DE623333C - - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
18. DEZEMBER 1935

REICHSPATENTAMT

PArENTSCHRIFT

KLASSE ^GRUPPE

Therese Junkers geb. Bennhold in Gauting b. München , Einrichtung zur Überwachung von Gasbehältern

~ Zusatz zum Patent 611

Patentiert im Deutschen Reiche vom 14. September 1933 ab Das Hauptpatent hat angefangen am 29. Juni 1933.

Bei der im Hauptpatent beschriebenen Einrichtung zur Ermittlung . des Bewegungswiderstandes des Abschlußgliedes von Gasbehältern ist stillschweigend vorausgesetzt, daß entweder das im Behälter befindliche Gas ein spezifisches Gewicht hat, welches dem spezifischen Gewicht der umgebenden Luft angenähert gleich ist, wie dies beispielsweise bei Hochofengas der Fall ist, oder daß der Einfluß dieses Unterschiedes der spezifischen Gewichte gegenüber der Änderung des wirk-

' samen Gewichtes des Abschlußgliedes mit dessen Höhenlage vernachlässigbar ist, wie es namentlich bei Behältern mit kleiner Hubhöhe des Abschlüßgliedes der Fall ist. Bei Behältern mit großem Hub des Abschlußgliedes, welche ein Gas aufnehmen, dessen spezifisches Gewicht von dem der umgebenden Luft erheblich abweicht, ist dagegen zur genauen Ermittlung des Bewegungswiderstandes des Behälterabschlußgliedes auch der' Einfluß des Unterschiedes der spezifischen Gewichte zu berücksichtigen.

Zweck der Erfindung ist demgemäß die weitere Ausgestaltung des im Hauptpatent beschriebenen Gerätes in der yVeise, daß es auch in Verbindung mit großen Behältern, die mit Gas von anderem spezifischen Gewicht als dem der umgebenden Luft gefüllt sind, den Bewegtingswiderstand des AbschluBgliedes zuverlässig anzeigt. -

Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung näher erläutert werden. In dieser ist

Abb. ι ein Schema des Gasbehälters,

Abb. 2 ein Diagramm, welches den Verlauf des Gasdruckes in Abhängigkeit von der Höhenlage des Abschlußgliedes anzeigt,

Abb. 3 eine schematische Darstellung eines Scheibengasbehälters mit dem Überwachungsgerät nach der Erfindung.

Abb. 4 zeigt eine besondere Ausgestaltung der Verstelleinrichtung für den einen Teil, z.B. Schreibtrommel, des Überwachungsgerätes.

Abb. 5 zeigt eine Einrichtung zur selbsttätigen Anpassung der Verstelleinrichtung an Veränderungen des Unterschiedes der spezifischen Gewichte von Gas und Luft.

Gemäß Abb. 1 besteht der Gasbehälter aus einem Zylinder 1 von beträchtlicher Höhe mit einem darin verschieblichen Abschlußglied (Kolben) 2. Der Raum über dem Kolben steht mit der Atmosphäre in Verbindung, der Raum ' darunter ist mit Gas angefüllt, das

durch eine Leitung 3 zugeführt werden kann und dessen spezifisches Gewicht von dem spezifischen Gewicht der umgebenden Luft erheblich abweicht. Für das untere Ende (Boden) des Gasbehälters gilt nun bei Annahme eines reibungslos verschieblichen Kolbens folgende Gleichgewichtsbedingung:

Gewicht der Luftsäule über dem Kolben + Kolbengewicht + Gewicht des Gases im Behälter = (Luftdruck am Behälterboden + Gasüberdruck am Behälterboden) χ Behälterquerschnitt. ' Es sei b äußerer Luftdruck am Behälterboden, ^₁ äußerer Luftdruck über der Scheibe, γι mittleres spez. Gewicht der Luft im Bereich zwischen Behälterboden und Kolben, Yg mittleres spez. Gewicht des im Behälter befindlichen Gases, h Höhe des Kolbens über Behälterboden, f Behälterquerschnitt, G_s Gewicht des Kolbens (konstant oder mit Höhe

veränderlich), p_s = —ß- = p_a + p_x = dem Kolbengewicht das Gleichgewicht haltender Gasdruck (p₀ entspricht dem konstant bleibenden, P₁ dem veränderlichen Teil des Kolbengewichtes), p_x Gasüberdruck am Behälterboden.

