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Flüssigkeitsmesser mit unterteilter, durch das Gewicht der Flüssigkeit
gedrehter Meßtrommel Die bisher bekannten Flüssigkeitsmesser mit unterteilter, durch
das Gewicht der Flüssigkeit gedrehter .Meßtrommel ,sind im allgemeinen nur für solche
-Fälle brauchbar, wo im Messer atmosphärischer Druck herrscht. Eine Ausführungsform
eines derartigen Messers ist auch bereits vorgeschlagen worden, bei welcher im Messer
Vakuum herrscht.
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Vielfach liegt in der Praxis aber das Bedürfnis nach einem einwandfrei
arbeitenden, zum Einbau in Überdruckleitungen brauchbaren Messer vor, eine Aufgabe,
die mit den bisher bekannten Messern der erwähnten Art nicht lösbar war. Zur einfachen
und betriebssicheren Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung in den oberen
Teil der Meßtrommel und des diese umgebenden geschlossenen Gehäuses eine bestimmte
Gasmenge eingebracht, welche gegen den- Flüssigkeitseinlauf und gegen den Flüssigkeitsauslauf
durch die im unteren Teil des Messers befindliche Flüssigkeit abgesperrt ist: Durch
die Neukonstruktion wird also .insbesondere der Vorteil erreicht, daß der Messer
in unter beliebigem Druck stehende Leitungen eingebaut werden kann, insbesondere
auch in Kraftstoffleitungen.
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Es empfiehlt sich, zümEinstellen derSperrgasmenge und zum Abführen
des in der zu messenden Flüssigkeit enthaltenden Gases ein vom Ein- und Auslauf
getrenntes Rohr vorzusehen. Dieses Rohr kann z. B. mit einem Ende in der Meßtrommel
oberhalb der Einströmöffnung der Flüssigkeit angeordnet sein, und das andere Ende
kann außerhalb der Meßtrommel und des Gehäuses münden.
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Als Sperrgas kann man Luft, Gas oder Dampf oder ein Gemisch dieser
Stoffe verwenden.
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Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des neuen Messers dargestellt.
Durch die Gehäusewandung des Messers M und durch die zentrale Öffnung der Meßtrommel
führen zwei Rohre in das Innere derTrömmel, 'die beide unterhalb der Trommelachse
im Verteilungsraum münden. Das in der Zeichnung etwas tiefer geführte Rohr a ist
das Zuflußrohr, das andere, b, das. sogenannbe Entlüftungsrohr. An Stelle der einzelnen
Rohre können auch mehrere Verwendung finden; ebenso können Zufluß- und Entlüftungsrohr
in gleicher Höhe enden. In dem Messer sind zwei voneinander getrennte Flüssigkeitsräume
zu unterscheiden, und zwar erstens der mit dem Zuflüß- und Entlüftungsrohr. in Verbindung
stehende Verteilungsraum der Meßtrommel mit der oder den sich jeweils noch nicht
entleerenden Kammern, im nachstehenden 'kurz. Meßtrömmel -genännt,.ünd zweitens.
das finit dem "Ausflüß c verbundene Gehäuse mit der oder den sich jeweils entleerenden
Trommelkammern, im nachfolgenden kurz Ge.
hause genannt. Über beiden
befindet sich der zusammenhängende Raum für das sogenannte Sperrgas.
