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Verfahren zum Messen, Indizieren oder Registrieren von Druck, Niveauhöhen
oder anderen Meßwerten Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Messen, Indizieren
oder Registrieren von Druck, \Tiveauhöhen oder anderen Meß -werten und ist im wesentlichen
dadurch gekennzeichnet, daß einem Meßvolurnen, welches für jede Messung aus einem
Anfangsvolutnengefäß in eine Meßvorrichtung übergeführt wird, ein Volumen entsprechend
dein zu messenden Druck, der Niveauhöhe oder einem anderen von dem genannten übergeführten
-.\leßvolumeii unabhängigen Meßwert zugeführt oder entzogen wird und die dadurch
entstandene Volumenänderung gemessen, indiziert oder registriert wird.
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Die Eründting umfaßt auch Vorrichtungen zur Ausführung des neuen Verfahrens.
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Mit Druck wird hier und im folgenden sowohl L?ber- wie unter Unterdruck
als auch Druckunterschied verstanden. Iln Ausdruck >,Gas« sind sowohl Gas und Luft
als auch Dämpfe einbegriffen.
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Es hat sich gezeigt, daß mit dein Verfahren nach der Erfindung eine
sehr genaue Druckbe:tinnnting, besonders von kleineren Drukken, möglich ist. Sogar
die Oberflächenspannung kann in dieser Weise gemessen «-erden. Anstatt Druck bann
oder Menge gemessen werden, und es kann nicht nur der Druck des zu untersuchenden
Gases, sondern auch der Gehalt eines seiner Bestandteile bestimmt «-erden. Besonders
ist das Verfahren für die selbsttätige Bestimmung von Drucken in Feuerungsabgasen
geeignet, und es kommt dann zweckmäßig, z. B. für Mengenmessung, in Vereinigung
mit der Bestiminung des Kohlensäuregehaltes zur Venvendung. Eine solche fortlaufend
durchgeführte Bestimmung von Druck und eines Gasbestandteilphaltes war bisher m
einer so einfachen @,#'eise nicht möglich. Auch für die Generatorgaskontrolle, wobei
man Kohlensäuregehalt und Gasdruck gleichzeitig zu messen wünscht: ist die Erfindung
gut verwertbar. Es gibt ferner verschiedene chemische -Verfahren, bei denen es von
größter Bedeutung ist, Druck, Geschwindigkeit, Gasmenge und Gaszusammensetzung kenn.enzulernen.
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Einige zur Durchführung des Verfahrens dienende Vorrichtungen sind
auf der Zeichnung schematisch dargestellt.
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Für alle diese Vorrichtungen gemeinsam ist eine an sich bekannte Vorrichtung,
bestehend aus einem Anfangsvolumengefäß 3, .4 und einer Meßvorrichtung 5, in die
die in dein Anfangsvoluinengefäß abgegrenzte Gasmenge entweder von Hand oder selbsttätig,
wie z. B. in dem Patent 2-26 542 beschrieben, mittels pendelnder Flüssigkeiten
übergeführt werden kann. An diese Vorrichtung ist gemäß der Erfindung bei den in
den Abb. r bis 16 dargestellten Vorrichtungen ein Niveaugefäß i, 2 o. dgl. angeschlossen,
das unter dem zu ressenden
Druck steht oder unter diesen .gesetzt
werden kann, um den Druck auf das Meßvolutnen zu überführen.
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Abb. i zeigt ein Ausführungsbeispiel eines vereinfachten Apparates
nach der Erfindung zur Messung von nur Druck.
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Mit dein Schenkel i des Niveaugefäßes r, 2, das beliebiger Ausführung
sein kann, steht das Anfangsvolumengefäß 3, d und die Meßvorrichtung 5 in Verbindung.
Der andere Schenkel :2 ist durch eine Rohrleitung 6 mit dem Gasraum oder Kanal ?
verbunden, in dem das Gas, dessen Druck P gemessen werden soll, sich befindet oder
den es durchströmt. Der Kanal ? kann auch durch die Rohrleitung 6 bei 8 über die
Mündung 9 mit der Außenluft in Verbindung gesetzt werden, aber nur bis zu dem Augenblick,
in dem die Verdrängung des Gases aus dem Anfangsvohimengefäß 3 beginnt.
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Die Wirkungsweise ist folgende: Wenn das Quecksilber im Gefäß 3, d.
fällt, wird die Sperre bei 8 freigelegt und das Gefäß 3,4 mit Luft von atmosphärischem
Druck gefüllt. Gleichzeitig werden aber auch die Schenkel i, 2 des Niveaugefäßes
mit der Außenluft in Verbindung gebracht, so daß sich die Flüssigkeitsspiegel in
den Schenkeln auf gleiche Höhe einstellen. Beim Steigen des Quecksilbers schließt
sich die Sperre 8, und das Gas wird aus dem Gefäß 3 in die Meßvorrichtung 5 hineingedrückt.
Durch Schließen der Sperre 8 wird aber der im Kanal ? herrschende Druck auf die
Flüssigkeitssäule im Schenkel2 übergeführt, und diese steigt oder fällt nun entsprechend
dem im Kanal 7 herrschenden Druck. Durch die entgegengesetzte Bewegung der Flüssigkeitsäule
im Schenkel i wird die Druckwirkung auf die in Verbindung mit dem Schenkel i stehenden
Gefäße 3 und 5 übermittelt.
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Ist jetzt weder überdruck noch Unterdruck im Kanal 7 vorhanden, d.
h. herrscht hier Atmosphärendruck, dann wird in die Meßv orrichtung 5 gerade das
im Anfangsvoluinengefäß 3 beim Beginn der Messung vorhandene Gasvolumen hereingedrückt,
und die Meßvorrichtung registriert Null.
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Herrscht dagegen im Kana17 Unterdruck, dann fällt in dem Augenblick,
in dem die Rohrleitung 6 bei 8 von dem steigenden Quecksilber gesperrt wird, die
Flüssigkeitssäule im Schenkel i und führt eine Verminderung des Gasvolumens in 3
und 5 mit sich. Die Meßvorrichtung 5 zeigt infolgedessen ein geringeres Volumen
entsprechend dem im Kanal? herrschenden Unterdruck an, indiziert bzw. registriert
also den Unterdruck im Kanal 7.
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In ganz ähnlicher Weise, aber umgekehrt, wird überdruck registriert.
Ein mit der beschriebenen Vorrichtung unter Anwendung einer Registrierv orrichtung
erhaltenes Diagramm ist in Abb. 2 dargestellt.
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Es ist selbstverständlich, daß ein Druck P mit dein Verfahren gemäß
der Erfindung mit beliebiger Genauigkeit gemessen «-erden kann. Ist der Durchmesser
der Schenkel bzw. i groß, dann wird die Genauigkeit größer, weil dann die Meßv orrichtung
5 für einen geringeren Druckunterschied einen verhältnismäßig größeren Ausschlag
gibt. Wird im Niveaugefäß i, 2 Quecksilber als Sperrflüssigkeit, anstatt z. B. Wasser,
verwendet, dann kann ein größerer Druckunterschied indiziert bzw. registriert «-erden.
Endlich kann das Niveaugefäß i, 2 so ausgebildet werden, daß die Volumenveränderung
in i, 2 der bekannten Geschwindigkeitsformel
entspricht, so daß Geschwindigkeit unmittelbar indiziert bzw. registriert werden
kann.
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Wie schon oben erwähnt, ist es gemäß der Erfindung aber auch möglich,
nicht nur den Druck des zu untersuchenden Gases, sondern auch den Gehalt eines seiner
Gasbestandteile zu bestimmen. Z. B. in dein Feuerungsbetrieb ist es von größtem
Interesse, nicht nur den Zug, sondern auch den Kohlensäuregehalt kennenzulernen.
Zug und Kohlensäuregehalt stehen zueinander in gewissen Verhältnissen, und wenn
man diese beiden Falztoren auf einem Diagramm registrieren kann, ist es möglich,
sie leicht miteinander zu vergleichen und aus dem Vergleich wertvolle Schlüsse betreffs
des Feuerungsbetriebes zu ziehen. Zur Ausführung dieser Abänderung des Verfahrens
wird in einem Vorgang der Druck und Größe des Gasbestandteilgehaltes bzw. nur Druck
und in einem anderen Vorgang Druck bzw. Größe des Gasbestandteilgehaltes bestimmt.
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Abb. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Apparates gemäß vorliegender
Erfindung für den genannten Zweck, und zwar zur Bestimmung von Druck und Kohlensäuregehalt.
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Das Niveaugefäß i, 2, das mit Kalilauge gefüllt ist, ist in dieser
Ausführungsform etwas anders ausgebildet als gemäß Abb. i und wird über den an sich
bekannten Umschalter io periodisch mit dem Kanal 7 in Verbindung gebracht.
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Die Wirkungsweise ist folgende.
