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Durchlaufmesser mit einem hin und her gehenden Kolben, mit Rechengetriebe
zur selbsttätigen Bestimmung des Gewichtes von Flüssigkeiten Die Erfindung bezieht
sich auf Durchlaufmesser mit einem hin und her gehenden Kolben, mit Rechengetriebe
zur selbsttätigen Bestimmung des Gewichtes der gemessenen und frei aus dem Meßgerät
austretensden Flüssigkeitsmenge mittels einer deren spezifisches Gewicht messenden
Einrichtung, bei weichem also die zur Bestimmung des Gewichtes erforderlichen Faktoren,
Volumen und Dichte, größenmäß.i,g und getrennt in Erscheinung treten und als rechnerisches
Produkt auf die Anzeigevorrichtung übertragen werden. Zur selbsttätigen Gewichtsbestimmung
von Flüssiglçeiten mit in beschränkten Grenzen veränderlichen Dichten ist es bereits
bekannt, einen rotierenden Volumenmesser mit Rechengetriebe zu verwenden, bei dem
das umlaufende Volumenzählverk ein weiteres Gewichtzabl erwerk derart antreibt,
daß die Zählwerksachse des Volumenmessers mittels einer in der Länge veränderlichen
Kurbelstange das Sperrklinkengetriebe eines Gewichtzählerwerkes bewegt, dessen Verdrehungswinkel
durch einen um die Klinkenradachse schwein genden Anschlag verändert wird, der von
einem Schwimmer mit Gewichtsausgleich über Hebel und Gestänge entsprechend der Dichte
der Flüssigkeit und über einen weiteren Hilfskolben als Kraftglied gesteuert wird,
wobei die Druckdifferenz vor und nach dem Volumenmesser als Hilfskraft ausgenutzt
wird.
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Diese Einrichtung ist mit ihren vielen Hebeln und Steuereinrichtungen
sehr umfangreich und hat außerdem den Nachteil, daß bei der Messung kleiner und
kleinster Durchflüsse nur geringe Druckdifferenzen für die Betätigung des Hilfskolbens
zur Verfügung stehen, so daß hierbei die Berichtigung unsicher wird. Außerdem lassen
sich die Steuerbewegungen des Schwimmers auf den Kraftkolben und somit auf das Zählwerk
nur in
einem verhältnismäßig kleinen Veränderungsbereich der Dichte
annähernd genau übertragen, weil sich die den Schwimmer tragenden Hebel entsprechend
dem Cosinus des von ihnen eingenommenen Winkels zur Waagerechten in ihren Längen
verändern müssen, so daß die Steuerbewegungen des Schwimmers mit praktisch genügender
Genauigkeit nur übertragen werden, wenn die Hebel annähernd waagerecht stehen.
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Demgegenüber besteht die Erfindung darin, daß bei einem Durchlaufmesser
der beanspruchten Gattung auf der Kolbenstange außerhalb des Meßzylinders ein Schieber
befestigt ist, welcher einen senkrecht zu seiner Bewegungsrichtung gleitenden und
in einer durch eine von der zu messenden Flüssigkeit ständig durchflossenen, deren
spezifisches Gewicht messenden Neigungswaage verstellbaren Gleitschiene mittels
eines Steines derart geführten Querschieber trägt, daß dessen Ausschlag dem Produkt
aus dem Kolbenweg und der Tangeusfunktion des Neigungswinkels der Neigungswaage,
mithin dem Gewicht einer Zylinderfüllung, entspricht. Weitere Merk male, die sich
auf die Ubertragungseinrichtung der Meßbewegung zum Zählwerk und auf die Flüssigkeitsleitungen
von und zur Neigungswaage beziehen, sind in den Unteransprüchen enthalteel. Der
technische Fortschritt und die neue technische Wirkung sind durch nachfolgende Eigenschaften
der Erfindung gegeben: I. Die Dichte der Flüssiglreit tritt als rechnerische Größe
in Erscheinung bis zum theoretischen Grenzfall bei einer Dichte gleich Null, daher
Anwendbarkeit bei jeder vorkommenden Dichte meßbarer Flüssigkeiten.
