DE856229C - Verfahren und Geraet zur Anzeige des auf Normalzustand reduzierten Volumens bei Gaszaehlern - Google Patents

Verfahren und Geraet zur Anzeige des auf Normalzustand reduzierten Volumens bei Gaszaehlern

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DE856229C
DE856229C DEG2439D DEG0002439D DE856229C DE 856229 C DE856229 C DE 856229C DE G2439 D DEG2439 D DE G2439D DE G0002439 D DEG0002439 D DE G0002439D DE 856229 C DE856229 C DE 856229C
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F15/00Details of, or accessories for, apparatus of groups G01F1/00 - G01F13/00 insofar as such details or appliances are not adapted to particular types of such apparatus
    • G01F15/02Compensating or correcting for variations in pressure, density or temperature
    • G01F15/04Compensating or correcting for variations in pressure, density or temperature of gases to be measured

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Description

  • Verfahren und Gerät zur Anzeige des auf Normalzustand reduzierten Volumens bei Gaszählern Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich um ein Gerät bzw. ein Verfahren, um die Kubikmeter Gas, die ein Gaszähler laufend aufzählt, auch noch umgewertet auf einen Normalzustand des Gases aufzuzählen, während das Gas in einem bezüglich Druck und Temperatur vom Normalzustand abweichenden und gegebenenfalls schwandkenden Betriebszustand durch den Zähler strömt. Insbesondere handelt es sich um diejenige Gattung solcher Umwertungsverfahren, bei denen ein allseitig geschlossener, mit einem Vergleichsgas gefüllter nachgiebiger Hohlkörper als Fühler für Druck und Temperatur dient.
  • Die Umwertung ist gerade dann von größtem Wert, wenn es sehr hohe Drucke sind, bei welchen gemessen werden soll, und gerade beihohen Drucken haben die Hohlkörper den Nachteil, daß sie bis dicht an, wenn nicht über die Elastizitätsgrenze beansprucht werden und schnell ihre Meßrichtigkeit verlieren. Wenn man auch den Innendruck dem Gebrauchsdruck in der Größenordnung anpassen kann und dann betriebsmäßig keine zu hohen Beanspruchungen auftreten, so kommmen doch stets Außerbetriebsetzungen vor, wo dann der hohe Innendruck in Differenz zur Atmosphäre an Stelle von Hochdruck tritt, und das ergibt die unzulässige Beanspruchung. Entsprechend stärkere ausführung vermindert aber die Empfindlichkeit so stark, daß die Umwertung dann nicht feinfühlig genug erfolgt.
  • Überhaupt veranlaßt die Rücksicht auf ausreichende Widerstandsfähigkeit auch bei geringen Drucken zur Wahl einer gewissen Materialstärke, die aber dann der Feinfühligkeit eine unerwünschte Grenze setzt.
  • Diesen Nachteil beseitigt das Verfahren bzw.
  • Gerät gemäß vorliegender Erfindung. Dabei wird grundsätzlich der Fühler einem geringeren als dem Betriebsdruck ausgesetzt, aber doch so, daß mit der Erzeugung des Hilfsdruckes eine bestimmt erfaßbare Beziehung zwischen den Drucken gegeben wird. Und diese Beziehung wird nun benutzt, um der bekannten, vom Fühler gesteurerten Veränderung des Übersetzungsfaktors noch einen Steuereinfluß zu überlagern, welcher das jeweilige Verhältnis der Drucke zur Geltung bringt, so daß die Gesamtumwertung die richtige Anzeige der Normalkubikmeter liefert. Je nach Ausführungsart geht der überlagerte Steuereinfluß von den beiden Drucken p1 nd p2 aus oder nur von einem derselben. Dabei kann der überlagerte Steuereinfluß in Form eines festen Übersetzungsgliedes in den ständig gleichbleibenden Teil des Übersetzungsgetriebes eingebaut werden.
  • Wie dieser Hilfsdruck p2 in verschiedenster Weise erzeugt werden kann und wie seine Bezichung zu p1 daraufhin in verschiedenster Weise zur Geltung gebracht werden kann, das wird an einigen Ausführungsbeispielen gezeigt werden, obwohl diese die Möglichkeiten keineswegs erschöpfen. Gewisse Ausführungen eignen sich besser für hohe Betriebsdrucke und entsprechend für die Schaffung großer Druckabstände zwischen Betriebsdruck p1 und Hilfsdruck p2, andere mehr für kleinere Druckabstände, Brauchbar ist die Erfindung nicht nur bis zu dem Grenzfall, bei dem p2 = p1 gemachtwird, sondern sogar darüber hinaus, indem z. B. p2 gleich dem Barometerstand gemacht werden kann.
  • Als Vorbemerkung zu allen Ausführungsbeispielen sei darauf aufmerksam gemacht, daß es viele bekannte Verfahren gibt, mit denen von einer außenliegenden Einflußgröße her eine vorhandene Übersetzung so gesteuert werden kann, daß sich ihr Faktor in Abhängigkeit von der Einflußgröße ändert. In den hier gebrachten Beispielen ist, ohne die Erfindung darauf beschränken zu wollen, die folgende Vorrichtung gewählt worden, die später im einzelnen nicht mehr erläutert werden soll: Im Zuge der Übersetzung zwischen dem Meßwerk M für die Betriebskubikmeter und dem Zählwerk L für die Normalkubikmeter (Fig. 1) befindet sich eine Walze A, die ihren Antrieb über eine Reibrad B an eine Walze C weitergibt. Das Reibrad B ist in Richtung seiner Welle D leicht verschiebbar. Die von der betreffenden Einflußgröße ausgeübte Steuerkraft greift z. B. bei E an und bewirkt die Verschiebung, sie steuert den Mitnahmepunkt. Die Walze A besitzt eine Unterbrechnung F ihres Zylindermantels, indem dieses Flächenstück vertieft liegt und nicht bis an das Reibrad B heranreicht.
  • Ist das Flächenstück F z. B. unten schmäler und oben breiter, so tritt in der Übertragung von A auf C innerhalb jeder Umdrehung eine größere Pause ein, wenn das Reibrad sich weiter oben befindet, und eine kürzere Pause, wenn es sich weiter untenbefindet, und damit ist dann der Übersetzungsfaktor entsprechend verändert. Wenn man die eine Kante des Ausschnittes F durch eine gebogene anstatt eine gerade Linie begrenzt, so erreicht man, daß die Veränderung des Übersetzungsfaktors anders als proportional mit der Längsverschiebung des Reibrades B vor sich geht, also nach beliebigen mathematischen Gesetzen oder auch nach reiner Erfahrung.
  • Wenn zwei oder mehr Einflußgrößen, die an sich unabhängig voneinander sind, auf dieselbe Übersetzung steuernd wirken sollen, so kann man zwei oder mehr solche Ausschnittwalzen in Hintereinanderschaltung, gegebenenfalls auch in Parallelschaltung, in den Übersetzungszug einbauen. Es kann dann die getriebene Walze C zu einer zweiten Ausschnittwalze G (Fig. 2) verlängert werden, die über ein weiteres Reibrad H eine dritte Walze J antreibt, wobei dann die Längsverschiebung von H vom Angriffspunkt K her dem zweiten steuernden Einfluß dient usw.
  • Die letzte Walze, C im Falle der Fig. 1 oder J im Falle der Fig. 2, treibt das Zählwerk L an, welches alsdann die Normalkubikmeter aufzählt, Die Reihenfolge, in der bei mehreren Einflußgrößen diese angeordnet sind, ist für die Zählwerksanzeige gleichgültig.
  • Der Betriebszustand des Gases, in dem es durch den Zähler (2 in allen weiteren Figuren) fließt, kennzeichnet sich durch die Temperatur T1 und den Druck p1, also durch den Zustand p1, T1. Der Normalzustand, auf den sich die umgewertete Anzeige beziehen soll, kennzeichnet sich durch die Temperatur T0 und den Druck p0, also durch den Zustand p0, T0. Bezeichnet man mit k den Umwertungsfaktor, so ist T0/p0 = k T1/p1 ist. Was dann noch der (5 in allen weiteren figuren) zwar die Temperatur T1, nicht aber der Druck p1, sondern ein Hilfsdruck p2 herrscht, wie die Erfindung es vorsicht, dann führt die bewegliche Wand des Fühlers nur Bewegungen aus, die der Umwertung vom Zustand p2, T1 auf den Zustand p0, T0 proportional sind. Der hierhin gehörige Teilfaktor möge k2 heißen, so daß T0/p0=k2#T1/p2ist. Was dann noch der Berücksichtigung bedarf, ist der andere Teilfaktor k1, welcher der Umwertung vom Zustand p1, T1 auf den Zustand p2, T1 entspricht, so daß also T1/p2=k1#T1/p1 ist. Für die Gesamtumwertung gilt dann k = k1#k2.
  • Ausführungsbeispiel A (Hierzu Fig. 3 und Ansprüche 2 bis 5) Der in die Leitung 1-1 eingebaute Gaszähler 2, dessen Meßwerk und Betriebskubikmeterzählwerk nicht mit aufgezeichnet sind, treibt über eine ebenfalls nicht gezeichnete Übersetzung die Ausschnittwalze 3 an, die mit dem Reibrad 4 in Berührung steht. Dessen Schaft greift unten an die bewegliche Wand des Fühlers 5 an, der hier als ein mit einem Vergleichsgas gefüllter Wellrohrkörper ohne Eigen- federung gedacht ist und innerhalb des Zühlers 2 so angebracht ist, daß das Vergleichsgas die Temperatur des Betriebsgases annimmt. Jedoch wirkt der Druck p1 des Betriebsgases nicht auf den Fühler. Vielmehr geht eine den Druck p1 führende Hilfsleitung 6 zu dem Druckregler 7, der dafür sorgt, daß in den dahintergeschalteten Leitungsstücken 8 ein verminderter und konstanter Druck, der Hilfsdruck p2, herrscht. Um die Tätigkeit des Reglers sicherzustellen, ist bei 9 eine kleine Ausströmung vorgesehen, die man ins Freie führen oder zu irgendeiner ständig brennenden Nutzflamme verwerten kann. Ein Zweig der Leitung 8 führt in den Zylinder mit Kolben 10, der nun den Gasdruck p2 auf die beweglich Wand desFühlers 5 überträgt. Dadurch besteht im Fühler ein Zustand des Vergleichsgases, gekennzeichnet durch den Zustand p2, T1, und damit ist die Verschiebung des p2 # T0 Reibrades 4 ein Maß für den Teilfaktor k2 = p0 # T1 der Umwertung. Der ausschnitt in der Walze 3 ist dann so gewählt, daß das Übersetzungsverhältnis zwischen 3 und 11 stets dem der betreffenden Stellung von 4 zugeordneten Wert k2 entspricht.
