DE644665C - Volumenreduktor mit Beruecksichtigung der Feuchtigkeit des zu messenden Gases - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
10. MAI 1937

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

JVi 6446.65 KLASSE 42 e GRUPPE 26

N 36358 1X142 e

in Utrecht, Holland*)

Zusatz zum Patent 627

Patentiert im Deutschen Reiche vom 24. Februar 1934 ab Das Hauptpatent hat angefangen am 12. August 1933.

Zur laufenden selbsttätigen Umrechnung der Anzeige von Gasmessern auf einen Normalzustand ist es bekannt, das Übersetzungsgetriebe zwischen dem Meßwerk des Messers und seinem Zählwerk veränderlich zu gestalten und durch einen Geber zu beeinflussen, der die durch Änderung der Temperatur und des Druckes bedingte Änderung des spezifischen Volumens des Gases berücksichtigt. Der Geber zur Steuerung des Übersetzungsverhältnisses beruht bei diesen Volumenreduktoren darauf, daß eine bestimmte, in einem Gefäß mit einer beweglichen Wand (Wellrohrkörper, Tauchglocke, Ringwaage ο. dgl.) eingeschlossene Vergleichsgasmenge dem zu messenden Gas ausgesetzt ist, so daß es dessen Druck und Temperatur annimmt. Der Ausschlag der beweglichen Wand des Gebers wird dann beispielsweise auf den ein Reibrad tragenden Arm eines veränderlichen Reibradgetriebes übertragen, dessen antreibende Scheibe mit dem Meßwerk des Gasmessers gekuppelt ist. Die Drehzahl des Reibrades, die proportional der der antreibenden Scheibe ist, wobei der Proportionalitätsfaktor durch die vom Geber hervorgerufeneReibradstellungbestimmtwird, ist ein Maß für die durchgegangene Gasmenge, reduziert auf einen Normalzustand.

Gemäß dem Hauptpatent erfolgt außer der Berücksichtigung des veränderlichen Druckes und der veränderlichen Temperatur auch noch eine Berücksichtigung der Feuchtigkeit des zu messenden Gases in der Weise, daß der Druck des in dem Gefäß mit einer beweglichen Wand eingeschlossenen Vergleichsgases mittels einer den Dunstdruck des zu messenden Gases proportionalen, die bewegliche Wand des Vergleichsgasbehälters entlastenden Kraft um den Betrag des Dunstdruckes herabgesetzt wird. Dies kann in einfacher Weise dadurch erreicht werden, daß der Druck des den Vergleichsgasbehälter umspülenden Gases mittels eines den Dunstdruck laufend ermittelnden Gebers geändert wird, da die Drucke außerhalb und innerhalb des Vergleichsgasbehälters sich ausgleichen. Zu diesem Zweck wird durch die

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dipl.-Ing. Friedrich von Schütz in Berlin-Lichterfelde.

den Vergleichsgasbehälter einschließende Kammer ein geringer Gasstrom geleitet, indem z. B. etwas Gas durch eine enge Drosselstelle, fortlaufend mittels einer Ableitung herauf gelassen wird.

Die Gaszufuhr zu dieser Kammer wird et'«' findungsgemäß mittels eines Druckreglern gesteuert, dessen wirksame Membran dem Druckgefälle zwischen der Gasfüllung einer ίο Absorptionskammer einerseits und dem zu messenden Gas bzw. einer in einer Vergleichskammer vorübergehend abgeschlossenen Gasprobe andererseits ausgesetzt ist. Der Gasstrom kann jedoch ebensogut auch durch eine Drosselung in die Kammer eintreten und sein Austritt mittels eines entsprechenden Reglers geregelt werden.

