-
Verfahren und Vorrichtung zum Messen der Strömungsgeschwindigkeit
eines fließenden Materials Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine
Vorrichtung zum Messen der Strömungsgeschwindigkeit eines fließenden Materials,
und zwar wird bei dem Verfahren das Material im Mittelabschnitt einer vorbestimmten
Zone zugeführt. Unter fließendem Material sind feinverteilte Feststoffe, Flüssigkeiten
und halbflüssige Stoffe zu verstehen, die freie Fließeigenschaften haben, sich aber
von Gasen oder Dämpfen unterscheiden. Beispiele für ein derartiges Material, das
durch die erfindungsgemäße Vorrichtung gemessen werden kann, sind Korn, Getreidemehl,
andere Mehle, trockene Chemikalien oder feinverteilte Feststoffe von Pulverform,
körniger Form od. dgl. und verschiedene Flüssigkeiten, d. h. alle Stoffe, die in
einem leicht fließbaren Strom in Kanälen oder Rohrleitungen geleitet werden können.
-
Die Erfindung bezieht sich in der Hauptsache auf das Messen eines
Materialstromes, der in einem unbegrenzten Zustande stetig vorgeschoben wird, z.
B. eines Materials, das durch eine Zone hindurchströmt, in der das Material einem
darüberliegenden Raum ausgesetzt ist, wobei die Zone selbst entweder völlig geschlossen
oder zum Teil zur Außenluft hin offen ist. Auch dann, wenn eine Flüssigkeit aus
einem Rohr zugeführt wird, in dem diese Druckflüssigkeit fließt, können die bevorzugten
Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden, vorausgesetzt, daß die Druckerfordernisse
für den Gesamtdurchfluß des Materials nicht so sind, daß ein Durchlauf der Flüssigkeit
durch einen Bereich der Vorrichtung verhütet wird, ohne daß diese Zone gefüllt ist.
Nötigenfalls werden zu diesem Zweck diejenigen Zonen der Vorrichtung, in denen das
Material behandelt wird, unter höheren Druck als Atmosphärendruck gestellt.
-
Die Erfindung ist also zum Messen verschiedener Arten von fließenden
Materialien geeignet und kann unter vielen Betriebsbedingungen verwendet werden.
-
Vor allem sollen mit der Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung
geschaffen werden, die auf eine außergewöhnlich weitgehende Änderung der Strömungsgeschwindigkeiten
des zu messenden Materials anspricht, wobei bei einer verhältnismäßig einfachen
Ausführung ein genaues Messen von Strömungsgeschwindigkeiten erfolgt, die beispielsweise
um ein Hundertfaches oder mehr voneinander abweichen.
-
Zu diesem Zweck kennzeichnet sich das Verfahren zum Messen der Strömungsgeschwindigkeit
eines fließenden Materials, bei dem das Material dem Mittelabschnitt einer vorbestimmten
Zone zugeführt wird, dadurch, daß das Material bei stetiger Zuführung in diesen
Mittelabschnitt und aus diesem Mittelabschnitt durch Schleuderkraft auf eine gleichbleibende
Geschwindigkeit an einem Grenzbereich dieser Zone mittels Drehung bei gleichbleibender
Winkelgeschwindigkeit
gebracht wird; daß das Material aus dieser Zone entfernt wird, sobald es diesen
Grenzbereich erreicht, und daß die Kraft gemessen wird, die erforderlich ist, um
diese Beschleunigung des Materials zu erzielen.
-
Zur Ermittlung der erforderlichen Kraft wird auf einen beweglichen
Bauteil eine Wechselgegendruckkraft ausgeübt, die sich mit der Übertragungskraft
ändert. Dieser Gegendruckkraft wird eine Ausgleichskraft entgegengerichtet, die
vom Druck eines unter Druck zugeführten Gases erzeugt wird. Der Druck dieses Gases
wird entsprechend der Stellung des Bauteiles geändert, um das Gleichgewicht der
Kräfte nach einer Abweichung vom Gleichgewicht, die durch die Änderung in der Strömungsgeschwindigkeit
des Materials verursacht wird, wiederherzustellen, und der Druck des zugeführten
Gases wird dann ermittelt.
