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Insbesondere für Schiffskesselwasserstandsregler geeignete Vorrichtung
zum Messen der Länge einer Flüssigkeitssäule Die Erfindung ,betrifft eine Vorrichtung
zum Messen der Länge einer Flüssigkeitssäule mittels eines Meßorgans, z. B. einer
Membran, -das in einer Richtung finit der statischen Druckhöhe -der Flüssigkeitssäule
und in der entgegengesetzten Richtung mit einer Gegenkraft, z. B. einer Federkraft,
beaufschlagt ist. .
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Bekanntlich ist die statische Druckhöhe einer Flüssigkeitssäule abhängig
von deren NTeigung, so daß z. B. bei SöhifEskesselwasserstandsreglern Schwierigkeiten
entstehen, weil die beim Schlingern des Schiffes auftretenden Neigungen des Kessels
eine Änderung des Wasserstandes vortäuschen.
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Es besteht nun die Möglichkeit, diesem Übelstand dadurch abzuhelfen,-
.daß die Gegenkraft, die der neigungsabhängigen statischen Druckhöhe das Gleichgewicht
'halten soll, im gleichen Sinn wie diese mit der Neigung geändert wird. Dazu ist
aber notwendi@g, daß die Gegenkraft von einem Gewicht ausgeübt wird und .daß dieses
Ausmaße annimmt, die sich bei Beschleunigungen (infolge der Schiffsschwankungen`
störend bemerkbar machen.
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Der Erfindung gemäß soll deshalb zur Beseitigung des durch die Neigungsabhängigkeit
bedingten Einflusses ein .grundsätzlich anderer Weg beschritten werden.
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Es soll nämlich den Bewegungen eines vom Meßorgan gesteuerten Meß.gestänges
eine Korrekturbewegung nach :Maßgabe .der Flüssigkeitssäulenneigung überlagert werden.
Dann entfällt die Notwendigkeit, nur wegen ,des Ausgleiches der Neigungsabhängigkeit
ein Gewicht, cl. h. eine so große Masse vorzusehen, daß der Einfluß' ,der störenden
Beschleunigung- mit einfachen Dämpfmitteln nicht beherrscht werden kann.
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Bedient man sich zur Überlagerung der neigungsabhängigen Korrekturbewegungeines
Pendels, so kann dieses, da die von ihm auszuübenden Kräfte nur sehr gering zu sein
brauchen.
so klein gehalten werden, d.aß das Gerät ausreichend gegen BesohleunigUtigseinpfindlichkeit
geschützt ist.
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Die Zeichnung veranschaulicht schematisch einige Ansfiihrungsbeispiele
des Erfindungsgegenstandes.
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Bei dem in Ab.b. i veranschaulichten Beis s piel handelt es sich mit
eine Vorrichtung zur Wasserstandsmessung an Dampfkesseln. Oberhalb der oberen Kesseltrommel
i ist ein Kondensgefäß 2 angebracht, das durch eine Leitung 3 mit dem Dampfraum
der I<es3eltrommel i in Verbindung steht, so daß also im Kondensgefäß der gleiche
Dampfdruck wie im Kessel herrscht. Von unten ragt in das Kondensgefäß 2 ein Überlaufrohr
-1 hinein, das zu einem Rohr 5 führt. Dieses ist an die Unterseite der hesseltromtnel
i an.ge:chl_oss en und dient ini übrigen dazu. den statischen Druck der Flüssigkeitssäule
in der Kesseltrommel auf die als Meßorgan dienende Dose 6 zu übertragen, und zwar
mündet das Rohr ; in den Innenraum der Dose 6, während eine die Dose aufnehniende
Kammer; mit d.-in statischen Druck der Fliissigkeitssäule im Kondensgefäß 2 beaufschlagt
ist (vgl. Rohrleitung8).
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Der statische Druck im Kondensgefäß bleibt ständig gleich u11,1 wirkt
als Vergleichsdruck zu dem sich mit dem Wasserstand im Kessel ändernden und zu messenden
statischen Druck der Kesselwassersätile. Wenn z. B. der Wasserstand steigt. wirrt
die auf die Dose 6 wirkende Druckdifferenz kleiner und umgekehrt bei einem Fallen
des Wasserstandes im Kessel größer. Die Ilullbewegu.ngen der Dose 6 folgen also
den Änderungen cleWasserstandes.
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An die Dos,- könnte nun unmittelbar ein zur Anzeige des Wasserstandes
dienender Zeiger angeschlossen werden, wenn der statische Druck der Flüssigkeitssäule
und Jamit auch die die Meßdose beaufschlagende Druckdifferenz nur vorn Wasserstand
im Kessel abhängig wäre. Tatsächlich unterliegt aber der statische. Druck der Flü
ssigkeitssä ule im Kessel auch ein,-m Einfluß von seifen einer Neigung des Kes;elsvstems,
wie dies z. B. bei Schiffskesseln der Fall ist.
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Nach der Erfindung soll der Einflut derart ausgeschaltet werden, daß
der von der Dose besteuerte Zeiger nur dann ausschlägt, nenn sich der KesselT,viderstand
ändert.
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Demgemäß ist das von der Dose kommende Gestänge 9 ' nicht unmittelbar
mit einem auf die Zeigerachse i o -,i-irkenden Gestänge i i, sondern unter Vermittlung
einer Isorrehtureinriclitan.g verbunden, die den von der Stange 9 kommenden Hubbewegungen
der Dose eine Korrekturbewegung nach 1laßgal)-der hesseineia'ung überlagert. Im
Falle der Abb. i besteht diese Korrektureinrichtung im wesentlichen aus einem hnickgestäng°
12, 13, dessen Gelenk 14 in eine Schlitzführung 1,5 eingreift, die parallel zu sich
selbst in Abhängigkeit von der -Neigung des Kesselsystems verlagert wird. Dabei
ist es am einfachsten, den Schlitz 15 in einem für diese Verlagerung vorgesehenen
Pendel 1o anzubringen. Das 3'cti#lel i0 ist .in zwei Parallelogrammlenkern 1;, 18
aufgehängt, die dicht nur das Gewicht tragen, sondern gleichzeitig für die erwähnte
Parallelführung des Schlitzes 15 sorgen.
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Bei kielrechter Lage des Schiffes steht das Pendel 16 so, daß das
Knickgestänge 12. 13 gestreckt ist. während Abb. i eine Verlagerung des Gewichtes
16 zeigt, die einer :#eigung der Schifshochachse nach links entspricht.
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Solarre #e d-as Schiff die kielrechte Lage beibehält, wirkt das Knickgestänge
T2, 13 als einfaches Lbertragungsgestänge und gibt also die von der Dose
herrührenden Huhbewegttn@gen des Gestänges ra unverändert a:i das Gestänge i i weiter.
Sobald aber das Schuf schlingert und deshalb die Flüssigkeitssäule im Kessel sich
neigt. wir:l der auf die Dose 6 wirkende Differenzdruck !"aus statischem Druck der
Kesselwassersäule und statischem Druck der Kondensgefäßsäule': nach Maßgabe der
Neigungsabhängigkeit kleiner. obwohl der Wasserstand als solcher keine Änderung
erfährt. Infolgedessen wird dem Gestänge 9 von seifen der Dose eine Abwärtsbe-,vegung
erteilt. die sich jedoch nicht in einer Beeinflussung des Gestänges 11 auswirkt,
weil sich das Pendel i6 infolge der 'Zeigung verlagert und somit das Knickgestänge
12. 13 um so viel ausknickt, daß durch die Bewegung der Stange 9 die Stange i i
nicht vorgeschoben wird.
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Sofern Wert darauf gelegt wird. nicht nur die beim Schlingern des
Schiffes auftretenden Einflüsse auszugleichen. sondern auch darüber hinaus Neigungen
um clie Schiffsquerachse (Stampfen) in die Korrektur einzubeziehen. braucht nur
dafür gesorgt zti werden, daß die Führung 15 sich räumlich verlagern kann.
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Eine Vereinfachung ergibt sich durch Fortfall. der Parallelstangen
1; und 18 und der Führung i 5. Man kommt dann z. B. zu der iii Abb. 2 veranschaulichter?
Ausführung. Bei dieser ist das Pendel 16 unmittelbar an dem Gelenkzapfen i-. des
Knickgestänges 12, 13 aufgehängt. Dadurch wird an der oben geschilderten Wirkungsweise
nichts geändert.
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In den Fällen, in denen die Dose 6 nur eine geringe Kraftsteifigkeit
hat und infolgedessen eine Belastung der Dose durch das Grewicht
des
Pendels 16 unerwünscht ist, kann gemäß Abb.3 das Pendel 16 gesondert aufgehängt
und mittels eines Lenkers 1g ,än das Knickgestänge angeschlossen werden.
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Eine bemerkenswerte #Abwandlung , der Ausbildung nach Abb. 2 zeigt
Abb. q.. Hier ist das Knickgestänge als biegsames Band 2o ausgebildet, dessen Enden
an zw--i Segmenten 2i, 22 befestigt ist. An dem Segment 21 greift die Meßdose an,
während die Achse des Segments 22 gleichbedeutend mit der Zeigerachse ist. Das Band
2o trägt das Pendelgewicht 16, so daß es so wirkt wie das Knickgestänge nach den
Abb. i bis 3.
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Eine weitere Abwandlung zeigt schematisch Abb.5. Diese beruht darauf,
in das von der Meßdose zum Zeiger führende Übertragungsgestänge einen Zwischenhebel
23
einzuschalten, :dessen Drehpunkt 2.4 durch das Pendel 16 verlagert wird.
Dieses ist an :dem Gelenk 14 des Knickgestänges 12, 13 angebracht. Das obere Ende
:des Lenkers 12 hat einen ortsfesten Zapfen 25. Das untere Ende des Lenkers 13 ;greift
in eine feste R'ü'hrung 26 ein und bildet gleichzeitig :die Schwenkachse 2.4 des
Hebels 23. An das linke Ende des Hebels 23 ist die nicht :dargestellte eMeßdose
angeschlossen, während von dem rechten Ende des Hebels 23 das Gestänge i i zum Zeiger
führt. Eine durch Neigung verursachte Änderung des Meßdruckes wirkt sieh in einer
Schwenkbewegung des Hebels 23 um sein rechtes Ende aus, weil infolge des Ausschlages
des Pendels 16 der Hebeldrehpunkt verhältnisgleich zum Ausschlag des linken Hebelendes
angehoben wird.
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Eine weitere Ausführung mit dem erwähnten Zwischenhebel 23 zeigt Abb.
6; nach dieser ist der Drehpunkt 2,4 des Hebels 23, ortsfest. Statt dessen ist sowohl
in das von der Meßdose zum Hebel 23 führende Gestänge als auch in das vom
Hebel 23 zum Zeiger führende Gestänge je ein Kosinusgetriebe mit :einer Art Kurbelschleife
27 eingeschaltet.
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Wie aus Abb. i hervorgeht, herrscht in der :die Dose aufnehmenden
Kammer 7 ein Druck in der Größenordnung des Kesseldruckes, d. h. also ein Druck,
der bei der Abdichtung des aus dem Gehäuse 7 herausführenden Gestänges zu berücksichtigen
ist. Erfahrungsgemäß läßt sich :die Abdichtung konstruktiv besser und leichter durchführen,
wenn das Gestänge 9 nicht als Schubgestänge, sondern als Drehwelle ausgeführt wird.
Von diesen Erwägungen ausgehend, ,gelangt man zu der Ausführung nach Abb. 7. In
dieser erkennt man die ,aus dem Gehäuse 7 herausgeführte Drehwelle 28 mit einem
Schwenkarm 29. Die Achse der Weile 28 verläuft parallel zur Schiffsquerachse. Der
Arm 29 besitzt zwei Ansätze 30, 31 für die Aufnahme einer Welle 32, die an dem einen
Ende :das Pendel 16 trägt und am anderen Ende mit einer Kurbelwange 33 versehen
ist. Diese bildet das obenerwähnte Knickgestänge zusammen mit einem Lenker 34.,
der an einem Schwenkarm 36 angreift. Von diesem wird die zu übertragende Meßbew.egung
vermittels eines Bandes 37 auf die Zeigerachse 38 übertragen. Der Zapfen
35
des Schwenkarmes 36 ist gleichachsig mit der Welle28 angeordnet.
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Das Knickgestänge 33, 34 bleibt als solches wirkungslos, solange das
Pendel 16 seine Neigung zur Welle 28 nicht verändert. Desgleichen bleiben Ausschläge
des Pendels 16 um die Achse der Welle 28 wirkungslos. In diesem Falle werden also
Stampfbewegungen des Schiffes nicht berücksichtigt. Schlingerbewegun.gen dagegen
erteilen dein Pendel einen Ausschlag im Sinne der in Abb. 7 eingezeichneten Pfeile,
so daß die NVelle 32 gedreht und das Gestänge 33, 34 geknickt wird. Dadurch ergibt
sich die gleiche Korrekturbewegung wie bei den obengeschilderten Ausführungen. Dabei
ist bemerkenswert, daß die Achsen der beiden Gelenke 39 und 4.0 so ausgerichtet
sind, d:aß sie beide durch den Schnittpunkt der Achsender Reellen 28 und 32 gehen.
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Es liegt klar auf der Hand, daß die Erfindung in Verbindung mit Wasserstandsreglern
erhöhte Bedeutung -hat und im übrigen überall dort eingesetzt werden kann, wo es
sich darum handelt, die Neigungsabhängigkeit :des statischen Druckes einer Flüssigkeitssäule
in ihrer-Auswirkung auf die Messung unschädlich zu machen.