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2. Meßmöglichkeit mit gleichbleibender Genauigkeit der Berichtigung
bei geringster, L. B. tropfenweiser Entnahme der Flüssigkeit.
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3. Annähernd spielfreie Übertragung der Meßbewegung durch weitgehende
Anwendung von Stahlbändern als Übertragungsmittel.
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Ein Ausführuiigsbeispiel der Erfindung ist aus den Zeichnungen Fig.
I bis 7 ersichtlich.
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Konstruktive Einzelheiten, die mit der Neuerung nur bedingt zusammenhängen.
sind weggelassen.
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Bei a (Fig. I) tritt die Flüssigkeit, die nicht unter einem geringen
Mindestdruck stehen darf, ein, füllt den Meßzylinder b und schiebt den Meßkolben
c je nach Stellung des Steuerkolbensd vor sich her. Hat der Meßkolben c seine Endstellung
bei E erreicht, so wird der Steuerkolben d mechanisch oder elektromagnetisch umgeschaltet.
Die Flüssigkeit drückt auf die entgegengesetzte Fläche des Kolbens c, dessen Bewegungsrichtung
sich ändert und die vorher eingetretene Flüssigkeit durch die nun freigegebene Null
trittsöffnung bei e austreibt. Mit dem Kolben c ist durch die Kolbenstange f ein
Schieber g verbunden, der die gleiche hin und her gehende Bewegung von der Größe
ß ausführt wie der Kolben c.
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In Fig. 2 ist der Mechanismus ohne Meßzylinder in der Seitenansicht
dargestellt. Auf dem Schieber g ist ein Querschieber h gelagert, dessen Rolle i
in einem Leitlineal k geführt ist. Steht das Leitlineal k beispielsweise parallel
zur Kolbenstange f, so führt der Querschieber h keine Querbewegung aus.
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Ist das Leitlineal zur Kolbenstange um den Winkel w geneigt, so ist
die Querbewegung von h gleich Kolbenweg ß mal tangens g. Das Leitlineal k ist mit
einer Neigungswaage (Fig. 3 und ) fest verbunden, welche von der Flüssigkeit dauernd
durchflossen wird und deren Ausschlagwinliel gleich ist dem Ausschlagwinkel w des
Leitlineals.
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Nachdem die Flüssigl:eit den ÄIeßzylinder b (Fig. 1) verlassen hat,
wird dieselbe durch das Rohre der Neigungswaage zugeführt. strömt bei 1 ein, fließt
durch Rohr m in den Behälter ii, füllt diesen vollkommen und fließt durch das Rohro
und weiter über das feste Rohr p wieder ab der Austrittsöffnung zu.
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Um dem Pendel eine holme Ausschlaggenauigkeit zu gehen, ist dasselbe
in Sehneiden oder Wälzlagern aufgehängt. Die Verbindung zwischen festem und beweglichem
Durchgangsquersclmitt ist durch dünne Flüssigkeitsspalte q erreicht, die jede Reibung
ausschließen. Hierbei tropft ein Teil der bereits gemessenen Flüssigkeit ab. welche
aber nicht verlorengellt, da die aus den Spalten abtropfende und die aus dem Rohr
p austretende Flüssigkeit sich noch innerhalb des Apparates vereinigen und gemeinsam
austreten, so daß das vom Zählwerk angezeigte Gewicht auch der austretenden Flüssigkeitsmenge
entspricht. In diesem Falle strömt die Flüssigkeit nur unter dem Druck des eigenen
Gefälles, wie bei einem Zapfhahn, frei aus.
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Handelt es sich um die Gewichtsbestimmung einer unter Druck zu fördernden
Flüssigkeit mit gleichbleibendem spezifischem Gewicht. so wird das Rohr p mit der
Austrittsdruck leitung verbunden und die Luftspalte durch Zusammenpressen mittels
Spannorgansz aufgehobell. Die Neigungswaage ist dadurch blockiert und wird vorher
hei geringem Flüssigkeitsdruck auf das entsprechende spezifische Gewicht eingestellt.
Die Druckminderung kann auf einfache Weise dadurch herbeigeführt werden, daß man
in die Leitungen I und p Absperrorgane einbaut und diese während der Einstellung
der Neigungswaage schließt. Die dann bei Öffnung der Flüssigkeitsspalte q austretende
Flüssigkeitsmenge ist
so gering, daß sie praktisch vernachlässigt
werden kann. Dadurch kann auch jederzeit eine Zwischenkontrolle vorgenommen werden.
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In den meisten Fällen hat man es mit Flüssigkeiten zu tun, wobei eine
Änderung der Dichte während eines Wiegevorganges nicht eintritt. Die Neigungswaage
(Fig. 3 und 4) wird unter Weglassung des Gegengewichtes r und der Haltestange v
mit Hilfe des Ausgleichgewichtes t statisch vollkommen ausgewuchtet, und nach Anbringung
des Gegengewichtes r unter dem Drehpunkt u, senkrecht zur Längsachse, nimmt die
Neigungswaage im leeren Zustand und damit auch das Leitlineal 2 die waagerechte
Lage ein. Das Leitlineal k steht somit parallel zur Kolbenstangen (Fig. I). Die
waagerechte Aufstellung des gesamten Apparates ist daher Bedingung.
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Strömt nun die Flüssigkeit durch die Neigungswaage, so schlägt diese
je nach der Größe der Dichte um den Winkel w aus. Da die Neigungswaage stets mit
der gleichen Flüssigkeitsmenge gefüllt ist, ändert sich die Tangente des Winkels
w proportional mit dem spezifischen Gewicht der Flüssigkeit. Dadurch ist die Querbewegung
des Schiebers senkrecht zur Kolbenachse gleich Kolbenweg mal Tangens tv und gleichzusetzen
der Größe: Volumen mal Dichte = Gesamtgewicht der durchgegangenen Flüssigkeitsmenge.
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Da der Querschieber h zu seiner Bewegung I(raft benötigt, würde das
Leitlineal k durch die jeweiligen Kolbenbewegungen und bei Änderung des spezifischen
Gewichts mitsamt der Neigungswaage aus der Meßstellung gedreht werden und eine ungenaue
Messung herbeiführen. Um das zu verhüten, wird das Leitlineal k durch einen unter
Federdruck stehenden Bremshebel x während der Kolbenbewegung blockiert. Damit das
Pendel sich bei jedem Kolbenhub von neuem einstellen kann, um etwaiger Änderung
der Dichte Rechnung zu tragen, wird der Bremshebel x durch einen Anschlag y am Schieber
g abgehoben, wenn sich die Achse der Rolle mit der Drehachse u des Pendels deckt,
wenn also das Verdrehungsmoment annähernd oder gleich Null ist. Praktisch wird man
diesen Punkt möglichst verzögern, um dem Pendel Zeit zur Einstellung zu ,geben.
indem man dem Kolben von vornherein eine geringe Geschwindigkeit gibt, denselben
an diesem Punkt umsteuert oder den Durchflußquerschnitt über diesen Punkt hinweg
verkleinert.