-
Die Vorrichtung zum Messen der Strömungsgeschwindigkeit mittels dieses
Verfahrens kennzeichnet
sich durch eine umlaufende Vorrichtung,
die in ihrer Mitte einen stetigen Materialstrom, der ungefähr parallel zur Drehachse
fließt, aufnimmt, und das Material radial von dieser Mitte bis zu einem vorbestimmten
Abstand beschleunigt; ferner durch eine Vorrichtung, die die erstgenannte Vorrichtung
mit gleichbleibender Drehzahl in Drehung versetzt, und durch eine Vorrichtung, die
diese auf die sich drehende Vorrichtung durch die Beschleunigung des fließenden
Materials zur Einwirkung gebrachte Kraft anzeigt.
-
Erfindungsgemäß werden in dem beschriebenen Verfahren und der Vorrichtung
alle Teilchen oder Abschnitte des fließenden Materials, die durch die umlaufende
Vorrichtung hindurchgehen, an der Ableitungszone auf eine konstante Geschwindigkeit
beschleunigt, d. h. auf die Lineargeschwindigkeit des Außenrandes der Vorrichtung.
Die für diese Beschleunigung erforderliche Kraft wird berechnet aus der Formel E
= 1/2M V2. Beim Durchgang des Materials durch die Schleudervorrichtung, die mit
einer vorzugsweise hohen Geschwindigkeit umläuft, wird den abgeschleuderten Teilchen
eine ziemlich hohe Geschwindigkeit gegeben, und da die Kraft oder die Ladung proportional
dem Quadrat der Geschwindigkeit V ist, hat auch eine sehr kleine Zunahme der MasseM
eine verhältnismäßig große Kraftzunahme zur Folge. Infolgedessen wird selbst für
sehr kleine Änderungen der Strömungsgeschwindigkeit eine sehr hohe Meßgenauigkeit
dadurch erreicht, daß die Änderungen der Kraft ermittelt werden, die erforderlich
sind, um die gleichbleibende Geschwindigkeit aufrecht zu erhalten.
-
Eine besonders wirkungsvolle Ausführung der Erfindung ist nachstehend
an Hand der Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen ist Fig. 1 eine Seitenansicht
des neuen Strömungsmessers, wobei einzelne Teile im Mittelschnitt dargestellt sind,
Fig. 2 ein lotrechter Schnitt nach Linie 2-2 der Fig. 1, wobei einige Teile in Seitenansicht
dargestellt sind, Fig. 3 ein waagerechter Schnitt nach Linie 3-3 der Fig. 1, Fig.
4 eine vergrößerte Ansicht eines in der Vorrichtung nach Fig. 1 und 2 eingebauten
Ventils, teilweise weggebrochen und teilweise auf verschiedenen Ebenen geschnitten,
Fig. 5 ein Schnitt nach Linie 5-5 der Fig. 4 und Fig. 6 eine vergrößerte, schematisch
dargestellte Ansicht der Antriebsteile einer auf Druck ansprechenden Meßvorrichtung,
wie sie in der Vorrichtung nach Fig. 1 und 2 enthalten ist.
-
Die in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellte Vorrichtung enthält einen
Aufnahmebehälter oder einen Trichter 10, der in Draufsicht kreisförmig ist und wenigstens
seitlich ein waagerechtes Rad 12 enthält, das von einer lotrechten Welle 13 getragen
wird und auf seiner Oberseite eine Mittelöffnung hat, um fließendes Material einzuführen,
das durch eine Einlaufleitung oder einen Einlaufkanal, z. B. das schrägliegende
Rohr 14, zugeführt wird. Dieses Material fließt in den offenen Mittelabschnitt 15
des Rades 12 ein, das von den auf Abstand stehenden Scheiben 16 und 17 gebildet
wird, die durch mehrere radiale Schaufeln 18 getrennt sind. Das Rad 12, das mit
gleichbleibender Geschwindigkeit schnell gedreht wird, schleudert das aufgenommene
Material zwischen den Schaufeln 18 nach außen. Das Material wird
dann durch die gebogenen
Außenwandungen 19 des Behälters 10 und seine kegelförmigen unteren Abschnitte nach
unten geführt und fällt in ein Auslaßrohr 20. Um ein Verzögern des Abschleuderns
des Materials in dem Rad 12 bei der Aufnahme in den Mittelabschnitt 15 zu vermeiden,
hat die untere Platte 18 einen nach aufwärts abgeschrägten Mittelvorsprung 22, der
um die Welle 13 herumliegt (Fig. I). Der Vorsprung 22 hat im senkrechten Schnitt
eine konkave Form, so daß die gewünschte Änderung der Strömungsrichtung bei geringster
Reibung, Wirbelung und Streuung erfolgt. Das untere Ende des Zuführrohres 14 ragt
etwas in die Mittelöffnung der oberen Scheiben 16 ein, wobei ein kleiner Abstand
vorgesehen ist. Die Antriebswelle 13 tritt durch die obere Wand des Rohres 14 hindurch,
wobei ebenfalls ein Abstand vorgesehen ist, damit sich die Welle frei drehen kann.
