DE566251C - Einmembrangasmesser mit gleichmaessiger Membranbelastung - Google Patents

Einmembrangasmesser mit gleichmaessiger Membranbelastung

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DE566251C
DE566251C DEE40491D DEE0040491D DE566251C DE 566251 C DE566251 C DE 566251C DE E40491 D DEE40491 D DE E40491D DE E0040491 D DEE0040491 D DE E0040491D DE 566251 C DE566251 C DE 566251C
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F3/00Measuring the volume flow of fluids or fluent solid material wherein the fluid passes through the meter in successive and more or less isolated quantities, the meter being driven by the flow
    • G01F3/02Measuring the volume flow of fluids or fluent solid material wherein the fluid passes through the meter in successive and more or less isolated quantities, the meter being driven by the flow with measuring chambers which expand or contract during measurement
    • G01F3/20Measuring the volume flow of fluids or fluent solid material wherein the fluid passes through the meter in successive and more or less isolated quantities, the meter being driven by the flow with measuring chambers which expand or contract during measurement having flexible movable walls, e.g. diaphragms, bellows
    • G01F3/22Measuring the volume flow of fluids or fluent solid material wherein the fluid passes through the meter in successive and more or less isolated quantities, the meter being driven by the flow with measuring chambers which expand or contract during measurement having flexible movable walls, e.g. diaphragms, bellows for gases
    • G01F3/222Measuring the volume flow of fluids or fluent solid material wherein the fluid passes through the meter in successive and more or less isolated quantities, the meter being driven by the flow with measuring chambers which expand or contract during measurement having flexible movable walls, e.g. diaphragms, bellows for gases characterised by drive mechanism for valves or membrane index mechanism