  • Mit den um den Drehpunkt 12 schwingenden, unter sich aber ein starres System bildenden Hebeln 13, 14, 15 ist eine an sich bekannte Quotientenwaage angedeutet. Hier greift an den winklig gestellten Hebel 13 die Kolbenstange des Zylinders 16 an, also wiederum der Hilfsdruck p2 aus der Leitung 8. An den anderen Arm 15 greift über den Zylinder und Kolben 17 der über die Leitung 6 dorthin gelangende Betriebsdruck p1 an. Der daraus am Hebelarm 14 entstehende Ausschlag ist daher ein Maß für den Quotienten p1/p2. Dieser Ausschlag wird mittels des Kreisbogenansatzes 18 und eines Seiles dem Reibrad 19 mitgeteilt, welches längs des oberen Teiles der Walze 11 verschiebbar ist.
  • Der Ausschnitt in Walze 11 ist derart gewählt, daß bei jeder de jeweiligen Quotienten p1/p2 zugehörigen Stellung von 19 das diesem proportionale Übersetzungsverhältnis zwischen 11 und 20 herrscht.
  • In diesem Falle stellt nun der Quotient p1/p2 den Teilfaktor k1 dar, so daß nunmehr mit den beiden Faktoren k1#k1 = k die Gesamtumwertung vollzogen ist; das von der Walze 20 angetriebene Zählwerk L zeigt also Normalkubikmeter an.
  • Allerdings ist noch eine Berichtigung erforderlich. Der Umwertungsschritt k1 = p1/p2 hat zur Voraussetzung, da.ß unter p1 und p2 Absolutdrucke verstanden werden. nicht Überdrücke gegen Atmosphäre. Was sich an den Kolben bei 16 und 17 auswirkt, sind aber Überdrücke, weil auf die Außenseite der Kolben der atmosphärische Druck wirkt.
  • Zur Berichtigung sind deshalb Belastungsgewichte 21 und 22 angehängt, die den Atmosphärendruck aufheben.
  • Da der Atmosphärendruck keine konstante Größe ist, sondern in gewissen Grenzen schwankt, so kann man die Gewichte 21 und 22 nur nach einem bestimmten, z. B. dem mittleren Atmosphärendruck (760 mm Hg) einrichten. Da die Schwankungen sich im allgemeinen nicht mehr als 20 mm Hg vom Mittelwert entfernen, ist es nur ein kleiner Fehler, der verbleibt und der in vielen Füllen wird vernachlässigt werden können. Zum Beispiel macht er bei p2 = 2 ata nur etwa 1% aus, wobei p1 beliebig hoch sein kann. In Fig. 9 ist aber noch eine Zusatzeinrichtung gezeigt, die eine völlige Beseitigung des Einflusses der atmosphärischen Druckschwankungen bietet.
  • Ausführungsbeispiel B (Hierzu Fig. 4 und Anspruch 6) Das Meß werk des in die Leitung 1-1 eingebauten Gaszählers 2 treibt über irgendwelche Übersetzungsglieder die ausschnittwalze 3 an, die sich also proportional mit dem Durchgang an Betriebskubikmetern dreht. Der Fühler 5 ist mit dem Gewicht 24 belastet, welches gemeinsam mit dem Gewicht von Rad 4 und seines Schaftes den im Fühler herrschenden Druck p2 bestimmt und konstant hält. Die Verschiebung des Reibrades 4 ist wieder ein Maß für die Änderungen des Zustandes p2, T1, und die Walze 23 dreht sich mit einer den Teilfaktor k2 berücksichtigenden Geschwindigkeit.
  • Nun ist der Betriebsdruck p1 durch die Leitung 6 zu dem Zylinder und Kolben 26 geführt und steuert die Einstellung des Reibrades 25 längs des oberen Teiles der Ausschnittwalze 23. Der Kolben 26 ist in diesem Falle ein Indikatorkolben (Manometer), also z. B. mit einer sich mit zunehmendm Hub anspannenden Feder belastet. Der Ausschlag des Kolbens ist, da auch noch mit Atmosphärendruck belastet, nicht proportional dem absoluten Druck, wie es für die Teilumwertung k1 verlangt wird, sondern proportional dem Überdruck. Durch entsprechende Gestaltung des Ausschnittes in der Walze 23 läßt sich aber leicht erreichen, daß der Übersetzungsfaktor zwichen 23 und 20 in jedem Punkte dem Verhältnis der Absolutdrücke p1/p2 entspricht, wenn auch der Einstellungspunkt vom Überdruck abhängt. Das von Walze 20 aus angetriebene Zählwerk L zeigt dann Normalkubikmeter an.
  • Wegen der Schwankungen des Atmosphärendruckes gilt das unter Ausführung A Gesagte.
  • Ausführungsbeispiel C (Hierzu Fig. 5 und Anspruch 7) Wie zuvor treibt das Meßwerk des Zühlers 2 die Ausschnittwalze 3 an. In die Leitung 1 ist vor den Zähler der Regler 27 eingebaut, so daß der Betriebsdruck konstant gehalten wird und als solcher mit p3 bezeichnet sein mag. Das ergibt die Möglichkeit, den Hilfsdruck p2, der im Fühler 5 besteht, diesem Drucke p3 gleichzumachen, indem das auf dem Fühler lastende Gewicht 24 (einschlieälich Schaft und Reibrad 4) entsprechend bemessen wird. Es besteht hier also der Fall p2 = p3, und die überlagerte Steuerung geht von p2 aus. Diese Aus- führungsfor eignet sic in erster Linie für niedrige Drücke p1, d. h. für Verhültnisse, bei denen auch der Eingangsdruck vor dem Regler 27 schon gering ist, damit nicht eine gar zu große Expansion des Gases einen unnötig großen Zöhler erfordert.
