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Pdanimeter Die Erfindung bezieht sich auf ein Planimeter zur Integration
von Diagrammen, deren Ordinatenabstände nicht direkt proportional den von den Ordinaten
dargestellten Werten sind, wie z. B. zur Integration einer Kurve, welche auf einer
Zeitgrundlinie den mittels Differenzdruckmessung gewonnenen Strömungstetrag einer
Flüssigkeit angibt und deren Ordinaten proportional (oder im wesentlichen proportional)
dem Quadrat des Strömungsbetrages sind, so daß die Integration einer solchen Kurve
ein Maß für die Menge der bewegten Flüssigkeit liefert.
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Es ist ein für diesen Zweck bestimmtes Planimeter bekannt, bei dem
ein parallel zur Grundlinie (Abszissenachse) der Kurve bewegliches Tragglied vorgesehen
ist, auf dem sowohl ein Rahmen für das Meßrad als auch ein Fahrarm mit dem Fahrstift
drehbar gelagert sind. Mit dem Fahrarm ist ein Kurvenstück fest verbunden, das bei
-der Verschiebung des Fahrarms das Meßrad veranlaßt, sowohl seine Neigung in bezug
auf den Fahrarm als auch seine Neigung in bezug auf die Bewegungsrichtung des Traggliedes
zu ändern, wobei dem Kurvenstück eine derartige Form gegeben ist, daß die Neigungsänderung
des Meßrades die nicht direkt proportional den Meßwerten gewählte Änderung des Abstandes
der Ordinatenlinien ausgleicht.
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Bei dem Planimeter gemäß der Erfindung ist der den Fahrstift tragende
Fahrarm fest mit dem Rahmen des Meßrades verbunden, und
| der Fahrarm ist von einer solchen Länge und. |
| in einer solchen Lage auf dem Traggl |
| drehbar angeordnet, daß die auf der B |
| gungsbahn des Fahrstifts bei stillstehen(de |
| Tragglied von der Grundlinie ab gemessenen" |
| Abstände der Schnittpunkte dieser Bew eZngs- |
| bahn mit den Ordinatenlinien angenälpro- |
| portional dem Sinus des Winkeis sind, um |
| welchen das Meßrad für die Ibeiführung |
| der Integration verschwenkt werd uß. |
| Die Erfindung beruht auf der Ta che, daß |
man die Koordinaten eines Diagramms, z. B. eines solchen der oben angegebenen Art,
durch den Bogen eines Kreises derart schneiden lassen kann, daß die Sinusse der
Winkel, die den Schnittpunkten des Kreisbogens mit den aufeinanderfolgenden Ordinatenlinien
entsprechen, angenähert proportional den von den Ordinaten dargestellten Strömungsmengen
sind und somit annähernd diejenigen siq, die erforderlich sind, damit das Meßrad
genaue Integrationswerte angibt.
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Um die erhaltenen angenäherten Meßwerte auf genaue Werte zu bringen,
ist es vorzuziehen, den Fahrstift auf einem zweiten Arm, der seinerseits auf dem
Fahrarm drehbar angeordnet ist, anzubringen und an dem Tragglied ein Kurvenstück
vorzusehen, auf dem eine von diesem zweiten Arm getragene Rolle läuft, wobei die
Form des Kurvenstücks derart ist, daß es die Neigung des Meßrades geringfügig verändert.
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Da die Korrektur der Lage des Fahrstifts
überall geringfügig
ist, ist nur eine seht' kleine Kraft erforderlich, um die Vorrichtung zu betätigen.
Da weiterhin die Vorrichtung nur dazu benötigt wird, eine beinahe sehr genaue Lage
zu-korrigieren, ist es nicht erforderlich, daß sie mit einem besonders hohen Genauigkeitsgrad
ausgeführt wird.
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Der drehbare Arm sowie die aus dem Kurvenstück und der Rolle bestehende
Korrekturvorrichtung bilden ein sehr einfaches und leicht auszuführendes Mittel,
um der Ebene des Meßrades die notwendigen Winkelverdrehungen zu erteilen.
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Zweckmäßig sind außerdem geeignete Einstellvorrichtungen vorgesehen,
um zu ermöglichen, da.ß das Meßrad die richtigen Angaben liefert, die für eine vollständige
Umwaziderung längs einer bestimmten Ordinate-erforderlich sind, oder um einen Fehler
in der Lage der Nullordinate ausgleichen zu können, der durch die Ausdehnung des
Diagrammpapiers oder durch eine andere Ursache auftreten kann.
