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Flüssigkeitsmesser Flüssigkeitsmesser mit zwei oder mehreren sich
abwechselnd füllenden und entleerenden Meßgefäßen und einem zum Füllen und Entleeren
dienenden Umschaltwerk, das ganz oder teilweise durch den in dem sich füllenden
Meßgefäß zunehmenden Druck bewegt wird, wobei die Druckzunahme durch einen Strömungswiderstand
hervorgerufen wird, sind bereits bekannt. Als Strömungswiderstand hat man hierbei
die Anordnung mehrerer Kapillarröhrchen in Vorschlag gebracht, die den oder die
Meßgefäße mit der Außenluft verbinden und der durchströmenden Luft weniger Widerstand
bieten als der Flüssigkeit, so daß eine plötzliche Druckzunahme entsteht, wenn beim
Füllen des Behälters anstatt Luft Flüssigkeit ausströmt. Es wird der beim Durchtritt
durch die Röhrchen auftretende verschiedene Reibungswiderstand nutzbar gemacht,
so daß die Druckerhöhung eine Funktion des Verhältnisses der Viskositäten der beiden
Fluida ist.
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Flüssigkeitsmeßapparate der angegebenen Art werden in erster Linie
in Tankanlagen zur Abgabe von Benzin u. dgl. verwendet. Hierbei ist es wichtig,
daß die Zeit, in der das gefüllte Meßgefäß leerläuft, kürzer oder jedenfalls nicht
länger als die Zeit ist, in der das andere Gefäß vollgepumpt wird. Unter Berücksichtigung
der üblichen Meßgefäße von 5 1 Inhalt und der üblichen Benzinhandpumpen rechnet
man mit einer Fülldauer ton 7'/2 bis ro Sek., also mit 0,75 bis o,51/Sek.
Die zum Verstellen des Umschaltwerkes notwendige Kraft beträgt im allgemeinen i
Atm. Überdruck.
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Nimmt man 0,75 l/Sek. und i Atm. Verstelldruck als gegeben
an, dann ergibt sich für die Druckerhöhung folgende Formel P Benzin = a 71 Benzin
= I Atm. worin a ein bei dieser Art Vorrichtungen konstanter Faktor und ii die kinematische
Viskosität der Flüssigkeit (Benzin) ist.
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Hieraus folgt, daß bei dem sich in der gleichen Zeit entleerenden
Meßgefäß auch
0,75 1/Sek. Luft durch die Öffnung zuströmen muß. Weil man
vorzugsweise atmosphärische Luftzuströmung anwendet, wird in dem Meßgefäß ein Unterdruck
herrschen, der bestimmt ist durch den Ausdruck Luft
= a 2j Luft Nun war a
bestimmt durch die Formel
P Benzin = = Atm. - C1 Yl Benzin |
oder |
I Atm. |
a= |
2J Benzin |
so daß |
Luft = I Atm. 27 Luft |
2J Benzin |
Weil ntm
77 Luft _I |
2j Benzin 30 |
ist |
.r _ |
Luft = 3# Atm# '" 5 0 cm Benzinsäule. |
Diese für ein richtiges Arbeiten der Anlage erforderliche Benzinsäule von mindestens
5o cm macht eine verhältnismäßig hohe Aufstellung der Meßgefäße notwendig, damit
auch bei Kraftwagen mit hoch liegendem Benzinbehälter das Entleeren in mindestens
der gleichen Zeit vonstatten geht wie das Füllen. Eine weitere unbedingte Folge
ist, daß das Benzin um 5o cm höher gepumpt werden muß, als eigentlich notwendig
ist, was als Verlust an Arbeitskraft zu buchen ist, und schließlich ist eine erhöhte
Aufstellung der Meßgefäße notwendig, die die Kontrolle erschwert und die Anlage
verteuert, wenn überhaupt unter Berücksichtigung der sonstigen baulichen Anordnungen
eine Höherstellung der Gefäße praktisch durchführbar ist.
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Es wurde nun erkannt, daß diese Nachteile, wenn auch nicht vollständig
beseitigt, so doch auf ein praktisch nicht weiter störendes Ausmaß herabgemindert
werden können, wenn man als Strömungswiderstand an Stelle mehrerer Kapillarröhrchen
einen einzigen Auslaßkanal wählt, bei der die durchgehende Menge annähernd proportional
der Quadratwurzel aus dem Druckunterschied vor und hinter der Stelle ist. Man kommt
hierbei bei Annahme der gleichen Umstände, also Druckerhöhung - i Atm. bei
0,75 l/Sek. auf eine Ausströmöffnung von etwa 8,5 mm Durchmesser. Im Gegensatz
zu der bekannten Einrichtung mit mehreren Kapillarröhrchen als Strömungswiderstand,
bei der die Druckerhöhung proportional dem Viskositätskoeffizienten von Flüssigkeit
und Gas ist, erfolgt also gemäß der Erfindung die Druckerhöhung im Verhältnis der
spezifischen Gewichte der beiden Fluida; es ist sonach
P Benzin = ß y Benzin = I Atm. oder
x Atm. |
y Benzin |
Für die gleichzeitige Luftzuströmung im anderen Gefäß ist dann der Unterdruck
# Luft = ß y Luft = x Atm. y Luft I - Atm. |
y Benzin ~ 500 |
da sich die spezifischen Gewichte y von Luft und Benzin wie etwa i : 5oo verhalten.
von etwa 3 cm Höhe.