An sich ist die Ermittlung eines Gasbestandteiles durch Feststellung der in einem abgeao schlossenen Volumen nach Absorption diese Bestandteile auftretenden Druckabsenkung bekannt. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Druckdifferenz nicht zur Anzeige der Gaszusammensetzung benutzt, sondern es wird mittels der bekannten Anordnung durch Regelung eines Gasstromes ein bestimmter Zwischendruck dieses Gasstromes zwischen dem Regler und der Drosselstelle erreicht, der laufend in dem der periodisch ermittelten Feuchtigkeit des zu messenden Gases entsprechenden Maß geändert und in der im Hauptpatent beanspruchten Weise auf den Geber des Volumenreduktors zur Einwirkung gebracht wird.

Die Anwendbarkeit dieses Erfindungsgedankens beschränkt sich nicht auf die Berücksichtigung des Teildruckes von Wasserdampf, sondern es können bei Wahl «ines entsprechenden Absorptionsmittels auch andere absorptionsfähige Bestandteile, z. B. CO₂, oder mehrere zugleich erfaßt werden.

Eine solche Einrichtung ist in Fig. r im Schema dargestellt. Der Behälter 1 enthalte den Wellrohrkörper 7, der mit trockenem Gas, z. B. N₂, gefüllt sei. Seine Hublage wird durch die mittels einer Stopfbuchse herausgeführte Achse 2 auf das Übersetzungsgetriebe des Zählwerks zur Einwirkung gebracht. Im oberen Teil der Kammer 1 sind übereinander zwei Membranen 3 und 4 angeordnet, deren Teller mittels eines in der Stopfbuchse 5 gelagerten Doppelhebels 6 gleichläufig verbunden sind. Die Membran 4 steuert das Ventil 8, durch welches mittels Leitung 10 Gas in Kammer 1 eintritt. Dieses verläßt dieselbe durch die Drosselung 9.

Die mit Chlorcalcium o. dgl. gefüllte Absorptionskammer ir befindet sich in einem Behälter 12, der außerdem die etwa gleich große Kammer 13 enthält. Die Räume 11 und 13 sind über Ventile oder Hähne 15, 16 und Leitungen 17, 18 mit den Membrankammern 19, 20 verbunden. Zugleich führt zu den

■ Umschalthähnen 15, 16 (als Dreiweghähne

' iäjft-rgestellt) eine Gaszuleitung 22. Die Kam- :,ffl(^f, II besitzt ferner eine Auslaßleitung 24, Mäie über einen Hahn 25 zur Drosselung 26

■ führt. Die Hähne sind mechanisch, z. B, durch Zahnräder 27, gekoppelt und werden vom Laufwerk 29 des Umwerters oder Messers aus oder von einem Uhrwerk o. dgl. aus auf mecha- · nischem, elektrischem, pneumatischem oder hydraulischem Wege periodisch kurze Zeit in die Offenstellung gebracht, in der Gas durch Kammer 11 strömen und der Druck in Kam- mer 13 sich mit dem Gasdruck ausgleichen kann. Dann werden die Hähne zurückgedreht und der Druck in Kammer 11 und 13 auf die Reglermembran 3 und 4 längere Zeit zur Einwirkung gebracht. Alsdann wiederholt sich der Vorgang periodisch, d. h. kurze Spülzeiten wechseln mit langen Meßzeiten.

Der Hub der Regelmembranen sei so gering, daß durch ihn eine Druckänderung in den Kammern so gut wie nicht eintritt. Alsdann lastet auf dem Membranpaar der¹ Teildruck des absorbierten Wasserdampfes als Druckdifferenz. Der Regler sei völlig (wenn nötig durch eine Feder o. dgl.) entlastet. In der Membrankammer 30 herrsche der Gasdruck. Infolge der Gleichgewichtsbedingungen stellt sich dann unter der Membran 4 der gewünschte Druck ein, der um den Teildruck des Wasserdampfes niedriger liegt als der Gasdruck.

