DE5804C - Ventil-Wassermesser - Google Patents

Description

1878.

t τ :

JOHANN SLAVIK in RHEYDT. Ventil -Wassermesser.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 3. December 1878 ab.

Das Ventil b, Fig. 1, 2, 4, sitzt in einem Gehäuse a, welches einen Kanal c für Zuführung des zu messenden Wassers und einen solchen 0 für Abführung dieses Wassers besitzt. Das cylindrische Ventil b ist mit zwei Schlitzen s, die bis etwa 2 mm vom Teller entfernt hinaufragen, versehen; die Breite dieser Schlitze ist so bemessen, dafs ihre lichte Oefmung beim höchsten Hub des Ventiles etwa der doppelten Querschnittsfläche des Einströmungsrohres c gleich ist; der lichte Durchmesser des Ventilsitzes beträgt ca. das Doppelte desjenigen des Einströmungsrohres; doch sollen diese Gröfsenangaben nicht bindend sein.

Bei dem in eine Wasserrohrleitung eingeschaltenen Wassermesser tritt demnach das Wasser durch c ein, übt eine gewisse Pressung auf das Ventil b aus, hebt dasselbe, tritt durch die Spalten ί hindurch, gelangt über das Ventil und strömt durch 0 weiter. Während dieser Einströmung durch das Ventil b wird sich dasselbe um einen gewissen Betrag heben, welcher nicht sowohl vom Druck, unter welchem das Wasser steht, abhängig sein wird, sondern auch von der Gröfse der Oeffnung, durch welche das Wasser ausfliefst.

Soll die Gröfse dieser jedesmaligen Hubhöhe zur Bestimmung des Ausflufsquantums benutzt werden (und dies wird sie thatsächlich), so mufs dieselbe proportional dem Ausflufsquerschnitt vmd proportional der Quadratwurzel aus dem Drucke sein, unter dem das messende Wasser steht.

Der allgemeine Ausdruck für die durch eine Röhre vom freien Querschnitt F mit der Geschwindigkeit ν ausfliefsende Wassermenge Q ist bekanntlich theoretisch:

I. Q = F.v,'

oder, da folgende Abhängigkeit zwischen der Geschwindigkeit und der Druckhöhe besteht:

ν-= Ι/2 gh,

und folgende Relation zwischen der Druckhöhe h (in m), dem specifischen Druck p (kg auf ι qm) und dem specifischen Gewichte γ (= iooo kg von ι cbm) des Wassers aufgestellt werden kann:

so schreibt sich der Ausdruck für Q auch:

oder auch:

. II. Q = F.

- Vf,

wobei p bezw. h und υ als auf die Stelle des Ventiles bezüglich anzusehen sind.

(Von Anführung der genaueren Formel für ν im Falle der Rohrleitung, lautend:

kann deshalb abgesehen werden, da für einen gegebenen Fall die Gröfsen unter dem Wurzelzeichen des Nenners constant sind und es sich hier nicht um absolute Werthe, sondern nur relative handelt.)

Diese Formel II, welche Widerstände unberücksichtigt läfst und nur die theoretisch zwischen den einzelnen in Betracht kommenden Gröfsen herrschenden Beziehungen darlegen soll, zeigt, dafs unter gewissen Bedingungen die ausfliefsende Wassermenge als proportional dem Ausströmungsquerschnitt und der Quadratwurzel des herrschenden Druckes zu setzen ist.

In der Zeichnung bedeutet ferner d eine mit dem Ventil b in Verbindung stehende und durch den Ventilhausdeckel e durchgehende Spindel, welche an ihrem oberen Ende einer mit einem langen Zahnrade / zusammenhängenden Scheibe g als Welle bezw. Drehzapfen dient, Fig. ι und 2. Der Bügel m legt sich von oben über die Spindel d; derselbe wird mit einem gewissen, mäfsigen Drucke durch zwei Federn /, und L niederwärts gezogen und dient Ausgleichungszwecken, worüber weiter unten näheres folgt. U ist ein nach Analogie einer Taschenuhr construirtes Uhrwerk, welches dazu bestimmt ist, eine Scheibe h mit einer Geschwindigkeit von beispielsweise einer Umdrehung in der Stunde umzutreiben. Die Scheibe h ist in Bezug auf die kleine Scheibe g ein Planfrictionsrad und wird der Sicherheit wegen mit feinen Riefen versehen, wie Fig. 8 zeigt. Die kleine Scheibe g, welche durch h in Umdrehung versetzt wird, erhält entweder einen Lederüberzug

(Fig. i', 2), oder wird jbesser, nach Art der Fig. 7, aus mehreren fest zusammengeprefsten Platten von ' ifedtT, Papier oder Gummi hergestellt. Mittelst einer Spannvorrichtung t, Fig. 7, die man gegen die Stirn der Welle des Planrades h wirken läfst, kann der Druck zwischen den Frictionsrädern h und g nach Erfordern geregelt werden.

Mit dem langgezahnten und mit der Scheibe g fest verbundenen Zahnrade / steht ein zweites /, Fig. 3, i, einem Zählwerk Z angehörig, in Eingriff. Die Einrichtung des letzteren bietet im wesentlichen nichts Neues, nur wird man die Scalen oder Zifferscheiben nach Befinden so einrichten, dafs sie Kubikmeter anzeigen.

Da sich das Planfrictionsrad h, wenn das Uhrwerk im Gange ist, mit constanter Winkelgeschwindigkeit umdreht und das getriebene Frictionsrad g bei geschlossenem Ventil b gerade in Höhe der Axe von h steht, so wird letzteres im Falle, welchen die Fig. 1, 2 veranschaulichen, in Ruhe verharren. Steigt das Ventil b dagegen, und mit ihm das auf der Stange d drehbare Frictionsrad g, so wird letzteres in Umdrehung versetzt, und zwar in um so schnellere, je höher das Ventil b sich hebt. Ist beispielsweise der Durchmesser der wirksamen Fläche von h doppelt so grofs, als der Durchmesser von g, so wird bei Steigung um die Hälfte des möglichen Hubes das Rad g dieselbe Umdrehungszahl wie h haben; bei Steigung auf den ganzen Hub dagegen die doppelte, verglichen mit h. Die Geschwindigkeit des Frictionsrades g ist überhaupt direct proportional der Hubhöhe des Ventiles b. Da aber von f aus das Zählwerk in Bewegung versetzt wird, so gilt von demselben das Nämliche.

Daraus geht nun, im Hinblick auf den früher in der theoretischen Formel dargestellten Satz, hervor, dafs, unter Voraussetzung einer richtigen Wahl der Verhältnisse, der Wassermesser dann auf richtigen Grundlagen beruhen wird, wenn der Hub des Ventiles b einmal proportional der Quadratwurzel aus dem jeweilig herrschenden Drucke, und sodann proportional dem Ausströmungsquerschnitt sich ändert.

Dafs das Spiel des Ventiles b diesem Gesetz folgt, haben angestellte Versuche erwiesen:

Wurde hierbei der Druck constant gehalten, und im Ausströmungsrohr einer von mehreren unter einander gleichen und an diesem Rohr angebrachten Hähnen geöffnet, so stieg das Ventil beispielsweise um a mm; es stieg um 2 a mm, wenn zwei dieser Hähne geöffnet wurden, um 3 a, wenn drei, u. s. w.

Liefs man ferner bei einer zweiten Versuchsreihe den Ausflufsquerschnitt constant und variirte den Drück, so ergab sich z. B. bei einem Druck:

von ι Atm.: Ventilhubhöhe = 8,5 mm

2 - - = 12 = 8,5 V2

- 4 - - = 17 = 8,5 I/4

- 6 - - — 21 = 8,₅ 1/6

Zur weiteren Erläuterung diene noch folgendes : Ein in der Spindel d angebrachter Arm u, Fig. i, 2, trifft beim Herabsinken der Spindel auf einen Hebel k des Uhrwerks U und bewirkt dadurch den Stillstand des letzteren. Auf diese Weise ist für die Zeit der Nichtfunctionirung des Mefsapparates, also auch des Zählwerks Z, die Uhr an einem, in solchem Falle zwecklosen Weitergange gehindert.

Ein auf der Deckplatte e befestigtes Gehäuse umgiebt schützend das Uhrwerk und das Zählwerk, sowie die zwischen beiden liegenden übertragenden Theile. Die Oeffnung S, welche nach Befinden mit einer Glasplatte ausgesetzt werden kann, läfst die Zifferscheiben des Zählwerks von aufsen erkennen; die Oeffnung O dient zum Aufziehen des Uhrwerkes.

Bezeichnet man das Gewicht des Ventiles b, seiner Spindel d und der darauf lastenden Theile, als Scheibe g mit Rad / und Bügel m mit G, den Durchmesser der Ventilstange d mit d_t, den des Ventiltellers mit D, und den specifischen Druck des durchfliefsenden Wassers mit /, so mufs für jeden Ventilhub im Falle des Gleichgewichtszustandes folgende Gleichung gelten:

4 V 4

oder, was daraus folgt:

Hieraus ergiebt sich, dafs das Gewicht G keinesfalls constant sein darf, um für verschiedene Drücke der angegebenen Bedingung zu genügen. Es mufs wachsen mit zunehmendem Drucke, also auch mit zunehmender Hubhöhe des Ventiles. Diese Gewichtsvermehrung ist eine Aufgabe der Federn Z₁ und I₂ ; eine weitere besteht darin, das Ventil stets mit Sicherheit auf seinen Sitz zurückzuführen.

In Fig. 5 und 6 ist eine dahingehende Modification des Ventiles b zur Darstellung gelangt, bei welcher an das Ventil eine nach unten durch den Boden des Ventilhauses α hindurchgehende Spindel d, von gleichem Durchmesser wie d angeschlossen ist. Dadurch ist der erwähnte, einseitige Ueberdruck des Wassers beim Durchgange durch das Ventil aufgehoben und verbleibt den Spiralfedern I₁ und 4 der alleinige Zweck, die Reibung in den Stopfbüchsen während des Ventilniederganges zu überwinden und ein unbedingtes Sinken des Ventiles auf seinen Sitz zu veranlassen.

Claims (1)

1. Patent-Ansprüche:

   Für den Zweck der Messung bezw. Registrirung von durch Rohrleitungen fliefsenden Flüssigkeits-, insbesondere Wassermehgen:

   Das hinsichtlich seiner Construction in der Zeichnung dargestellte und betreffs seiner Functionirung beschriebene Ventil.

   In Verbindung mit diesem Ventil ein Registrirwerk, welches direct und in jedem Augenblick die seit einem gewissen Anfangstermine durchgegangene Wassermenge anzeigt, d. i. die Combination einer mit constanter UmfangsgeschwindigJaSit umgetriet nen Scheibe (oder eines}.! mit der Ventilspindel d* kenden Doppelrades / Werkes Z, im wesentlich

   Der Ventilwassermesser heit, im wesentlichen wie nach Art und Einrichtung dargelegt.

   Hierzu I Blatt Zeichnungen.