In einigen Fällen können zwar völlig geschlossene Anordnungen verwendet werden,
doch ist im vorliegenden Falle das oberhalb des Rades 12 liegende Stirnende des
Behälters 10 offen, um den Aufbau und die Arbeitsweise zu vereinfachen.
-
Viele Einrichtungen lassen sich verwenden, um das Rad 12 mit gleichbleibender
Drehzahl anzutreiben und um Änderungen in dem Kraftbedarf zu ermitteln, der erforderlich
ist, um das Rad 12 mit gleichbleibender Drehzahl zu drehen. Ein sehr wirksamer Aufbau
ist ein elektrischer Synchronmotor 24 und ein Getriebe, das beispielsweise aus einem
auf der Motorwelle 26 sitzenden Ritzel 25 besteht, das mit einem großen Zahnrad
27 im Eingriff ist, das wiederum mit einem auf der Welle sitzenden Ritzel 28 kämmt,
dessen Größe gleich dem Ritzel 25 ist.
-
Diese Teile werden von einem Traggestell 30 getragen, dessen obere
Platte 32 und untere Platte 33 auf Abstand stehen. Der Motor 24 sitzt auf der oberen
Platte 32. Die Scheibenwelle 13 ist in Kugellagern 34, 35 der Platten 32 und 33
gelagert und trägt einen Ring oder Flansch 36 oberhalb des Kugellagers 35, um die
Welle 13 in lotrechter Lage zu erhalten und das Rad 12 in richtiger Stellung innerhalb
des Behälters 10 aufzustellen. Für den Behälter 10 ist ein entsprechendes Traggestell
(nicht dargestellt) vorgesehen. Das Einlaßrohr 14 kann beispielsweise unmittelbar
von einem zweckentsprechend geformten Abschnitt 38 des Rahmens 30 getragen werden.
-
Das große Mittelrad 27, das sich wie die anderen Zahnräder auf einer
lotrechten Achse dreht, ist auf dem oberen Abschnitt eines lotrechten Hebels oder
einer Säule40 gelagert, die an ihrem unteren Ende drehbar so gelagert ist, daß sie
auf einer Achse 41 schwingen kann, die senkrecht zur Achse des Zahnrades 27 steht
und die Achsen der Zahnräder 25, 28 schneidet. Diese Achsen dieser Zahnräder stehen
parallel zur Achse des Zahnrades 27 und befinden sich an gegenüberliegenden Seiten
des Zahnrades 27.
-
Die drehbare Abstützung des Hebels 40 auf der Achse 41 erfolgt mittels
seitlicher Schwingzapfen 42, 42, die in den von der Bodenplatte 33 getragenen Lagern
43, 43 gelagert sind.
-
An einem auf dem lotrechten Hebel 40 vorgesehenen Zapfen 44, der
von der Achse 41 in einem ziemlich großen Abstand steht, ist das eine Ende der Kolbenstange
45 eines in einem Zylinder 47 gleitenden Kolbens 46 angelenkt. Der Zylinder wird
von der lotrechten Wand 48 des starren Gestelles 30 getragen. Auf den lotrechten
Hebel 40 wird ein Zug mittels einer gespannten Schraubenfeder 50 ausgeübt,
die
an einem von der Drehachse 41 auf Abstand stehenden Auge und an einer Halteschraube
51 verankert ist, die in einen aufrechten Henkel 52 eingeschraubt ist. Durch Verstellen
der Schraube 51 kann die Spannung der Feder und damit der Zug auf den Hebel 40 geändert
werden. Jede Erhöhung des Widerstandes beim Drehen der Welle 13 übt eine Gegenkraft
auf die Zahnräder 27, 25 aus und versucht, den das Zahnrad 27 tragenden Hebel 40
nach links, d. h. im Gegenzeigersinne, gesehen in Fig. 2, zu drehen. Das Drehen
erfolgt also gegen den Zug der Feder 50 und gegen den Druck der Luft oder einer
anderen Flüssigkeit, die dem Zylinder 47 zugeführt wird.
