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Vorrichtung zum Integrieren von Strömungsmengen Es ist bekannt, strömende
Flüssigkeiten, Dämpfe oder Gase dadurch ihrem Volumen oder ihrem Gewicht nach zu
messen, daß man das Medium durch ein Rohr leitet, in welches eine durchbrochene
Wand eingesetzt ist, die einen Stau verursacht, so daß an dieser Wand eine Druckdifferenz
entsteht, aus deren Größe man auf die Augenblicksmenge denn Volumen bzw. dem Gewicht
nach schließen kann. Die Druckdifferenz wird dabei durch U-Rohre, Manometer u. dgl.
gemessen.
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Man hat schon vorgeschlagen, die Druckdifferenz auf ein Pendel einwirken
zu lassen in der Weise, daß durch sie der Schwerpunkt des Pendels verlegt und damit
die Schwingungsdauer beeinflußt wird. Das Pendel ist mit einem Uhrwerk verbunden,
das, je nachdem der Schwingungspunkt höher oder tiefer liegt, schneller oder langsamer
läuft und im Vergleich mit einem gewöhnlichen Zeitmesser dann die durchgeflossene
Flüssigkeitsmenge ohne weiteres bestimmen läßt. Diese Einrichtungen sind aber infolge
der vielen mechanischen Teile kompliziert und unterliegen stark der Reibung und
Abnutzung, so daß die Messung ungenau ist und nicht den feinen Veränderungen des
Flüssigkeitsdruckes in jedem Falle folgt.
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Um diese Nachteile zu vermeiden, wird gemäß der vorliegenden Erfindung
das Pendel als Behälter ausgeführt und mit irgendeiner Flüssigkeit, z. B. Quecksilber,
gefüllt, die durch die Druckdifferenz so verschoben wird, daß eine Verlegung des
Schwerpunktes erfolgt. Dabei wird dann zweckmäßig der eine Schenkel des U-Rohres
zum Messen der Druckdifferenz als Pendel ausgeführt. Das Pendel ist dann, wie bei
den bekannten Einrichtungen, mit einem registrierenden Uhrwerk verbunden, das mit
einem gewöhnlichen Zeitmesser verglichen werden kann.
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Bei der Ausführung als Dampfmesser, wo man an Stelle des Volumens
das Gewicht der Dampfmenge feststellen will; können dabei noch bekannte Einrichtungen
vorgesehen werden, die entsprechend dem vorhandenenDruck oder der Temperatur des
Dampfes, z. B. über ein Übersetzungsgetriebe, den Gang des Uhrwerks beeinflussen.
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Eine beispielsweise Ausführungsform der Einrichtung ist in der Zeichnung
dargestellt, und zwar zeigt Abb. i die Ansicht von der Seite gesehen. Abb. z zeigt
das zum Vergleich dienende Zeitmeßinstrument.
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Die zu messende Flüssigkeit oder das betreffende Gas bzw. der Dampf
wird durch das Rohr z in der Pfeilrichtung geleitet. In das Rohr ist bei 2 eine
mit einer Durchbrechung versehene Wand 2 eingeschaltet. An dieser Wand entsteht
eine Druckdifferenz, aus deren Größe man auf die Durchflußmenge in bekannter Weise
schließen kann. Durch das Rohr g ist der Rohrteil vor der Wand :2 über das Ventil
q. mit einem biegsamen Rohr 5 verbunden, das an ein Gefäß 6 angeschlossen ist. Dieses
Gefäß ist bei 7 in Lagern drehbar aufgehängt und dient als schwingendes Pendel.
Es steht unten durch das biegsame
Rohr 8 mit einem feststehenden
Gefäß 9 in Verbindung, das über das Ventil io durch das Rohr i i mit dem hinter
der Wand 2 liegenden Teil des Rohres i verbunden ist. Da das Gefäß 9 undurchsichtig
ist, so ist noch ein Flüssigkeitsstandrohr 12 mit ihm verbunden, um jeweils den
Spiegel der in dem Gefäß 9 befindlichen Flüssigkeit erkennen zu können. Das Gefäß
9 und das Gefäß 6 werden mit einer Flüssigkeit, beispielsweise mit Quecksilber,
bis zu einer gewissen Höhe gefüllt. Beide Gefäße haben im Längsschnitt eine angenähert
parabolische Form, -,wobei ihre Wandungen entgegengesetzt gerichtet sind. Die Form
der Gefäße ist so zu wählen, daß die Schwingungsdauer des pendelnden Gefäßes der
Strömungsmenge linear proportional ist.
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Das Pendelgefäß 6 ist noch mit einem Gegengewicht 13 versehen, das
gegebenenfalls verstellbar eingerichtet ist, um die Pendelschwingungen entsprechend
regeln zu können.
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Die Achse des Pendels trägt bei 1q. einen Anker ähnlich wie der Anker
einer Pendeluhr, der in ein Steigrad 15 eingreift, das mit einem Uhrwerk verbunden
ist, das in der Zeichnung durch die seitliche Rolle 16 mit Gewicht 17
angedeutet ist. Die vordere Fläche des Steigrades 15 ist als Reibfläche ausgeführt,
und auf ihr läuft ein Reibrad 18, das auf der längsverschiebbaren, in den Lagern
i9 gelagerten Welle 2o sitzt, die mit einem Zählwerk 2i verbunden ist. Über das
Reibrad 18 und die Welle 2o werden also von dem Zählwerk 2z die Pendelschwingungen
des Pendels 6 gezählt.
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Daneben ist noch eine gewöhnliche Zeitmeßvorrichtung in Gestalt einer
Pendeluhr vorgesehen, deren Pendel 22 gleichfalls durch einen Anker 23 auf ein Steigrad
24 einwirkt, das durch einen Gewichtstrieb 25 in Umdrehung versetzt wird. Die Schwingungen
dieses Pendels 22 werden durch ein Zählwerk 26 registriert.
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Die Wirkungsweise der Einrichtung ist nun so, daß, wenn in der Pfeilrichtung
durch das Rohr i eine Flüssigkeit oder auch ein Gas oder Dampf unter bestimmtem
Druck fließt, die Druckdifferenz vor und hinter der durchlochten Wand :2 auf das
in den beiden Gefäßen 6 und 9 befindliche Quecksilber so einwirkt, daß in dem Pendelgefäß
6 entsprechend dieser Druckdifferenz eine bestimmte Quecksilbersäule steht, die
sich mit Änderung der Druckdifferenz auch entsprechend ändert. Da das Pendel 6 durch
die uhrwerkähnlicbe Einrichtung 1q., 16 und 17 in Schwingungen versetzt und gehalten
wird, so wird die Zahl dieser Schwingungen verkleinert oder vergrößert, je nachdem
die Druckdifferenz größer oder kleiner ist. Über das Reibrad 18 und die Welle 2o
werden dann die Schwingungen jeweils durch das Zählwerk2i gezählt, welches dann
in bestimmten Zeitabschnitten mit dem ständig gleichmäßig laufenden Zählwerk 26
(Abb.2) des Vergleichszeitmessers verglichen werden kann. Daraus kann man dann entweder
ohne weiteres oder nach entsprechender Umrechnung, gegebenenfalls mit einer Tabelle,
die Durchflußmenge des Mediums feststellen.
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An dem Standrohr 12 läßt sich der jeweilige Quecksilberspiegel in
dem feststehenden Gefäß 9 feststellen und daraus die Druckdifferenz und damit die
Durchflußmenge in der Zeiteinheit in jedem Augenblick ablesen.
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Die Vorrichtung dient in dieser Ausführung in erster Linie der Volumenmessung,
also etwa der Messung von Flüssigkeitsmengen. Sollen Gase oder Dämpfe, beispielsweise
Wasserdampf, in dieser Weise gemessen werden, so ist es noch erforderlich, eine
Korrektur anzubringen entsprechend der Höhe und der Temperatur des Anfangsdruckes.
Zu diesem Zweck ist hinter dem Abschlußventil4 an das Rohr 3 noch ein zweites Rohr
27 angeschlossen, das zu einer Bourdonfeder 28 führt, die bei 29 festgelagert ist.
An dieser Bourdonfeder sitzt bei 30 eine zweite Bourdonfeder 31, die
durch das biegsame Rohr 3z mit dem Thermometer 33 in Verbindung steht, das in das
Rohr i vor der Zwischenwand :2 eingeschaltet ist. Diese zweite Bourdonfeder
31 greift bei 34. an die das Reibrad z8 tragende Welle 2o an.
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Entsprechend dem in dem Rohr i herrschenden absoluten Dampfdruck wird
durch das Rohr 27 die Bourdonfeder 28 mehr oder weniger gekrümmt, und ebenso wird
die zweite Bourdonfeder 31 in ihrer Krümmung verändert, entsprechend der
bei 33 herrschenden Temperatur des Dampfes, die durch das in dem Thermometer 33
und in dem Rohr 32 sowie in der Boürdonfeder 31 vorhandene Quecksilber als Druck
auf diese Bourdonfeder übertragen wird: Dabei sind die Bewegungen der beiden Federn
so abgestimmt, daß die bei 34 angreifende Welle 2o entsprechend der notwendigen
Korrektur verschoben wird und damit das Reibrad 18 auf der Reibfläche des Steigrades
15 verschieden einstellt. Die Drehung dieses Steigrades 15 wird also entsprechend
derVerstellung der beiden Federn in verschiedenem Übersetzungsverhältnis auf das
Zählwerk 21 übertragen.