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Description

  • Einmembrangasmesser mit gleichmäßiger Membranbelastung Bei einmembranigen Gasmessern ist es bekanntlich nötig, während des Membranhubes eine Kraft aufzuspeichern, die am Ende des Hubes die Umschaltung der Steuerorgane vollzieht. Sofern nun als Kraftspeicher eine Feder (oder auch mehrere)- dient, wächst während eines Membranhubes mit fortschreitender Federspannung die aus der Membranbewegung abgenommene Kraft und als Folge davon der Druckverlust. Dieses Anwachsen des Druckverlustes bei jedem Membranhube von neuem ist aber in hohem Grade unerwünscht, weniger wegen der absoluten Höhe des Druckverlustes, als vielmehr wegen der Schwankung desselben, da diese sich in den Gasverbrauchsgeräten lästig bemerkbar macht.
  • Es ist bereits bekannt, diese Druckverlustschwankung durch Einschaltung einer veränderlichen Übersetzung in die Übertragung der Membranbewegung auf das Kippspannwerk zu kompensieren.
  • Erfindungsgemäß wird nun der mit fortschreitender Spannung der Speicherfeder Wachsende Arbeitsbedarf in seiner Rückwirkung auf den Gasdruck durch Größenänderung der wirksamen Membranfläche kompensiert, welche zur Deckung dieses Mehrbedarfs an Arbeit herangezogen wird. Zur näheren Erläuterung, wie dies erreicht wird, wird die folgende Betrachtung angestellt.
  • Der Arbeitsaufwand, auf Kosten dessen sich die Vorgänge im Gasmesser abspielen, erschöpft sich letzten Endes darin, daß die hindurchgegangene Gasmenge an Druck einbüßt; eine andere Quelle, aus welcher Arbeit gewonnen werden könnte, ist nicht vorhanden. Betrachten wir eine bestimmte Zeitdauer und sind in dieser Zeit V Liter Gas durch den Gasmesser geströmt, und hat dieses Gas dabei um P Millimeter Wassersäule an Druck verloren, so kann man den dabei verbrauchten Arbeitsaufwand A durch die Gleichung ausdrücken: A-V#P, wobei betont werden muß, daß in in diesem Falle unter P nicht der Gesamtdruckverlust des Gasmessers, sondern lediglich der Druckunterschied zu versteifen ist, der zwischen den Räumen unmittelbar vor und unmittelbar hinter der Membran besteht, denn nur dieser leistet den mechanischen Antrieb, von dem allein hier die Rede sein soll. Diese Gleichung gilt auch dann, wenn man nur Bruchteile ganzer Gasmesserumdrehungen in Betracht zieht.
  • Vergleicht man zwei kurze, gleiche Zeiträume t1 und- t2 miteinander, von welchen t1 zu Beginn der Federspannung und t2 mehr am Ende derselben liegt, und soll in beiden Zeiträumen auch die Zunahme der Federspannung gleich sein, dann ergibt sich selbstverständlich für den Zeitraum t2 ein größerer Arbeitsaufwand als für den gleichen Zeitraum t1, weil nun die gesteigerte Vorspannung der Feder überwunden werden muß. Also der zu t2 gehörige Arbeitsaufwand A2 ist größer als der zu t1 gehörige Arbeitsaufwand A,. Wenn also für den Zeitraum t1 die Gleichung gilt: Al- V-Pl, dann gilt für den Zeitraum 12 die Gleichung A,-Tl-P.. Will man nun gemäß der Erfindung den in Rede stehenden :Mehrbedarf an Arbeit aus dein Faktor V decken, so würden die beiden Gleichungen lauten: für t1 : Al - hl - P, für t.: A. - Tl., - P. Das bedeutet also, daß man den Gasmesser so einzurichten hat, daß die in der Zeit t2 geförderte Gasmenge im richtigen Mäße größer ist als die in der Zeit t1 geförderte Menge. Und der Mehrbedarf an Arbeit ist dann in der Form gedeckt, daß eine relativ größere Menge Gas um den gleichen Betrag an Druck verliert, anstatt daß eine etwa gleiche Gasmenge einen ansteigenden Druckverlust erleidet.
  • Die praktische Durchführung dieses Grundgedankens kann in der Art erfolgen, daß die Membran so eingefaßf und eingebaut wird, daß sie zu Beginn ihres Hubes nur mit einem Teil ihrer Fläche dem Gasdruck ausgesetzt ist, und daß sich dieser dem Gasdruck ausgesetzte Teil während des Hubes" stetig oder stufenweise vergrößert. Dadurch wird pro Einheit der Hublänge ein stets steigendes Gasquantum gefördert; da aber die Hubbewegung im allgemeinen etwa proportional mit der Federanspannung verläuft, so ist also auf diese Weise das gesteckte Ziel erreicht.
  • Ein Ausführungsbeispiel des Gasmessers gemäß Erfindung ist in der Fig. i als senkrechter Schnitt und in stark schematisierter Weise dargestellt. Und zwar wurden zur klaren Darstellung die wichtigen Teile sämtlich in die Zeichnungsebene verlegt, obwohl sie bei praktischer Ausführung besser eine andere Anordnung im Raume erhalten würden. Fig. 2 zeigt einen Schnitt A-B der Fig. I.
  • Das Gehäuse des Gasmessers gemäß diesem Schema hat man sich im wesentlichen zylindrisch mit der Achse n-ya vorzustellen und mit auf den Mantel aufgebautem Steuerungsraum. Der Eingang E liegt unten, der Ausgang A oben. .
  • Die beiden Meßkammern i und 2 sind durch eine Membran voneinander getrennt, welche abweichend von sonstigen Membranen konstruiert ist.
  • Ein zylindrischer Hohlkörper 3 ist an zwei Gliedern 4. pendelnd aufgehängt und dadurch in axialer oder ungefähr axialer Richtung leicht beweglich. Ein beiderseitig nach innen umgestülpter und so nahezu in sich zurücklaufender Schlauch 5 aus Leder oder anderem weichem Stoff ist mit den Enden auf den Zylinder 3 aufgezogen und durch zwei Bänder 6 festgespannt. Zwischen den beiden Bindungen 6 sind Löcher 7 im Zylindermantel angebracht, durch welche der Innenraum des Zylinders 3 stets mit dem ringförmigen Hohlraume kommuniziert, den der umgestülpte Lederschlauch 5 umschließt. Beide Räume zusammen ergeben den Membranenhohlraum. Durch den Überdruck des in diesem Raume befindlichen Gases beutelt sich der Schlauch in der Weise auf, wie es in der Fig. i gezeigt ist.