Damit wird entsprechend der obigen Gleichgewichtsbedingung

b

oder

b — γι · h τ}- ps + y_g · h = b + ^,
daraus

ο.ΐ = />i — Ά (j// — Yg) = ^>_s — p.₂ — p₀ + P₁ — p.₂.

Der Ausdruck h · (y_t-— γ_ε) = p₂ ist das die Höhe des Behälters und das spezifische Gewicht seines Inhaltes berücksichtigende Korrekturglied. Ist das spezifische Gewicht des Behälterinhaltes kleiner als das der umgebenden Luft, so stellt dieses Glied einen Auftrieb dar, der den am Behälterboden herrschenden Druck p_x verringert; im umgekehr- ten Fall wird der Druck am Behälterboden vergrößert.

Abb. 2 zeigt ein Druckdiagramm, bei welchem die Drücke p in Abhängigkeit vom jeweiligen Stande/t des Abschlußgliedes aufgetragen sind, und zwar für den Fall, daß y_g kleiner ist als y_t. Die.Linie α entspricht dem konstanten Druck p₀, welcher dem mit der Höhe nicht veränderlichen Teil des Gewichtes des Abschlußgliedes das Gleichgewicht hält.

Zu diesem Druck addiert sich der veränderliche Druck p_u welcher dem mit der Höhe veränderlichen Teil des Gewichtes des Abschlußgliedes entspricht. Dieser veränderliche Zusatzdruck ergibt die schräg verlaufende Drücklinie b. Von dem durch die Linie b , gegebenen Druck subtrahiert sich nun der Druck P₂, es entsteht so die Drucklinie e, welche den Verlauf des am Behälterboden zu messenden Druckes p_x in Abhängigkeit vom jeweiligen Stand des Abschlußgliedes darstellt, und zwar für den Fall, daß dieses Abschlußglied sich reibungslos bewegt. Unter der getroffenen Annahme, daß das Füllgas erheblich leichter als die umgebende Luft ist, wird der Druck p_x mit zunehmender Höhe des Abschlußgliedes kleiner. Bei steigendem Abschlußglied tritt nun zu diesem durch die , Linie e veranschaulichten Druck noch der zur Überwindung der Bewegungswiderstände erforderliche Widerstandsdruck p_r hinzu, so daß der im Behälter herrschende Gasdruck durch die Linie c wiedergegeben ist. Bei sinkendem Abschlußglied ist der Widerstandsdruck p/ negativ, und, es ergibt sich so ein Druckverlauf im Behälter gemäß Linie d. Für eine beliebige zwischen den Hubenden des Abschlußgliedes liegende Stelle A ergibt sich sonach der Reibungswiderstand als Höhenunterschied zwischen der theoretischen Drucklinie e und der wirklichen Drucklinie c bzw. d.

