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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

Der allgemeinen Verwendung pneumatischer Pegel stehen die Einrichtungen entgegen, welche denselben zur Beseitigung oder Herabminderung des erheblichen Einflusses des Temperatur- und Wasserdruckwechsels auf die, eine erheblich fehlerhafte Beobachtung der Wasserstände bedingende Veränderlichkeit der Dichte in der Leitung eingeschlossene Luft beigegeben werden müssen. Alle mir bekannt gewordenen einschlägigen Compensationsmechanismen gründen sich auf die Erkenntnifs, dafs die Veränderlichkeit der Dichte der Luft in der Rohrleitung, gleichviel ob dieselbe im Temperatur- oder Wasserdruckwechsel ihren Ursprung hat, nicht etwa eine dauernde Beeinflussung des einer bestimmten Wassersäule W (s. die beiliegende Zeichnung) in dem durch die Leitungsröhre L mit der Beobachtungsstelle verbundenen Manometer M entsprechenden Quecksilberstandes w zur Folge haben kann, sondern lediglich eine die Fehlerhaftigkeit der Aufzeichnungen bedingende der für die Wasserstands-MOtnmenen Nullfläche N. Eine solche Höhenverschiebung zu verhindern, ist in der Patentschrift Nr. 31899 die Rohrleitung anhaltend oder zeitweise von irgend einer Luftart durchströmen zu las'sen, so dafs diese aus der Rohrleitung in dem Punkte ausströmt, dessen Tiefe unter der Wasserfläche gemessen werden soll.The general use of pneumatic levels is opposed by the devices that must be added to them to eliminate or reduce the considerable influence of temperature and water pressure changes on the variability of the density of the air trapped in the line, which causes a significantly incorrect observation of the water levels. All relevant compensation mechanisms known to me are based on the knowledge that the variability of the density of the air in the pipeline, regardless of whether it has its origin in the change in temperature or water pressure, is not a permanent influence on a particular water column W (see the enclosed Drawing) can result in the corresponding mercury level w in the manometer M connected to the observation point through the pipe L , but only a zero surface N for the water level measurements, which is responsible for the incorrectness of the recordings 31899 to let some kind of air flow through the pipeline continuously or temporarily, so that it flows out of the pipeline at the point whose depth is to be measured under the surface of the water.

Es ist ersichtlich, dafs auf diese Weise die Beobachtungen von den Einflüssen des Temperatur- und Wasserdruckwechsels nur so langeIt can be seen that in this way the observations of the influences of temperature and water pressure changes only for so long

Höhenverschiebung
beobachtungenElevation shift
observations

frei bleiben, wie eine Durchströmung der Rohrleitung wirklich stattfindet, und gerade in dem überaus Umständlichen dieser dauernd oder doch für jede einzelne Beobachtung nothwendigen Erzeugung einer Luftströmung (durch ' Anwendung einer Luftpumpe u. s. w.) liegt es begründet, dafs pneumatische Pegel mit der ebenerwähnten Compensationseinrichtung nur in einigen wenigen Exemplaren in Anwendung gekommen sind.remain free, as a flow through the pipeline really takes place, and precisely in that extremely cumbersome these are necessary permanently or at least for each individual observation Generating an air flow (by using an air pump, etc.) is the problem justifies that pneumatic level with the compensation device just mentioned only have come into use in a few copies.

Auch der in der vorerwähnten Patentschrift ausgesprochene und auf Seite 449 der Zeitschrift für Instrumentenkunde, Jahrgang 1890, weiter ausgebildete Gedanke, die durch Temperatur- und Wasserdruckwechsel bedingte fortwährende Nullflächenverschiebung dadurch auf die Beobachtungen unschädlich zu machen, dafs man das untere Ende der Rohrleitung auf eine solche Länge horizontal legt, dafs die von der Druckluft berührte Wasserdruckfläche sich nur in der Horizontalen verschieben kann, ein Verkürzen der zu wägenden Wassersäule durch Verschieben der Nullfläche in der Verticalen also ausgeschlossen ist, erscheint praktisch nur für solche Beobachtungsstellen verwerthbar, welche eine nur sehr kurze Rohrleitung nothwendig machen. Die Einrichtung mufs nämlich ihren Dienst versagen, wenn die Länge der in der Nullfläche für die Wasserstandsbeobachtungen horizontal zu legenden Luftleitungsröhre so grofs zu bemessen bleibt, dafs die Reibung des Wassers an der Rohrwandung gröfser wird als der fortzupflanzende Wasser-Also the one mentioned in the aforementioned patent specification and on page 449 of the journal for instrumentation, born in 1890, further developed thoughts, which are caused by temperature and water pressure change caused continuous zero surface shift thereby on the observations to make harmless, that the lower end of the pipeline is on a such a length horizontally that the water pressure surface touched by the compressed air only moves can move horizontally, a shortening of the water column to be weighed by Moving the zero surface in the vertical is therefore impossible, only appears in practice useful for those observation posts which require only a very short pipeline do. The facility must fail if the length of the Air conduit to be laid horizontally in the zero area for water level observations remains to be dimensioned so large that the friction of the water on the pipe wall is greater than the water to be planted