Atm. entspricht aber einer Benzinsäule Man spart also gegenüber der bekannten Einrichtung
47 cm an Bauhöhe, braucht das Benzin nicht unnötig hoch zu pumpen, behält die Meßgefäße
in die Kontrolle erleichternder Augenhöhe und kann den Messer ohne weiteres in die
bestehenden Tankanlagen einbauen.
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Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
dargestellt.
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Abb. i ist eine Seitenansicht, teils im Schnitt, eines Meßgefäßes
nach der Erfindung mit zugehörendem Zählwerk.
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Abb.2 zeigt in größerem Maßstab den Deckel eines Meßgefäßes mit Auslaßöffnung
im Schnitt, und Abb. 3 ist ein Schnitt des Umschaltwerkes, und zwar in Verbindung
mit einem Zählwerk und einer Signalvorrichtung.
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In Abb. i ist i die Benzinleitung, welche z. B. von einem unterirdischen
Behälter abgezweigt ist. Die Pumpe 2 mit Handgriff 3 ist durch die Leitung 4 mit
einem Umschaltorgan 5 verbunden, das an Hand von Abb. 3 näher beschrieben werden
wird. Das Umschaltorgan 3 ist bei 6 mit dem Meßgefäß 7, bei 8 mit dem Meßgefäß 9
und bei io mit der zu dem zu füllenden Benzingefäß (im Auto) führenden Leitung i
i verbunden. In jedem der Deckel 12, 13 der gläsernen Meßgefäßzylinder befindet
sich eine Auslaßöffnung 14 (s. auch Abb. 2) in der Gestalt eines engen Kanals, der
oben mit einem Pfropfen 15 abgeschlossen und durch ein enges Kanälchen 16 mit einer
Leitung 17 verbunden ist. Diese Leitung 17 ist in der Mitte nach unten durchgebogen,
um zu verhindern, daß Benzin zum anderen Meßgefäß, mit dem die Leitung 17 an ihrem
anderen Ende in entsprechender Weise verbunden ist, abfließt. i8 ist eine Rücklaufleitung
zum unterirdischen Behälter, i9 ist ein Eichbolzen für das Meßgerät 7, und 2o ist
ein Eichbolzen für das Meßgefäß 9.
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Das Umschaltorgan ist bei 41 durch einen Lenker 21 mit einem Doppelhebel
22, 23 verbunden, der, nachdem der Totpunkt überschritten ist, unter Federwirkung
durchknickt und mit einem Zählwerk 24 zusammenarbeitet, dessen Zeiger mit 25 angedeutet
ist. Ein Ansatz 27 des Hebels 23 arbeitet mit dem Ende eines unter der Wirkung einer
Feder 28 stehenden Armes 29 eines Doppelhebels 29, 30 zusammen, wobei 3o
ein Schlagarm ist, der mit einer Glocke 31 zusammenwirkt.
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Das Umschaltorgan (s. Abb.3) ist als Schieberkörper 32 ausgebildet,
der verschiebbar in einem Gehäuse 33 sitzt. In der dargestellten Lage ist der Pumpenanschluß
40 über einen Ringkanal 34 mit der Kammer 35 im Schieber verbunden, welche Kammer
auf der einen Seite einer Trennwand 36 angeordnet ist, auf deren anderen Seite sich
eine Kammer 37 befindet. Das Umschaltorgan besitzt noch zwei weitere Ringkanäle
38 und 39. Die Kammer 35 steht immer mit dem zum Meßgefäß
7 (Abb.
i) führenden Anschluß 6 in Verbindung, während die Kammer 37 mit dem Anschluß 8
für das Meßgefäß 9 (Abb. i) in Verbindung steht und in der dargestellten Lage bei
i o über den Ringkanal 39 mit der zum Auto führenden Fülleitung verbunden ist. Der
Schieber 32 ist rechts in Abb. 3 durch eine durch den Deckel 42 mit Stopfbüchse
43 geführten Stange 4.1 in der bereits oben beschriebenen Weise mit dem Zählwerk
verbunden.
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Die Wirkung ist die folgende (s. Abb. i, 2 und 3): Die Pumpe drückt
Benzin durch den Anschluß .4 und den Ringkanal 3.@ in die Kammer 35 und von dort
in das Meßgefäß 7. In einem gewissen Augenblick wird Flüssigkeit anstatt Luft und
Benzindampf bei 1q. austreten, und es entsteht infolgedessen eine starke Druckerhöhung
im Meßgefäß 7, wodurch der Schieber 32 nach rechts in die Lage verschoben wird,
in welcher der Knickhebel 22, 23 am Totpunkt vorbeigedrückt ist und unter Federwirkung
weiter durchknickt. Auf diese Weise wird Gewähr dafür gegeben, daß unter allen Umständen
der Schieber 32 mit Sicherheit die Stellung erreicht, in der der Ringkanal
38 mit der zum Auto führenden Leitung (Anschluß io) verbunden ist. Das Meßgefäß
7 wird also entleert, während das Meßgefäß 9 beim folgenden Pumpenhub gefüllt wird.
Dasselbe eben beschriebene Spiel wiederholt sich also in entsprechender Weise, wobei
der Druck jetzt vom Meßgefäß 9 aus durch den Anschluß 8 usw. auf die andere Seite
des Schiebers 3a arbeitet. Wie aus Abb. i und :2 hervorgeht, ist in jedem Deckel
der Meßgefäße eine Luft- oder Gaskammer .-. gebildet, die bei gefülltem Gefäß als
Stoßdämpfung und Druckbegrenzung auf die gläserne Zylinderwand dient.