-
Um dem Zylinder einen geregelten Vorrat an Druckluft zuzuführen,
führt eine Rohrleitung 54, die Druckluft von einem Druckluftvorrat (nicht dargestellt)
erhält und der ein ständiger Strom von Druckluft zugeführt wird, zu einem Regelventil
55 und von da über eine Rohrleitung 56 zum Zylinder 47.
-
Die Rohrleitung 56 hat ein Zweigrohr 58, das zu einem Druckmesser
oder Druckanzeiger 60 führt. Die Anlage zum Zuführen von Strömungsmittel, z. B.
-
Luft oder einem anderen Gas, zum Zylinder 47 über die Leitung 56 enthält
auch ein Auslaßrohr oder eine Auslaßleitung 62, die mittels einer Ventilscheibe
63 geschlossen oder teilweise geschlossen werden kann.
-
Diese Ventilscheibe sitzt auf einem Ständer 64, der starr mit dem
Hebel 40 verbunden ist und sich mit diesem Hebel bewegt. Die Ventilscheibe 63 besteht
aus Gummi oder einem anderen nachgiebigen Material und hat eine Fläche, die mit
dem offenen Ende des Auslaßrohres 62 zusammenarbeitet, so daß die Aufstellung dieser
Teile störungslos zwischen einer vollständig geschlossenen Stellung und einer sehr
weiten Offenstellung mit verhältnismäßig sehr geringer Gesamtverschiebung des Teiles
64 und seines Traghebels 40 erhalten werden kann.
-
Es sei angenommen, daß der Motor 24 über das beschriebene Getriebe
das Rad 12 mit einer ausgewählten gleichbleibenden Drehzahl antreibt und daß fließendes
Material, z. B. Korn, Mehl oder ein anderes Getrei deerzeugnis oder ein anderer
trockener, pulverförm iger Stoff, in einem ununterbrochenen Strom dem Einlaßrohr
14 zugeführt wird. Es sei ferner angenommen, daß der Motor 24 das Ritzel 25 und
ebenfalls das Ritzel 28 und das Rad 12 dreht, das, gesehen in Draufsicht, in Gegeneei,
gerrichtung umläuft. Jeder Widerstand, der der Drehung der Welle 13 entgegenwirkt,
verschiebt das große Rad 27 und seine Achse den Ritzeln 25, 28 gegenüber so, daß
das Zahnrad 27 und sein Hebel 40 sich nach links, gesehen in Fig. 2, verschieben.
Die Kraft, die auf den Hebel ausgeübt wird, um den Hebel um seine Achse 41 zu schwingen,
ist genau proportional dem Drehwiderstand der Welle 13. Wie ausgeführt, ist es die
Aufgabe des Rades 12, alle aus dem Rohr 14 kommenden Teilchen des Materials auf
eine Geschwindigkeit zu beschleunigen, die gleich der Geschwindigkeit des Außenkranzes
oder der Kante 65 des Rades ist, wobei diese Umfangsgeschwindigkeit des Rades 12
unter dem Antrieb des Synchronmotors 24 oder einer anderen Einrichtung gleicher
Drehzahl gleich hoch gehalten wird. Die Kraft, die erforderlich ist, um die Teilchen
in Radialrichtung des Rades 12 durch die Schleuderkraft auszuschleudern, wird durch
das Drehmoment erzeugt, das auf das Rad 12 über die Welle 13 ausgeübt wird und ändert
sich notwendigerweise mit der Masse des Materials, die an jedem bestimmten Zeitpunkt
durch das Rad 12
hindurchtritt, wobei diese Kraft direkt proportional dem Produkt
der Masse mal dem Quadrat der gleichbleibenden Umfangsgeschwindigkeit ist, auf die
die Teilchen beschleunigt werden.