  • Von der Walze 3 geht der Antrieb über Treibrad 4 und Walze 20 zum Normalkubikmeterzählwerk L, wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen. Diese Ausführungsform ist vom Atmosphärendruck unbeeinflußt. Sie arbeitet deshalb auch dann einwandfrei, wenn der Druck p3 unterhalb des Atmosphärendruckes liegt.
  • Ausführungsbeispiel D (Hierzu Fig. 5 ung Anspruch 8) Diese Ausführungsform ist als eine Abwandlung der Form C zu betrachten. Dort war in dem Fühler 5 durch das Gewicht 24 ein konstanter Druck p2 erzeugt worden, so daß sich die Änderungen des Zustandes p2, T1 lediglich auf das Volumen des Vergleichsgases auswirkten und das Reibrad also proportional dem Volumen verschoben wurde, Bei Ausführung D kommt das Gewicht in Fortfall, und es drückt eine mit zunehmendem Hub steigende Kraft auf die bewegliche Wand des Fühlers. Es kann dies eine besondere Feder sein, oder der Wellrohrkörper besitze eine passende Eigenfederung. Er wirkt also wie ein Manometer, der Druck p2 ist dann nicht konstant. Da aber p3 infolge des Reglers 27 konstant ist, darf p2 sich ändern, wenn nur die den Ausschnitt be 3 begrenzende Kurve so gestaltet ist, daß sie für jeden Mitnahmepunkt von 4 den dem betreffenden Druck p2 zugehörigen Übersetzungsfaktor von 3 nach 20 erzeugt. Moit anderen Worten, die Einstellungshöhe h des Reibrades ist auch hier eine Funktion von p2, und der Umwertungsfaktor k, der sich in jeder Höhe h vermöge des Ausschnittes bei 3 ergibt, ist eine Funktion von h. Folglich ist k eine Funktion von p2 auf der Basis eines konstanten und hier gleich 1 zu setzenden Betriebsdruckes p3. In der Bewegungscharakteristik des einen Reibrades 4 vollzieht sich bereits die Überlagerung der bekannten Steuerung mit der gemäß Erfindung.
  • Ausführungsbeispiel E (Hierzu Fig. 6 ung Anspruch 9) auch diese Ausführungsform kann als eine Abwandlung von der Form C aufgefaßt werden. Der Fühler 5 sei federbelastet wie bei Form D, aber der Regler 27 komme in Fortfall. Der Betriebsdruck p1 mit seinen Schwankungen muß deshalb wieder zu korrigierendem Einfluß gebracht werden. Die vom Meßwerk des Zählers 2 angetriebene Ausschnittwalze 61 arbeitet mit ihrem oberen Ausschnitt mit dem vom Fühler 5 gesteuerten Reibrad 4 zusammen und gibt den auf diese eine Weise korrigierten Antrieb auf die Walze 62 weiter. Mit ihrem unteren Ausschnitt arbeitet sie zusammen mit dem Reibrad 25, welches von dem den Betriebsdruck p1 führenden Manometer 26 gesteuert wird, und der auf diese andere Weise korrigierte Antrieb wirkt auf die Walze 63. Von 62 geht der Antrieb über die Kegelradverzahnung 64 an das Sonnenrad 65 des Planetengetriebes 66.
  • Von 63 führt der Antrieb über die Kegelradverzahnung 67 und die Hohlwelle 68 zum anderen Sonnenrad 69. Die Drehrichtungen sind durch die umgeschlungenen Pfeile markiert, und man erkennt, daß nun die Kreuzwelle 70 mit einer Winkelgeschwindigkeit verschwenkt wird, die der Summe der beiden Einzelgeschwindigkeiten proportional ist. Diese Winkelgeschwindigkeit überträügt sich auf die Innnenwelle 71 und damit auf das Normalkubikmeterzählwerk L, welches somit im Wert der Summe der beiden Korrektureinflässe fortschreitet, die durch die jeweilige Stellung der Reibräder 4 und 25 unabhängig voneinander erzegt werden. Die beiden Übertragungswege sind parallel geschaltet.
  • Die Parallelschaltung und die damit erzeugte additive Kombination der beiden Einzelsteuerinflüsse im Gegensatz zur Hintereinanderschaltung und damit erzeugten multiplikativgen Kombination bei Ausführung B (Fig. 4) ist an sich keine Notwendigkeit, sonkdern stellt nur eine alternative Möglichkeit dar, die aber den besonderen Vorzug hat, die Schwankungen des Barometerstandes unschädlich zu machen (s. u.). Strenggenommen richtig ist nur die multiplikative Kombination. Die additive Kombination ist aber dann ausreichend genau, wenn p1 klein ist. Dann sind nämlich die beiden Steuereinflässe durch Faktoren dargestellt, die sich nur ganz wenig von 1 unterscheiden Nach bekannten mathematischen Regeln kann man die Multiplikation solcher Zahlen meist dadurch ersetzen, daß man ihre Abweichungen von 1 addiert; und das geschieht hier.
  • Auf die beweglichen Wände bei 5 und bei 26 drückt je eine Federkraft und die Atmosphäre.
  • Wegen des Atmosphärendruckes kommt nur der innere Überdruck und nicht der Absolutdruck (p2 bei 5 und p1 bei 26). der eigentlich erfaßt werden soll, zur Wirkung. Gerade dadurch liegen aber die Korrektionsfaktoren so dicht an 1, daß die additive handhabung statthaft ist. Der Verlauf im einzelnen wird durch entsprechende Gestaltung der Ausschnitte in Walze 61 berücksichtigt, so daß die Gesamtkorrektur dennoch den Absolutdrucken folgt.