druck. Wollte man endlich, der Abbildung 2 auf Seite 44g des Jahrgangs 1890 der vorhin erwähnten Zeitschrift entsprechend, der horizontal zu legenden Leitungsröhre, um dem vorerwähnten Uebelstande abzuhelfen, eine entsprechend grofs bemessene Weite geben, so stände dem die praktisch unerfüllbare Forderung entgegen, die Luft in der Röhrenleitung gegen die Wasserdruckfläche durch einen »unendlich leicht beweglichen« Stempel abzuschliefsen.pressure. If you finally wanted to see Figure 2 on page 44g of the 1890 year of the previous year mentioned magazine according to the horizontal pipe to be laid to the to remedy the aforementioned inconvenience, give a correspondingly large dimension, see above this would be opposed by the practically unattainable requirement, the air in the pipeline against to close off the water pressure surface with an "infinitely easily movable" stamp.

Diese theoretisch richtigen, für den praktischen Gebrauch aber aus den verschiedensten Gründen nicht wohl allgemein verwendbaren Einrichtungen gegenüber ist das angestrebte Ziel, die mit Hülfe pneumatischer Pegel gewonnenen Wasserstandsbeobachtungen von dem Einflüsse des Temperatur- und des Wasserdruckwechsels auf die Dichte der Luft in der Rohrleitung frei zu halten, in einfachster Weise, mit geringen Mitteln und überall leicht ausführbar dadurch zu erreichen, dafs man der Luftleitungröhre an ihrer im Wasser der Beobachtungsstelle liegenden Mündung einen kegelförmigen Ansatz A giebt, der mit seinem Rande r r auf einer in der für die Wasserstandsbeobachtungen angenommenen Nullfläche N geschaffenen festen Unterlage unverrückbar aufliegt und in seinen Abmessungen so bestimmt ist, dafs diese Nullfläche von dem höchsten Punkte s des Ansatzes nur um ein Geringes, jedenfalls um nicht mehr als etwa 1 cm überragt wird, und dafs bei dem höchsten Wasserstande und der niedrigsten Temperatur an der Beobachtungsstelle (also bei der Maximaldichte der eingeschlossenen Luft) die in ihrer Höhenlage veränderliche, von der Druckluft berührte Wasserdruckfläche die Mündung der Luftleitungsröhre in dem Ansatz nahezu erreicht, auf keinen Fall aber überschreitet.In contrast to these theoretically correct, but for various reasons not generally applicable devices, the aim is to free the water level observations obtained with the help of pneumatic gauges from the influences of temperature and water pressure changes on the density of the air in the pipeline can be achieved in the simplest way, with little means and easily practicable everywhere, by giving the air conduit tube at its mouth lying in the water of the observation point a conical extension A , which with its edge rr on a zero surface N assumed for the water level observations The solid base created rests immovably and its dimensions are determined in such a way that this zero surface is only slightly above this zero surface from the highest point s of the base, in any case by no more than about 1 cm, and that at the highest water level and the lowest temperature the Observation point (i.e. at the maximum density of the enclosed air) the water pressure surface, which is variable in altitude and touched by the compressed air, almost reaches the mouth of the air duct in the approach, but in no way exceeds it.

Bei einer solchen gesetzmäfsigen Gestaltung bezw. Lagerung der Luftleitungsröhre an ihrer Mündung .mufs die durch jedwede Temperatur- und Wasserdruckveränderung bedingte Verschiebung der Wasserdruckfläche aus der Nulllage und damit die entsprechend fehlerhafte Beeinflussung der Beobachtungen der Wasserstände innerhalb der Grenze eines Centimeters bleiben, und zwar kann dieser Höchstwerth nur bei. dem höchsten Wasserstande erreicht werden, während alle anderen Wasserstände (bis zu Null herab) nur um einen entsprechenden Antheil (bis zu Null herab) fehlerhaft zur Beobachtung kommen können.With such a lawful design respectively. Storage of the air conduit tube on their Mouth .musts the displacement caused by any change in temperature and water pressure the water pressure area from the zero position and thus the correspondingly incorrect influence on the observations of the water levels remain within the limit of a centimeter, and indeed this maximum value can h only at. the highest water level can be reached while all other water levels (down to zero) only erroneously by a corresponding proportion (down to zero) Observation can come.