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Das Prüfgas wird beim Fallen des Quecksilbers bei i i in 3, q. eingesaugt
und dann beim Steigen .des Quecksilbers in das Gefäß i gedrückt. Der Kanal ? steht
nun über dem Schalter io mit dem Schenkel 2 in Verbindung, und das Volumen des im
Gefäß i befindlichen,
von Kohlensäure befreiten Gases ändert sieh
entsprechend dein im Kana17 herrschenden Druck. Die Meßvorrichtung registriert also
den Kohlensäuregehalt und den Druck. Während des folgenden Vorganges und nach Umschaltung
des Schalters io steht der Schenkel 2 mit dem Kanal 7 nicht in Verbindung, und es
wird also in der 1leßvorrichtung 5 nur Kohlensäuregehalt registr fiert.
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Während die Mündung 12, wie in dieser Abbildung gezeigt, angebracht
sein muß, um von dein steigenden Quecksilber kurz vor Beginn der Volumenmessung
gesperrt zu werden, kann die Mündung 13 der Rohrleitung 6 zweckmäßig etwas höher
angeordnet werden, weil dadurch die Verspätung des Anzeigens des im Kanal 7 herrschenden
Druckes erheblich verkürzt werden kann. Wenn die Mündung 13 gerade bei Beendigung
der Volumeninessung geschlossen wird, dann wird das Anzeigen des vorhandenen Druckes
augenblicklich.
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Der Apparat gemäß Abb.3 kann auch durch die in Abb. 3a dargestellte
Abänderung als Geschwindigkeits- oder Mengenmesser angewendet werden. Im Kanal ?
wird dann z. B. ein Staurohr eingebaut. Das Staurohr ist finit einem Differenzialmanometer
14 beliebiger Ausführung verbunden. Der in dem Differenzialmanometer erzeugte Druckunterschied
P-p wird über die Rohrleitung 6 und den Schalter io zur Einwirkung auf den Schenkel
@z gebracht.
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Abb. d. stellt ein mit dein Apparat gemäß Abb. 3 und 3a erhaltenes
Diagramm dar. Es wird hier von der Nullinie ausgehend ab-«vechselnd Kohlensäure,
Kohlensäure plus Druck bz«-. Kohlensäure plus Druckunterschied P-p registriert.
Man kann also das Gesamtvolumen von Luft und Rauchgas und gleichzeitig den Kohlensäuregehalt
des Gases ablesen.
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Abb. 5 zeigt noch ein weiteres Ausführungsbeispiel des in Abb. 3 dargestellten
Apparates. Während beim Apparat gemäß Abb. 3 der Druck mit dem Kohlensäuregehalt
als Ausgangspunkt registriert wird, wird beim Apparat gemäß Abb. 5 der Druck mit
der Nulllinie der Kohlensäurebestimmung als Ausgangspunkt registriert. Bei der in
der Abbildung angedeuteten Stellung der Schalter io und 15 wird das Prüfgas über
den Schalter 15 unmittelbar in die Meßv orrichtung 5 gedrückt. Gleichzeitig wirkt
über den Schalter io der im Kanal 7 herrschende Druck auf das Prüfgas ein. Die Meßvorrichtung
mißt also nur Druck. Während des folgenden Analysenvorganges und nach Umschaltung
der beiden Schalter io und 15 gelangt die nächste Prüfgasinenge über Rohrleitung
16 in das Gefäß i, in dem die Kohlensäure absorbiert wird. Die Verbindung der Schenkel
2 mit dem Kanal 7 ist nun unterbrochen, und die 1leßvorrichtung mißt nur Kohlensäure.
Es wird also abwechselnd Druck und Kohlensäure indiziert bzw. registriert. Ein mit
diesem Apparat erlialtenes Diagramm ist in Abb. 6 dargestellt.
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Es ist selbstverständlich, daß man auch gemäß vorliegender Erfindung
den Druck eines Gases und den Gasbestandteilgehalt eines anderen Gases bestimmen
kann. was in gewissen Fällen von Bedeutung sein kann.
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Abb. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Apparates zur Geschwindigkeitsmessung
bzw. Mengenmessung ohne Analyse. Die Wirkungsweise ist in Anbetracht der vorhergehenden
Erklärungen selbstverständlich. Es «-erden durch Umschaltung des Schalters 17 abwechselnd
die Drücke P und p bestimmt; dagegen wird eine Gasanalyse nicht vorgenommen. Ein
mit diesem Apparat erhaltenes Diagramm ist in Abb. S dargestellt.