  • Die Schwankungen des Atmosphärendruckes bedürfen keiner besonderen Berücksichtigung, denn jede Veränderung des Barometerstandes wirkt auf die beiden Zweige mit gleichem Wert, aber in entgegengesetzter Richtung. Es ist nun der Vorteil der additiven Kombination, daß diese beiden Einflüsse damit zur vollen Aufhebung gelangen.
  • Ausführungsbeispiel F (Hierzu Fig. 7 ung Ansprüche 10) Im Gehäuse des Gaszählers 2 oder wenigstens an temperaturgleichem Ort ist eine kleine Hilfsleitung 6 bis 8 mit ihrem Zubehör untergebracht, die einen von der Hauptströmung abzweigenden kleinen Nebenstrom führt, der bei 9 ins Freie mundet oder zu einer kleinen Nutzflamme geht.
  • Dieser Nebenstrom steht bis zum Regler 7 unter dem Betriebsdruck p1 (Leitungsteil 6), von da ab unter dem vom Regler erzeugten Hilfsdruck p2 (Leitungsteil 8). Zwei ganz gleiche bzw. strömungstechnisch gleichwertige Stauränder 28 und 29 oder sonstige Drosselorgane sind in die Leitungen eingebaut, und durch entsprechende Meßleitungen ist an jedem Staurand ein Manometer angeschaltet, welches die jeweils dort herrschende Druckdifferenz anzeigt. Zum Betriebsdruck p1 gehört der Staurand 28 mit Manometer 30, zum Hilfsdruck p2 der Staurand 29 mit Manometer 31, Da je Zeiteinheit dieselbe Gewichtsmenge Gas durch die beiden Stauränder geht, nur bei 29 in durch die Regelung bei 7 expandiertem Zustand, so ist die Strömungsgeschwindigkeit bei 29 in dem Maße schneller wie es dem Verhältnis der Volumina entspricht. Demzufolge zeigt das zum geringeren Druck p2 gehörige Manometer 31 eine höhere Druckdifferenz # p2 als das zum höheren Druck p1 gehörige Manometer 30, dessen Anzeige # p1 sein mag. Es besteht auf Grund der Strömungsgesetze die einfache reziproke Beziehung p1:p2=# p2:#p1.
  • Die ausschläge der Manometer werden wieder auf eine Quotientenwaage übertragen, aber nun umgekehrt wie bei Ausführung A, nämlich # p1 greift am winklig gesetzten Arm 13 und # p2 an dem mit Kreisbogen versehenen Arm 15 an. Die Ausschläge des Armes 14 sind folglich ein Maß des #p2 jeweiligen Quotienten # und damit auch, wegen #p1 des reziproken Verhältnisses, für p1/p2. Im übrigen sind die steuernden Einflüsse auf die Überstezung übereinstimmend mit Ausführung A und brauchen nicht nochmais erläutert zu werden, zumal gleiche Bezugsziffern die entsprechenden Teile bedeuten.
  • Wegen der umgekehrten Ausschlagrichtung der Quotientenwaage hat der Ausschnitt in Walze 11 hier sein breites Stück oben, welches bei A unten war. Der überlagerteSteuereinfluß im Sinn des Hauptanspruches ist wieder gegeben durch den Quotienten p1/p2. Durch den Atmosphärendruck oder seine Schwankungen wird dieses Meßverfahren nicht beeinflußt.
  • Ausführungsbeispiel G (Hierzu Fig. 8 ung 8a und Ansprüche 12) An den Gaszähler 2 ist ein gasdichtes Gehäuse 32 angebaut, welches durch die Öffnung 33 mit dem Betriebsdruck p1 kommuniziert. Im Lager 34 und Stopfbüchse 35 ist ein zweiarmiger Hebel 36, 37 leicht beweglich gelagert, an dessen Arm 36 zwei Kräfte angreifen. Von unten her wirkt der Fühler 5; von oben wirkt die evakuierte, leicht nachgiebige Wellrohrdose 38, deren bewegliche Wand die wirksame Flächengröße w haben mag, während F die wirksame Flächengröße beim Fühler 5 ist. Der Absolutdruck p2 im Innern des Fühlers wirkt mit der Kraft p2 # F aufwärts. Der Absolutdruck p1 drückt mit einer Kraft p1 # F auf die bewegliche Wand des Fühlers abwärts. Der Absolutdruck p1 drückt ferner auf die bewegliche Wand bei 38 mit der Kraft p1 # w aufwärts. Der Hebel 36 stellt sich also ein nach der Gleichung p1 F p2F + p1w=p1F, und daraus ergibt sich#=#. p2 F-w Diese Gleichung zeigt zweierlei. Erstens, daß der Quotient p1/p2 nicht von Betriebsverhältnissen, sondern nur vom Bau des Gerätes (Wahl der Größen F und w) allein abhängt. Zweitens, daß bei einem g gebenen Gerät sich der Hilfsdruck p2 streng proportional mit dem Betriebsdruck p1 ändert.
  • Auf Grund der ersten Tatsache wird in den Antrieb der Ausschnittwalze 39 eine zusätzliche Zahnradübersetzung 40 eingebaut, welche deren Drehgeschwindigkeit im Verhältnis F:F-w beschleunigt. Aus der zweiten Tatsache ergibt sich, daß die Bewegungen des Hebelarmes 36 unmittelbar ein richtiges Maß für die Umwertung vom Zustand p2, T1 auf den Zustand p0, T0 ergeben. So greift dann der Hebel 36, 37 an das Reibrad 41 an und steuert damit den Mitnahmepunkt zwischen den Walzen 39 und 20 derart, daß bei L die Normalkubikmeter angezeigt werden.
  • Die Fig. 8 a ist als ein Horizontalschnitt in Höhe des Hebels 36, 37 gedacht und soll zeigen, wie man mittels Stopfbüchse 35 die Bewegung des im Innern des Gehäuses 32 befindlichen Hebelarmes 36 auf den außen befindlichen Hebelarm 37 leicht so übertragen kann, als ob es ein einziger durchgehender Hebel wäre.
  • Der überlagerte Steuereinfluß im Sinn des Hauptanspruches ist in diesem Falle erstens die Abstimmung der Übersetzung 40 auf die Flächen-F großen F und w nach der Formel # und F-w zweitens die veränderte Charakteristik der Bewegung des Reibrades 41. Durch den Atmosphärendruck oder seine Schwankungen wird diese Ausführungsart nicht beeinflußt.
  • Ausführungsbeispiel H (Hierzu Fig. 9 ung Ansprüche 13 bis 15) Der um den Lagerpunkt 34 schwenkbare einarmige Hebel 36 wird im Angriffspunkt 42 angegriffen vom Fühler 5 und von der evakuierten, leicht nachgiebigen Wellrohrdose 38, sodann im Angriffspunkt 43. der auf kürzerem Abstand, z. B. ½ vom Drehpunkt, liegt, von dem Kolben des Zylinders 17, der über die Nebenleitung 6 mit dem Betriebsdruck p1 gespeist wird. Bezeichnet man die wirksamen Größen der beweglichen Wände bei 5 mit F, bei 38 mit w, bei 17 mit f, so wirken, bezogen auf den Punkt 42, folgende Kräfte an dem Hebel: p1#f--f 1. verursacht durch den Kolben 17: abwärts, 2. verursacht durch Dose 38: w aufwärts, 3. verursacht durch Fühler 5: p2 F-F aufw.ürts.
  • Der Punkt 42 stellt sich also in eine Gleichgewichtslage ein, die der Gleichung p2F-F+w= entspricht. Nun ist beim Bau des Gerätes w=F-f/2 F p1#f gemacht, und so ergibt sich p2##=#, oder #=#. Man ersieht daraus, daß derQuotient p2 f p1/p2 eine in keiner Weise von Betriebsverhältnissen, sondern lediglich von baulichen Eigenschaften des Gerätes abhängende Zahl ist. Deren Wert 2F/f wird deshalb ebenfalls im Bau des Gerätes durch eine zusätzliche beschleunigende Übersetzung 40 im Antrieb der Ausschnittwalze 39 berücksichtigt. Da der Quotient p1/p2 konstant ist, so ändert sich der Hilfsdruck p2 im Fühler 5 stets proportional zum Betriebsdruck und ergibt auf diese Weise am Steuerpunkt 42 stets Ausschläge, die dem Zustand p2, T1 des in 5 enthaltenen Vergleichsgases entsprechen. In gleichem Sinn verschiebt sich der itnahmepunkt zwischen Walze 39 und 20, so daß die Anzeige bei L das richtig umgewertete Ergebnis liefert.
  • Der überlagerte Steuereinfluß gemäß Hauptanspruch ist erstens die Ausrichtung der zusätzlichen Übersetzung 40 auf den Wert 2F/f der aus der Wahl der Größe der wirksamen Flächen von 5, 38 und 17 entspringt, und zweitens die veränderte Charakteristik in der Bewegung des Reibrades 41.
  • Vom atmosphärischen Druck und seinen Schwankungen wird diese Einrichtung nicht beeinflußt.
  • Das angenommene Längenverhältnis von 1:2 zwischen den beiden Angriffspunkten 43 und 42 kann auch anders gewählt werden, z. B. 1:5, nur muß dann ebenfalls die wirksame Fläche von 38 angefertigt werden mit der Größe w=F-f/5 und die Übersetzung nach dem Wert 5F/f.
  • Wie hochgradig man den Fühler 5 durch diese Vorrichtung vor Überbeanspruchung schützt, erkennt man. wenn man annimmt, daß die Vorrichtung für einen Betriebsdruck p1=20 ata und einen Hilfsdruck p2 = 2 ata gebaut sei. Kommt nun auch im Betriebsdruck einmal die extreme Schwankung bis zu 10 ata vor, so sinkt p2 nur von 2 auf 1 ata, d. h. der Fühler wird nur auf 1 ata Änderung beansprucht bei 10 ata Änderung bei p1. Und selbst bei Außerbetriebsetzung liegt seine Beanspruchung durchaus in Grenzen, die weit ab von jeder schädlichen Einwirkung sind.
  • Zusatzeinrichtung zum Ausgleichdesatmosphäriischen Druckes (Hierzu Fig. 10 ung Ansprüche 16 und 17) Bei den ausführungsbeispielen, bei denen die Schwankungen des atmosphärischen Luftdruckes Einfluß auf die Anzeige haben, dieserkleine Einfluß aber auch noch vermieden werden soll, eignet sich die Zusatzeinrichtung gemäß Fig. 10 zur Aufnahme in das betreffende Gerät. Vom Meßwerk 2 des Gaszählers wird die Ausschnittwalze 44 angetrieben. Das Reibrad 45, auf welchessie ihren Antrieb weitergibt, wird bezäglich seiner Höhenstellung von der evakuierten Dose 46 so gesteuert, daß mit zunehmendem Luftdruck eine Aufwärstbewegung stattfindet. Der mittlere Luftdruck wird jedoch durch das Gewicht 47 ausgeglichen. Der Schaft des Reibrades ist durch das Gelenkglied 48 mit dem Winkel 49, 50 verbunden, der sich um das Lager 51 leicht drehen kann. Der Schenkel 49 des Winkels ist zu einem Pendel ausgebildet, und dieses hängt bei mittlerem Luftdruck senkrecht. Die evakuierte Dose 46 ist frei von eigener Federkraft, für das bewegliche System liefert das Pendel 49 die einzige Richtkraft auf die Nullstellung zu. Bei den kleinen hier nur in Frage kommenden Ausschlagwinkeln besteht Proportionalität zwischen dem Hubweg des Reibrades und der Richtkraft des Pendels in der zugehörigen ausgeschwungenen Lage. Es ist daher leicht, den Ausschnitt in der Walze 44 so zu gestalten und zu bemessen, daß an jedem Mitnahmepunkt diejenige Ügersetzung zwischen 44 über 45 nach 52 besteht, die den Fehler, der durch den abweichenden Luftdruck im sonstigen Gerät verursacht wird, genau kompensiert. Zum Schutze des beweglichen Systems gegen Überbeanspruchungen, besonders auf dem Transport, sind Begrenzungsanschläge 53 und 54 für den Hubweg des Gewichtes 47 vorgesehen. Von der Walze 52 geht nun der Antrieb des Umwertungsgerätes in irgendeinem der besprochenen Verfahren weiter, so daß nun z. B. der untere Teil der Walze 52 aufzufassen ist als Walze 3 in Fig. 4. Dabei ist dann diese barometrische Korrektur innerhalb des Übersetzungszuges im Umwerter das erste Glied. Indes liegt keinerlei Bindung vor. es an den Anfang zu setzen. Die Reihenfolge ist beliebig. An die Stelle des Gewichtspendels 49, 50 kann ein Federpendel treten.
  • Zusatzeinrichtung zur Sicherung des Fühlers (Hierzu Fig. 11 ung Ansprüche 18 und 19) Bei den Vorrichtungen, die mit einem Regler 7 arbeiten und damit den Hilfsdruck p2 im Fühler erzeugen, ist mit der Gefahr zu rechnen, daß der Regler einmal versagen und hohen Druck aus der Leitung 6 zur Leitung 8 übertreten lassen könnte und dann doch die Überlastung des Fühlers einträte, die durch den sonstigen Inhalt dieser Erfindung vermieden werden soll. Eine Sicherung beßsteht z. B. aus dem Zylinder 55 mit Kolben 56 und daran gehängtem Ventilkörper 58, der im Ventilgehäuse 59 auf und nieder beweglich ist. Die Leitung 8 führt in den gemeinsamen Hohlraum von 55 und 59 hinein, und im Bewegungsbereich des Ventilkörpers 58 geht die Leitung 60 zum Zylinder 10 weiter. Der Kolben 56 befindet sich im allgemeinen in gesenkter Stellung, bei der der Ventilkörper auf dem Boden des Gchäuses aufstcht und die Verbin- dung von 8 nach 60 freigibt. Bei zu stark anst@igendem Druck in Leitung 8 wird der Kolben, der zur Tarierung noch mit einem Gewicht 57 belastet sien kann, emporgehoben, und der Ventilkörper 58 gelangt in die gezeichnete Stellung, in der er die Leitung 8 verschließt und Leitung 60 mit der Außenluft verbindet. Diese Zusatzeinrichtung ist für Ausführungsbeispiele A, F, G und H empfchlenswert.
  • Sie ist in die betreffenden Abbildungen Fig. 3, 7, 8 und 9 nicht mit aufgenommen, um deren Übersichtlichkeit nicht zu stören.

Claims (19)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren und Gerät zur Anzeige des auf Normalzustand reduzierten Volumens bei Gaszählern, bei welchem ein gemeinsamer Fühler für die Einflußgrößen Druck und Temperatur verändernd auf die Übersetzung zwischen dem die Betriebskubikmeter zählenden Meßwerk und dem Normalkubikmeterzählwerk einwirkt. dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler einem Hilfsdruck (p2) vorzugsweise von geringerer Höhe als dem Betriebsdruck (p1) ausgesetzt wird und dafür ein Steuereinfluß die sonstige Übersetzung überlagert, der dem Verhältnis der Drücke (p1 und p2) entspricht und von ihnen ausgeht.
  2. 2. Verfahren und Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsdruck (p2) gewonnen wird, indem eine Abzweigung des Betriebsdruckes über einen Regler geleitet wird.
  3. 3. Verfahren und Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Sicherung einwandfreier Funktion des Reglers ein gewisser kleiner Abstrom auf dessen Niederdruckseite dauernd geöffnet bleibt.
  4. 4. Verfahren und Gerät nach Anspruch 1 und 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Drücke (p1 und p2) über Zylinderkolben, Membranen od, dgl. an eine Quotientenwaage angreifen, deren daraus resultierender Ausschlag den überlagerten Steuereinfluß ausübt.
  5. 5. Verfahren und Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung von Zylinderkolben od. dgl. zur Übertragung der Drücke (p1 und p2) auf die Quotientenwaage der auf die Kolben von außen wrkende Luftdruc durch besondere Gewichte im wesentlichen kompensiert wird.
