienen, seinem oder mehrere
Kolben und durch diese den oder die Teilströme zu steuern.