Es darf noch hinzugefügt werden, dafs die eben angegebene, für den praktischen Gebrauch als ausreichend zu erachtende Fehlergrenze erwünschtenfalls dadurch noch herabgemindert werden kann, dafs man die innere Höhe des kegelförmigen Ansatzes gleich der auf weniger als ι cm bemessenen Fehlergrenze macht und auf dieser Grundlage die sonstigen Abmessungen des kegelförmigen Ansatzes, wie vorher angegeben, feststellt.It may be added that the one just given is for practical use This limit of error, which is to be regarded as sufficient, is, if desired, further reduced can be that the inner height of the conical extension is equal to that of less makes the error limit measured as ι cm and on this basis the other dimensions of the conical extension, as previously stated, notices.

Zur weiteren Erläuterung und theoretischen Begründung der Wirkungsweise des Ansatzes A an dem im Wasser der Beobachtungsstelle ruhenden Ende der Luftleitungsröhre möge zunächst auf den Vorgang eingegangen werden, welcher sich bei der durch Luftleitung bewirkten Uebertragung des Wasserstandwechsels auf das Manometer, an welchem beobachtet werden soll, abspielt.For a further explanation and theoretical justification of the mode of action of approach A at the end of the air conduit tube resting in the water of the observation point, the process that takes place when the water level change is transmitted to the manometer on which the observation is to be made should first be discussed .

Eine bestimmte Wassersäule an der Beobachtungsstelle wird einen bestimmten Druck auf das Manometer ausüben und daher eine bestimmte Differenz in dem Stande des Quecksilbers in den beiden Schenkeln der U-förmig gebogenen Röhre des Manometers bedingen; in umgekehrter Schlufsfolgerung wird also aus einem bestimmten Höhenunterschiede des Quecksilbers in den beiden Schenkeln der Röhre des Manometers auf einen bestimmten Wasserdruck an der Beobachtungsstelle geschlossen werden können. Es findet eben ein Wägeprocefs statt, bei dem die Niveaudifferenzen im Manometer unter allen Umständen proportional sind den bezüglichen, den Drück ausübenden Wassersäulen. Diese Wassersäulen haben aber wegen des infolge der Wärme- und Wasserdruckschwankungen veränderlichen Volumens der in der Leitung eingesperrten Luft so zu sagen einen veränderlichen Fufspunkt, d. h. die Angaben des Manometers beziehen sich auf Wasserstände, die sich nicht auf ein und denselben Nullpunkt beziehen.A certain water column at the observatory will put a certain pressure on the manometer, and therefore a certain difference in the level of mercury in the two legs of the U-shaped tube of the manometer; In the opposite conclusion, there is a certain difference in height of the mercury in the two legs of the tube of the manometer to a certain water pressure can be closed at the Observatory. There is a weighing procefs taking place, where the level differences in the pressure gauge are proportional to the under all circumstances related, the pressure exerting columns of water. But these water columns have because of the volume of the in the air trapped in the pipe, so to speak, a variable foot point, d. H. the information on the pressure gauge relate to Water levels that do not refer to the same zero point.

Es ist hieraus ersichtlich, dafs die durch Wärme- und Wasserdruckänderungen bedingten Volumenänderungen der in der Leitung eingeschlossenen Luft auf den eigentlichen, soeben geschilderten Wägeprocefs gar keinen Einfiufs haben, dafs sich letzterer vielmehr, wie oben bereits ausgesprochen, nur darin zu äufsern vermag, dafs die der Verschiebung des Quecksilbers im Manometer entsprechenden Wasser-'säulen nicht ein und derselben Nullfläche angehören, dafs vielmehr diese Nullfläche, als welche die von der Druckluft berührte Wasserdruckfläche in dem Ansätze A anzusehen ist, eine fortwährende Verschiebung im verticalen Sinne erleiden mufs, welche durch die infolge von Wärme- und Wasserdruckänderungen bedingten fortwährenden Volumenänderungen der in der Leitung eingeschlossenen Luft hervorgerufen wird.From this it can be seen that the changes in volume of the air trapped in the line caused by changes in heat and water pressure have no effect on the actual weighing processes just described, but that the latter, as already stated above, can only be expressed in the fact that the The water columns corresponding to the displacement of the mercury in the manometer do not belong to one and the same zero surface, so that this zero surface, which is to be regarded as the water pressure surface in approach A touched by the compressed air, must suffer a continuous displacement in the vertical sense, which is caused by the caused by constant changes in the volume of the air trapped in the duct due to changes in heat and water pressure.

