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Tèilstrommengenmesser
Die Erfindung bezieht sich auf einen Teilstrom
mengenmesser, insbesondere für gasförmige Medien, mit Haupt- und Nebendrossel, einem
Volumenmesser in der Nebenleitung und einem den Druck von der hauptdrossel gleich
dem Druck vor der Nebendrossel einstellenden Regler.
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Derartige Einrichtungen sind bekannt, sie wer den im besonderen als
Gasmesser verwendet. Bei diesen bekannten Einrichtungen ist es schwierig, ein genaues
koustantes Verhältnis zwischen den Gasmengen aufrechtzuerhalten, die in der Zeiteinheit
durch die beiden Leitungszweige strnmen.
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Bischer war es nicht möglich, die Konstanz dieses Verhältnisses für
in weiten Grenzen variierende, in der Zeiteinheit durchströmende Mediummengen oder
für variante Strnmungsgeschwindigkeiten zu gewahrleisten.
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Die Stromungswiderstände in den beiden Lertungszweigen, von denen
doch nur einer eine Meßvorrichtung aufweist, die einen nicht geregelten Widerstand
hervorruft, zeigen nicht automatisch einen solchen Verlauf ihres Verhältnisses,
daß das Verhältnis der in der Zeiteinheit durch die beiden Leitungszweige hindurchströmenden
Mediummengen in weiten Grenzen konstant sein könnte.
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Zweck der Erfindung ist es, bierin Verbesserung zu bringen.
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Erfindungsgemäß werden zur Lösung dieser Aufgabe die Durchlaßöffnungen
der Hauptdrossel und der Nebendrossel in Abhängigkeit von der Differenz
der
auf beiden Seiten der Drossel herrschenden Drücke geregelt, und zwar derart, daß
das Verhältnis der Öffnungen konstant bleibt. Auf diese Weise werden die Grenzen,
zwischen welchen die proportionale Durchströmung in den beiden Leitungszweigen aufrechterhalten
bleibt, hinausgeschoben. Es handelt sich doch hier um eine Anpassung der genannten
Widerstände an die Durchstrommenge.
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Die beiden Drosseln können zu einem einzigen Aggregat vereinigt sein.
Sie bestehen beispielsweise aus zwei achsparallelen bzw. in den beiden Leitungszweigen
angeordneten Ausströmöffnungen und aus je einem diesen Öffnungen zugeordneten konischen
Drosselkörper, wobei diese beiden konischen Körper gekuppelt und mit einer Membran
od. dgl. verbunden sind, derart, daß die konischen Körper in der Achsrichtung der
Ausströmöffnungen sich bewegen können.
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Vorteilhaft wird in dem das Meßgerät enthaltenden Leitungszweig eine
veränderliche Drossel vorgesehen, die in Abhängigkeit von dem Enddruck oder Gebrauchsdruck
des Mediums geregelt wird.
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Diese Anordnung ist besonders zweckmäßig für die Aufrechterhaltung
eines konstanten Gebrauchsdrucks in den Fällen, in denen der Druck des gelieferten
Mediums variiert. Die Aufrechterhaltung eines konstanten Gebrauchsdrucks in den
Gasleitungen ist von großer Wichtigkeit. Viele Verteilernetze haben zu kleine Dimensionen
im Verhältnis zur heutigen Beaufschlagung. Man versucht, dem zu begegnen, indem
man, gegebenenfalls vorübergehend, den speisedruck erhöht; aber es besteht ein lebhaftes
Bedürfnis danach, den Gebrauchsdruck konstant zu halten, d. h. die erwähnte erfindungsgemäße
Vorrichtung zu verwenden, besonders deshalb, weil diese Vorrichtung wesentlich dazu
beiträgt, die Konstanz des Mengenverhltnisses des in der Zeiteinheit in den beiden
zweigen strnmenden Mediums aufrechtzuerhalten, selbst dann, wenn der Speisedruck
variiert. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung besteht darin,
daß das Meßgerät unter konstantem Druck arbeitet. In den Figuren zeigt Fig. 1 eine
schematische Darstellung der bereits bekannten Vorrichtung, Fig. 2 eine Ausführungsform
der Erfindung, Fig. 3 eine weitere Ausführungsform der Erfindung, Fig. 4 ein Schema
einer kompletten Meßeinrichtung für Gas gemäß der Erfindung, Fig. 5 einen Schnitt
der Art der Konstruktion dieses Gasmessers.