Es ist möglich, die Vergleichskammer 13 und eine der Membranen 3 bzw. 4 wegzulassen und mit nur einer Membran auszukommen, die vom Druck in der Absorptionskammer 11 beaufschlagt wird. Da bei dieser Anordnung die während einer Meßperiode des Feuchtigkeitsgebers auftretenden Änderungen des Gasdruckes nicht auf die Kammer übertragen werden, ist sie nur in den Fällen anwendbar, in denen der Druck des zu messenden Gases «05 nur geringen oder nur sehr langsamen Änderungen unterworfen ist. Sind jedoch die Änderungen des Gasdruckes während einer Meßperiode groß im Vergleich zu dem zu berücksichtigenden Teildruck, so wird mittels »to der Druckdifferenz der Kammern 11 und 13 der Teildruck selbst als für eine Meßperiode fast konstante Größe ermittelt und als solche zur Belastung der Reglermembranen 3 und 4 verwendet, ohne dabei die Regelung selbst i»5 irgendwie lahmzulegen.

Die Anordnung vereinfacht sich wesentich, wenn anstatt der 3 Hähne ein Vielfadthahn oder ein Drehschieber angeordnet wird.

In Fig. 2 ist im Schnitt eine verbesserte i»o Konstruktion der Einrichtung dargestellt, die zugleich Wege zur periodischen Steuerung

des Drehschiebers beispielsweise vom Laufwerk des Umwerters aus aufzeigt. Auf den Abschluß der Membrankammern während der Spülzeiten ist verzichtet.

Die aus Metall bestehenden Reglermembranen 37, 38 befinden sich hier zwischen den beiden Kammern 35, 36, deren obere das Absorptionsmittel enthält. Ihre Teller sind starr mittels einer durch den Ventilsitz 39 hindurchgehenden Spindel verbunden. Der Hub sei auf wenige Zehntel Millimeter begrenzt. Das Gas tritt durch den Einlaß 40 in die Membrankammer4i, durchströmt das Ventil und gelangt durch Leitung 42 zur Kammer des Zu·.

standsgiebers, 'die nicht weiter dargestellt ist. Die Reglermembranen seien entlastet.

Das die Kammern 35, 36 enthaltende Gefäß 44 kann in der dargestellten Weise aus mehreren Teilen zusammengesetzt und mittels seines Flansches 45 in der Gasmesserwandung befestigt sein. Ein leicht lösbarer Deckel 46 dient als oberer Abschluß. Zweckmäßig wird darunter die Absorptionskammer 35 mit einem besonderen Deckel 47 versehen, der zugleich zur Aufnahme des Absorptionsmittels dienen kann. Auf diese Weise besteht die Möglichkeit, zwischen die Deckel 46 und 47 durch kleine Öffnungen 50 Gasdruck einzuleiten und so im Betriebe die Wandung der Kammer 35 vor großem Druckgefälle zu bewahren. Die kleinste Undichtigkeit derselben an ihrer Verschlußdichtung würde sonst große Meßfehler hervorrufen.

Der Drehschieber 51 befindet sich unterhalb einer am Bodenflansch tier Kammer 36 angeordneten Ledermembran 52, die durch eine Feder 54 belastet ist und eine Drossel 53 enthält. Diese Membran dient zur Bewegung des Drehschieberhebels 55. Vom Drehschieber führen die Leitungen 57, 58 zur Kammer 35, Leitung 59 zur Kammer 36, Leitung 60 ins Freie, während durch die öffnung 61 das Gas eintritt. Falls man aus besonderen Gründen die Kammer 36 ebenfalls durchspülen will, kann eine weitere Leitung 62 angeordnet werden, die gestrichelt angedeutet ist.

In Fig. 3 ist die Grundplatte, in Fig. 4 der Deckel des Drehschiebers 51 dargestellt. TX₁ und TK₂ bedeuten die Mündungen der Leilungen zur Trockenkammer 35, FK_x (FK₂) zur Kammer 36. Die Öffnungen A führen zur Auslaßleitung 60. Die Rille 64 steht durch eine Öffnung 65 unter Gasdruck und verhindert, daß der tiefere Auslaßdruck der Öffnungen A sich jemals in die Kammer 35, 36 durch etwaige Undichtheit des Schiebers fortpflanzen kann. Der Deckel enthält Mulden 66 und Bohrungen 67. (Bei Fortfall der Leitung 62 vereinfacht sich der Drehschieber entsprechend.) Die Meßstellung des Schiebers ist abwechselnd die Lage I und II. Beim jedesmaligen Wechsel durchschreitet er langsam die (gezeichnete) Mittelstellung, in der die Kammer 35 durchspült und Kammer 36 mit dem Gasraum verbunden wird. Die Membran 52 befindet sich während der Meßzeiten sonach stets entweder in ihrer obersten oder untersten Lage; ihr Übergang bedingt jedesmal die FiKlzeiten. Sie erhält daher ihren Impuls am einfachsten dadurch, daß aus dem Membranraum 69 eine Leitung 70 zum Laufwerk des Gebers oder einer Uhr geführt wird, wo sie durch ein (nicht dargestelltes) Schnappventil o. dgl. abwechselnd eine Zeitlang dicht verschlossen und die gleiche Zeit geöffnet wird. Dieses Schnappventil öffnet oder schließt ganz, verbleibt aber nie in der Mittellage, so daß bei Stillstand des Gasmessers der Drehschieber in seine Meßlage gelangt und Gasverluste vermieden werden. Das Schnappventil kann also in beliebig einfacher Weise durch das Laufwerk, z. B. alle halbe Stunde, umgeschaltet werden. Vor oder hinter ihm können noch Drosselstellen vorgesehen werden.

Auf solche Weise wird eine kräftige Umschaltung des Drehschiebers 51 erreicht, wobei die Membran 52 zugleich als Verzögerungsrelais arbeitet. Durch die Bemessung der Drosselungen (53 und evtl. der am Austritt) hat man die Füllzeiten in der Hand. Am besten werden für die Drosselstellen Einstellschrauben oder Packungen benutzt. An Stelle der Austrittsdrosseln können auch kleine Mengenregler, z. B. nach Fig. 5, angeschaltet werden, falls der Druck zu sehr schwankt.

Vor alle Gaseinlässe wird zweckmäßig ein Filter vorgeschaltet. Eventuelle Undichtheiten machen sich durch unzeitiges Abströmen von Gas in der Ableitung bemerkbar, in der daher u. a. eine Pfeife oder ein anderer Signalgeber angeordnet werden kann.

Nimmt man als Absorptionsmittel eine Flüssigkeit, z.B. H₂SO₄, Glyzerin o.ähnl., so besteht die Möglichkeit, die Flüssigkeit ohne öffnen der Deckel 46, 47 zu erneuern mittels vorzusehender oder einzuführender Leitungen.

Um den Feuchtigkeitsgeber stets kontrollieren zu können, genügt die Anordnung eines sichtbaren Flüssigkeitsmanometers o. dgl. no zwischen der Kammer 1 und dem Gasraum, das dann den Teildruck des Dampfes unmittelbar anzeigt. Die Leitungen 42 und 70 sind leicht so zu führen, daß nach erfolgter Eichung ein Eingriff nicht möglich ist. Der Flansch 45 kann seinerseits durch Plomben gesichert werden.

Die Leitungen 57, 58, 59 liegen im Gasraum, in ihnen bilden sich daher keine Kondensate. Da sie dicht halten müssen, werden ihre Enden am besten nach erfolgter Zusammensetzung des Apparates eingelötet. Die

übrigen Leitungen können in der dargestellten Weise als Bohrungen durch die Flansche hindurchgeführt werden, da sie nicht absolut abzudichten brauchen.
Der mögliche Meßfehler bei Versagen des Feuchtigkeitsgebers kann nie die Größe des Dampfpartialdruckes überschreiten.

