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Gefäß mit in der Höhe veränderlichem Querschnitt, insbesondere für
Differentialmanometer, die der Mengenmessung strömender Medien dienen Es ist bekannt,
die durch eine Leitung strömende augenblickliche Flüssigkeitsmenge durch die Druckdifferenz
zu messen, die an einem Stauorgan, z. B. einer in die Leitung eingeschalteten Stauscheibe,
entsteht. Für viele Anwendungszwecke haben sich als Meßgeräte Flüssigkeitswaagen,
insbesondere Quecksilberwaagen, bewährt. Diese bestehen aus zwei zum Teil mit Flüssigkeit
gefüllten, kommunizierend verbundenen geschlossenen Gefäßen, in welche die beiden
vor und hinter dem Stauorgan abgenommenen Druckwerte so übertragen werden, daß sie
auf den freien Flüssigkeitsspiegel in den Gefäßen wirken. Infolgedessen stellt sich
in den beiden Gefäßen ein Niveauunterschied ein, der dem Druckunterschied proportional
ist. Als Maß für diesen Druckunterschied wird gewöhnlich diejenige Flüssigkeitsmenge
genommen, welche gegenüber dem gleichen Stand durch den höheren Druck in das Gefäß
gefördert wird, über dessen Niveau der niedere Druck herrscht. In einfachster Weise
geschieht dies dadurch, daß die Gewichtsveränderungen des einen Gefäßes, zweckmäßig
des CTnterdruckgefäßes, gemessen und zur Anzeige ausgenutzt oder zur Einwirkung
auf ein Relais eines Reglers gebracht wind.
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Bei einer bekannten Einrichtung geschieht dies in der Weise, daß das
Unterdruckgefäß in seiner Höhe verstellbar gelagert und durch eine Feder gehalten
wird. Steigt oder sinkt der. Flüssigkeitsspiegel in dem Unterdruckgefäß durch Steigen
oder Sinken des Differenzdruckes, so wird die das Unterdruckgefäß in der Schwebe
haltende Feder stärker oder schwächer zusammengedrückt, so daß die Bewegungen, die
das Gefäß hierbei in senkrechter Richtung ausführt, auf einen Zeiger, ein Schreibwerk
oder ein Relais eines Reglers übertragen werden können.
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Um auch in .denjenigen Fällen, in denen nicht Druckdifferenzen, sondern
Mengenmeßwerte zur Anzeige oder zur Einwirkung auf den Regler gebracht werden sollen,
zu erreichen, daß eine lineare Beziehung zwischen den Merigenmeßwerten und den Ausschlägen
der Waage besteht, ist bereits vorgeschlagen, das eine Gefäß, meist dasjenige, auf
welches der höhere Druck geleitet wird, nach einer Umdrehungsfläche derart auszudrehen,
daß bei sinkendem bzw. steigendem Niveau die Menge, um welche sich der Flüssigkeitsinhalt
des Gefäßes vermindert oder vermehrt, proportional der Quadratwurzel der Höhenänderung
des Niveaus sich ändert. Infolgedessen ändert sich die dem zylindrisch ausgedrehten
Unterdruckgefäß bei steigendem oder sinkendem Differenzdruck zuströmende Menge ebenfalls
proportional der Quadratwurzel des Differenzdruckes. Die der Gewichtsänderung des
Gefäßes proportionalen Ausschläge sind
daher ebenfalls den Änderungen
der Quadratwurzel des Differenzdruckes proportional, so daß man in gewünschter Weise
den anzuzeigenden oder als Regelimpulse dienenden Mengenwerten linear proportionale
Ausschläge erhält.
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Die Gestaltung der inneren Wand eines Gefäßes nach einer Umdrehungsfläche
erfordert indessen besondere Einrichtungen und besondere Sorgfalt in der Herstellung,
die die Instrumente erheblich verteuern. Auch durch Einsetzen eines parabolischen
Verdrängungskörpers in ein zylindrisches Gefäß, wie es auch bereits vorgeschlagen
ist, läßt sich die Herstellung nicht wesentlich verbilligen.