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In Fig. 1 bezeichnet 1 eine Gaszuführungsleitung.
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Diese Leitung teilt sich in eine hauptleitung 2 und eine Nebenleitung
3, in welche ein Meßapparat 4 eingeschaltet ist. Durch den Meßapparat 4 strömt also
nur ein kleiner Teil des Gases, und das Pro blem besteht darin, das Verhältnis zwischen
der die Nebenleitung pro Zeiteinheit durchströmenden Gasmenge und der in der Zeiteinheit
die Hauptleitung 2 durchströmenden Gasmenge konstant zu halten. Dies wird erreicht
mit Hilfe einer vernderlichen Drossel 5, deren Regelung mittels einer Membranbüchse
6 erfolgt. Diese Büchse kommuniziert durch eine Leitung 7 mit einem Punkt der Nebenleitung
3 für ein groyes Gebiet verschiedener Belastungen hinter dem Meßapparat 4 und durch
eine Leitung 7' mit einem Punkt der Hauptleitung 2 hinter der Drosselstelle 5. Der
Druck in der Nebenleitung 3 hinter dem Meßapparat 4 bleibt dann gleich dem Druck
in der Hauptleitung 2 hinter der Drosselstelle 5. Daraus folgt, daß an den Drosselstellen
8 und 10 stets eine konstante Druckdifferenz herrscht und daß also das Verhältnis
der Gasmengen in den Leitungen 2 und 3 in gewissen Grenzen konstant bleibt. die
Drosselstellen 8 und 10 sind unveränderlich oder von Hand verstellbar, 9 bezeichnet
die Gebrauchsleitung.
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Bei der ausführungsform der Erfindung nach Fig. 2 ist dieselbe Anordnung
getroffen wie in Fig. 1 mit denselben Unterteilen. Indessen sind bei dieser Ausführungsform
die Drosselstellen 8 und 10 automatisch regulierbar, um die Grenzen, zwischen welchen
die Proportionalität der Gasmengen in den Leitungen 2 und 3 aufrechterhalten bleibt,
hinauszuschieben. Diese Drosseln müssen in Abhängigkeit von der Differenz der Drücke
geregelt werden, um identische Durchstrmungsbedingungen aufrechtzuerhalten. In der
Zeichnung wird dargestellt, wie diese Drosseln einfachheitshalber und um die gegenseitige
Abhängigkeit aufrechtzuerhalten, durch ein Hebelsystem miteinander vgerbunden sind.
Die beiden Drosseln unterliegen dann auch der Einwirkung einer einzigen Membranbüchse
15, welche in Abhängigkeit von der Differenz der Drücke, welche vor und hinter der
Drossel 8 herrschen, wirkt. Es versteht sich, daß ebensowohl die Druckdifferenz
zu beiden Seiten der Drossel 10 wirksam sein könnte, denn die Drücke sowohl vor
den Drosseln 8 und 10 als auch hinter denselben sind gleich.
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Bei der ausführungsform nach Fig. 3 ist zusätzlich eine Membranbüchse
30 vorgesehen, welche unter dem Einfluß der Differenz zwischen dem Gebraushsdruck
Leitung 40) und einem anderen Druck (Leitung 20) steht. Der letzterwähnte Druck
ist ein relativ konstanter Druck, zweckmäßig der atmosphhrische Druck. Die Membranbüchse
30 steuert eine Drossel 31. Letztere bewirkt, daß dem Meßapparat ein konstanter
Druck zugeführt wird.
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Daraus ergibt sich der Vorteil, daß somit das Meßgerät unter konstantem
Druck arbeitet, was einen konstanten Kaloriepreis garantiert, auch wenn der Druck
vor dem Eintritt variiert. Überdies bleibt, und das ist ein weiterer Vorteil, der
Gebrauchsdruck in der Leitung 9 relativ konstant.
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Bei der Vorrichtung nach Fig. 4 tritt das Gas durch die Zuführungsleitung
1 ein. Es gelangt in einen Raum 20, in welchem die Nebenleitung 3 ausmündet, durch
die die zu messende Gasmenge abgeleitet wird. Ein Ventil 21 ist zwischen die Leitung
1 und die Hauptleitung 2 eingeschaltet. Dieses Ventil wird durch zwei Membranen
22 und 23 getragen. Die Kammer 24 über der Membran 22 steht durch einen Kanal 25
in Verbindung mit der Haupt-
leitung 2. Die Kammer 26 unter der
Membran 23 steht durch eine Leitung 27 in Verbindung mit dem Ende des Nebengasstroms.
Eine Feder 28 hält den Gewichten des beweglichen Ventilsystems das Gleichgewicht.
Daraus erhellt, daß in der Hauptleitung 2 ein Druck herrschen wird, der gleich ist
dem Druck, welcher am Ende des Nebengasstroms herrscht; denn die auf die Membran
22 wirkende Druckdifferenz wird im Gleichgewicht gehalten durch die auf das Ventuil
21 selbst wirkende Druckdifferenz und durch die Wirkung der Feder 28 derart, daß
die auf die Membran 23 wirkende Druckdifferenz, welche von dem Enddruck des Nebengasstroms
abhängt, für die Stellung des Ventils 21 beswtimmend ist. Der Nebengasstrom in der
Leitung 3 erreicht ebenfalls einen Druckregler 30 (s. Fig. 3). In diesem Regler
befindet sich ein Ventil 31, welches als Druckregelventil arbeitet.
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Dieses Ventil liefert das Gas in eine Leitung 33 ab, in welcher somit
ein bestimmter Druck aufrechterhalten werden muß. Die Stellung des Ventils 31 ist
bestimmt durch die Durchbiegung einer Membran 34, an welcher das Ventil 31 befestigt
ist. Die Membran 35 dient lediglich als Schließmembran mit vernachlässigbarem Einfluß
auf die Stellung des Ventils 31. Diese Membran 35 ist in einer festen Wand36 montiert.
Die Wirkung der Membran 34 wird durch eine Feder 37 verstärkt. Die Kammer 38 über
der Membran 34 steht mit der Atmosphäre in Verbindung, während die Kammer 39 unter
der Membran 34 durch eine Leitung 40 mit der Gebrauchsleitung 9 in Verbindung steht.
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Aus vorstehendem erhellt, daß der in der Leitung 33 herrschende Druck
abnimmt, wenn der Gebrauchsdruck im Verhältnis zum atmosphärischen Druck zunimmt.
Daraus folgt, daß der in der Leitung 27 herrschende Druck ebenfalls abnimmt, derart,
daß der in der Hauptleitung 2 herrschende Druck seinerseits abnimmt. Das Endresultat
ist, daß der Gebrauchsdruck in der Leitung 9 einen konstanten Wert über dem atmosphärischen
Druck aufweist.
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Das in der Leitung 33 strömende gas wird in dem Gerät 134 gemessen.
Es tritt in eine Kammer 40 ein, in welcher ein Schiebermechanismus 41 vorgesehen
ist. Dieser wird durch eine Membran 42 gesteuert, welche die Kammern 43 und 44 trennt.
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Das Gas gelangt über den Schiebermechanismus 41 in die Kammern 43
und 44 und strömt aus letzteren durch die Leitungen 45 bzw. 46 ab. Die Bewegung
der Membran 42 überträgt sich auch auf einen Zählmechanismus bzw. Rechenmechanismus,
welcher die Menge des durchströmenden Gases registriert. Das Gas verläßt das Meßgerät
über eine Leitung 47 und gelangt dann in eine Kammer 48.
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Von der Leitung 47 ist, wie schon oben erwähnt, die Leitung 27, welche
zu dem Steuermechanismus des Ventils 21 führt, abgezweigt.
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Das in der Leitung 33 strömende Gas befindet sich unter konstantem
Druck, der den konstanten Gebrauchsdruck nur um ein geringes überschreitet, und
unter welchem die volumetrische Messung des Gases stattfindet. Das bedeutet, daß
die Messung bei konstantem Druck vor sich geht, wodurch ein konstanter Preis pro
Kalorie des gelieferten Gases garantiert wird.
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Schließlich müssen der in der Leitung 2 fließende Hauptstrom und der
bei 47 austretende Nebenstrom vereinigt werden, was in einer Vorrichtung 50 erfolgt.
In dieser befindet sich eine Drossel 51 für den Hauptstrom und eine Drossel 52 für
den Nebenstrom. Diese beiden Drosseln bilden den Zugang zu einer Kammer 53, an welchen
die Gebrauchsleitung 9 angeschlossen ist. Die beiden Drosseln 51 und 52 werden durch
konische Körper 54 und 55 gesteuert, die miteinander, sei es verstellbar, verbunden
sind. Die beiden konischen Körper 54 und 55 werden gleichzeitig durch eine Membran
56 bewegt, deren Unterseite sich unter dem Einfluß des in der Hauptleitung 2 herrschenden
Drucks und deren Oberseite sich über die Leitung 57 unter dem Einfluß des Gebrauchsdrucks
des Gases befindet. Eine Feder 58 besorgt zusammen mit dem Eigengewicht des Systems
der konischen Körper den erforderlichen Anfangsdruck.
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Wenn der Verbrauch zunimmt, heben sich die konischen Körper in den
Drosselöffnungen 51 und 52, so daß sowohl der Hauptstrom, wie auch der Nebenstrom
weniger gedrosselt sind und der Druckverlust sich nicht ändert. Die Drosselvorrichtung
mit den gekuppelten Elementen 54 und 55 ist in den Fig. 2 und 3 mit 8 und 10 bezeichnet.
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In Fig. 5 ist die ausführungsform der in Fig. 4 gezeigten Einrichtung
dargestellt. Die Bezugszeichen der Fig. 5 entsprechen denn auch jenen der Fig. 4.
Die verschiedenen Verbindungsleitungen sind in Fig. 5 der Übersichtlichkeit halber
außerhalb des Apparats gezeichnet. Die Konstruktion des Apparats ist außerordentlich
gedrungen. Der Apparat beansprucht weniger Raum als die bekannten Gaszähler. Der
Schiebermechanismus befindet sich in einem Raum 60. Er wird gesteuert über eine
Welle 61 durch die Membran 42, welche gleichzeitig über eine Welle 62 den Zählmechanismus
63 steuert.
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Die doppelten, veränderlichen Drosseln 51 und 52 sind im Beispielsfall
bestimmt durch eine konische Nadel 64 und eine konische Haube 65, welche beide Teile
zu einem einheitlichen Körper vereinigt und an der Membran 56 befestigt sind. Die
Drosselöffnung 51 kann dadurch vorausgeregelt werden, daß das Gehäuse 66, dessen
Boden die Öffnung 51 enthält, in einer festen Wandung 67 verschraubt wird und dadurch
axial verstellt werden kann.
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Die zum Entlasten des Ventils 21 dienenden Organe sind gestrichelt
wiedergegeben, weil sie nicht unter allen Umständen notwendig sind. Die Bezugszeichen
22, 24 und 25 entsprechen den gleichen Bezugszeichen der Fig. 4, in welcher das
Ventil 21 wohl in der Form eines entlasteten Ventils dargestellt ist.