Abb. 3 zeigt schematisch die Einrichtung zur unmittelbaren Aufzeichnung dieser Widerstandsdrücke. Der Behälter 1 ist nach oben durch die verschiebbare Scheibe 2 abgeschlossen. Der Hub der Scheibe wird durch ein über Rollen 3 geführtes Zugglied 4 auf ein Untersetzungsgetriebe, bestehend aus einer großen Rolle 5 und einer kleinen Rolle 6, übertragen. An das von der kleineren Rolleö ablaufende Zugglied 7 ist, entsprechend Abb. 6 des Hauptpatents, ein eine Schreibtrommel 10 aufnehmender Tragkörper 8 an-. geschlossen. Auf der Trommel schreibt einerseits die Schreibfeder 11 eines an das untere Ende des Behälters 1 mittels Leitung 13 angeschlossenen Druckmessers 14, andererseits eine feststehende Schreibfeder 12. Das Untersetzungsverhältnis des Getriebes 5, 6 und die Ableitung des Zuggliedes 7 von diesem Getriebe sind so gewählt, daß bei ansteigender Scheibe die Tragvorrichtung 8 und demgemäß auch die Schreibtrommel 10 sich genau im selben Maße senken, wie sich die Schreibfeder 11 des Druckmessers 14 entsprechend dem Verlauf der Linie e mit zunehmender Höhenlage der Scheibe senken würde, wenn zwischen Scheibe 2 und Behälterwand ι keine Reibung auftreten würde. ; Die Schreibfeder 11 würde also in diesem Falle eine waagerechte Linie schreiben. Infolge des Reibungswiderstandes der Scheibe steht aber die Schreibfeder des Druckmessers, je nachdem ob die Scheibe steigt oder fällt, höher oder tiefer als diese Linie, und der Unterschied entspricht unmittelbar dem gesuchten Reibungswiderstand. Die Schreib-

feder 12 dient lediglich zum Aufschreiben des Scheibenstandes in dem durch die Untersetzung 5, 6 gegebenen Maßstab.

Ist das spezifische Gewicht des im Behälter befindlichen Gases größer als das der umgebenden Luft, so würde im Diagramm nach

- Abb. 2 die Linie e über der Linie b liegen, d. h. der in der Nähe des Behälterbodens gemessene Druck würde mit zunehmender Höhe des Abschlußgliedes ansteigen. In diesem Falle müßte die' Schreibtrommel 10 vom Untersetzungsgetriebe 5, 6 so verstellt werden, daß sie bei ansteigendem Abschlußglied sich ebenfalls hebt, damit das Schreibglied des Druckmessers bei reibungsloser Bewegung des Abschlußgliedes wiederum eine waagerechte Linie auf diese Trommel schreibt.

Da der Verlauf der theoretischen Drucklinie e durch den Unterschied der spezifischen Gewichte des Behälterinhaltes und der umgebenden Luft stark beeinflußt ist, so können größere Änderungen dieses Unterschiedes zu erheblichen Ungenauigkeiten in der Anzeige des Bewegungswiderstandes des Abschlußgliedes führen. Man kann dem aber dadurch begegnen, daß man die zwischen Abschlußglied 2 und Meßeinrichtung einzuschaltende Untersetzung veränderlich macht.

Ein Beispiel hierfür zeigt Abb. 4. Dort ist zwischen das vom Untersetzungsgetriebe 5, 6 kommende Zugglied 7 und die die Schreibtrommel 10 aufnehmende Tragvorrichtung 8 ein Hebel 15 eingeschaltet. Dieser Hebel ist im Punkte 16 fest gelagert und weist dort, wo das Zugglied 7 an ihm angreift, einen Längsschlitz 17 auf, in welchen ein am Ende des Zuggliedes 7 angeordneter Stift 18 eingreift, der an beliebige Stellen dieses Schlitzes gebracht und dort durch geeignete Mittel festgehalten werden kann. Je nach der Stellung, die man dem Stift 18 in dem Schlitz 17 gibt, wird die Untersetzung zwischen der Scheibe 2 und dem Tragkörper 8 geändert. Erwünschtenfalls kann man die Verstellung auch selbsttätig, ' zweckmäßig über ein Kraitrelai«, in Abhängigkeit von dem genannten Unterschied der spezifischen Gewichte erfolgen lassen.

Eine Einrichtung dieser Art zeigt Abb. 5.

