DE76958C - Verfahren und Apparat zur Bestimmung des specifischen bezw. absoluten Gewichts dickflüssiger Massen - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 42: Instrumente.

ALEXANDER HUMANN in BERLIN.

dickflüssiger Massen.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 4. Januar 1894 ab.

Durch die vorliegende Erfindung wird die Bestimmung des Gewichtes von in grofsen Behältern (Vacuumpfannen u. s. w.) befindlichen Flüssigkeiten von dicker oder breiiger Beschaffenheit, breiartigen Massen (Füllmassen) oder dergleichen mittelst des Boden- oder Seitendruckes derselben bezweckt. Der Bodenoder Seitendruck einer Säule der Flüssigkeit oder dergleichen wird durch ein Gegengewicht bestimmt und durch geeignete Zwischenmittel auf einem Zeigerwerk ersichtlich gemacht bezw. auf Grund dessen nach Tabellen berechnet.

In den Fig. 1 und 2 der Zeichnung ist eine derartige Vorrichtung beispielsweise dargestellt.

Die in einem, in der Zeichnung nicht dargestellten, beliebigen Behälter befindliche dickflüssige oder breiartige Masse wird der Vorrichtung behufs der Bestimmung ihres Gewichtes und specifischen Gewichtes durch ein Rohr a zugeführt. Die Vorrichtung selbst besteht aus einem Cylinder b, in welchem sich ein Kolben c mit möglichst herabgeminderter Reibung auf- und abbewegt. Derselbe ist mit einer gelenkigen Kolbenstange d versehen und bethätigt hiermit den Hebel e eines passend eingerichteten Zeigerwerkes. Der Hebel e sitzt auf der Welle f eines Zahnrades g, welches in ein Zahnrad h eingreift, dessen Welle i einen Zeiger k trägt. Der Ausschlag dieses Zeigers wird auf einem Zifferblatt / abgelesen. Die Zahnradübersetzung ist zweckmäfsig so eingerichtet, dafs eine bestimmte, von dem Kolbenhub abhängige Winkeldrehung des Hebels e eine volle Kreisbewegung des Zeigers U bedingt; es kann jedoch auch ein anderes Uebersetzungsverhältnifs der Zahnräder gewählt und die Theilung des Zifferblattes nur auf einem Kreissegment angeordnet sein.

Der Hebel e ist über seinen Drehpunkt verlängert und mit einem Gewicht m versehen, welches in der Ruhestellung senkrecht unter der Welle/ hängt. In der höchsten Stellung des Gewichtes m steht dasselbe waagrecht zur Welle/. Durch den unter dem Druck der Masse niedergehenden Kolben wird das Gewicht aus seiner tiefsten Stellung, in welcher sein Moment gleich Null ist, mehr oder weniger emporgehoben, gegebenenfalls bis in seine höchste waagrechte Stellung. Durch diese Kreisbewegung wird ein entsprechender Ausschlag des Zeigers von der Nullstellung aus herbeigeführt, so dafs der auf den Kolben ausgeübte, in der jeweiligen Gröfse des Kolbenzuges sich zeigende Druck unmittelbar aus der Zeigerstellung bestimmt werden kann.

Der Druck der Masse, deren Gewicht bestimmt werden soll, wird zweckmäfsig nicht direct, sondern durch geeignete Zwischenmittel, z. B. durch OeI oder Glycerin, aus dem Rohr a auf den Kolben c übertragen. Zu dem Zweck ist in die Rohrleitung α ein mit OeI oder dergleichen gefüllter Behälter η eingeschaltet, welcher nach der dem Massebehälter zugekehrten Seite mit einer leicht und in erheblichem Malse durchbiegbaren Membrane c abgeschlossen ist. Die Membrane kann zur

Erzielung einer starken Durchbiegung halbkugelförmig gestaltet und aus weichem, wasserdichtem Gewebe hergestellt sein. Wird nun ein in der Rohrleitung α angeordnetes Absperrorgan, ein Hahn, Schieber oder dergleichen geöffnet, so wirkt der Druck der Masse auf die Membrane, drückt sie ein oder mehr oder weniger durch und treibt so die Füllung des Behälters η und der Rohrleitung ρ in den Cylinder b, wodurch der Kolben so weit vorgetrieben wird, bis das gleichzeitig damit emporgehobene und an einem stetig gröfser werdenden Hebelarm wirkende Gewicht ein gleich grofses Kraftmoment erzeugt, d. h. den Gleichgewichtszustand hergestellt hat.

Unter der Voraussetzung, dafs der Massebehälter eine cylindrische oder prismatische Form besitzt, erfolgt nun die Bestimmung des Gewichtes in folgender Weise:

Wird mit Q, der Querschnitt desselben, mit h die Höhe des Flüssigkeitsstandes, mit χ die Höhendifferenz zweier verschieden hoher Flüssigkeitsstände, mit q der Querschnitt einer Flüssigkeit oder Mefssäule (s. Fig. 3) und mit y das specifische Gewicht bezeichnet, so findet folgende Gleichung statt:

Q.: q = Q-h-y.q-h-y,

d. h. das Gewicht der Masse bis zur Höhe h verhält sich zum Gewicht einer Flüssigkeitssäule wie der Querschnitt des Behälters zum Querschnitt der Flüssigkeitssäule. Da das Verhältnifs zwischen den beiden Querschnitten gegeben ist, ist also das Verhältnifs der beiden Gewichte bekannt.

Für den höheren oder niederen Flüssigkeitsstand findet folgende Gleichung statt:

Q ■ q = (Q ■ h -y + Qx -y) : (q ■ h -y + q ■ χ -y),

oder, wenn man das Gesammtgewicht der ganzen Füllung mit P und das Gewicht der Flüssigkeits- oder Mefssäule mit ρ bezeichnet:

_P=

Die Gröfse ρ wird durch den Zeiger angegeben , welcher je nach der Höhe der Füllung bezw. nach dem auf den Kolben c wirkenden gröfseren oder geringeren Bodendruck der Flüssigkeits- oder Mefssäule einen gröfseren oder geringeren Ausschlag macht. Der das Gewicht der Gesammtfüllung bestimmende Factor ist also von dem Zifferblatt abzulesen und ergiebt dessen Gröfse, multiplicirt

mit dem constanten Werth—das Gewicht der

ί
jeweiligen Füllung. Diese Gewichte können selbstverständlich für jede Zeigerstellung auf einer, für jeden Massebehälter berechneten Tabelle zusammengestellt sein.

Für den Fall, dafs der Massebehälter nicht cylindrisch bezw. prismatisch ist, sondern nach unten Abweichungen in der Gestalt zeigt, wird der Druck nicht am Boden des Gefäfses, sondern in einer gewissen Höhe gemessen, welche durch Berechnung gefunden wird.

Es sei z. B. in Fig. 4 K der Kubikinhalt eines unten sich verengenden Behälters, bei einer Höhe H, Q der Querschnitt der _s Oberfläche der Masse (des Flüssigkeitsspiegels) und h die Höhe einer cylindrischen oder prismatischen Säule, deren Inhalt dem Kubikinhalt des Behälters entspricht. Der Kubikinhalt K wird durch Messung bestimmt, indem der Behälter bis zur Höhe H mit Wasser. gefüllt wird, dessen Menge durch einen Wassermesser gemessen ist. Die Höhe h wird von der Oberfläche Q. aus nach unten gemessen und reicht so weit, dafs der unter ihr befindliche Theil k^l des Behälters gleich ist einem Theil k'² über ihr, welcher den verengten Behälter zu einem cylindrischen ergänzen würde. Es finden dann zunächst folgende Gleichungen statt:

Da &¹ = Ä:² sein soll,, so ist

d. h. diese Gleichung gilt, ebenso wie vorher, wenn der Druck in einer Höhe h gemessen wird, welche die Gleichheit von k¹ und k² bedingt. Diese Höhe ergiebt sich, wie folgt:

K = Q-h Q

h =

Wird nun die Vorrichtung in dieser Höhe angeschlossen, wie Fig. 5 beispielsweise zeigt, wobei die Höhe h mit dem Mittelpunkt der Anschlufsöffnung zusammenfällt, so kann auch in diesem Falle P von dem Zifferblatt bezw. P von einer Tabelle abgelesen werden.

Die Genauigkeit dieser Gewichtsbestimmungen ist davon abhängig, ob die Höhendifferenzen in einem Theil des Behälters eintreten, der keine wesentlichen Querschnittsdifferenzen zeigt, wie dies ja zumeist in den Fällen vorkommt, wo die Vorrichtung Anwendung finden soll.

In der Anordnung der Vorrichtung können Abänderungen getroffen werden, ohne aus dem Rahmen des Erfindungsgedankens herauszutreten. Z. B. kann man den Druck auf den Kolben von unten wirken lassen, oder den Hebel e einarmig gestalten, oder den Bodendruck durch andere geeignete Mittel auf den Kolben übertragen, oder statt des Gewichtes eine Feder anwenden u. s. w., wesentlich ist nur, dafs der Bodendruck möglichst ohne Druckverlust

die Verschiebung eines Kolbens, die Bewegung eines Gegengewichtes und damit die entsprechende Drehung eines Zeigers bewirken kann.

Claims (2)

1. Patent-Ansprüche:

   ι . Verfahren zur Bestimmung des Gewichtes dickflüssiger oder breiartiger Massen oder dergleichen, bei welchem der Druck einer Säule der Füllung zum Heben eines Gewichtes oder zum Spannen einer Feder etc. bis Erreichung des Gleichgewichtszustandes benutzt und die Bewegung des Gewichtes, der Feder etc. zur Einstellung eines Zeigers benutzt wird.
2. 2. Eine Vorrichtung zur Ausübung des unter ■ ι. gekennzeichneten Verfahrens, bei welcher der Druck einer Säule der Füllung durch ein Rohr (α) gegen einen Kolben fcj, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer durch Membrane (o) abgesperrten Säule von OeI, Glycerin oder dergleichen, wirkt, welcher ein Gegengewicht (m) hebt und dadurch einen Zeiger (k) einstellt.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.