-
Die auf den Hebel 40 ausgeübte Gesamtkraft, die den Hebel um seine
Achse 41 zu schwingen versucht, ist in Wirklichkeit die Summe zweier Komponenten,
nämlich erstens des über das Rad 12 ausgeübten Druckes und zweitens der in allen
beweglichen Teilen, mit Ausnahme des Motors, vorhandenen mechanischen Reibung. Die
zweite Komponente kann durch die Feder 50 ausgeglichen werden, wobei die Einstellung
der Federspannung während einer Leerlaufbewegung erfolgt, d. h. wenn kein Material
durch das Rad 12 hindurchfließt. Die Luftzuführung über die Leitungen 54 und 56
ist so angeordnet, daß eine Kraft auf den Kolben 46 ausgeübt wird, die die verbleibende
Kraft, die den Hebel zu verschwingen versucht, genau im Gleichgewicht hält und die
in der bevorzugten Ausführungsform genau die andere Komponente, d. h. den durch
das Rad 12 ausgeübten Druck, ausgleicht. Die Regelung des Druckes in dem Zylinder
47 und die Regelung der durch den Kolben 46 ausgeübten Ausgleichskraft erfolgt mittels
des Entlüftungsventils 62-63, wobei der Teil 63 selbsttätig nach dem Auslaßrohr
62 hin gerade so weit verstellt wird, daß ständig ein so hoher Druck in dem Zylinder
47 vorhanden ist, daß der Hebel 40 im Gleichgewicht gehalten wird.
-
Erhöht sich beispielsweise die Strömungsgeschwindigkeit des durch
das Rohr 14 dem Rad 12 zugeführten Materials, so dreht diese Zunahme den Hebel 40
nach links (Fig. 2), wobei der Teil 63 sich weiter nach dem Auslaß 62 bewegt und
weniger Druck der über das Rohr 54 zuströmenden Luft abgelassen wird. Es bildet
sich also ein höherer Druck in dem Zylinder 47, bis alle Teile wieder genau ausgeglichen
sind. Nimmt die Menge des durch die Vorrichtung strömenden Materials ab, so ermöglicht
die Druckabnahme am Rad, daß der Hebel 40 etwas in der entgegengesletzten Richtang,
d. h. nach rechts in Fig. 2, sich dreht, so daß die Auslaßöffnung 62 etwas weiter
sich öffnet. Der in dem Zylinder 47 herrschende Druck wird vermindert, und das Bestreben
des Kolbens 46, den Hebel 40 im Uhrzeigersinne zu drehen, wird unterbrochen, so
daß eine neue Ausgleichsstellung hergestellt ist.
-
Da die Rückführkraft oder die Ausgleichskraft, die in dem Zylinder
47 ausgeübt wird, proportional dem Druck des Strömungsmittels, d. h. der Luft ist,
gibt der den Druck in der Leitung 56 messende Zeiger 67 des Druckmessers eine stetige
Anzeige des jeweiligen Druckes in dem Rad 12 und infolgedessen der Strömungsgeschwindigkeit
des fließenden Materials durch das Rad 12. Mit anderen Worten: Die Strömungsgeschwindigkeit
wird ständig gemessen durch den in der Leitung 58 herrschenden Druck und kann unmittelbar
zum Anzeigen in jeder beliebigen Weise, z. B. mittels des Druckmessers 60, verwendet
oder auch anderweitig benutzt werden. Gewünschtenfalls kann die Anzeigescheibe des
Druckmessers direkt in Kilogramm je Minute oder auf andere geeignete Strömungseinheiten
für das zu messende Material eingeteilt werden. Mit oder ohne Stoßdämpfer (nicht
dargestellt), die an dem Hebel 40 angeordnet sind und vorübergehende Schwankungen
aufnehmen, dient vor allem die Ausgleichsfeder 50 dazu, sehr genaue Ergebnisse zu
erhalten und einen weiten Bereich von Strömungsgeschwindigkeiten zu decken. Die
Feder kompensiert selbsttätig alle
Gegenkräfte gleichbleibender
Art, einschließlich der Reibung in den Zahnrädern und den Lagern, der Windreibung
in dem Rad 12 u. dgl., so daß der Kolben 46 im wesentlichen nur anspricht auf die
tatsächliche Belastung des fließenden Materials.