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Bei den Ausführungsformen gemäß Abb. i, 3, 5 und 7 steht der Schenkel
oder das Gefäß a mit dem Kanal 7 in direkter Verbindung oder kann mit diesem in
direkte Verbindung gesetzt werden, wodurch die Flüssigkeitsänderungen im Gefäß i
bewirkt werden. Die Niveauveränderungen im Schenkel oder Gefäß i können aber auch
in anderer Weise zustande gebracht werden, z. B. durch Umkippen eines zweischenkligen
Niveaugefäßes oder durch Heben und Senken des einen Schenkels unter Einwirkung des
zu messenden Druckes. Eine für diesen Zweck verwendbare Vorrichtung ist die an sich
bekannte Ringwaage, die aus einem zweischenkligen, unter Druckwirkung um eine Drehachse
kippbaren Niveaugefäß besteht. Gemäß der Erfindung wird an dieser an sich bekannten
Ringwaage ein zweites Niveaugefäß angeordnet, das in Verbindung mit der Meßvorrichtung
steht oder gebracht werden kann und von der Ringwaage entsprechend dem zu messenden
Druck gekippt wird.
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Abb. g zeigt ein Ausführungsbeispiel eines derartigen Apparates zur
Messung von Druck und Kohlensäuregehalt.
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Es bezeichnet 18 die Ringwaage, die um die Achse a-a kippbar ist und
deren Schenkel ig und :2o über den Schalter 21 mit dein Kanal 7 in Verbindung gebracht
werden können. An der Ringwaage ist gemäß der Erfindung ein zweites Niveaugefäß
1, 2 angebracht, dessen einer Schenkel i mit der Meßvorrichtung in Verbindung steht
oder gesetzt werden kann.
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Die Wirkungsweise ist folgende. Während die erste Prüfgasmenge durch
den Kalilaugebehälter 2z in die Meßvorrichtung 5 gedrückt wird, schließen sich die
Mündungen
13, und der im Kanal 7 herrschende Druckunterschied P-p
wird bei der in der Abbildung gezeigten Stellung des Schalters 21 zur Einwirkung
auf das Niveaugefäß i9, 2o gebracht. Die Ringwaage kippt nun um, z. B. in der durch
Pfeil angedeuteten Richtung. Dabei fällt die Flüssigkeitssäule im Schenkel i, und
eine entsprechende Gasmenge wird dein von Kohlensäure befreiten Prüfgas entzogen.
Die Meßvorrichtung mißt also Druck plus Kohlensäure. Beim Fallen des uecksilbers
werden die Mündungen 1a, i#- freigelegt, und die Gasräume aller Schenkel kommen
dadurch mit der Außenluft in Verbindung. Die Ringwaage geht in die Anfangs-oder
-Nullage zurück. Während des folgenden Analvsenvorganges und nach Umschaltung des
Schalters 21 steht das Niveaugefäß 19, 20 mit der Außenluft in Verbindung; ein Umlippen
der Waage kommt nicht zustande, und es wird nur Kohlensäure registriert. Es wird
also abwechselnd Druck und Kohlensäure registriert. Ein mit dieser Vorrichtung erhaltenes
Diagramm ist in Abb. io dargestellt.
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Abb. ii zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Verwendung der
Ringwaage, und zwar zur Messung von z. B. Kohlensäure und Dampfmenge oder Kohlensäure
und Rauchgasmenge oder Flüssigkeitsmenge bei höheren Druckverhältnissen im Kanal
7.
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Im Kanal 7 ist bei dieser Ausführungsform eine Drosselscheibe 23 eingebaut,
und das Niveaugefäß i9, 2o steht dauernd unter der Wirkung des durch die Drosselscheibe
erzeugten' P-p. Zwischen jeder Druckmessung muß aber die Ringwaage in die Anfangs-
oder Nullage gebracht werden, und diese Bewegung wird im vorliegenden Falle dadurch
bewirkt, daß der Gasraum im Schenkel 2 über die Rohrleitungen 24 und 25 unter Vakuum
gesetzt wird, Die Wirkungsweise ist folgende.
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Bei Beginn des ersten Analysenvorganges ist die Ringwaage i8 unter
Einwirkung des Druckunterschiedes P-p in der Pfeilrichtung gekippt.
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Während die erste Prüfgasmenge durch die im Gefäß #q2 vorhandene Kalilauge
in die Meßvorrichtung 5 gedrückt wird, schließt sich die Mündung 13, und der Schenkel
wird unter Vakuum gesetzt, so daß die Ringwaage in die Anfangslage zurückgeht. Die
Flüssigkeitsäule im Schenkel i fällt dabei entsprechend der Größe der Drehungsbewegung,
und der im Kanal 7 herrschende Druckunterschied P-p wird in der in der Abbildung
gezeigten Stellung der Schalter 21 zur Einwirkung auf (las Meßvolumen gebracht.
Es wird also Druck und Kohlensäure registriert. Während des folgenden Analysenvorganges
und nach Umschaltung des Schalters 21 wird nur Kohlensäure registriert.