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Am Querschieber h (Fig. I und 2) ist ein Führungslineal A angeordnet,
das einen U-förmigen Querschnitt hat. Das weitere, in den Fig. 2, 5 und 6 dargestellte
Getriebe dient zur Übertragung der Meßbewegung auf die Anzeigevorrichtung. Der Querschieber
lt führt eine resultierende Bewegung in Ricn tung des Leitlineals k aus, die sich
zusammensetzt aus der waagerechten Bewegung des Schieibersg und aus der eigenen,
senkrechten Meßbewegung. Der Führungsstein eines weiteren, senkrecht beweglichen
5 chieb ers B (Fig. 2) gleitet im Führungslineal A. Hierdurch wird die waagerechte
Bewegung eliminiert, und der Schieber B übernimmt nur noch die vom Querschieber
h ausgeführte Meßbewegung. Am Schieber B ist bei C eir dünnes endloses Stahlband
D! befestigt, welches, ähnlich einem Treibriemen, über zwei Rollen G und F geführt
ist. Die Rollen G und F sind in ihren Durchmessern so bemessen, daß die größte Auf-
und Abwärtsbewegung des Stahlbandes D, hervorgerufen durch die spezifisch schwerste
Flüssigkeit, ihren halben Umfang nicht überschreitet. Es ist dadurch möglich, das
Stahlband D auf der Rolle 1? (Fig. 5) an einem Punkte zu befestigen, um jeden Schlupf
zu vermeiden. Die Rolle F und die mit ihr verbundene Rolle H führen somit eine dem
durchfließenden Gewicht proportionale Drehbewegung aus, bald links, bald rechts,
je nach der Richtung des Meßkolbens.
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Um nun der Anzeigevorrichtung eine einseitige fortlaufende Drehbewegung
zu geben, sind um die Rolle H zwei Stahlbänder K und L gelegt, das eine links, das
andere rechts herum (Fig. 5). Jedes dieser Stahlbänder ist für sich, beide aber
im gleichen Drehsinne, um eine eigene Vorschubrolle M und N gelegt, und jedes Band
ist mit einem eigenen Gewicht 0 gespannt. An jeder dieser Vorschubrollen 11/1 und
N ist je ein Arm P und Q mit einer oder mehreren Sperrklinken befestigt. Beide Rollen
ilf und N sind voneinander frei und leicht drehend gelagert. Die Sperrklinken greifen
in zwei möglichst große, fest miteinander verbundene Zahnscheiben R und S ein.
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Dreht sich die Rolle H in Fig. 5 beispielsweise entgegen dem Uhrzeigersinne,
so wird das Band K durch die Rolle H aufgewickelt, das am Band in befestigte Gewicht
O wird gehoben, die Vorschubrolle 111 mitgenommen, der Arm P mit seinen Sperrklinken
gleitet entgegen dem Uhrzeigersinne über die Zähne von R, ohne sie zu verdrehen.
Gleichzeitig wickelt sich das Band L auf der Rolle H ab, das am Band L befestigte
Gewicht 0 senkt sich und verdreht die Rolle N mit dem Arm Q im Uhrzeigersinne. Die
Sperrklinken auf Arm Q greifen in die Zahnscheibe S (Fig. 2) ein und nehmen diese
und die mit ihr verbundene Zahnscheibe R im Uhrzeigersinne mit. Ändert der Meßkolben
c seine Richtung, dreht sich die RolleH im Uhrzeigersinne, Band L wiclmelt sich
wieder auf, Band J
wickelt sich ab, die Sperrklinkengetriebe vertauschen
ihre Funktionen, immer aber wird das Zahnscheibenpaar im Uhrzeigersinne verdreht,
und zwar entsprechend dem Gereicht der durchgegangenen Flüssigkeits menge.
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Fig. 6 zeigt das Sperrklinkengetriebe in größerem Maßstab. Zwei Sperrklinken
U sind um eine halbe Zahnteilung versetzt, um bei der @ Umkehr der Bewegung möglichst
wenig Weg zu verlieren. Durch mehrere Sperrklinken und feine Zahnteilung läßt sich
praktisch jeder tote Gang ausschalten.
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Auf einer der beiden Zahnscheiben R und S oder auf einer besonderen
Zählscheibe läßt sich in Übereinstimmung mit den übrigen Übertragungselementen eine
Gewichtsskala anbringen, wobei eine Umdrehung gleich ist dem ein- oder mehrfachen
vollen Wert der Gewichtseinheit. Durch Einbau eines Zählwerkes ist eine fortlaufende
Summierung möglich. Fig. 7 zeigt als Beispiel eine Teilansicht des Apparates von
außen. Eine verglaste Öffnung im Schutzgehäuse gewährt eine bequeme Ablesung auf
der sich drehenden Skala in Gram, während ein Zählwerk lie vollen Kilogramm anzeigt.