  6. 6. Verfahren und Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsdruck (p2) durch ein den Fühler belastendes Gewicht gewonnen wird und der Betriebsdruck (p1) über einen Zylinderkolben od. dgl. den überlagerten Steuereinfluß ausäbt.
  7. 7. Verfahren und Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Betriebsdruck (p1) durch einen vor den Gaszähler geschalteten Regler in einen konstanten Druck (p3) übergeführt und eine auf den Fühler drückende Gewichtsbelastung von solcher Größe gewählt wird. daß sie den Hilfsdruck (p2) gleich (p3) macht und der Hilfsdruck (p2) nun den überlagerten Steuereinfluß ausübt.
  8. 8. Verfahren und Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Hilfsdruck (p2) unterworfene Fühler einer zusätzlichen, mit dem Hub seiner beweglichen Wand wachsenden Kraft, z. B. einer gegen die Wand drückenden Feder, ausgesetzt wird und daß die dadurch hervorgerufene Unproportionalität zwischen Temperaturveränderung und Hub durch entsprechende Gestaltung des Ausschnittes der zugehörigen Ausschnittwalze berücksichtigt wird.
  9. 9. Verfahren und Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Seite eines Summiergetriebes den vom federbelasteten Fühler gesteuerten Antrieb empfängt, während die andere Seite des Summiergetriebes einen von einem Betriebsdruckmanometer gesteuerten Antrieb empfängt, und daß das Summenglied, welches auf diese Weise Träger des überlagerten Steuereinflusses ist, das Normalkubikmeterzählwerk treibt.
  10. 10. Verfahren und Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den abgezweigten Hilfsgasstrom vor und hinter dem Regler je eines von zwei strömungstechnisch gleichwertigen Drosselorganen eingebaut ist und die an den Drosselorganen auftretenden Differenzdrücke an eine Quotientenwaage angreifen, deren resultierender Ausschlag den überlagerten Steuereinfluß ergibt.
  11. 11. Verfahren und Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsdruck (p2) gewonnen wird, indem der Betrtiebsdruck (p1) sowohl auf die bewegliche Wand des Fühlers wie auch in gegenläufigem Sinn auf die damit gekuppelte (kleinere) bewegliche Wand einer evakuierten Dose drückt.
  12. 12. Verfahren und Gerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein festes Übersetzungsglied im Wert des durch die Flächen-F größen gegebenen Quotienten # den einen E-w (konstanten) Teil des überlagerten Steurereinflusses ergibt, während der andere (variable) Teil als modifizierte Bewegungscharakteristik in diejenige Steuerung mit eingeht, die der Fühler liefert.
  13. 13. Verfahren und Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsdruck (p2) gewonnen wird, indem 1. die bewegliche Wand des Fühlers, 2. die bewegliche Wand einer evakuierten Dose, 3. der Kolben eines unter Betriebsdruck (p1) stehenden Zylinders an ein gemeinschaftliches bewegliches Stück angreifen. für dessen Einstellung sich nun eine von den drei Einflüssen bestimmte Gleichgewichtsstellung ergibt.
  14. 14. Verfahren und Gerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das gemeinschaftliche Stück ein einarmiger Hebel ist und daß die drei Angriffspunkte auf verschiedenen An- griffsradien liegen, vorzugsweise so, daß 1 und 2 a gleichen Radius, aber gegenläufig angreifen und 3 an einem demgegenüber verkürzten Radius.
  15. 15. Verfahren und Gerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß durch entsprechende Wahl der Flächengrößen der beweglichen Wänder und der Angriffsradien der überlagerte Steuereinfluß in einen konstanten und einen variablen Anteil zerlegt wird und der konstante durch ein festes Übersetzungsglied im Zuge des Zählwerksantriebes zur Geltung kommt.
  16. 16. Verfahren und Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Fällen, wo der schwankende Atmosphärendruck die Umwertung fehlerhaft beeinflussen würde, eine diesen Fehler behebende Vorrichtung hinzugeschaltet wird, indem 1. die bewegliche Wand einer evakuierten Dose, 2. ein Gewicht von passendem Wert, 3. ein Pendel so miteinander gekuppelt sind, daß die Kupplung sich nach dem Gleichgewicht der von den drei Organen jeweils ausgehenden Kräfte einstellt und ihrerseits den Mitnahmepunkt an einer Ausschnittwalze steuert.
  17. 17. Gerät nach Anspruch 16. dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung aus einem in seiner Längsrichtung verschiebbaren, sonst nicht beweglichen Stabe besteht, alle angreifenden Kräfte in seiner Längsrichtung auf ihn wirken und seine Längsverschiebung unmittelbar das Reibrad verschiebt, von dessen Stellung der Mitnahmepunkt abhängt.
  18. 18. Verfahren und Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Fällen, wo zur Erzeugung des Druckes (p2) ein Regler verwendet wird, von einer Sicherung Gebrauch gemacht wird, die vor den auf den Fühler wirkenden Zylinder tritt und die bei wesentlicher Überschreitung des solldruckes (p2) dessen Abtrennung von dem betreffenden Zylinder selbsttätig bewirkt.
  19. 19. Gerät nach Anspruch 18. dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherung aus einem Dreiwegeventil besteht, welches an einem dem Druck (p2) ausgesetzten Kolben (oder Membran) aufgehängt ist und dadurch bei Überschreitung der vorgeschenen Druckgrenze in eine Stellung gehoben wird, in der es den Zylinder vom Druck (p2) abschaltet und mit der Außenluft verbindet.
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