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Mengenmesser strömender Medien nach dem Differenzdruckmeßprinzip Differenzdruckmesser
dienen zur Messung des Druckunterschiedes, welcher das strömende Medium: Gas, Dampf
oder Flüssigkeit, durch den Meßquerschnitt treibt. Als Flüssigkeitssäulendifferenzdruckmesser
werden solche bezeichnet, bei denen dieser Differenzdruck durch Zwischenschaltung
einer kommunizierenden Röhre mit Hilfe einer Maßflüssigkeit sichtbar gemacht wird.
Die Bestimmung des Differenzdruckes aus dem Höhenunterschied der Flüssigkeitssäulen
erfolgt in verschiedener Weise: r. optisch durch Ablesen an durchsichtigen Röhren,
2. widerstandselektrisch mit Hilfe von Kontakten, 3. elektromagnetisch oder induktionselektrisch
mit Hilfe von Eisenschwimmern auf Quecksilber, q.. mechanisch durch Schwimmer, die
Zeiger bewegen, 5. in gleicher Weise durch Tauchglocken, 6. durch unmittelbare Messung
des Gewichtsunterschiedes eines oder beider Manometerschenkel mit Hilfe von Gegengewichten,
7. durch mittelbare Bestimmung dieses Gewichtsunterschiedes bei Federkraftausgleich
der messenden Hilfskraft, z. B. an einem Führungsarm, unter Verdrehung der Führungsarmachse
um einen bestimmten Winkel. Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung und Verbilligung
der unter 7. genannten Mengenmesser strömender Medien.
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Als Nachteil der unter 7. angeführten Vorrichtungen wurde bis jetzt
bemängelt: a) Der Meßbereich konnte nicht schnell geändert werden. . In einigen
Bauarten war Zusatzgewichtsausgleich vorgesehen, doch wurde dadurch die Trägheit
der Anzeiger gefördert. Auch war in diesem Falle die Nacheichung schwierig und die
Kurvenverschiebung nicht in allen Punkten linear. Weiter war mit Hilfe dieser, bei
mehreren Apparaten leicht zu verwechselnden und oft verlorengehenden, ganz verschiedenen
Eichzusatzgewichte der Meßbereich nur sprunghaft zu ändern, d. h. man konnte keine
Zwischenbereiche ohne Ausbau und teure Nacheichung auf dem Versuchsstand einstellen,
was oft nötig ist, wenn man die gut ausnützen will und sich der verbrauch im Meßstrang
ändert.
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b) Die Diagrammschreibhöhe konnte bei gleichem Druckbereich nicht
leicht verändert werden, was z. B. erforderlich ist, wenn ein defekter Messer älterer
Bauart ersetzt werden muß und man gern zwecks Vergleichs die gleiche Diagrammhöhe
'für den gleichen Differenzdruck auch beim neuen Messer haben möchte, um ohne Ausplanimetrieren,
nur
durch Übereinanderlegen der Streifen, den Betrieb ztt prüfen;
oder aber, wenn man verschiedene Differenzdruckmesser auf ein Einheitsdiagramm schalten
will, unter Fortfall von Beiwerten für die Differenzdruckentnahmen zwecks unmittelbaren
Vergleichs der 2 engen der strömenden -Medien.
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c) Die Auswechselung ermüdeter 'Meßfedern bietet große Schwierigkeit
beim Aussuchen geeigneter Federn, weil die neuen Federn sofort in die Flüssigkeitssäulendifferenzdruckanzeiger
passen müssen in der Lastdehnungskurv e, also der Federung nach.
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d;1 Die in diesen Differenzdruckmessern verwendete Meßflüssigkeit
ist teures, importiertes Quecksilber, von dem man eine große Gewichtsmenge benötigt,
«-as die. Herstellungskosten erhöht, den Apparatetransport erschwert, die Anzeigeträgheit
des Messers vergrößert und die Lager stark beansprucht. Ferner geht Quecksilber
leicht verloren und seine bereits bei normaler Temperatur entweichenden Dämpfe sind
gesundheitsschädlich.
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e) Die Anzeigegenauigkeit war aus obigen Gründen nur bei höheren Differenzdrucken
voll befriedigend, und die Beschaffung dieser hohen Staudrucke verursachte höhere
Förderkosten für das zu messende 'Medium.