-
Obwohl verschiedenartige Ventile, Druckmesser und andere auf Druck
ansprechende Instrumente in der Anlage verwendet werden können, sind einige besonders
vorteilhafte Aufbauten in den Zeichnungen als Beispiele dargestellt. Das Regelventil
55 für die Strömung, wie es insbesondere in den Fig. 4 und 5 dargestellt ist, enthält
ein Gehäuse mit zwei auf Abstand stehenden parallelen Kammern 70, 71, von denen
jede die Form eines flachen Zylinders hat und durch eine biegsame Membran 72, 73
unterteilt ist.
-
Die inneren Abschnitte der Kammern 70, 71 sind durch einen verhältnismäßig
engen Kanal 75 verbunden, von dem eine Zweigleitung 76 zu dem Auslaßrohr 62 abzweigt.
Der Kanal 75 verbindet also die Kammern an den Innenseiten ihrer zugehörigen Membranen,
während die Außenseiten der Kammern mit dem Luftzuführrohr 54 bzw. dem Druckrohr
56 verbunden sind. Die Membran 72 wird nach außen von ihrer Schließstellung gegen
eine um den Kanal 75 herumliegende Sitzfläche 78 mittels einer Federeinrichtung
gedrängt, die aus einem federnd nachgiebigen Metallstern 79 besteht. Die Membran
72 wird an einer Berührung mit der Außenwand der Kammer 70 mittels einer Scheibe
80 gehindert, die mehrere auf Abstand stehende Vorsprünge81 trägt.
-
Auf diese Weise besteht eine ständige, etwas verengte Verbindung
von dem in den äußeren Abschnitt der Kammer 70 mündenden Einlaßrohr 54 über die
in der Scheibe 80 und der Membran 72 befindlichen fflnungen 82 bzw. 83 zum inneren
Abschnitt der Kammer 70. Da die Feder 79 für gewöhnlich die Membran von dem Ventil
78 abhebt, strömt Luft iiber die erwähnten öffnungen vom Einlaß 54 zum Kanal 74.
Ein ähnlicher Aufbau in umgekehrter Anordnung ist in der Kammer 71 vorgesehen, d.
h. ein Federstern 85 drängt die Membran 73 nach außen, wobei eine Platte 86 und
ihre Vorsprünge 87 die Membran von der Außenfläche der Kammer 71 auf Abstand halten.
Für gewöhnlich besteht also eine Verbindung zwischen dem Kanal 75 und der Druckleitung
76 über den inneren Abschnitt der Kammer 71 und die Offnungen 88, 89 in der Membran
73 bzw. der Platte 86.
-
Die beschriebene Ventileinrichtung ermöglicht ein stoßloses und zuverlässiges
Ansprechen der Vorrichtung und des mit der Leitung 58 verbundenen Druckmessers oder
einer anderen Anzeigevorrichtung, wobei dieses Ansprechen unbeeinflußt von Saugwirkungen
und anderen vorübergehenden Wirkungen bleibt und doch genügend schnell erfolgt,
so daß eine im wesentlichen stetige und sofortige Anzeige am Zeiger 67 auftritt.
Wenn beispielsweise ein plötzlicher Saugzug in der über die Leitung 54 erfolgenden
Luftzufuhr auftritt, so schließt sich die Membran 72 kurzseitig gegen den Sitz 78,
d. h. gegen die Wirkung der Feder 79, so daß ein unzulässiger Druckanstieg in der
gesteuerten Leitung 56 vermieden wird, ehe der Teil 64 sich selbst einstellen kann.
Die Zuführung von Luft zum Einlaß 54 braucht t nur so groß zu sein, wie notwendig
ist, um einen annehmbaren oder annähernd gleichmäßigen Druck aufrechtzuerhalten,
da der Teil 64 und infolgedessen das Ventil 63, 62 durch Öffnen oder Schließen des
Ventils, die Druckänderungen der zugeführten Luft selbsttätig ausgleicht und auch
die gewünschte
Ausgleichung auf Grund von Belastungsänderungen im Rad 12 herstellt.
-
Der Luftdruck in der Leitung 56 und die auf diese Weise auf den Kolben
46 zur Einwirkung gebrachte Ausgleichskraft werden also selbsttätig mittels der
Ventilvorrichtung 62-63 geregelt, die den überschüssigen Druck der zugeführten Luft
auf diejenige Größe selbsttätig abläßt, die notwendig ist, um das gewünschte proportionale
Ansprechen zu erhalten.
-
Es können zwar viele auf Druck ansprechende Übertragungsvorrichtungen
mit der Leitung 56 verbunden werden, um die Strömungsgeschwindigkeit des Materials
durch die in den Fig. 1 und 2 dargestellten Vorrichtungen anzuzeigen, aufzuzeichnen
oder zu regeln, doch zeigt Fig. 6 die wesentlichsten Kennzeichen einer ganz besonders
vorteilhaften Anzeigenvorrichtung 60. Der zu messende Luftdruck wird über die Leitung
58 einem Zylinder 92 zugeleitet, dessen Kolben 93 mit einem Hebel 94 verbunden ist,
auf den die Kraft des Kolbens zur Einwirkung gebracht wird. Dieser Kraft wirkt eine
Feder 95 entgegen, deren Spannung zum Eichen des Instrumentes durch eine Spindel
96 eingestellt werden kann. Mittels einer zweckentsprechenden mechanischen Einrichtung,
die gewünschtenfalls eine jeden Totgang aufnehmende Einrichtung bekannter Art (nicht
dargestellt) haben kann, ist der Hebel 94 so angeordnet, daß er den Zeiger 67 über
eine entsprechende Skalenscheibe 98 führt. Der Hebel 94 kann beispielsweise an dem
seinem D. rehzapften 99 gegenüberliegenden Ende einen Zahnsektor 100 tragen, der
mit einem auf der Welle 102 des Zeigers 67 sitzenden Ritzel 101 im Eingriff steht.
Ein sehr schnelles stoßloses Arbeiten der beschriebenen Meßvorrichtung wird erreicht,
wenn ein kleiner, aber dauernder Luftstrom um den Kolben 93 und auch um den Kolben
46 herumsickert, wobei dieser sickernde Luftstrom gleichzeitig zum Schmieren dient.
Da dieser Luftstrom ständig fließt und außerdem sehr gering ist, hat er keine Einwirkung
auf die Genauigkeit und die Proportionalität der Anzeige.
-
Die beschriebene Druckanzeigevorrichtung 60 zeigt ständig und sofort
den Druck in der Leitung 56 an, wobei die Stellung des Zeigers 67 durch die Stellung
des Kolbens 93 bestimmt wird, der nach jedem Druckwechsel mittels der entsprechend
größeren oder kleineren Ausgleichskraft der Feder 95 in Ruhestellung gebracht wird.
-
Die gesamte Vorrichtung spricht außergewöhnlich genau auf die Strömungsgeschwindigkeit
des Materials an, das dem Einlaßrohr 14 zugeführt wird und in dem Auslaßrohr 20
abfließt. Bei einer Ausführungsform der Vorrichtung wurde ein Rad 12 verwendet,
das einen Durchmesser von 300mm und sechzehn radiale Schaufeln aufwies. Es können
natürlich mehr oder weniger Schaufeln vorgesehen werden, was von der Größe des Rades
12 abhängt.
-
Ein Meßbereich von 0 bis 14 kg je Minute für Mehl, Korn und ähnliche
Trockenstoffe konnte leicht gemessen werden. Das Rad 12 wurde mit einer gleichbleibenden
Drehzahl von 450 Umdrehungen je Minute angetrieben. Es können aber auch andere Drehzahlen
im Bereich von 100 bis 3600 Umdrehungen je Minute gut verwendet werden. Sehr genaue
und verläßlich wiedergebbare Regelungen des Luftdruckes in der Leitung wurden bei
einer sehr großen Änderung der Strömungsgeschwindigkeiten erzielt, z. B. bei einer
Änderung, die mehr als das Hundertfache betrug.
-
Wie bereits angegeben, ist die Druckluft, die der Lufteinlaßleitung
54 zugeführt wird, nicht ausschlaggebend.
In dem Falle, in dem beispielsweise
Luft mit einem Druck von 2,1 bis 2,45 kg/cm2 zugeführt wurde, zeigte die Vorrichtung,
die über den erwähnten Strömungsmittelbereich arbeitete, einen Druckbereich in den
Leitungen 56, 58 von 0,0 bis 1,0 kg/cm2.
-
Die Vorrichtung kann dadurch leicht geeicht werden, z. B. durch unmittelbare
Einteilung der Skala 98 in Strömungseinheiten, daß Vorversuche mit einem Material
durchgeführt werden, das nacheinander mit nur wenigen unterschiedlichen, aber bekannten
Strömungsgeschwindigkeiten zugeführt wird. Stoffe, die beträchtlich voneinander
abweichende Eigenschaften haben, erfordern zwar besondere Einteilungen auf der Skalenscheibe
der Vorrichtung, doch kann dies alles vorher erprobt werden, und gewünschtenfalls
können auswechselbare Skalenscheiben für die Anzeigevorrichtung 60 vorgesehen werden,
z. B. Skalenscheiben, die beim Messen von Mehl, Weizenkörnern und anderen bestimmten
Stoffen zur Verwendung gelangen. Die dargestellte Einrichtung zur Verwendung von
Druckluft zum Einstellen des Hebels 40 ist besonders einfach und wirksam und ermöglicht
einen kräftigen Aufbau. Es kann aber auch unter Unterdruck stehende Luft oder ein
Saugzug verwendet werden, wobei dann der Hebel 40 nicht gestoßen, sondern gezogen
wird, oder es kann Druckflüssigkeit verwendet werden, wobei an Stelle eines Kolbens
ein Balg verwendet wird und eine geschlossene Ableitung fiir das Ventil vorgesehen
ist.
-
Die Zufuhr von Material zu der oberen Mittelöffnung des Rades 12
ist sehr vorteilhaft, da das in dem Raum 15 aufgenommene Material eine gleichbleibende
Druckhöhe hat. Eine gleichbleibende Druckhöhe kann in vielen Fällen dadurch leicht
erreicht werden, indem die Standhöhe des Materials beim Erreichen des Rades 12 auf
nahezu Null vermindert wird, z. B. daß, wo beispielsweise das Material nach dem
Niedergleiten der schrägen Leitung 14 wenig oder keine kinetische Energie an dem
Zeitpunkt besitzt, an dem das Rad erreicht wird, und im wesentlichen keine Bewegung
in beliebiger Richtung in einer waagerechten Ebene vorhanden ist. Sowohl bei unterteilten
Feststoffen als auch bei Flüssigkeiten soll die obere Grenze der zu messenden Strömungsgeschwindigkeiteii
für gewöhnlich kleiner sein als die Größe, bei der das Rad 12 oder der innere Abschnitt
der zwischen seinen Schaufeln 18 liegenden Zonen völlig ausgefüllt ist. Das Material
soll in der Lage sein, in dem Rad unter der Wirkung der Schleuderkraft frei nach
außen zu fließen, ohne daß sich ein merkbarer Gegendruck od. dgl. entwickelt. Diese
Bedingung wird auf jeden Fall leicht dadurch erhalten, daß das Rad 12 so groß gemacht
wird, daß es die zu erwartenden größten Zuströme ungehindert aufnehmen kann.
-
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten bestimmten Ausführungsformen
begrenzt, sondern kann auch auf andere Arten durchgeführt werden.
-
PATENTANSPROCHE : 1. Verfahren zum Messen der Strömungsgeschwindigkeit
eines fließenden Materials, bei dem das Material dem Mittelabschnitt einer vorbestimmten
Zone zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Material bei stetiger Zuführung
in diesen Mittelabschnitt und aus diesem Mittelabschnitt durch Schleuderkraft auf
eine gleichbleibende Geschwindigkeit an einem Grenzbereich dieser Zone mittels Drehung
bei gleichbleibender
Winkelgeschwindigkeit gebracht wird, daß das Material aus dieser
Zone entfernt wird, sobald es diesen Grenzbereich erreicht, und daß die Kraft gemessen
wird, die erforderlich ist, um diese Beschleunigung des Materials zu erzielen.