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Ein nach der Erfindung ausgebildetes Planimeter ist auch für Diagramme
zu verwenden, die andere als Strömungs- und-Zeitkoordinaten besitzen oder deren
Ordinatenabstände andere als die oben beschriebenen sind. Das Planimeter nach der-
Erfindung. ist "für rechteckige, streifenförmige oder scheibenförniige Diagramme
geeignet.
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In der Zeichnung ist die Erfindung bei-_spfeisweise dargestellt.
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Fig. i ist eine Draufsicht und Fig.2 eine Seitenansicht einer Ausführungsform,
die für ein Scheibendiagramm verwendet wird.
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Fig. 3 ist eine Draufsicht einer anderen Ausführungsform, die für
ein Streifendiägramtn verwendet wird.
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Fig: q. ist eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform:
Fig. 5 ist ein Diagramm, dessen Ordinaten die Strömungsmengen einer Flüssigkeit
angeben und die angenähert entsprechend, der Quadratwurzel der Flüssigkeitsmenge
unterteilt sind, wie dies bei Strömungsmessern üblich ist, die auf der Messung des
Differentialdrucks beruhen.
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An Hand der Fig. 5 sei zunächst das P#inzip für die Lagegebung des
Fahrarms mit dem. Meßrad und deni Fahrstift bei einem kreisförmigen Diagramm erläutert.
Die Angaben des Meßrades sind für jede Verschwenkung des Traggliedes C, auf welchem
der Fahrarm T drehbar angeordnet ist, über das Diagramm proportional zu R - sin
0, worin R der Radius vom Diagrammittelpunkt bis zum Berührungspunkt des Meßrades
und 0 der Winkel ist, den die Ebene des Meßrades mit dem durch den Berührungspunkt
gehenden Diagrammradius bildet. In Fig. 5 ist der einfache Fall angenommen, daß
der Berührungspunkt des Meßrades und der Drehpunkt O des Zeigers T, der dein den
Fahrstift tragenden Fahrarm entspricht, zusammenfallen. In diesem Fall ist der Winkel,
den der Zeiger T gegenüber der Nullage einnimmt, ebenfalls gleich 0, und der Radius
R bleibt konstant. - Der von der Spitze des Zeigers T bei der Drehung um den Punkt
O beschriebene Bogen schneidet die aufeinanderfolgenden Ordinatenlinien, welche
die um gleiche Stufen zunehmenden Strommengen darstellen, in den mit Kreuzen bezeichneten
Punkten. Dabei ist die Länge R und der Radius des Zeigerbogens derart gewählt, daß
die Sinusse der Winkel ei, 02, 03 usw., die °nach den Schnittpunkten des Kreisbogens
mit den aufeinanderfolgenden Ordinatenlinien gezogen sind, angenähert proportional
den durch die Ordinaten dargestellten Strommengen sind und somit mit großer Annäherung
diejenigen sind, die für eine genaue Integration erforderlich sind, d. h. R - sin
0 ist ungefähr gleich K - 0, worin Keine Konstante und O den Wert der bewegten Flüssigkeit
bedeutet, den diejenige Ordinate angibt, die sich unter dein Winkel 0 auf dem Diagramm
hinzieht. Mit anderen Worten: - R --sin 0 hat einen ganz bestimmten Wert, wenn sich
die Spitze des Zeigers an der Ordinate a befindet, und der Ausdruck R - sin 0 wird
so nahe als möglich den zweifachen Betrag dieses Wertes haben, wenn sich die Spitze
an der Ordinate 4. befindet, und den dreifachen Betrag dieses Wertes, wenn sich
die Spitze an der Ordinate 6 befindet usw.; die Ebene des Meßrades liegt in- Richtung
des Diagrammradius, wenn sich die Vorrichtung in ihrer Nullage befindet. Die Angaben
des Meßrades sind somit für jede Umdrehung des Trägers C um das Diagramm herum proportional
zu dem Werte O.
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In den Fig: i, 2 und 3 sind zwei praktische Ausführungsformen der
Erfindung beispielsweise wiedergegeben, bei denen eine Korrekturvorrichtung vorgesehen
ist, durch welche die angenäherten Meßwerte auf genaue Werte gebracht werden, d.
h. die Winkelv erschwenkung des Meßrades durch eine Kurvenführung geändert wird.