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Die im folgenden beschriebene neue Vorrichtung behebt alle vorgenannten
-Nachteile, und zwar wird der Flüssigkeitssäulendifferenzdruckanzeiger für die Mengenmessung
strömender 'Medien erfindungsgemäß derart ausgebildet, daß die 1Meßfeder an einem
mehrmals kürzeren Hebelarm wirkt als die den Differenzdruck übermittelnde Flüssigkeitslast,
und daß außerdem der Angriffspunkt für die Meßfeder und gegebenenfalls für den beweglich
am gleichen Hebelsystem hängenden U-Rolirmeßschenkel am Hebel verschiebbar ist,
wobei die lMeßfeder in für Flüssigkeitssäulendifferenzdruckmesser neuartiger Weise
in zwei Ebenen verstellbar gelagert ist, nämlich in Richtung der Hebelachse verschiebbar
und gleichzeitig nach oben und unten höhenverstellbar.
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Die Abb. i und - zeigen Ausführungsformen des neuen Differenzdruckanzeigers.
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b und j sind die Leitungen, welche die beiden Druckphasen
der Vorrichtung zuführen. Das beliebig gestaltete U-Rohrsystem a, c, d,
e,
f bringt zunächst den Differenzdruck in Form von Flüssigkeitssäulenhöhenunterschieden
zum Ausdruck. Im gezeichneten Falle wird in Behälter f durch die darauf wirkende
stärkere Druckphase der Flüssigkeitsspiegel z. B. um 5o mm gesenkt, was bei ioo
mm Durchmesser dieses Behälters und Wasserfüllung 394 g Flüssigkeitsgewichtsabnahme
entspricht. Für die Meßfeder st bedeutet das im dargestellten Falle eine Belastungsänderung
von ii8o g; d. h. die Feder n zieht sich zunächst so weit zusammen, bis wieder das
Gleichgewicht zwischen dem neuen U-Rohrschenkelfüllgewicht in f und der am
Hebel in wirkenden Federkraft hergestellt ist. Durch die Zusammenziehung der Feder
wird aber der U-Rohrschenkel j gehaben und weitere Meßflüssigkeit läuft aus diesem
nach dem U-Rohrschenkel a zurück, erleichtert den Meßschenkel f und die Meßfeder
za, so daß die Füllgewichtsänderung in fein Vielfaches stärker ist, als dem Differenzdruckflüssigkeitssäulenunterschied
entspricht, oder der Differenzdruck wird durch die Anordnung des U-Rohrmeßschenkels
an einem längeren Hebelarm als die Feder weit stärker vervielfacht, als es dem Hebelarmverhältnis
entspricht. Diese starke Vervielfachung der Meßkraft gestattet für den neuen Differenzdruckmesser
die Anwendung leichter Meßflüssigkeiten,wie Wasser und Öl an Stelle des teuren und
unbequemen Quecksilbers. Die kurze starke Feder geringer Dehnung sorgt bei der neuen
Vorrichtung für starke Dämpfung und geringe Trägheit der Anzeige sowie Unempfindlichkeit
gegen kleine Erschütterungen des Aufstellungsortes. Die Tragfeder n wird in für
Flüssigkeitssäulendifferenzdruckanzeiger neuartiger, aber an sich bekannter Weise
in der Stellvorrichtung o am Hebel na in dessen Achsrichtung verschiebbar und im
Gleitlager p auf der Tragvorrichtung s verschiebbar, weiter im Lager p mit Hilfe
von Gewindestift r und Mutter q o. dgl. höhenverstellbar gemacht.