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Der Arbeitsvorgang ist in dem in den Zeichnungen gewählten Beispiel
eines Einbaus zwischen Behälter A und Motor eines Autos oder Flugzeugs der folgende:
Abb. i zeigt einen Querschnitt des Messers und des darüber befindlichen Behälters
vor. der Inbetriebsetzung des Messers. Zufluß- und Entlüftungsrohr sind geöffnet;
der Abfluß c ist geschlossen. Durch Rohr a fließt die Flüssigkeit in den Verteilungsraum
B und von diesem in die Kammern. Infolge der einseitigen Belastung der Meßtrommel
dreht sich diese; die Kammern entleeren sich in das Gehäuse. Während die in dem
Messer befindliche überflüssige Luft durch das Entlüftungsrohr b in den Behälter
A, und zwar in den Raum oberhalb von dessen Flüssigkeitsspiegel, entweicht, füllt
sich Meßtrommel und Gehäuse, bis die Mündung von Rohr b erreicht ist. Die Flüssigkeit
steigt dann noch in Rohr b bis zum Gleichstand im Behälter A. Im Messer hat sich
jetzt eine bestimmte Menge Sperrgas eingestellt, die ein weiteres Füllen des Innenraumes
mit Flüssigkeit absperrt. In Meßtrommel und Gehäuse ist gleicher oder nahezu gleicher
Flüssigkeitsstand eingetreten. Die Meßtrommel ist zum Stillstand gekommen. Herrscht
in dem Behälter A Über- oder Unterdruck, so findet bei der Inbetriebsetzung zunächst
durch das Entgasungsrohr Druckausgleich statt. Das im Messer befindliche Sperrgasvolumen
und somit auch der Flüssigkeitsspiegel ändern sich etwas entsprechend den Druckverhältnissen,
jedoch bleiben diese Änderungen bei normalem Betriebe in zulässigen Grenzen. Dafür
seien einige Beispiele angeführt. Der im Behälter A herrschende absolute Druck sei
gleich P, der Druck der Flüssigkeitssäule von dem Flüssigkeitsspiegel in A bis zur
Mündung des Entlüftungsrohres im Messer sei gleich p, der Rauminhalt des Messers
oberhalb der Mündung des Entgasungsrohres sei gleich 0 bei diesen Beispielen.
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Beispiel i In dem Behälter A herrscht atmosphärischer Druck. P ist
also gleich io m WS. Der gleiche Druck herrscht auch im Messer. In dem Augenblick,
wo beim Füllen die Flüssigkeit die Öffnung des Entlüftungsrohres erreicht, beginnt
der Druck im Messer zu steigen, und zwar steigt er um den Druck der Flüssigkeitssäule
zwischen Behälter und Messer gleich p. Angenommen, dieser Druck p sei gleich
0,5 m WS., so ist ,der absolute Enddruck gleich 1o plus o,5 gleich 10,5 m
WS. Das Sperrgasvolumen entspricht jetzt nicht mehr dem Rauminhalt 0, sondern ist
im Verhältnis io : io,5 komprimiert worden, es beträgt demnach 0,95 O. Beispiel
Im Behälter A herrscht ein Überdruck von 5 Atm. P ist demnach gleich 6o m WS. Nach
dem Druckausgleich bei der Inbetriebsetzung herrscht auch im Messer ein absoluter
Druck von 6o m WS. Der Druck p sei gleich ä m WS. Nachdem beim Füllen die ,Flüssigkeit
das Entlüftungsrohr erreicht hat, steigt im Messer der Druck von 6o auf
62 m WS. Im Verhältnis 6o : 62 wird dadurch das Sperrgas komprimiert.
Sein Volumen beträgt demnach 0,97 0. Beispiel 3 Im Behälter A herrscht Unterdruck
von z m WS. Der absolute Druck P ist demnach 8m WS. Der Druckp sei in diesem Falle
gleich 0,3 m WS. Nach dem Druckausgleich herrscht im Messer ein absoluter
Druck von 8 m WS., der nach Erreichen des Entgasungsrohres auf 8,3 m WS. steigt.
Das Sperrgasv olumen beträgt nach beendigter Füllung 0,965 O.
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In allen drei angeführten Fällen ist die Flüssigkeit im Messer höher
gestiegen als bis zur Mündung des Entlüftungsrohres, und zwar füllte sie noch 3
bis 5 '/,.des Raumes 0.
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Abb. o- zeigt den Flüssigkeitsstand im Messer während der Messung.
Zufluß a, Entlüftungsrohr b und Abfluß c sind geöffnet.
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Die hei der Inbetriebsetzung automatisch eingestellte Sperrgasmenge
bleibt vorerst bestehen, wird jedoch verlagert. Die Flüssigkeit fließt aus dem Gehäuse
ab und fließt in gleicher Menge aus dem Behälter A in den Verteilungsraum der Meßtrommel
zu. Der Flüssigkeitsspiegel im Gehäuse fällt und zieht Sperrgas aus der Meßtrommel
hinaus, wo infolgedessen der Flüssigkeitsspiegel steigt. Durch den entstandenen
Niveauunterschied und durch die damit verbundene einseitige Belastung setzt sich
die Meßtrommel in Umdrehung. Nacheinander füllen und entleeren sich die Kammern.