Aus dem Behälter 1 (Abb. 3) wird ständig eine geringe Gasmenge entnommen und mittels der Rohrleitungen 21, 22 und Flüssigkeitsverschlüsse 23, 24 durch den an einem Waagebalken 25 befestigten Behälter 26 einer Gaswaage hindurchgeführt, so daß der Ausschlag des Waagebalkens ein Maß für den Unterschied der spezifischen Gewichte dieses Gases und der Luft der Umgebung ist. Dieser Waagebalkenausschlag wird über Gestänge 27 und Hebel 28 auf den Steuerschieber 30 eines hydraulischen Kraftrelais übertragen, welches die Beaufschlagung eines im Zylinder 31 verschiebbaren Kraftkolbens 32 mit Druckflüssigkeit, die durch Leitung 33 zugeführt und durch Leitung 34 abgeführt wird, steuert. Der Kraftkolben 32 überträgt seine Verschiebung über Kolbenstange 35 und Lenker 36 auf das untere Ende des vom Untersetzungsgetriebe kommenden Zuggliedes 7 und verstellt so dessen Angriffspunkt 18 im Schlitz 17 des zwischen das Zugglied 7 und die Tragvorrichtung 8 für die Schreibtrommel 10 eingeschalteten Zwischenhebels 15. Eine Rückführvorrichtung, bestehend aus dem einerseits an die Kolbenstange 35, andererseits an den Drehpunkt 29 des Hebels 28 angeschlossenen Zwi- ■ schenhebel 37, bewirkt, daß der Ausschlag des Kraftkolbens 32 und somit auch die Änderung der durch den Hebel 15 bewirkten Untersetzung stets in bestimmter Abhängigkeit vom Ausschlag der Gaswaage steht. Die Pfeile α geben die Verstellung der einzelnen Glieder für eine Ausschlagsrichtung der Gaswaage an.

An Stelle der vom Untersetzungsgetriebe. gegenüber einem feststehenden Druckmesser verstellten Schreibtrommel lassen sich natürlich auch die übrigen im Hauptpatent beschriebenen Einrichtungen zur Anzeige des Bewegungswiderstandes des Abschlußgliedes sinngemäß anwenden.

Claims (4)

1. Patentansprüche: ~

   ■ . i I. Einrichtung zur Überwachung von Gasbehältern nach Patent 611690, dadurch gekennzeichnet, daß die vom verschiebbaren Abschlußglied zu verstellende Anzeige- oder Schreibvorrichtung mittels eines Untersetzungsgetriebes angetrieben wird, dessen Untersetzung abhängig von ¹Q" der Änderung des wirksamen Gewichtes des Abschlußgliedes mit der Hubhöhe und ferner abhängig von dem Unterschied der spezifischen Gewichte des Behälterinhaltes und der umgebenden Luft derart gewählt i°5 ist, daß bei jeder Höhenlage des Abschlußgliedes die Stellung des Anzeigeoder Schreibgliedes ein Maß für den theoretisch ohne Berücksichtigung der Rei- ' bung des Abschlußgliedes am Behälterboden sich einstellenden Gasdruck ist.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen dem verschiebbaren Abschlußglied ' und der Anzeige- oder Schreibvorrichtung einzuschaltende Untersetzung veränderbar ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem unveränderlichen Untersetzungsgetriebe (5, 6) und einem eine Anzeige- oder Schreibvorrichtung aufnehmenden Tragkörper (8) ein Übertragungshebel

   ,eingeschaltet ist, bei dem das Verhältnis der Hebelarmlängen veränderbar ist (Abb. 4). ·
4. 4. Einrichtung nach einem der Ansprüche ι bis 3, gekennzeichnet durch eine selbsttätig wirkende Vorrichtung, z. B.

   eine Gaswaage und ein Kraftrelais, welche die Untersetzung zwischen Abschlußglied und Anzeige- oder Schreibvorrichtung in Abhängigkeit vom Unterschied der spezifischen Gewichte des Behälterinhaltes und der umgebenden Luft verändert (Abb. 5).

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen