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WalterWiegmann in Berlin-Tempelhof und Ing. Dr. Jan Neumann in Prag
Das Problem der Sicherung einer Rohrleitung für die Förderung von Brennstoffen wurde
stets mit großem Interesse verfolgt.
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Wichtige kurze Leitungen wurden in solche größeren Durchmessers oder
in Betonlcanäle verlegt, welchein Sammelgruben endeten. Es sind auch verschiedene
Leitungssicherungen, insbesondere für Wasserleitungen, bekannt, hei denen die Fließgeschwindigkeit
am Anfang und am Ende der Leitung mittels eines Venturirohres gene essen und der
\\tasserwiderstand dann mittels der Wheatstoll-Brücke verglichen wurde. Eine andere
Einrichtung ist auf der Größen- und Richtungsänderung des Wasserdurchlaufes bei
einem Rohrbruch aufgebaut und arbeitet auf die Weise, daß sich im Falle einer Beschädigung
der Leitung die Richtung einer in der Rohrleitung eingebauten Klappe ändert, wodurch
der elektrische Strom eingeschaltet wird, der dann die die beschädigte Rohrleitung
abteilenden Elektroventile schließt. Diese bekannten Einrichtungen sind jedoch nicht
zur Förderung in langen Rohrleitungen für flüssige Brennstoffe (Kraftstoffe) geeignet,
da sie entweder infolge der hohen Kosten nicht durchführbar sind (eine zweite äußere
Leitung, Betonkanal) oder sie sind nicht genügend genau und empfindlich.
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Rohrleitungen, welche sehr lang sind oder solche, durch welche wertvolle
oder feuergefährliche Flüssigkeit in größeren Mengen fießt, müssen gesichert werden,
um Verluste zu verhüten. welche durch Rohrbrüche oder -risse entstehen könnten.
Solche Verluste lassen sich verhindern: z. B. die eigentliche Rohrleitung ist durch
cin zweites Rohr von größerem Durchmesser umgeben und tritt eine gewisse Flüssigkeitsmenge
in diese größere Rohrleitung, wir dein Störungsmelder bzw.
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Signal in Tätigkeit gesetzt. Eine weitere Sicherung besteht darin,
daß die Rohrleitung
in einer Betonrinne gelagert ist, wobei sich
die Flüssigkeit, welche infolge Undichtheit der Rohrleitung ausrinnen würde, in
Sammelgruben der Betonrinne ansammelt und einen Störungsmelder in Tätigkeit setzt.
Sicherungen solcher Art wären jedoch, besonders bei längeren Leitungen, sehr kostspielig.
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Den Gegenstand der Erfindung bildet eine Sicherung der Rohrleitung
gegen Flüssigkeits@ verluste durch Kontrolle der durchgeflossenen, Menge am Anfang
und Ende der Rohrleitung@ Im Falle einer Undichtheit fließt am Anfang der Leitung
mehr Flüssigkeit durch als am lande und diese Differenz, festgestellt durch Ätessung
am Anfang und am Ende, gibt einen impuls zur Signalisierung. Bei längeren Rohrleitungen
ist es nötig, zwischen Anfang und Ende eine oder mehrere zwischenliegende Durchflußmessungen
anzuordnen. Außer einem Licht- oder Schallsignal ist es möglich, einen Stillstand
der Pumpe zu bewirken und damit nach Stillstand-die in der Rohrleitung enthaltene
Flüssigkeit nicht ausninnt, können in die Rohrleitung selbsttätige Absperrventile
einmontiert werden. Weiter muß bei längerer Leitung und bei mehreren in der Leitung
montierten Pumpen der richtige Vorgang des Ein- und Ausschaltens der Pumpen und
das diesbezügliche Öffnen und Schließen der Ventile gesichert werden, damit in der
Rohrleitung Flüssigkeitsstöße oder örtliche Druckerhöhungen nicht entstehen können.
Dabei ist noch damit zu rechnen, daß die einzelnen Pumpstationen von verschiedenen
Elektrizitätszentralen gespeist werden.
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Das Wesen der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt. Abb.
1 zeigt das Prinzip der Durchflußkontrolle, Abb. 2 die Ausführung des Differentialzählwerkes,
Abb. 3 stellt das Detail dieses Zählwerkes dar, Abb. 4. das Schaltschema der Apparate,
besonders der elektrischen Teile.
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Die Flüssigkeit wird durch die längere Leitung 6 aus dem Behälter
1 (Abb. 1) in den Behälter 2 gepumpt. In der Nähe des Behälters 1 ist die Pumpe
3 angeordnet, welche die Flüssigkeit über den Luftabscheider 4 in den Durchflussmesser
5 und in die weitere Leitung 6 drückt. (Im Schema sind die Hilfsapparate, wie Schauglas,
Rückschlagventil, Absperrventil usw., welche mit der Erfindung nieths Gemeinsames
haben, nicht eingezeichnet.) am Ende der Rohrleitung 6 befindet sich ein zweiter
Durchflußmesser 5', nach welchem die Flüssigkeit in den Behälter 2 abfließt. Der
Durchflußmesser j ist mit doppeltem Zählwerk versehen: das untere Zählwerk 7 zeigt
die durchgeflossene Menge des dazugehörigen Messers 5 an und wird direkt vom Messer
angetrieben, während das obere Zählwerk 8 den Durchflu beim Messer 5' angibt und
durch die elektrischen Impulse betrieben wird. Zu diesem Zweck ist das Zählwerk
8 des messers 5 mit einem Elektromagnet versehen, welcher bei jeder Stromeinschaltung
das Zählwerk weiterdreht und unter dem Zählwerk 10 des messers 5' ist ein Unterbrecher
angeordnet, welcher bei jeder Drehung der Welle des Messers ein- oder mehrmals den
Umkreis 12 des Signalstromes unterbricht. Dér Signalstorm wird vom Netz gespeist.
Eine Abzweigung des Umkreises ist geerdet und die zweite, fürht durch den Elektromagnet
9, die Fernleitung 13, den Unterbrecher 11 und ist an der Stelle 14 geerdet.
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Der Bedienungsmann beim Messer 5 verfolgt beide Zählwerke 7 und Yi
und sobald eine gewisse Differenz entsteht, stellt er den Betrieb der Pumpe ein,
da die Differenz durch eine Störung entstanden ist. Es ist natürlich möglich, die
entstandene Differenz auch durch Schall- oder Lichtsignale zu melden oder durch
diese Differenz direkt eine automatische Abstellung der Pumpe und ein Schließen
der Ventile an mehreren Stellen der Leitung zu bewirken. Bei besonders langer Rohrleitung
kann diese unterteilt werden und die einzelnen Abschnitte werden durch Anordnung
von Messern zu Beginn und Ende des Abschnittes gesichert, wobei der Messer am Ende
eines Abschnittes gleichzeitig den Messer zu Beginndes nächsten Abschnittes bildet.
Als Endmesser des ersten Abschnittes ist dieser Messer mit einem elektrischen Unterbrecher
11 des Signalstromes versehen und als Anfangsmesser des weiteren Abschnittes besitzt
der Messer zwei Zählwerke, und zwar das direkt angetriebene Zählwerk 7 für den Durchfluß
des dazugehörigen Messers und ein elektrisch angetriebenes Zählwerk 8 für den Durchfluß
des am Ende des weiteren Abschnittes befindlichen Messers.
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Bei Dauerbetrieb einer solchen Rolirleitung, besonders bei großer
Länge, werden selbst bei absoluter Dichte der Leitung gewisse Zählwerksdifferenzen
beider Messer entstehen, und zwar durch Einwirkung von Temperaturwechsel auf die
Flüssigkeit in der Leitung; weiter durch Ungenauigkeit beider Messer, und diese
Differenz wird mit der Zeit immer größer werden. Solltc die selbsttätige Betriebsunterbrechung
nach Erreichung einer gewissen Durchflußmengendifferenz stattinden, dann müßte diese
Differenz sehr sind gewählt werden und im Falle einer tatsächlichen Störung würder
ein verhältnismäßig großer Verlust ensteben, ehe sich der Betrieb einstellen würde.
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Das Zählwerk ist daher in dem Teil, welcher den Signalstrom unterbricht,
mit einer Vorrichtung versehen, welche z. B. nach einer gewissen Zeit oder nach
einer bestimmten
durchgeflossenen Menge den Unterbrechermechanismus
in seine ursprüngliche Lage zuruckstellt und die Betriebsunterbrechung erfolgt lediglich
dann, wenn die Differenz beider Zählwerke einen gewissen Wert während einer bestimmten
Zeit oder nach dem Durchfluß einer bestimmten Mengen übersteigt.
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Abb. 2 stellt schematisch eine Ausführung eines solchen Doppelzählwerkes
mit selbsttätiger Rückstellung des Signalstrommunterbrechers in die ursprüngliche
Anfangsstellung dar. Der Durchflußmesser (in der Abb. 2 nicht dargestellt) betreibt
die Welle 15, auf welcher die Zahnräder 16 und I7 befestigt sind. Das Zahnrad 16
ist im Eingriff mit dem Rade 18 und betreibt das Zählwerk 7, welches die Durchflußmenge
des Anfangsmessers 5 (nach Abb. 1) angibt. Der Rotationseieltt romotor 19 betreibt
unterbrochen mittels der elastischen Kupplung 20, der Schwungscheiber 21 und der
Zahnradübersetzung 22 die Welle 23 und mit Hilfe der Zahnräder 24 und 25 das Zählwerk,
welches die Durchflußmenge des Endmessers 5 (nach Abb. 1) registriert. Mittels der
Zahnräderpaare 25 und 26 wird die Hälfte des Differentialgetriebes 2S, 29 angetrieben,
dessen zweite Hälfte durch die Zahnräderpaar 17 und 27 angetrieben wird. In die
Räder 28 und 29, welche sich auf der zugehörigen Welle frei drehen, greifen die
Räder 30 ein, deren Achsen der Kreuzkopf 31 bildet, welcher mit der Welle 32 fest
verbunden ist. Die Drehrichtung der Welle 15 ist entgegengesetzt der Welle 23. Bei
gleicher Umdrehungsgeschwindigkeit der Wellen 15 und 23 ist die Welle 32 in Ruhelage,
Dreht sich die Welle 23 langsamer als die Welle 15, dann dreht sich auch die Welle
32 und auf dem Zählwerk 33 wird ein Unterschied der Angaben der Zählwerke 7 und
8 erscheinen. Dabei wird gleichzeitig die Differentialbewegung der Welle 32 auf
die Räderpaar 34, 35, 36 und 37 und die Welle 38 übertragen, auf welcher das Zahnrad
39 befestigt und ein frei laufendes, gleich großes Zahnrad 40 angeordnet ist. Das
Zahnrad 40 ist mit dem Exzenter 41 verbunden.
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In@die Räder 39 und 40 greift ein verzahntes Ritzel 42 ein, welches
in einem gabelförmigen Hebel 43 gelagert ist (s. Abb. 3). Ist nun das Ritzel im
Eingriff mit beiden Rädern 39 und 40, drehen sich beide mit gleicher Geschwindigkeit.
Auf dem Umfang bzw. Rand des Exzenters 41 liegt die Rolle 44 auf, die auf dem zweiarmigen
Hebel 45 gelagert ist. Der Hebel 45 ist drehbar um den Bolzen 46 angeordnet. Auf
dem Hebel 45 ist ein Quecksilberunterbrecher 47 angeordnet. In der gezeichneten
Position sind die Kontakte verhunden. Dreht sich der Exzenter 41 um einen \Vinkel
von etwa I200 (wenn eine größere Differenz der Zählwerksangaben 7 und 8 entsteht),
hebt sich das linke Ende des Hebels 45, das Quecksilber fießt zurück und der Kontakt
wird unterbrochen. Durch die Feder S wird die Rolle44 an den Exzenter angedrückt.
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Nach dem Durchfluß einer bestimmten Flüssigkeitsmenge soll der gabelförmige
Hebel 45 in die ursprüngliche Lage zurückkehren, wie in der Zeichnung angeführt
ist.
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Zu diesem Zweck greift in das Rad 16 ein weiteres Rad 49 ein, dessen
Bewegung ins Langsame reduziert wird, und zwar durch die Räder 50, 51, 52 und 53.
Das Rad 53 ist mit einer Klinke 54 versehen, welche im Drehsinn in das Klinkenrad
55 eingreift, welches auf der ÄVelle 56 aufgekeilt ist. Auf derselben ÄVelle ist
die Nocke 57 befestigt, welche am Umtang eine Ausnehmung beistzt, weiter der Hebel
58 mit dem Bolzen für die eingehängte Feder 59. Wenn der Hebel 58 seine Totlage,
welche auf der Zeichnung dargestellt ist, übertritt, dann bewirkt die Feder 59 eine
Drehung der Welle 56 samt der Nocke 57 um etwa 180°. Hierbei überspringt die Klinke
54 die Zähne des Klinkenrades 55. Während dieser Halbumdrehung kommt die Ausnehmung
der Nocke 57 bis zur Rolle 60 und erlaubt dem Hebel 43 eine kurze Ausschwingung
durch Auswirkung der Feder 61, wobei das Ritzel 42 das Rad 40 freigibt und der Exzenter
41 kehrt, durch die Wirkung der Feder 48, in seine Anfangslage zurück, wie in der
Zeichnung angeführt ist. Nach beendeter Halbumdrehung der Welle 56 rollt die Rolle
60 wieder auf den kreisförmigen Umfang der Nocke 57, der Hebel 43 wird in die ursprüngliche
Lage zurückfgedrückt und das Ritzel 42 verbindet die Räder 39 und 40. Bei weiterer
Bewegung der Welle 15 wird die Welle 56 mittels der Klinke 54, welche in das Klinkenrad
55 eingreift, mitgenommen und der ganze Vorgang wiederholt sich. An die Klemmen
62 des Quecksilberunterbrechers 47 ist der Umkreis des Hilfsstromes angeschlossen,
welcher bei Unterbrechung den Stillstand der Pumpe bewirkt, während an die Klemmen
63 des Elektromotors 19 die Fernsignalleitung angeschlossen ist, und zwar die Drähte
12 und 13 laut Abb. 1.
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Abb. 4 enthält die elektrische Einschaltung der Apparate bei langer
Rohrleitung, bei weicher drei Pump- und Meßanlagen verwendet werden. Die Durchflußrichtung
aus dem Behälter 1 in den Behälter 2 ist durch Pfeile gekennzeichnet Die einzelnen
Stationen werden von selbständigen Netzen gespeist, welche weder gleiche Stromart
noch gleiche Spannung haben müssen, da der Strom jedes Net0 zes nur zum Antrieb
des örtlichen Elektromotors dient und weiter die Signalleitung bis
zur
nächsten Station speist. Durch sämtliche Stationen führt ein gemeinsamer Nulleiter,
an welchen die Nulleiter aller Netze angeschlossen sind.
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Längs der Rohrleitung sind im ganzen vier schwache elektrische Leitungen
gelegt, und zwar der Draht I3, durch welchen der unterbrochene Registrierstrom geleitet
wird, weiter der Draht 64 als Signalleitung bei Störungen, da er über die Quecksilberschalter
47 der einzelnen Zählwerke führt, der Draht 65, welcher durch die Spulen aller magnetischen
Ventile geführt wird, und der Draht 66, rvelcher durch die Spulen aller magnetischen
Schalter, die den Elektromotoren vorgeschaltet sind, führt. Die ganze Anlage wird
mittels des Schalters 67 in Betrieb gesetzt, wobei der Schalter 68 eingeschaltet
werden muß. Mit dem Schalter 68 kann jedoch der Betrieb unterbrochen und wieder
eingeschaltet werden.
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Nach Einschaltung des Schalters 67 tritt der Strom von einer Phase
69 der elektrischen Zuleitung in der Endstation in die Spule des einphasigen elektromagnetischen
Schalters 70 und in den Nulleiter an der Stelle 71. Durch Anziehen des Ankers schaltet
sich der Schalter 70 in einen zweiten, ähnlichen Umkreis 72, 73, 74, 75 ein und
nach diesem in den Kreis 76, 77, 68 über die Spule des ersten magnetischen Ventils
78 in den Nulleiter an der Stelle 79. Beim Öffnen des Ventils 78 verbinden sich
zwei Kontaktpaare, und es entsteht ein Stromdurchlauf im Umkreis 72, der Spule des
zweiten magnetischen Ventils So, dem Draht 65, dem Ventilkontakt 78 und dem Nulleiter
79. Beim Öffnen des zweiten magnetischen Ventils entsteht ein Stromdurchlauf im
Umkreis 69, der Spule 81, dem Draht 65', dem Ventilkontakt 80 und dem Nulleiter
an der Stelle 82. Durch Öffnen des dritten und letzten magnetischen Ventils 81 wird
ein weiterer Umkreis geschlossen, und das durch die Phase 69, der Schalterspule
83, dem Ventilkontakt 81 und dem Nulleiter an der Stelle 84. Nach Einschaltung des
Schalters 83 wird die Spannung in den Draht 66' geführt und weiter über die Schalterspule
Ss, über den Ventilkontakt 80 und an der Stelle 82 bis in den Nulleiter. Auf gleiche
Art schließt sich der weitere Strommumkreis 66, 86 durch die Ventilkontakte 78 und
79. Zwischen dem Schalter 86 und dem Elektromotor S7 ist der Anlasser 88 angeordnet,
welcher sofort das Anlassen des Elektromotors S7 und der Pumpe 3 ermöglicht. Sobald
der Flüssigkeitsdruck bis zur Pumpe 3" fortschreitet, schaltet sich mittels des
Anlassers 88"der Elektromotor 87" ein. Die Anlasser 8S" und 88' werden durch Flüssigkeitsdruck
in der Rohrleitung gesteuert. Sie schalten erst dann ein, bis ein der Rohrleitung
ein bestimmter kleiner Überdruck herrscht. Dasselbe xviederholt sich in der letzten
Station bei der Pumpe 3', dem Elektromotor S7' und Anlasser 88', wodurch die ganze
Anlage in Betrieb gesetzt wird.
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Die Abstellung des Durchflusses und Einstellung des Betriebes erfolgt,
wenn ugendeine elektrische Zuleitung vom Netz 89, 90 oder 91 den Strom verliert
oder wenn der Strom im Draht 64, 64' durch den Quecksilberunterbrecher des Zählwerkes
unterbrochen wird, weiter wenn eine Spule irgendeines elektromagnetischen Ventils
oder eines Schalters versagt. Die Abstellung erfolgt ebenso durch Versagen des Elektromotors,
da die Pumpen, welche in der Flnßrichtung vor dem schadhaften Pumpenaggregat angeordnet
sind, infolge Überlastung automatisch ausgeschaltet werden. Die nächste Pumpe schaltet
infolge des Druckabfall es aus, da der fiir den Anlasser nötige Druck unterschritten
wird.
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Wie aus den beschriebenen Beispielen ersichtlich ist, ist die Rohrleitung
vollkommen gegen größere Flüssigkeitsverluste infolge Beschädigung der Rohrleitung
gesichert.