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Einrichtung zur Bestimmung des Raumgewichtes von in Rohrleitungen
strömenden Gasen im Betriebszustand Für die Messung und Berechnung von Gasmengen
in industriellen Betrieben ist es von großer Wichtigkeit, das Raumgewicht des Gases
währenddes Durchströmens durch die Rohrleitungen zu kennen, weil das Raumgewicht
im Betriebszustand eine notwendige Bezugsgröße für die heute bekannten Mengenmeßverfahren
darstellt.
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Nun gibt es bisher noch keine Geräte, Welche das Raumgewicht im Betriebszustand
unmittelbar zu messen erlauben. Es wird vielmehr auf irgendeine Weise das spezifische
Gewicht gemessen und dieses spezifische Gewicht auf das Raumgewicht im Betriebszustand
umgerechnet.
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Ein solches bekanntes Verfahren benutzt ein Flügelrad, mit welchem
eine aus der Gasleitung entnommene Gasprobe gegen einen festen Strömungswiderstand
gedrückt wird. Aus der Druckerhöhung bei gleichbleibender Umdrehungsgeschwindigkeit
des Flügelrädchens läßt sich das spezifische Gewicht ermitteln. Ein anderes Verfahren
benutzt den Druck der Gassäule in einem mehrere Meter hohem Standrohr; . weiterhin
sind die sog. =Gaswaagen bekanntgeworden.
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Allen diesen Verfahren ist gemeinsam, daß aus der Gasleitung eine
bestimmte Probemenge entnommen, auf Atmosphärendruck gebracht und nunmehr der Messung
unterworfen wird. Damit tritt zunächst grundsätzlich bei allen bekannten Verfahren
an Stelle des Betriebsdrucks in der Gasleitung der atmosphärische Druck.
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Weiterhin tritt stets eine Temperaturänderung auf, welche eine Veränderung
des relativen Feuchtigkeitsgehalts zur Folge hat. Das nach dem bekannten Verfahren
bestimmte spezifische Gewicht muß also' unter Berücksichtigung der Druckänderung
und der Temperaturänderung in äußerst umständlicher Weise auf das Raumgewicht im
Betriebszustand zurückgerechnet werden.
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Die Erfindung löst die Aufgabe, das Raumgewicht unmittelbar im Betriebszustand
zu messen. Dadurch kommen die umständlichen Zwischenrechnungen in Fortfall, die
erforderlich sind, um das nach- einem der bisher bekannten Verfahren im Atmogphärenzustand
ermittelte spezifische . Gewicht auf den Zustand der Rohrleitung ümzurechnen.'D_ie
Erfindung benutzt zu diesem Zmreck die an sich zur Bestimmung des spezifischen Gewichts
bekannte, aus Flügelrad und Strömungswiderstand bestehende Meßeinrichtung. Diese
Einrichtung wird jedoch erfindungsgemäß in einem Nebenschluß zur Hauptleitung in
der Weise angeordnet, daß das Flügelrad einen Teilstrom durch den Nebenschluß hindurch
und zurück in die Hauptleitung befördert.
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Um zu dieser Erfindung zu gelangen, mußte erkannt werden, daß die
Ermittlung des Raumgewichts im Betriebszustand allein dadurch möglich ist, daß durch
Anwendung
des bekannten Teilstromprinzips die zur Messung benutzte
Gasmenge in die Rohrleitung zurückgeführt und dadurch Fehlerquellen durch Druckschwankungen
in der Rohrleitung ausgeschlossen werden. Außerdem mußten die bekannten Verfahren
zur Ermittlung des spezifischen Gewichts daraufhin geprüft werden, ob sie sich zur
Kombination mit dem Teilstromprinzip eignen, und so ergab sich die erfindungsgemäßeLösung,
bei welcher das Teilstromprinzip mit dem Flügelradverfahren vereinigt ist.
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In den Abbildungen ist die Einrichtung gemäß der Erfindung dargestellt.
Abb. z zeigt, wie aus der Hauptleitung h ein Zweigstrom z entnommen und durch ein
Flügelrad f in dieselbe wieder zurückgedrückt wird: Das Medium steht infolgedessen
am Flügelrad unter den gleichen Bedingungen wie in der Hauptleitung. Nötigenfalls
wird durch einen Wärmeschutz des Nebenschlusses für Temperaturgleichheit gesorgt.
Der Wärmeschutz kann durch einen Isolierstoff bekannter Art gebildet werden. Er
kann jedoch auch dadurch bewerkstelligt werden, daß der erwähnte Nebenschluß doppelwandig
ausgeführt und der dadurch gebildete Mantelraum yft mit Hilfe des Prüfmediums beheizt
oder gekühlt wird (Abb. 2). In dem Nebenschluß befindet sich außerdem ein Strömungswiderstand
s, der in den Abbildungen als eine Querschnittverengung in Form eines Staurandes
dargestellt ist. Wird nun das Flügelrad mit konstantem Drehmoment angetrieben, so
ist seine Drehzahl dem spezifischen Gewicht in der Rohrleitung unmittelbar proportional,
und man kann dieselbe durch ein Tachometer anzeigen lassen. Man kann aber auch,
wie es für die erwähnte Verwendung in Verbindung mit einer Mengenmessung besonderes
Interesse hat, durch ein Zählwerk die Umdrehungen des Flügelrades laufend zählen
und so unmittelbar den Durchschnittswert des spezifischen Gewichts während einer
bestimmten Betriebsperiode ermitteln.
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Besitzt der Augenblickswert des spezifischen Gewichts größeres Interesse
als sein Durchschnitt, so wird das Flügelrad mit konstanter Drehzahl, vorzugsweise
also durch einen elektrischen Kleinmotor mit Fliehkraftregelung bekannter Art angetrieben.
Die von dem Flügelrad erzeugte Drucksteigerung ist wiederum ein Maß für das spezifische
Gewicht. Sie wird durch einen beliebigen Differenzdruckmesser tt vor und hinter
dem Flügelrad gemessen (Abb. 3).
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Besonders wichtig ist bei der Einrichtung gemäß der Erfindung die
Rückführung des Gasstromes in die Hauptleitung. Ließe man das unter dem Druck der
Hauptleitung stehende Gas hinter der Stauscheibe in die Atmosphäre ausströmen, so
würde sich in der Zweigleitung ein Gasstrom ausbilden, der unter Umständen allein
schon ausreichen würde, um das Flügelrad als Turbine anzutreiben. Auf jeden Fall
tritt eine Beeinflussung des Flügelrades bezüglich des Drehmomentes oder der Drehzahl
ein, wobei diese fehlerhafte Beeinflussung naturgemäß von den Druckschwankungen
in die Hauptleitung abhängig ist und sich infolgedessen nicht bei der Eichung berücksichtigen
läßt. Abhilfe schafft hier nur die Rückführung des Gasstromes in die Hauptleitung,
welche die besondere Wirkung hat, daß die Vorgänge im Teilstrom unabhängig von fehlerbringenden
Einflüssen werden.