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Diese Nachteile werden durch die Erfindung in einfachster Weise behoben,
welche es ermöglicht, in außerordentlich einfacher und billiger Weise ein Gefäß
mit in der Höhe veränderlichem Querschnitt, insbesondere für Differentialmanometer,
zur Mengenmessung strömender Medien herzustellen. Das neue als zylindrischer Hohlkörper
mit einem den Hohlraum enthaltenden Einsatzkörper ausgebildete Gefäß kennzeichnet
sich im wesentlichen dadurch, daß der Einsatzkörper aus mehreren innen zylindrisch
oder konisch begrenzten Ringen mit wechselnd der theoretischen Meridianschnittkurve
angepaßtem lichtem Durchmesser besteht. Gefäße mit in der Höhe veränderlichem Onerschnitt,
welche als Hohlkörper mit einem den. Hohlrauen enthaltenden Einsatzkörper ausgebildet
sind, sind schon bekannt. Bei den bisher bekannten Gefäßen hat man aber den Einsatzkörper
bisher stets aus einem Stück hergestellt, wodurch die Herstellung natürlich nicht
vereinfacht wird, da das Ausdrehen des Einsatzkörpers im wesentlichen ebenso schwierig
ist wie die Herstellung eines Gefäßes, dessen innere Wand nach der Utndrebungsfläche
ausgebildet ist. Andererseits sind auch bereits Gefäße mit zv_ lindrischem Hohlraum
bekannt, deren Wand aus einer größeren Anzahl von Ringen zusammengesetzt ist. Die
Ringe sind bei den bekannten Gefäßen abwechselnd aus elektrisch leitendem und elektrisch
isolierendem St(yff hergestellt und werden zur Messung der Höhe des Flüssigkeitsspiegels
.in dein Gefäß in der Weise benutzt, daß die Veränderung eines Widerstandes gemessen
wird, die durch Kurzschließen der voll der Flüssigkeit benetzten Ringe erzielt wird.
Bei dieser .Art von Gefäßen haben die Ringe sämtlich gleichen inneren Durchschnitt,
so daß der )ttersclitiitt des Gefäßes mit der Höhe sich nicht ändert. Zti dem das
Wesen der Erfindung ausmachenden Zweck, eine einfache und billigere Herstellung
für Gefäße mit in der Hölle veränderlichem Querschnitt zu erhalten, hat nian diese
bekannten Einrichtungen nicht zu verwenden gewußt. Da man durch Wahl der Höhe der
Ringeden Treppen- bzw. Polygonzug mit jeder beliebigen Genauigkeit der theoretischen
Meridianschnittkurve annähern kann, so läßt sich nach der Erfindung in der Tat .das
Gefäß aus in einfachster Weise herzustellenden Drehteilen zusammensetzen. Wird das
Gefäß für Flüssigkeitswaagen verwandt, bei denen die Meridianschnittkurven parabolische
Gestalt haben, die im unteren Teil sehr steil, nahezu parallel der Achse verlaufen,
so läßt sich ein solches Gefäß aus einer verhältnismäßiggeringen Anzahlzylindrischer
Ringe und einem oder wenigen konischen Ringen zusammensetzen.
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In .den Zeichnungen ist eine zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung
dargestellt. Abb. i zeigt das Schema einer Flüssigkeitswaage, für welche sich die
Erfindung verwenden läßt, während Abb. 2 ein nach der Erfindung für eine solche
Waage hergestelltes festes Überdruckgefäß im Schnitt zeigt.
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Um die augenblickliche durch das Rohr i strömende Dampf-, Gas- oder
Flüssigkeitsmenge zu messen, ist in üblicher Weise in das Rohr eine Stauscheibe
:2 eingesetzt. Die an der Stauscheibe sich einstellende Druckdifferenz wird mittels
derbei.denLeitungen3,4 auf das feste Gefäß 5 und das bewegliche Gefäß 6 ,einer Quecksilberwaage
übertragen. Je nach der Druckdifferenz an der Stauscheibe 2 wird mehr oder weniger
Quecksilber aus dem Gefäß 5 durch die biegsame Schlauchleitung ,~ in das Gefäß 6
übertragen. Das Gefäß 6 ist in senkrechter Richtung verschiebbar und wird durch
die Feder 8 getragen. Steigt die durch .das Rohr i strömende Menge, so erhöht sich
der Differenzdruck an der Scheibe 2. Der Quecksilberspiegel steigt in dem Gefäß
6, so daß sich dasselbe infolge des erhöhten Gewichtes senkt, während ein Sinken
der durch das Rohr i strömenden Menge ein Sinken des Quecksilberspiegels in dem
Gefäß 6 und demzufolge Gewichtsverminderung und Heben des Gefäßes 6 zur Folge hat.
Die Bewegungen des Gefälles 6 werden auf den Zeiger g übertragen, der über. einer
Teilung spielt, einen Schreibhebel betätigt oder zur Einstellung eines Relais eines
Reglers dient. Durch paraboloidische Gestalt der Innenfläche des Gefäßes 5 ist dafür
gesorgt, daß die Gewichtsvermehrung oder -verminderung des Gefäßes6 und demzufolge
die Ausschläge desselben bzw. des Hebels g der Quadratwurzel des Fallens oder Sinkens
des Quecksilberspiegels in dein Gefäß 5 und demzufolge der Quadratwurzel -der Druckdifferenz
an der Stauscheibe 2 und demzufolge der durch die Leitung strömenden Menge proportional
sind.
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Das Gefäß 5 ist erfindungsgemäß, wie Abb. zeigt, als zylindrischer
Hohlkörper i i
mit eingesetzten, innen zylindrischen Ringen 12 und
innen konischen Ringen 13 ausgebildet. Zweckmäßig besteht das Gefäß 5 aus
einem Fuß. 14, welcher mit Bohrungen 15, 16 und 17 versehen ist. In die Bohrung
17 ist ein Anschlußstutzen 18 eingeschraubt, an welchen die nach dem beweglichen
Gefäß 6 führende Schlauchleitung 7 angesetzt werden kann. In die Bohrung 15 ist
eine Verschlußschraube i9 eingesetzt, .die ein Reinigen der Bohrung ermöglicht.
Auf den Fuß i¢ ist der zylindrische Mantel i i aufgeschraubt, in welchen die innen
zylindrischen Ringe 12 und innen konischen Ringe 13 eingesetzt sind. Die Höhen der
Ringe 12 bzw. der inneren Konen der Ringe 13 sind so bemessen, daß die theoretischeiMeridianschnittparabel
durch die entstehende Treppe bzw. das Polygon indem der gewünschten Genauigkeit
entsprechenden Grade angenähert wird. Die Höhen der Radien lassen sich nach bekannten
Methoden leicht berechnen, Um den äußeren Durchniesser des Zylinders ii nicht unnötig
groß und das Gefäß unnötig schwer werden zu lassen, ist es zweckmäßig, den obersten
der konischen. Ringe 13 nicht mehr in den Zylinder einzusetzen, sondern als
Überwurf auszubilden, wie die Abbildung zeigt. Auf diesen Überwurf 13 kann
die zylindrische Abschlußhaube 23 aufgeschraubt werden, an die beispielsweise die
von der Überdruckseite der Stauscheibe abzweigende Druckleitung in bekannter Weise
anzuschließen ist.
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Die Erfindung ist in ihres' Anwendung nicht auf ()uecksilberwaagen
der beschriebenen Art beschränkt, sondern kann allgeniein für Flüssigkeitswaagen
beliebiger Art oder auch für andere Anwendungszwecke mit Vorteil benutzt werden,
bei denen ein Gefäß gebraucht wird, dessen Fassungsvermögen in bestimmter funktioneller,
nicht linearer Abhängigkeit von der Höhe des Flüssigkeitsspiegels steht. Andere
Anwendungen und Abweichungen in der Ausführung ergeben sich im Bedarfsfall von selbst.