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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.
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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.
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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.
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Diesen Nachteil beseitigt das Verfahren bzw.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Zur Berichtigung sind deshalb Belastungsgewichte 21 und 22 angehängt,
die den Atmosphärendruck aufheben.
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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.
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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.
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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.
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Wegen der Schwankungen des Atmosphärendruckes gilt das unter Ausführung
A Gesagte.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Auf die beweglichen Wände bei 5 und bei 26 drückt je eine Federkraft
und die Atmosphäre.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Vom atmosphärischen Druck und seinen Schwankungen wird diese Einrichtung
nicht beeinflußt.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Sie ist in die betreffenden Abbildungen Fig. 3, 7, 8 und 9 nicht mit
aufgenommen, um deren Übersichtlichkeit nicht zu stören.