Die Anzahl der Umdrehungen der Meßtrommel ist bei den stets gleichbleibenden Kammerfüllungen,
die einen bestimmten Inhalt haben, das Maß der durchgeflossenen Flüssigkeit. Sie
wird durch ein geeignetes Zähl- oder Zeigerwerk angezeigt. Der Niveauunterschied
zwischen Gehäuse und Meßtrommel wechselt in etwa je nach der Durchflußgeschwindigkeit.
Bei größerem Durchfluß nimmt der Unterschied naturgemäß zu, jedoch sinkt der Spiegel
im Gehäuse bei geeigneter Konstruktion nicht bis unterhalb der Meßtrommel und steigt
im Innern der Trommel nicht bis zur Unterkante der
zentralen Öffnung,
also zum Überlauf. Bei einer Störung des Umlaufs der Meßtrommel jedoch wird die
Sperrgasmenge weiter verlagert, das Niveau fällt im Gehäuse weiter und steigt in
der Trommel bis zum Überlauf der Flüssigkeit durch die zentrale Trommelöffnung.
Die Flüssigkeit wird allerdings nicht mehr gemessen, jedoch ist eine unter Umständen
verhängnisvnlle Unterbrechung des Durchflusses vermieden.
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Bei Beginn der Messung hat sich (Abb. 2) das Sperrgas verlagert, und
die Flüssigkeit ist im Innern der Trommel etwas gestiegen, ebenso ist, wie bei Abb.
2 gezeigt wurde, das Sperrgas etwas komprimiert worden. Die Flüssigkeit steht also
in der Trommel zunächst höher als die untere Öffnung des Entlüftungsrohres. Durch
Verdampfung der Flüssigkeit innerhalb des Messergehäuses und auch durch -mitgeführte
Luft- und Gasteilchen wird. das Sperrgasvolumen vergrößert; die Flüssigkeit fällt,
bis sie im Innern der Meßtrommel wieder die Unterkante des Entlüftungsrohres erreicht
hat. Weiter hinzukommende Gasmengen werden von diesem Zeitpunkt an durch das Entlüftungsrohr
abgeleitet, so daß, solange ein Zufluß stattfindet, ein tiefster Flüssigkeitsstand
im Innern der Meßtrommel in Höhe der Mündung des Entlüftungsrohres gewährleistet
ist.
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Es ist nicht erforderlich, daß das Entlüftungsrohr wie bei dem angeführten
Beispiel im Oberteil eines Behälters mündet, dessen Flüssigkeitsspiegel höher liegt
als der Spiegel im Messer. Außer anderen Möglichkeiten kann dies Rohr auch beispielsweise
in einem Ventil endigen, das nur den Durchtritt von Gas von bestimmtem Druck, nicht
aber von Flüssigkeit zuläßt. Ebenso kann dem Gehäuse von außen her Luft, Gas oder
Dampf unter etwas höherem Druck als dem Betriebsdruck zugeführt werden, so daß durch
das Entgasungsrohr ein ständiger -Überlauf des überschüssigen Sperrgases stattfindet.
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Anderen Kammertrommelflüssigkeitsmessern, in deren Gehäuse bei freiem
Auslauf stets atmosphärischer Druck herrscht, gegenüber hat der vorbeschriebene
Messer den Vorteil, daß er in Leitungen, die unter beliebigem Druck stehen, eingebaut
werden kann. Sein Verwendungsgebiet ist daher wesentlich größer. Volumenmesser,
wie zum Beispiel Scheiben-, Kolben- oder Ringkolbenmesser, messen mitgeführte Luft
als Flüssigkeit, bedürfen also besonderer Gasabscheidungsappar.ate. Der Druckverlust
bei diesen Messern ist nicht gering. Bei einem Festklemmen des Meßorgans wird der
Durchfluß gesperrt; die Verwendung bei Flugzeugen und Automobilen verbietet sich
daher ganz von selbst. Der vorbeschriebene Messer, dessen Trommel durch das Gewicht
der Flüssigkeit in Umdrehung versetzt wird, kann mitgeführtes Gas nicht messen,
er scheidet es im Gegenteil aus. Der Druckverlust ist ganz minimal; schon bei .
io bis 2o mm WS. Druckverlust arbeitet er einwandfrei. Beim Versagen des Messers
kann niemals der Durchfluß der Flüssigkeit unterbrochen werden. Mit diesen wesentlichen
Vorteilen verbindet er die bekannte hohe Meßgenauigkeit der Kammertrommelmesser.
Im Gegensatz zu Kippmessern ist der Durchfluß kontinuierlich.