DE844670C - Einrichtung zur Messung von Mengen und Mengenstroemen - Google Patents

Einrichtung zur Messung von Mengen und Mengenstroemen

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DE844670C
DE844670C DEG866A DEG0000866A DE844670C DE 844670 C DE844670 C DE 844670C DE G866 A DEG866 A DE G866A DE G0000866 A DEG0000866 A DE G0000866A DE 844670 C DE844670 C DE 844670C
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/05Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
    • G01F1/34Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure
    • G01F1/36Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure the pressure or differential pressure being created by the use of flow constriction

Description

  • Einrichtung zur Messung von Mengen und Mengenströmen I)ie direkte .Messung von Gas- oder Flüssigkeitsströmen mittels der Bildung von L)ruckdifferenzen an Staurändern. Düsen oder Venturirohren bietet in vielen Fällen Schwierigkeiten, wenn die zu bestimmende Druckdifferenz kein ist. Um große Drehmomente für die Anzeigeorgane, z. 13. mechanische Schreibgeräte. zu gewinnen, ist man gezwungen, hei kleinen zu messenden Druckdifferenzen des Quuerschnitt <der den l)urcllmesser oder heide bei Verwendung von Ringwaagen als Druckdifferenzmeßgerät zu vergrößern. wodurch das Gewicht ihrer Füllung jedoch proportional zu der Steigerung ihres Drehmomentes anwächst. Dies führt hei von dem Gerät direkt angetriebenen Schreibvorrichtungen zu unzulässig großen Reibungsfehlern. da der Gütefaktor mit einer höheren Potenz als der ersten des Gewichtes sinkt.
  • I)er Mangel an ausreichend hohen Druckdifferenzen wird in der Praxis in vielen Fällen heobachtet, beisl)ielsxveise wenn Gasmengen gemessen werden, deren zur Förderung ausnutzharer Druckahfall gering ist, wie dies z. B. hei Generatorgas und Gichtgas. aber auch für Preßluft oft zutrifft. Die für die Messung ausnutzbare Druckdifferenz darf nur einen kleinen Bruchteil des hei der Förderung auftretenden Druckabfalles betragen. Aus wirtschaftlichen Gründen kann inshesondere bei großen NIengenströmen die Förderung der Gase durch Energieverliste, die bei der Druckdifferenzmessung auftreten, finanziell unzulässig hoch belastet werden. Niet auch in Fällen, in denen aus wirtschaftlichen Gründen höhere Meßdruckdifferenzen in Kauf genommen werden können, ergeben sich Schwierigkeiten, inshesondere bei stark veränderlichen Mengenströmen.
  • Ist doch die maximale Druckdifferenz bei der Ringwaage durch deren Größe begrenzt. Deshalb hat die Aufgabe, geringe Bruchteile der maximalen Strömung genau zu messen, zur Folge, daß die entsprechend dem Quadrat des Mengenverhältnisses geringere Druckdifferenz zu kleine Drehmomente ergibt, um die Ringwaage und insbesondere ihre mechanischen Schreibvorrichtungen ohne störende Reibungsfehler einzustellen. Ein Beispiel möge dies zahlenmäßig erläutern: Ist der Durchmesser der Ringwaage 50 cm, ihre Füllung Quecksilber, so ist die maximale Druckdifferenz, die erfaßt werden kann, etwa 40 cm. Bei I0 °/o Strömungsbelastung ist die zu messende Druckdifferenz jedoch nur I O/o von 40 cm = 4 mm Hg. Soll dieser Wert mit 3 O/o Genauigkeit gemessen werden, so müssen die Reibungsfehler zusammen kleiner sein als 3 O/o von 4 mm, was 0,I2 mm entspricht. Für die Erfassung einer Strömungsbelastung von nur 5 Ole mit der gleichen Genauigkeit stände nur eine Toleranz in der Druckdifferenzmessung von 0,03 mm Hg zur Verfügung.
  • Oft ist jedoch aus obengenannten Gründen die maximale Druckdifferenz nur 10 mm WS. IoO/o der maximalen Strömung ergeben in diesem Falle nur I °/o der Druckdifferenz = 0,1 mm WS, was hei 3 O/o Fehlertoleranz eine Meßgenauigkeit von 3 Io-3 mm WS voraussetzt.
  • Es ist bekannt, das Drehmoment derartiger Ringwaagen durch einen Regelmechanismus zu verstärken, derart, daß die zur Aufzeichnung notwendigen Momente von diesem abgeleitet werden. Die Schwierigkeiten der Gewährleistung einer hohen Meßgenauigkeit bei stark veränderlichem Meßbereich lassen sich jedoch erfahrungsgemäß nicht beseitigen, weil die notwendige Radizierung des Meßmomentes für kleine Belastung unzureichende Einstellmomente liefert, im Grenzfall der Strömungsgeschwindigkeit Null ergibt sich stets das Einstellmoment Null.
  • Ferner ist bekannt, daß der Wurzelwert des Mengenstromes auch ermittelt werden kann dadurch, daß man die Druckdifferenz mit dem Förderdruck einer Kreiselpumpe, die mit veränderlicher Drehzahl läuft, vergleicht. Die Drehzahl der Pumpe liefert in diesem Falle den gesuchten Wurzelwert und läßt sich summieren.
  • Es ist ferner bekannt, das kompensierende Drehmoment durch einen Zentrifugalregler aus einer Geschwindigkeit abzuleiten, wodurch ebenfalls dem Wurzelgesetz der Beziehung zwischen Mengenstrom und Druckdifferenz Rechnung getragen wird. Diese Verfahren haben sich jedoch nicht eingeführt, da zur Koppelung der beiden zu kompensierenden Momente Membranen oder Kolben dienen, die bei kleinen Druckdifferenzen erhebliche Reibungsfehler aufweisen.
  • Die Einrichtung nach der Erfindung benutzt zur Anzeige und zum Summieren einer Flüssigkeitsströmung ebenfalls eine proportional dem Quadrat veränderliche Kraft, die dem an einer Drosselstelle erzeugten Differenzdruck des strömenden Mediums das Gleichgewicht hält. Das Gegenmoment wird aus einer Wirbelströmung eines rotierenden Körpers erzeugt und sichert die reibungslose Einstellung des Meßgerätes, indem es direkt auf das Differenzmanometer einwirkt.
  • Im Falle der Anwendung von Ringwaagen entspricht diese Bauart dem Prinzip, dem zu messenden Gasstrom einen Hilfsgasstrom zuzuordnen, der das an der Ringwaage gebildete Drehmoment selbsttätig kompensiert. Als besonders zweckentsprechend hat sich eine Bauart bewährt, nach welcher ein Preßluft-oder -gasstrom eine kleine Gasturbine antreibt, deren Reaktionskräfte auf das Gehäuse des Rotors wirken, das mit der Ringwaage fest verbunden ist.
  • Die Einrichtung ergibt u. a. den Vorteil, daß die Reibungskräfte, die auf die Gasturbine wirken, nicht in die Messung eingehen. Es ist daher auch gleichgültig, wie groß die von dem Rotor für den Betrieb von Anzeigegeräten, Schreibern oder Zählwerken verbrauchten Kräfte sind. Es können daher beliebig viele derartige Empfangsgeräte angeschlossen werden.
  • Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist die Tatsache, daß die auf die Ringwaage wirkenden kompensierenden Drehmomente, die durch die turbulente Gasströmung erzielt werden, streng proportional dem Quadrat der Rotordrehzahl sind, so daß die Drehzahl im eingespielten Gleichgewicht direkt proportional der zu messenden Gasmenge ist, weil das ablenkende Drehmoment in der Ringwaage ebenfalls proportional dem Quadrat der zu messenden Gasströmung ist. Die Einrichtung ermöglicht daher, die kraftverbrauciiende bzw. Reibungsfehler erzeugende, sonst notwendige Radiziereinrichtung zu vermeiden.
  • Die Zählung der Durchflußmenge erfolgt einfach durch Zählung der Drehzahl der Turbine mittels eines einfachen Untersetzungsgetriehes und eines Zahlenrollenwerkes. Auch die mechanische Anzeige des Durchflußwertes erfolgt in verhältnismäßig einfacher Weise durch Bestimmung der Drehgeschwindigkeit des Rotors mittels eines Tachometers, vorzugsweise eines Wirbelstromtachometers. Es lassen sich die Drehmomente derartiger Tachometer so hoch steigern, daß damit die Betätigung von Schreibfedern für die Registrierung von Zeitkurven ohne Schwierigkeiten möglich ist. Letzten Endes stammen die Drehmomente von dem Antrieb des Turbinenrotors. Da die Einstellkräfte der Ringwaage bzw. die kompensierenden Gegendrehmomente durch die Reibung der Schreibvorrichtung nicht beeinträchtigt werden, wird die Genauigkeit der Messung auch durch hohen Aufwand an Drehmoment für die Schreibvorrichtung nicht beeinträchtigt.
  • Die Aufrechterhaltung einer Drehzahl, die dem Mengenstrom direkt proportional ist und daher keine Radiziervorrichtung für die Anzeige, Zählung oder Registrierung benötigt, bringt einen weiteren Vorteil mit sich.
  • Sehr oft schwanken die zu messenden Mengenströme zeitlich in schnellem Wechsel. Je größer die Drehmomente und die Trägheitsmomente der Druckdifferenzmeßeinrichtung sind, um so mehr unterscheiden sich die Mittelwerte der gemessenen Druckdifferenz, d. h. die Mittelwerte der Quadrate des Mengenstromes von den Mittelwerten des oszillierend fließenden Mengenstromes selbst. Der dadurch entstehende Fehler kann, insbesondere bei pulsierend strömenden Gasen von ausschlaggebender Bedeutung werden. Arbeitet man dagegen nach der Lehre des Patentes, so kann man für die bloße Betätigung der Regeleinrichtung für das kompensierende Meßmoment, z. EA. einer empfindlichen Luftdrucksteuerung, die etwa mittels einer Prallplatte arbeitet, Ringwaagen von außerordentlich kleinem Trägheitsmoment anwenden, die praktisch allen Schwankungen des Mengenstromes verzögerungslos folgen. Es hätte nun keinen Zweck, die außerordentlich schnell schwankenden, und oft oszillierenden Mengenströme mit ihren gesamten Schwankungen auf ein Diagramm aufzuzeichnen, weil dieses jegliche tSbersicht vermissen lassen würde. Eine Möglichkeit einer einwandfreien Mittelwertbildung für das Mengendiagramm wird durch die Erfindung gegeben. Beispielsweise kann man von der Turbine nach Maßgahe ihrer Drehgeschwindigkeit elektrische Impulse durch Schließen und Offnen von Schaltern ableiten, die nach Art der an sich bekannten Impulsfrequenzmessung auf stark gedämpft arbeitende elektrische Schreibgeräte übertragen werden, die den Mengenstrom auf diese Weise zwar geglättet, aber im Integralwert trotzdem fehlerlos und dabei übersichtlich aufzeichnen. Auf diese Weise ist es z. B. auch gemäß der Erfindung möglich, auf einen Mehrfachschreiber an sich bekannter Bauart, der abwechselnd an verschiedene Meßwertgeher angeschlossen wird, auch Mengendiagramme aufzuzeichnen, die trotz der punktartigen Bildung des Diagramms infolge ihrer starken Dämpfung einen gut lesbaren geschlossenen Kurvenzug darstellen. Dies hat neben dem betriebstechnisch wichtigen Vorteil der Vergleichbarkeit verschiedener funktionell voneinander abhängigen Größen auf einem einzigen Diagrammstreifen auch rein ökonomische Vorteile. Der Aufwand für einen Sechsfachschreiber je Meßstelle beträgt nur einen Bruchteil des Aufwandes für einen Einfachschreiber, der bisher für Mengendiagramme aus den genannten meßtechnischen Gründen allein in Frage kam.
  • Im Falle der Messung von Gasmengen war bisher die Abhängigkeit der durch Druckdifferenzmessung ermittelten Durchfluß werte vom Druck und der Temperatur des Gases ein Mangel, der sowohl der Benutzung als auch der Eichfähigkeit dieser Verfahren im Wege stand. Gemäß der Erfindung gelingt die völlige Unabhängigkeit vom barometrischen Druck und der Temperatur der zu messenden Gase in einfacbster Weise dadurch, daß dem Hilfsiuftstrom zum Antrieb der Turbine die gleichen Werte der Temperatur und des Druckes aufgezwungen werden. In dem gleichen Maße nämlich, wie das ablenkende Moment der Ringwaage durch Druck- und Temperaturänderungen beeinflußt wird, geschieht dies auch durch diese Einflüsse auf das zum Turhinenantrieb benutzte Gas. Das zurückftihrende Moment, das die Turbine bei gegebener Drehzahl auf ihr Gehäuse und damit auf die Ringwaage ausübt, ist ebenfalls proportional der Wurzel aus der Dichte des verwendeten Hilfsgases.
  • Damit wird die zur Kompensation des ablenkenden Momentes notwendige Drehzahl der Turbine unabhängig von Druck und Temperatur, wenn diese Größen für beide Gase identisch sind. Die Unabhängigkeit vom atmosphärischen Druck erreicht man ohne weiteres, wenn die Luft aus der Turbine unter Atmosphärendruck austritt. Die Gleichheit der Temperatur wird dadurch sichergestellt, daß Turbinen antriebsgas bzw. -luft kurz vor Beaufschlagung der Turbine durch einen Wärmeaustauscher geleitet wird, der innerhalb der das Meßgas führenden Rohrleitung angeordnet ist. Falls das zu messende Gas einen vom Atmosphärendruck merklich abweichenden und insbesondere wechselnden Druck aufweist, empfiehlt sich zur Ausmerzung des Druckfehlers, das die Turbine verlassende Gas über einen Druckregler ausströmen zu lassen, der ihm den Druck des Meßgases aufzwingt. Dies läßt sich im Prinzip durch eine Sperrflüssigkeitssäule erreichen, die das Turbinenantriebsgas durchbrechen muß und deren Höhe in einem zweischenkeligen Gefäß durch den Überdruck des einseitig darauf wirkenden Meßgases sich selbsttätig auf diesen Überdruck einstellt. Naturgemäß kann die Druckregelung auch durch Membranmanometer erfolgen, die auf eine Ausströmdüse des Hilfsgases einwirken.
  • Im Falle wechselnder Dichte des Gases infolge wechselnder Zusammensetzung kann der ohne Kompensation dabei entstehende Meßfehler auf folgende Weise selbsttätig kompensiert werden: Die das zur Kompensation benutzte Gas fördernde Pumpe saugt an Stelle von Luft aus derMeßgasleitung,evtl.unter Zwischenschaltung von Filtern zur Staubreinigung, das Gas mit der Dichte an, die erforderlich ist, um die Beziehung zwischen Hauptgasmengenstrom und Drehzahl der Turbine fehlerfrei zu machen. In diesem Falle erreicht man den gleichen Druck beim Austritt aus der Turbine dadurch, daß das Hilfsgas wieder in die Hauptgasleitung hineingeführt wird, die gleiche Temperatur in der angegebenen Weise durch Anwendung eines Wärmeaustauschers.
  • Einen wichtigen Vorteil der Anordnung gemäß der Erfindung stellt die Tatsache dar, daß die Ringwaagenbewegung stets kompensiert wird, so daß ihre Bewegung virtuell ist, in praxi, daß die Ausschlagsfähigkeit auf wenige Winkelminuten beschränkt werden kann. Dies hat den Vorteil, daß diese geringe Ausschlagsbewegung keine Lagerung der sonst üblichen Art, z.B. Schneidenlager, die reibungsbehaftet sind, benötigt. Vielmehr ist eine Aufhänr gung der Ringwaage an federnden Bändern zulässig, die den wichtigen Vorteil der absoluten Reibungslosigkeit besitzen. An Stelle besonderer federnder Lager können auch die Gaszuleitungsrohre zur Ringwaage selbst benutzt werden, wenn sie aus federndem Material bestehen. Vorzugsweise ordnet man sie dann derart an, daß sie in Form von Kreisbögen, deren Mittelpunkte auf der Achse der Ringwaage liegen, die Verbindung mit festen Punkten herstellen.
  • Man kann auch die Torsionsfähigkeit der Zuleitungs- rohre zu dieser federnden Lagerung benutzen. Dann werden die Rohre in Richtung der Ringwaagenachse angeordnet, mit der sie einseitig starr verbunden werden während sie an ihrem anderen Ende mit starren Auflagen verbunden werden.
  • Die erfindungsgemäße Einrichtung läßt sich jedoch nicht nur für Ringwaagen anwenden. In Fällen, in denen z. B. infolge der Höhe der maximal zu erfassenden Druckdifferenz nur feste Differenzmanometer oder auch Kolhendifferenzmanometer in Betracht kommen, gelingt es, das Gegenmoment auf im Prinzip völlig gleiche Weise durch Rotation eines Hilfskörpers auch innerhalb des Druckraumes zu erzeugen.
  • Im folgenden werden einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgedankens an Hand der Abbildungen dargestellt. Das Bild I zeigt einen Schnitt durch ein Meßgerät, in welchem die Anwendung der Kompensation eines mittels Ringwaage erzeugten Drehmomentes durch Anwendung der gas- oder luftbetriebenen Turbine durchgeführt wird. I stellt den Achsenschnitt durch den Ringwaagenkörper dar. An ihm sind radial gestellte Schaufeln 2 starr befestigt.
  • Sie werden durch den Turbinenrotor 3 und die auf ihm befestigte Schnecke 4 einem Drehmoment ausgesetzt, daß das ablenkende Drehmoment kompensiert, das in der Ringwaage durch die zu messende Druckdifferenz erzeugt wird. Die Lagerung der Turbine geschieht in den zwei Lagern 5, während die Ringwaage durch zwei Blattfedern 6 koaxial zur Turbinenachse gelagert ist. Wie in Bild 2 dargestellt ist, verbindet die Blattfeder 6 das hohle Turbinenlager 7 mit der ebenfalls hohlen koaxialen Welle 8 der Ringwaage. Der Antrieb der Turbine erfolgt durch einen Preßluft- oder Gasstrom, dessen Stärke durch eine Prallplatte 19 (Bild4) in an sich bekannter Weise durch Verschließen einer der beiden Rohrmündungen 20 im Falle der Abweichung des Gleichgewichtes der Ringwaage selbsttätig so geregelt wird, daß die Prallplatte 19 und damit die sie tragende Ringwaage genau im Gleichgewicht zwischen dem ablenkenden und dem rückführenden Drehmoment auf dem Nullpunkt steht.
  • Die Achse der Turbine 3 treibt über ein Untersetzungsgetriebe ein in der Zeichnung nicht angedeutetes Mengenzählwerk an, ferner den Magnetanker g des Tachometers, das aus einer Metallscheibe I0, einer rückführenden Feder und dem Zeiger Im besteht. Seine Stellung über der Skala I2 stellt den Momentanwert des anzuzeigenden Mengenstromes dar. Im Bedarfsfalle, wenn der Gasstrom zum Antrieb der Turbine 3 unter einem vom Atmosphärendruck abweichenden Druck steht, kann man die Skala und den Zeiger druckdicht von dem rückseitigen, die Turbine enthaltenden Gehäuse trennen.
  • Außerdem wird von der Turbinenachse 3 der Kontaktunterbrecher I3 (Bild 3) angetrieben, der zur elektrischen Fernübertragung der Mengenanzeige oder zur Registrierung dient. Er schaltet gemäß Bild 3 abwechselnd über die beiden Kontaktfedern 14 zwei in Reihe geschaltete Kondensatoren I5 im Takt der Unterbrechungen auf ein Galvanometer, das vorzugsweise als Kreuzspulgerät mit seiner ablenkenden Wicklung 16 in den Stromkreis der Kondensatoren und mit seiner rückführenden Wicklung I7 direkt an die llilfsstromquelle 18 geschlossen ist.
  • Damit der Hilfsgasstrom, der der Turbine durch die Leitung 27 zugeführt wird, beim Austritt aus der Turbine den Druck des zu messenden Gases aufweist, durchbricht er vor seinem Eintritt in die Atmosphäre eine Flüssigkeitssäule in dem U-förmigen Gefäß 30, das einseitig durch die Leitung 3I an die Gasleitung geschlossen ist, in dem sich der Staurand befindet. Das Tauchrohr 29 erhält je nach dem Überdruck in dieser Hauptgasleitung eine Eintauchtiefe 32, die dem die Flüssigkeit durchbrechenden Hilfsgasstrom den gewüunschten berdruck aufzwingt.
  • In Bild 4 sind weitere Einzelheiten über die Regelung der Hilfsgasströmung zum ;\iitrieb des Turbinenrotors 3 dargestellt. In Serie zu den durch die Prallplatte 19 gesteuerteil Öffnungen 20 liegen zwei Strömungswiderstände 2I. Bei Gleichheit des Strömungswiderstandes aii dell leiden Öffnungen 20 erhalten die beiden Memebranmanometer 22 den gleichen Druck. Damit werden die beiden Ausflußöffnungen 23 durch die von <leii Manometern 22 gesteuerten Stifte 24, die die Öffnungen 23 möglichst ausfüllen, auf einen gleichen Strömungwiderstand eingestellt. Der Hilfsgasstroin hat demnach im eingeregelten Zustand einen Überdruck in dem Membranventil 25, der genau der Hälfte seines Überdruckes beim Eintritt in die Regelvorrichtung entspricht. Die Membran 25 steuert damit den Teller des Ventils 26 selksttitig, derart, daß der durch das Rohr 27 in die Turbine 3 eintretende Hilfsgasstrom dieser die für die Kompensation notwendige Drehzahl verleiht. Wichte diese Drehzahl von dem Gleichgewichtszustand ab, so regelte über die Prallplatte 19 und über die Ausflußöffnungen 20 der Hilfsgasstrom den Ventilteller 26 derart und so lange, bis wieder das Gleichgewicht zwischen dem ablenkenden Drehmoment der Ringwaage und dem kompensierenden erreicht ist. Die Ringwaage erhält in der üblichen Weise ihre Meßdrücke durch zwei Leitungen 28, von denen die eine in Bild I angedeutet ist, die zu den liei(len Druckahiiahmepunkteii an den Staurand geführt siiid.
  • Nach Bild 6 wird die Anwendung der Erfindung für den Fall der Benutzung von feststehenden U-Manometern verdeutlicht. De Minusschenkel 4¹ des z. B. mit Quecksilher gefüllten U-Manometers ist mit dem Plusschenkel 42 verbunden. Innerhalb des Minusschenkels ist ein Gefäß 43 angeordnet, das um seine konzentrisch zum U-Robrscbenkel angeordnete Achse 44 in Rotation versetzt wird. Das in dem Gefäß vorhandene Quecksilber macht die Rotationsbewegung mit. in Aleniskus bildet sich als Rotationsparaboloid 45 aus, dessen Steigung dem Quadrat der Drehzahl proportional ist. Es läßt sich für jede Druckdifferenz und daher auch für jede Absenkung des Meiiiskus im Plusdruckschenkel 42 eine Drehgeschwindigkeit angeben, bei der die Minusschenkelfüllung eine Lage des Scheitelpunktes des sich l)ildenden paral>olichen Meniskus aufweist, die der Höhe des Quecksilberstandes bei der Druckdifferenz Null entspricht. Schaltet man durch einen an dieser Stelle angebrachten Kontakt 46 den Antriebsmotor 47 für das rotierende Gefäß 43 ein, wenn der Scheitelpunkt des liotationsparaboloids höher steigt, uiid wird der Motor ausgeschaltet, sobald er tiefer liegt, so ergibt sich im stationären Zustand rille sellsttätige Aufrechterhaltung des Meniskusstandes im Minusschenkel auf dieser festgelegten II?-'lie, Damit wird durch die Drehzahl des Antriebsmotors, die der Wurzel aus der Höhe des Rotationsparaboloids und damit der Wurzel aus der auf diese Welse gehobenen Quecksilbermenge entspricht, die nidererseits der Quecksilbermenge gleich ist, um die der Plusschenkel abgesunken ist, ein lineares Maß für die den Druckunterschied verursachende Strömungsgeschwindigkeit des zu messenden Mediums gewonnen. In gleicher Weise. wie bei Anwendung der ltingwaage. kann von der Drehgeschwindigkeit des Antriebsmotors sowohl die Momentanströmung als auch cin Zeiidiagramm dieser Größe und schließlich auch der zeitliche Integralwert der Strömung in einfachster Weise gewonnen werden. In dem Bild 6 hedeuten 4tA den Magneten eines Wirbelstromtachometers, 49 die von ihm abgelenkte Metallscheibe, 50 den Zeiger des Tachometers und 51 die feststehende Skala für die Momentanwertanzeige der Strömung.
  • Die bei Quecksilbermanometern in der Ausschlagsmethode störende Temperaturabhängigkeit des Quecksilhervolumens, die bei kleinen Strömungsbelastungen enorme Fehler in der Anzeige der Strömung verursacht und die infolge der quadratischen Abhängigkeit nicht kompensiert werden können, geht im Falle der Anwendung dieser Xullmethode nicht als Fehler in die Messung ein-, wenn durch vorgesehene Ausdehnungsräume dafür gesorgt wird, daß der Flüssigkeitsstand im Nullpunkt temperaturunabhängig ist.
  • Auch mit Kolbenmanometern läßt sich der Erfindungsgedanke einfach verwirklichen. Ein Rotor eines Elektromotors 6i, vorzugsweise eines Asynchronmotors, in Bild 5 ist im Innenraum einer an die Minusdruckleitung angeschlossenen Kammer 63 angeordnet und mit eiiier hohlen Welle im Lager 64 gelagert. Der Stator 62 des Motors befindet sich zweckmäßig außerhalb der druckfesten Kammer Der Rotor ist ringförmig ausgebildet und trägt in seinem Innern Schaufeln und wirkt daher als Antrieb eines stufenlos wirkenden Flüssigkeitsbetriebes, dessen Alitrieh ein konzentrisch zu dem Rotor angeordneter Kolben 65 ist, der in Rotation versetzt wird, wobei er die Reibung an der Gehäusewand überwindet. Er ist in der Hohlachse des Rotors 6I gelagert und trägt an seinem einen Ende, das in den Plusraum 66 des differenzmanometers hineinragt, den Ventilatorflligel 67. Dieser wirkt infolge seiner Umdrehung entgeten dem zu messenden Druckunterschied zwischen dem Plus- und Minusdruckraum 66 bzw. 63 und führt damit den Kolben des Manometers aus dem Bereich des Flüssigkeitsgetriebes heraus, wodurch die Drehzahl des Kolbens sich derart gegenüber der Antriebsdrehzahl vermindert, daß ein Gleichgewicht zwischen der wirkenden Druckdifferenz und der durch den Ventilatorflügel entstehenden Vortriebskraft eintritt. Dieses Gleichgewicht schafft eine eindeutige Funktion zwischen der sich einstellenden Drehzahl des Kolbens und der zwischen dem Plus- und Minusdruckraum wirkenden Druckdifferenz auf den Kolben.
  • Die Drehzahl ist infolge der quadratischen Al>-hängigkeit zur Vortriebskraft und infolge der quadratischen Beziehung zwischen dem zu messenden Mengesntrom und der am Kolben wirkenden Druckdifferenz dem Mengenstrom direkt proportional. Sie wird auf den verschiebbar in der Hohlachse des Kolbens 65 gelagerten Tachometermagneten 68 übertragen und bewirkt eine Ablenkung der außerhalb des Druckraumes befindlichen Tachometerscheibe 69, die auf den über der Skala 7I spielenden Zeiger 70 übertragen wird. Eine in die Hohlachse des Rotors 61 eingebaute, nicht dargestellte Schneckenförderpumpe saugt aus dem Minusraum über die Leitung 72 laufend einen kleinen Teil des den Minusraum ausfüllenden Öles an und fördert es in den Plusdruckraum 66. Dadurch wird erreicht, daß der Manometerkolben 65 ständig in einem Olfilm gleitet, wolurcli die Reibung, die durch die aufgezwungene Drehung des Kolbens sowieso schon stark vermindert ist, für die Einstellung des Kolbens und damit für die Anzeige des Strömungsmanometers völlig zu vernachlässigen ist. Die Dimensionierung dieser Schmiermittelpumpe erfolgt derart, daß ständig mehr Öl aus dem Minusdruck- in den Plusdruckraum befördert wird, als zwischen dem Kolben 65 und der ihn umgebenden Zylinderwand durch den Überdruck in den Minusraum hineingedrückt wird. Es tritt daher im Laufe der Zeit ein Mangel an Schmiermittel im Minusdruckraum ein, so daß die Pumpe statt des Öles die in der Minusleitung aufsteigende Druckübertragungsflüssigkeit abpumpt. Auf diese Weise ist die ständige Schmierung des Kolbens 65 sichergestellt.

Claims (1)

  1. Die elektrische Fernübertragung der Messung und die Betätigung eines Mengenzahlwerkes erfolgt in der gleichen Weise wie in den Ausführungsbeispielen mit Ringwaage oder mit Quecksilberdifferenzmanometer, P A T E N T A N S P R Ü C H E: I. Einrichtung zur Messung von Mengen und Mengenströmen mittels der an Staurändern, Düsen oder Venturirohren gebildeten Druckdifferenz, die an einem Differenzmanometer ein durch ein Gegenmoment selbsttätig kompensiertes Meßmoment erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegenmoment durch einen eine Wirbel Strömung erzeugenden rotierenden Körper (Ventilator, Turbine) gebildet wird.
    2. Einrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß Drehmoment und Gegendrehmoment auf eine Ringwaage einwirken.
    3. Einrichtung nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der rotierende Körper durch einen Gasstrom angetrieben wird.
    4. Einrichtung nåch Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsgasstrom eine Turbine antreibt, deren Reaktionskräfte auf ihr Gehäuse das Gegendrehmoment auf die Ringwaage ausüben.
    5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringwaage mit dem Gebäume des Turbinenrotors starr verbunden ist.
    6. Einrichtung nach Anspruch I bis 5, dadurch gekennaeichnet, daß der rotierende Körper ein Zählwerk zur Messung des Integraiwertes des Mengenstromes aufweist.
    7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl des rotierenden Körpers mittels eines Wirbelstromtachometers den Momentanwert des Mengenstromes wiedergibt.
    8. Einrichtung nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Magnet und ein Wirbelstromtachometer oder ein Antrieb für das Zählwerk oder für Fernmeßkontakte durch eine druckfeste Wand getrennt sind.
    9. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der rotierende Körper nach Maßgabe seiner Drehzahl elektrische Kontakte schließt und öffnet, duroh die Kondensatoren über die Spule eines anzeigenden oder schreiben den elektrischen Strömungsmessers, vorzugsweise eines elektrischen Quotientenmeßgerätes entladen werden, deren Richtspule von der Spannungsquelle direkt gespeist wird.
    IO. Einrichtung zur Messung von Gasmengen nach Anspruch I bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsgasstrom, zum Antrieb der Turbine in einem Wärmeaustauscher die Temperatur des zu messenden Gasstromes annimmt. ii. Einrichtung nach Anspruch I bis IO, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bemessung des Kompensationsgasstromes eine von der Ringwaage bewegte Prallplatte den Auslaß einer oder mehrerer an die Hilfsgasleitung geschlossener Öffnungen derart steuert, daß die Größe des Hilfsgasstromes das Meßmoment kompensiert.
    I2. Einrichtung nach Anpruch I bis II, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringwaage federnd gelagert wird.
    13. Einrichtung nach Anspruch I bis I2, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Registriergerät gegenüber dem rotierenden Körper derart stark gedämpft wird, daß ein absatzweise registrierender Punktschreiber einen geschlossenen Kurvenzug auch bei vergleichsweise stark schwankendem oder oszillierend fließendem Mengenistrom aufzeichnet.
    14. Einrichtung nach Anspruch I bis I3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsgasstrom über einen Druckregler aus der Turbine ausströmt, der von dem Druck des Meßgasstromes geregelt wird, derart, daß Hilfsgas und Meßgas den gleichen Druck aufweisen.
    15. Einrichtung nach Anspruch I bis I4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hilfsgas vom Hauptgasstrom abgezweigt wird und vorzugsweise nach Kompression und Reinigung zum Antrieb der Turbine Verwendung findet.
    I6. Einrichtung nach Anspruch I und 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in einem feststehenden U-Rohr-Manometer die Flüssigkeit des Minusschenkels mittels eines rotierenden Hohlkörpers derart in Rotation versetzt wird, daß der Scheitelpunkt des entstehenden Rotationsparaboloids auf konstanter Höhe gehalten wird, unabhängig von der Höhe der am Manometer herrschenden Druckdifferenz.
    17. Einrichtung nach Anspruch I und I6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Abweichung der Höhenlage des Scheitelpunktes des Rotationsparaboloids die Geschwindigkeit des Antriebskörpers selbsttätig verändert wird, vorzugsweise durch An- oder Abschaltung eines elektrischen Antriebsmotors.
    I8. Einrichtung nach Anspruch I und 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung der Druckdifferenz ein Kolbenmanometer verwendet wird, dessen Kolben mittels einer hydraulischen Kupplung mit stetig verändertem Schlupf von einem mit vergleichsweise größerer Geschwindigkeit umlaufenden Antriebsteil selbsttätig auf eine Drehzahl gebracht wird, die der Wurzel aus der Druckdifferenz auf den beiden Seiten des Manometers proportional ist.
    19. Einrichtung nach Anspruch I bis I8, dadurch gekennzeichnet, daß der rotierende Kolben in dem Plusdruckraum des Manometers mittels eines Propellers einen Vortrieb in Richtung seiner Rotationsachse erhält, der die auf den Kolben wirkende Druckdifferenz kompensiert.
    20. Einrichtung nach Anspruch I, I8 und I9, dadurch gekennzeichnet, daß mittels des Vortriebes des rotierenden Kolbens der Grad der hydraulischen Kuppelung zwischen dem Kolben und seinem Antriebsteil selbsttätig nach Maßgabe der herrschenden Druckdifferenz geregelt wird.
    21. Einrichtung nach Anspruch I8, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsteil der hydraulischen Kuppelung den Rotor eines Elektromotors darstellt, dessen Feldwickelung außerhalb des Druckraumes angeordnet ist.
    2f2. Einrichtung nach Anspruch I8 bis 2I, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Achse des Rotors eine Schmierölpumpe vorgesehen ist, die eine Schmieröl strömung aus dem Minusdruckraum in den Plusdruckraum fördert, die den Schmieröldurchlaß des Kolbenschlupfes in entgegengesetzter Richtung mindestens kompensiert. ~~~~~~~~ Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 482 766.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE482766C (de) * 1927-10-15 1929-09-19 Herbert Philipp Sprenger Vorrichtung zum Anzeigen und Summieren der Menge eines stroemenden Mediums

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE482766C (de) * 1927-10-15 1929-09-19 Herbert Philipp Sprenger Vorrichtung zum Anzeigen und Summieren der Menge eines stroemenden Mediums

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