  • Der Zylinder 3 ist mit zwei Böden S und 9 verschlossen, deren jeder ein Ventil enthält, hier z. B. angenommen als Löcher io und 12 mit auf der Innenseite darübergelegten Lederstreifen i i und 13, die an ihren Enden durch die Falzleisten 14 gehalten sind (zu vgl. Fig.2). Ventile dieser Art wirken als Rückschlagventile, indem sie sich dem Gasstrom nur in einer Stromrichtung öffnen, in der anderen aber verschließen, und sie sprechen bereits auf geringste Druckdifferenzen zuverlässig an. Übrigens können auch mechanisch bewegte Ventile statt dessen verwendet werden.
  • In Fig. i ist die Stellung der Membran gezeichnet, die sie kurz vor dem Ende des von rechts nach links verlaufenden Hubes hat; also die Kammer 2 steht mit dem Eingang E in Verbindung und füllt sich, die Kammer i steht mit dem Ausgang A in Verbindung und entleert sich. Der in der Meßkammer 2 herrschende Überdruck füllt durch das offene oder sich ihm öffnende Ventil 12, 13 den Membranenhohlraum mit Gas, das unter Eingangsdruck steht, so daß als eigentliche Begrenzung zwischen den Meßkammern i und 2 im wesentlichen die linken Begrenzungswände des Membranenhohlraumes gelten. Das Ventil io, i1 wird durch den inneren Überdruck geschlossen oder geschlossen gehalten.
  • Mit dem Vorschreiten nach links legt sich das durch den inneren Überdruck (Eingangsdruck) aufgebeutelte Leder mehr und mehr an die kegelstumpfförmige Begrenzungsfläche 15 der Meßkammer i an, so daß die linken Begrenzungswände der Membran mit dem Vorschub nach links eine stetige Vergrößerung erfahren. Der Neigungswinkel der Fläche i5 ist bestimmend für das Maß der Vergrößerung.
  • Wenri nun am Ende des Hubes durch Umschaltung des Ventilsatzes 17 die Kammer i mit dem Eingang und die Kammer 2 mit dem Ausgang in Verbindung kommt, dann öffnet sich das Ventil io, ii und es schließt sich 1z, 13. Wiederum ist der Membranenhohlrauin mit dem Eingangsdruck in Verbindung, der nun allerdings von der anderen Seite kommt. Entsprechend wirken als eigentliche Scheidewand zwischen den Kammern i und 2 im wesentlichen jetzt die rechten Begrenzungswände des Membranenhohlraumes. Die anfänglich ganz kleine Ausbeutelung des Lederschlauches 5 auf der rechten Seite nimmt mit fortschreitender Rechtsbewegung der Membran zu, wobei sich. das Leder zwischen dein Zylindermantel 3 und der Kegelstumpffläche 16 blasenartig aufbläht.
  • Auf diese Weise beginnt also jeder Membranenhub mit einer gasgedrückten Fläche von bestimmter Größe, und diese Größe nimmt während des Hubes stetig zu, derart, daß am Ende des Hubes ein Maximalwert an Flächengröße erreicht ist. Somit wird der Mehrbedarf an Arbeit, welcher durch die zunehmende Spannung und Gegenwirkung der Feder des Kippspannwerkes verursacht wird, gegen Ende der Federspannung durch die größer werdende Fläche geliefert, ohne daß es einer veränderlichen Übersetzung bedarf.
  • Die beschriebene Bauart bietet aber nicht nur die Möglichkeit, mit zunehmender Federspannung überhaupt eine größer werdende Membranfläche zur entsprechenden Arbeitsleistung heranzuziehen, sondern sie liefert die Möglichkeit, die zunehmende Federspannung von Punkt zu Punkt maßgenau durch Vergrößerung der Membranfläche zu kompensieren. Daß der Neigungswinkel der Flächen 15 und 16 entsprechend gewählt werden kann, wurde schon erwähnt. Auch kann der Querschnitt dieser Flächen in einer passenden Kurve statt geradlinig verlaufen.
  • Ferner bietet folgender Umstand eine Anpassungsmöglichkeit an gegebene Verhältnisse: Die gesamte Meinbranfläche besteht aus zwei Teilen, einem von unveränderlicher Größe, dargestellt im wesentlichen durch die Größe des Bodens ä (bzw. 9), und einem zweiten von veränderlicher Größe, dargestellt im wesentlichen durch die Ringfläche des Lederschlauches an der Stelle der größten Aufblähung. Indem man nun den Wert der unveränderlichen Größe im Verhältnis zum Maximalwert der veränderlichen Größe variiert, besitzt man eine Anpassungsfähigkeit in sehr zweiten Grenzen, um die Charakteristik des Vorganges zu bestimmen und eine möglichst vollkommene Kompensation zu eireichen.
  • Das Kippspannwerk ist in der Zeichnung nicht enthalten, da seine Wirkungsweise als bekannt vorausgesetzt werden kann, ebenso wie das durch das Kippspannwerk bewirkte Zusammenarbeiten zwischen Membranbewegung und Ventilsatz 17.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCII: Einmembrangasmesser mit gleichmäßiger Membranbelastung, dadurch gekennzeichnet, daß der mit fortschreitender Spannung der Speicherfeder des Kippspannwerkes wachsende Arbeitsbedarf in seiner Rückwirkung auf den Gasdruck grundsätzlich durch Größenänderung der wirksamen Membranfläche kompensiert wird, welche zur Deckung dieses Mehrbedarfs an Arbeit herangezogen wird.
DEE40491D 1931-01-15 1931-01-15 Einmembrangasmesser mit gleichmaessiger Membranbelastung Expired DE566251C (de)

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