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Das Ringwaagenprinzip kann auch wie in Abb. 12 dargestellt zur Ausführung
gebracht werden. Die Niveaugefäße i9 und 2o der Ringwaage 27 stehen bei dieser Ausführungsform,
ähnlich wie beim Apparat gemäß Abb. i i, dauernd unter der Einwirkung des durch
die Drosselscheibe 23 im Kanal 7 erzeugten Druckunterschiedes P-p, wogegen die Ringwaage
27 stets die von dein Druckunterschied bedingte Lage einnimmt. Der im Kanal 7 herrschende
Druckunterschied wird über die Vorrichtung 26 (Ringwaage) zur Einwirkung auf das
Meßvolumen gebracht. Diese Vorrichtung z6 besteht aus -zwei Gefäßen i und 2 mit
zugehörigen Glocken 1', 2'. die am Rad 28 aufgehängt oder sonstwie derart angeordnet
sind, daß die Glocken i' und 2' in bezug auf ihre Bewegungen miteinander zwangsläufig
verbunden sind. Durch Saugwirkung in der Glocke 2' kann das System in der Pfeilrichtung
in Bewegung versetzt werden, wobei diese Bewegung durch an dein Rad 28 und der Ringwaage
27 angebrachte Arme 29 und 30 o. dgl. begrenzt wird.
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Die Wirkungsweise ist folgende.
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Während die erste Prüfgasmenge durch die im Gefäß 22 vorhandene Kalilauge
in die Meßvorrichtung 5 gedrückt wird, schließt sich die Mündung 13, und die Glocke
2' wird über die Rohrleitung 25 unter Vakuum gesetzt. Die Glocke?,' geht dabei so
weit herunter, wie es durch die jeweilige Lage des Anschlages 3o der Ringwaage 27
bedingt ist. Durch die entsprechende Aufwärtsbewegung der Glocke i' wird der im
Kanal 7 herrschende Druckunterschied bei der in der Abbildung gezeigten Lage des
Schalters 2i zur Einwirkung auf das Meßvolumen gebracht. Es wird also Druck und
Kohlensäure registriert. Während des folgenden Analysenvorganges und nach Umschaltung
des Schalters 21 wird nur Kohlensäure registriert.
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Abb.13 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform des Apparates gemäß
Abb. 12 zur abwechselnden Messung von Dampf- und Rauchgasmenge, und zwar unter Verwendung
von mehreren Ringwaagen. Die Ringwaagen 27 und 27' sind an die Dampf- und Rauchgaskanäle
7 und 7' angeschlossen und begrenzen die zwangsläufige Drehbewegung der Ringwaagen
i8 und i8', die die in den Kanälen 7 und 7' herrschenden Druckunterschiede abwechselnd
zur Einwirkung auf (las Meßvolumen bringen. Die Wirkungsweise ist in Anbetracht
des oben Angeführten selbstverständlich. Ein mit dieser Vorrichtung erhaltenes Diagramm
ist in Abb. 14 dargestellt.
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Abb. 15 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Apparates gemäß vorliegender
Erfindung zum
Messen der Niveauhöhe einer Flüssigkeit. Der Flüssigkeitsstand
wird mittels des Schwimmers 32 und des Seiles 33 zur Einwirkutig auf das
Rad 31 gebracht, das seinerseits die Bewegung der Ringwaage 18 begrenzt. Die Wirkungsweise
ist in Anbetracht des oben Angeführten selbstverständlich. Ein mit dieser Vorrichtung
erhaltenes Diagramm ist in Abb. 16 dargestellt.
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Anstatt Vakuum zur Betätigung der Ringwaage kann bei geeigneter Ausführung
Druck verwendet werden, oder die Bewegung kann in anderer beliebiger Weise zustande
gebracht werden.
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Es ist selbstverständlich, daß viele andere innerhalb des Schutzumfanges
der Erfindung fallende Ausführungsformen bzw. Vereini-'Tungen möglich sind. Anstatt
Druck, Geschwindigkeit oder Menge eines Gases kann z. B. auch Druck, Geschwindigkeit
oder Menge einer Flüssigkeit gemessen werden. Das Verfahren gemäß der Erfindung
ist überhaupt für die verschiedensten Fälle verwendbar, bei denen es auf das Messen,
Indizieren oder Registrieren eines Meßwertes ankommt.
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Anstatt Gas kann in den Gefäßen 3, d. auch Flüssigkeit verwendet werden;
aber dann muß im Gefäß i, 2 eine andere Flüssigkeit, die sich finit der im Gefäß
3, .l. vorhandenen Flüssigkeit nicht vermischt, verwendet werden.