Die Übertragung der Meßkraft des U-Rohrsystems auf den in i drehbar gelagerten Hobel
zia erfolgt beispielsweise in der Hebelwirkung regelbar durch das am Hebel in verstellbare
Schiebe-Pendel-Wirbelgelenklager g, h, 1, wobei Verdrehspannungen infolge Änderung
des Hebelarmes durch das Wirbelgelenk ausgeschaltet werden und die einstellende
Füllungsänderung des Behälters f durch die Höhenverstellung der Wirbelgelenkschraube
g bewirkt wird. Die mittlere Übertragung des Differenzdruckes erfolgt aus der Füllungsänderung
und Gewichtsverlagerung im U-Rohr a, c, d,
e, f, wobei die Tragfeder n eine
Winkelbewegung des Hebels m um den Drehpunkt i steuert, welche auf das Kontaktsystem
u, v oder die Registriervorrichtung t in irgendeiner Weise übertragen wird. Zwischen
das Unterteil des [-Rohrsystems a, c, d, e, f und die beiden Differenzdruckphasen
b und j werden weiter zwei durchsichtige V erbi,ndungsleitungen
w und x geschaltet, welche die Höhe der Flüssigkeitsstände und damit
den Differenzdruck angeben und so die Einstellung der Federverstellung
n, o, p, q, r erleichtern. Soll
nun der Differenzdruckmeßbereich
vergrößert werden, so wird die Meßfeder n am Hebel m nach rechts verschoben und
gleichzeitig mit Hilfe -der Höhenverstellung r, q so viel in die Höhe gehoben, daß
der Differenzdruck und die Diagrammhöhe übereinstimmen und der Hebel m wieder irr.
für die Registrierung günstigsten Winkel liegt. Die gewünschte Anzeigehöhe für den
betreffenden Meßbereich gibt hierbei die Größe der Meßfederverschiebung am Hebel
m und der Höhenverstellung der Tragfeder n an. In umgekehrter Weise verfährt man,
wenn der Differenzdruckmesser auf einen kleineren Meßbereich umgeändert oder die
Diagrammhöhe für denselben Druckbereich vergrößert werden soll. Zum Erreichen derselben
Zwecke kann auch mit der Höhenverstellvorrichtung p, q, r der Feder n der
am Hebel m verschiebbare U-Rohrschenkelangriffspunkt h, k verstellt werden,
doch ist die alleinige Verwendung der Federverstellungen o und p, r, q vorzuziehen,
weil dadurch eine größere Meßkraft erzielt wird. Die Nachweisung der neuen Vorrichtung
ist also äußerst einfach und während des Betriebes durchführbar, wobei »Beiwerte«
der beliebigen Differenzdruckentnahme mitverarbeitet werden können und die Meßwertübersetzung
sich aus dem Hebelverhältnis ergibt. Der neue Flüssigkeitssäulendifferenzdruckmesser
bietet also folgende Vorteile: A) Man kann jeden Meßbereich ohne Zusatzgewichte
und ohne Sprünge sofort einstellen.
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B) Die Diagrammhöhe für den gleichen Differenzdruck kann ebenfalls
sofort verändert werden.
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C) Die Nacheichung und der Ersatz ermüdeter Federn ist leicht gemacht
durch die Anordnung der in zwei Ebenen verstellbaren Meßfederlagerung am Hebel des
neuen Flüssigkeitssäulendifferenzdruckmessers.
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D) Die Meßkraft ist infolge der Zusatzkraft in allen Teilen des Diagrammes
sehr groß und vor allem gleichmäßig; deshalb dient die neue Vorrichtung besonders
zur Messung sehr kleiner Differenzdrucke in Verbindung mit drösselungsfreien Pitotrohren
und spart Förderkraft, weil die hohen Drosseldruckverluste von Staudüsen, Staurändern
und Venturirohren fortfallen.
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E) Durch die Verwendung einer sehr starken Feder im günstigsten geraden
Teil der Lastdehnungskurve an einem im.Verhältnis zum Angriffspunkt des U-Rohrschenkels
sehr kurzen Hebelarm wird eine geringe Anzeigeträgheit und ruhiges Arbeiten des
neuen Flüssigkeitssäulendifferenzdruckanzeigers auch bei nicht erschütterungsfreier
Aufstellung erzielt.
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F) Die teure unbequeme Quecksilberfüllung kann in Wegfall kommen.
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G) Es braucht in Großbetrieben kein Ersatzlager durchgeeichter Differenzdruckmesser
verschiedener Differenzdruckbereiche mit zugehörigen Stauvorrichtungen gehalten
zu werden, weil jeder neue Differenzdruckmesser sofort auf jeden 1Vleßbereich und
dazu auf jede gewünschte Diagrammhöhe eingestellt werden kann unter Anpassung an
die Differ enzdruckentnahme.