Die jeweiligen Stände des Quecksilbers in beiden Schenkeln des Manometers entsprechen also an sich stets, den jeweiligen Wasserständen; das aus ersferen unter Berücksichtigung des specifischen Gewichts des Quecksilbers abgeleitete Mafs für letztere bezieht sich aber fort-The respective levels of mercury in both legs of the pressure gauge correspond so in itself always, the respective water levels; the extras taking into account the The measure derived from the specific gravity of mercury for the latter, however, continues to refer to

während auf einen' anderen Nullpunkt, und das Mafs dieser Nullpunktverschiebungen kommt dem Fehler gleich, um welchen die von einem bestimmten Nullpunkte aus zu messenden Wasserstände durch die Angaben des Manometers falsch erhalten werden.while on another zero point, and the measure of these zero point shifts comes equal to the error by which to measure from a certain zero point Water levels are incorrectly obtained from the information on the pressure gauge.

In welcher Weise nun bisher diesen die Fehlerhaftigkeit der Ablesungen am Manometer ,ausmachenden Nullpunktverschiebungen, d. h. also den Verschiebungen der von der Druckluft berührten Wasserdruckfläche zu begegnen gesucht wurde, ist weiter oben ausführlich dargelegt, während aus den weiteren dort gegebenen Ausführungen und den hier stehenden , die Sache von einem andern Gesichtspunkte aus beleuchtenden Erörterungen hervorgeht, dafs bei einer Ausgestaltung der in das Wasser der Beobachtungsstelle ausmündenden Luftleitungsröhre zu dem Ansätze A von nur etwa ι cm Höhe und einem von dem Rauminhalte der eigentlichen Luftleitungsröhre und den Extremen der Wärme- und Wasserdruckschwankungen abhängig gemachten, so bemessenen Inhalte des Ansatzes A, dafs die durch Wärme- und Wasserdruckschwankungen bedingten Höhenverschiebungen der von der Druckluft berührten Wasserdruckfläche (der Nullfläche) sich unter allen Umständen innerhalb des nur etwa ι cm hohen Ansatzes A vollziehen müssen, dafs also unter Anwendung des in gedachter Weise geformten, gelagerten und bemessenen Ansatzes A die am Manometer anzustellenden Beobachtungen der Wasserstände über einem bestimmten Nullpunkte nur im äufsersten Falle um das für die Praxis bedeutungslose, innerhalb der Grenze eines Centimeters verbleibende Mafs für die Höhenverschiebungen der von der Druckluft berührten Wasserdruckfläche fehlerhaft beeinflufst werden können.The way in which these zero point shifts, that is to say the shifts in the water pressure surface touched by the compressed air, have been tried to counteract the inaccuracy of the readings on the manometer, is explained in detail above, while from the other explanations given there and the ones standing here, the The matter emerges from another point of view from illuminating discussions that in the case of an embodiment of the air conduit tube opening into the water of the observation point at the approach A of only about 1 cm in height and one made dependent on the volume of the actual air conduit tube and the extremes of the heat and water pressure fluctuations , so dimensioned contents of approach A that the height shifts of the water pressure surface (the zero surface) touched by the compressed air, caused by heat and water pressure fluctuations , must take place under all circumstances within the approach A , which is only about ι cm high, so that below he application of the imaginary shaped, stored and measured approach A , the observations of the water levels above a certain zero point to be made on the manometer only in the extreme case by the amount, which is meaningless for practice and within the limit of one centimeter, for the height shifts of the ones touched by the compressed air Water pressure surface can be incorrectly influenced.

Claims

Patent claim:

Pneumatic level at which the air duct is in the water of the observation point opens into a conical approach, which with the edge of its opening on a in the fixed zero area created for the water level observations The base is immovable and its dimensions are so determined that it is in its the above-mentioned zero surface protrudes only a small amount (about ι cm) above the highest points, and that at the highest water level and at the lowest temperature at the Observation center the water pressure surface, which is variable in its altitude and touched by the compressed air the mouth of the air duct located at the highest point of the approach is almost reached, but in no way exceeds it.

For this purpose ι sheet of drawings.