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In den Fig. i und 2 bedeutet i das zu integrierende Diagramm und 2
die Schreibfederspur auf dem Diagramm. 3 ist ein Tragglied oder ein Rahmen, der
bei 4 drehbar ist. Auf diesem- Tragglied -3 ist ein Fahrarm 5 bei 6 drehbar angeordnet.
Der Fahrstift 7 wird von einem bei 9 drehbaren Arm 8 getragen, der eine Rolle io
besitzt, die mit einem auf dein Tragglied 3. gebildeten Kurvenstück i i zusammenwirkt.
12, ist eine Feder, welche die Rolle io in Berührung mit dem Kurvenstück
hält.
Der Fahrstift 7 wird durch eine Schraube 13 in seiner Lage gehalten, die erlaubt,
daß der Stift nach innen oder außen in Richtung nach dem Meßrad 14 oder von diesem
weg um einen kleinen Betrag bewegt werden kann, um irgendeinen Fehler in bezug auf
die Lage der Nullinie, der durch die Ausdehnung des Papiers oder eine andere Ursache
auftreten kann, ausgleichen zu können.
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Das Meßrad 14 ist in einem Rahmen 15
drehbar gelagert, der Stummel
16 trägt, die auf Lagerstiften 17 drehbar angeordnet sind, die parallel zur Ebene
des Meßrades in einem an dem Arm 5 befestigten Rahmen 18 liegen. Damit die Achse
des Meßrades in radialer Richtung verstellt werden kann, so daß das Rad für eine
vollständige Umwanderung längs einer bestimmten Ordinate richtige Angaben liefert,
sind die Stifte 17 in dem Rahmen 18 verstellbar und in der gewünschten Lage durch
Schrauben i9 festklemmbar.
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Mit Hilfe eines Knopfes 2o wird die Vorrichtung um den Mittelpunkt
4 herumgeführt und der Fahrarm 5 bewegt. Der Rahmen 3 wird durch Rollen 21 getragen.
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Das zu integrierende Scheibendiagramm i wird zwischen eine Scheibe
22 und eine Platte 23 geklemmt, die, in eine Vertiefung in einem Zeichenbrett oder
einer anderen geeigneten Unterlage einpassend, mittels der Nägel 24 befestigt wird.
Das Tragglied 3 ist auf einen Gewindestift a 5 geschraubt und wird von einer gerändelten
Mutter 26 in seiner Lage gehalten.
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Um .das Erzielen einer engeren Annäherung an das Verhältnis zu unterstützen,
kann man (vgl. Fig. 5) den Radius R nach der Berührungsstelle des Meßrades sich
in verschiedenen Lagen des Zeigers T dadurch verändern lassen, daß man, wie dies
in Fig. i gezeigt ist, den Drehpunkt 6 des Fahrarms 5 gegen den nach dem Berührungspunkt
des Meßrades gehenden Radius verschoben anordnet. Ebenso kann durch Änderung der
Länge des Fahrarms 5 und der Lage des Drehpunkts 6 die Vorrichtung für Diagramme
verwendet werden, deren Ordinaten um gleiche Abstände auseinanderliegen oder auf
andere Weise als auf einer OOuadratwurzelbasis unterteilt sind.
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Bei der in Fig. 3 dargestellten Anordnung ist das Tragglied 3 auf
der einen Seite mit Rollen 27 versehen, die auf einer parallel zur Diagrammabszisse
liegenden Führungsschiene 28 laufen. Auf der anderen Seite wird das Tragglied 3
von einer Rolle 29 getragen. Der Fahrarm 5 ist auf dem Tragglied 3 bei 30 drehbar
angebracht.
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Fig. 4 zeigt die Anwendung der Erfindung bei einem Diagramm, dessen
Ordinatenlinien zwischen Z und F um gleiche Abstände voneinander getrennt sind.
In diesem Fall muß der Fahrarm 5 verkürzt sein, so daß der Bogen ZF durch den Mittelpunkt
3a hindurchgeht, anstatt beinahe tangential zum Nullkreis zu liegen, wie dies bei
der Anordnung nach Fig. i der Fall ist. Der Arm 5 ist auf dem Tragglied 3 drehbar
angebracht, das seinerseits seinen Drehpunkt bei 32 hat.