Da die Wartung des Gasmessers fast immer dem Verbraucher obliegt, ist die Gesamtanordnung so getroffen, daß bei Versäumnissen oder z. B. bei Abstellen des Feuchtigkeitsgebers oder evtl. absichtlich schlechtem Abschluß des Deckels 47 kein oder zu geringer Differenzdruck auf die Membranen 37, 38 zustandekommt und also etwas zuviel, d. h. zum Schaden des Verbrauchers, gemessen wird.

Dieser wird daher von selber stets um die ordnungsgemäße Inbetriebhaltung bemüht sein.

Ein besonderer Vorteil des Apparates besteht darin, daß er als Zusatzapparat nachträglich angeordnet werden kann, indem man lediglich die betr. Flanschöffnung am Gehäuse des Gasmessers mit einem Deckel vorsieht. Mitunter ist eine solche für Reinigungszwecke

o. dgl. bereits vorhanden. Zum Umwerter hin führen lediglich zwei dünne Rohrleitungen bzw. drei, sofern man den Auslaß der Zustandsgeberkammer und des Schnappventiles der pneumatischen Übertragung mit der des Drehschiebers in eine gemeinsame Ableitung überführen will.

Das Absorptionsmittel braucht, da es sich nur um geringe Gasprobemengen handelt, nur selten erneuert werden.

Claims (10)

1. Patentansprüche:

   i. Volumenreduktor zur selbsttätigen laufenden Reduktion der Anzeige von Gasmessern unter Berücksichtigung des Teildruckes der Feuchtigkeit oder anderer Bestandteile des zu messenden Gases nach Patent 627 982, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck, der das das Vergleichsgas enthaltende Gefäß beaufschlagt, aus dem Gasdruck mittels eines Druckreglers gewonnen Avird, dessen wirksame Membran dem Druckgefälle zwischen der Gasfüllung einer Absorptionskammer einerseits und dem zu messenden Gas bzw. einer in einer Vergleichskammer vorübergehend abgeschlossenen Gasprobe andererseits ausgesetzt ist.
2. 2. Volumenreduktor nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorptions- und die Vergleichskammer mittels vom Laufwerk des Umwenters oder des Messers oder von einem Uhrwerk auf mechanischem, elektrischem, pneumatik schem oder hydraulischem Wege betätigter Absperrorgane in ihren Zu- und Ableitungen periodisch kurze Zeit geöffnet und längere Zeit geschlossen werden.
3. 3. Volumenreduktor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler zwei durch das Regelventil getrennte Membranen besitzt, auf deren Außenseite der Druck der Trocken- und Vergleichskammer wirkt.
4. 4. Volumenreduktor nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranteller des Reglers durch den Ventilsitz desRegelventiles hindurch starr verbunden sind und daß ihr Hub auf ein sehr kleines Maß begrenzt ist.
5. 5. Volumenreduktor nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch einen Drehschieber oder Vielfachhahn, mit dessen Hilfe das periodische öffnen und Schließen der Kammern bewirkt wird.
6. 6. Volumenreduktor nach Anspruch 5> gekennzeichnet durch eine Arbeitsmembran, die den Drehschieber umschaltet, welche ihrerseits durch ein Schnappventil · o. dgl. gesteuert wird, durch dessen öffnen oder Schließen die Membran druckbe- oder -entlastet wird.
7. 7. Volumenreduktor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schnappventil durch das Laufwerk des Gasmessers oder Umwerters periodisch umgeschaltet wird.
8. 8. Volumenreduktor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schnappventil periodisch durch eine Uhr umgeschaltet wird.
9. 9. Volumenreduktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschluß der Trockenkammer unter Gasdruck steht.
10. 10. Volumenreduktor nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehschieber (Hahn) eine oder mehrere unter Gasdruck stehende Rillen enthält, die einen Übertritt von Gas aus der Trocken- und Vergleichskammer in die Gasableitung mit Sicherheit verhindern.

    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen