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Einrichtung zum Messen der Flüssigkeitshöhen in übereinander gelagerte
Flüssigkeiten von verschiedener Dichte enthaltenden Behältern. Die Erfindung bezieht
sich auf Einrichtungen zur Messung der Höhe übereinandergeschichteter Flüssigkeiten
verschiedenen spezifischen Gewichtes in Fällen, in denen es unmöglich oder untunlich
ist, unmittelbaren Zugang zu den Flüssigkeitsbehältern zu erlangen und in denen
man das gegenseitige Höhenverhältnis der Flüssigkeiten in dem Behälter an entfernten
Schaugläsern ablesen will.
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Die Erfindung ist besönders zur Messung der Brennölbehälter mit Wasserausgleich
geeignet, wie man die auf Unterseeboten hat, und kann auch auf Seeschiffen mit Ölfeuerung
Anwendung finden; die Erfindung ist aber auch für verschiedene andere Anwendungsgebiete
geeignet, um die gegenseitige Höhe zweier oder mehrerer Schichten übereinander gelagerter
Flüssigkeiten verschiedenen spezifischen Gewichts in einem gemeinsamen Behälter
zu bestimmen.
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Die Erfindung geht deutlicher aus der zugehörigen Zeichnung hervor,
in der für gleiche Teile durchweg gleiche Bezugszeichen gebraucht sind; in dieser
bedeutet: Abb. r eine schematische Darstellung einer einfachen Ausführungsform der
Erfindung mit einem glatten Standrohr zur Bestimmung des Höhenverhältnisses von
Wasser und Öl in einem mit diesen Flüssigkeiten gefüllten Behälter, und Abb.2 eine
ähnliche Darstellung wie Abb. r, jedoch in einer Anordnung zur Fernmessung, z. B.
auf der anderen Seite einer Zwischenwand und um einige Decke oder Zwischenböden
höher als der Flüssigkeitsbehälter.
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in Abb. z bestimmt A einen Flüssigkeitsbehälter, der zuerst durch
das ölrohr Z mit
dem Ventil z mit Öl gefüllt werden soll; dieses
Rohr führt auch durch eine nicht gezeichnete Leitung das Öl der Maschine zu.
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Unten wird durch ein Wasserzuflußrohr W, mit Reglerventil w, Wasser
in dem Maße zugepumpt, wie das Öl entnommen wird, wodurch der Behälter mit Flüssigkeit
gefüllt bleibt. Die Leitungen zur Öl- und Wasserzu-und -abfuhr sind dem Fachmann
bekannt, sie bilden keinen Teil der Erfindung und sind daher der Übersichtlichkeit
der Zeichnung wegen nur schematisch in gestrichelten Linien dargestellt.
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B stellt ein Standrohr dar, das mit der Behälterdecke durch ein Zweigrohr
C verbunden ist, welches in noch zu beschreibender Weise alsAusgleicher dient und
durch einVentil c abgesperrt werden kann. D ist ein Rohr, das zu einer Druckluftquelle
von zweckmäßig niederem Druck führt und durch ein Ventil d abgesperrt werden kann,
das zweckmäßig ein Nadelventil ist. Dieses Rohr D ist an das Oberende des Standrohres
B angeschlossen, und ihm gegenüber ist ein Entlüftungsrohr M, das durch den Lufthahn
in geschlossen wird. In dem Standrohr B sitzt ein Schauglas b,
das
bei o eine Nullmarke trägt und das außerdem mit einer Bezugsmarke e in bekannter
Höhe g über der Innenfläche der Behälterdecke versehen ist.
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a bedeutet den Wasserspiegel unter dem Öl, und h stellt eine veränderliche
Größe dar, nämlich die zu messende Ölhöhe in dem Behälter.
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Über dem Nullpunkt o des Schauglases B ist die Marke e1 angebracht,
deren Abstand g' ven dem Nullpunkt gleich der Länge g ist. P stellt eine Querwand
dar. Der Querschnitt des Standrohres sowohl als auch des Schauglases sollte zweckmäßig
durchweg gleich sein, um einen höchst einfachen Bau der Vorrichtung zu erhalten;
jedoch kann der Querschnitt, wie noch an Hand der Abb.2 beschrieben wird, verändert
werden.
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Mit der Vorrichtung nach Abb. i arbeitet man folgendermaßen: Angenommen,
daß der Brennstoffbehälter lange genug im Betriebe war, um den Wasserspiegel in
dem Brennstoffbehälter auf eine bestimmte Höhe, z. B. nach a zu bringen, und daß
die Ventile der Meßvorrichtung geschlossen sind, und daß Standrohr und Schauglas
0I bis zu einer bestimmten Höhe über der Marke e enthalten, so geht-man zur Messung
der Ölhöhe in dem Behälter folgendermaßen vor: i. Man öffnet das Ausgleichsventil
c, wodurch das Standrohr B mit dem Oberende des Brennstoffbehälters A durch das
Ausgleichsrohr C verbunden wird. Infolgedessen wird etwa in das Standrohr B hinaufgetriebenes
Wasser sich zur Spiegelfläche a hinabsenken, und oberhalb dieses Spiegels wird sich
kein Wasser mehr aufhalten, vielmehr wird das Standrohr entsprechend dem im Rohrnetz
herrschenden Druck nunmehr mit Öl gefüllt sein.
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2. Nachdem das Wasser sich ausgespiegelt hat, öffnet man das Luftventil
d und bläst das (`51 in dem Schauglas bis zur Marke e hinunter. Das Öl wird gegen
den bereits im Behälter herrschenden hydraulischen Druck hineingeblasen. Die so
eingeführte zusätzliche Flüssigkeitsmenge ist sehr gering und wird durch die Elastizität
der sich in dem Behälter oder in der Rohrleitung oder in den Druckräumen der Pumpen
eingeschlossen befindenden Luft aufgenommen. Man kann ihr aber auch dadurch Rechnung
tragen, daß man die Flüssigkeit gegen den Druck in dem Rohr W zurückdrückt, oder
es kann auf irgendeine andere Weise die Einführung einer kleinen zusätzlichen Flüssigkeitsmenge
in dem Behälter ermöglicht werden. Derartige Mittel finden sich an derartigen Apparaten
an Bord vor und bilden keinen Teil der vorliegenden Erfindung. Bei offenem Ausgleichsventil
c wird sich der Inhalt des Standrohres B und des Ausgleichsrohres C ausspiegeln.
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3. Das Ausgleichsventil c wird jetzt geschlossen.
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q.. Man öffnet die Luftöffnung in an dem Standrohr und läßt von dem
Behälterdruck das Öl und das Wasser in dem Standrohr B in das Schauglas emporheben,
bis die Spitze der Ölsäule die obere Marke e' erreicht. Die von g und h gebildete
Ölsäule ist nun so verschoben, daß die Spitze der Ölsäule bei e' steht, und da j
a die Höhe g1 gleich der Höhe g ist, weil ja keine Volumenveränderungen in dem Öl
stattgefunden haben, so muß die Höhe hl gleich der Höhe da sein, und so erhält man
durch Ablesung, des Abstandes H' an dem Schauglas die Ölhöhe in dem Behälter A.
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5. Durch Öffnung des Ausgleichsventils c läßt man das Wasser in den
Ölbehälter zurückfallen, bis sich das Wasser mit dem Wasser in dem Behälter
A bei a ausgespiegelt hat.
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Wenn man die Ölhöhe in dem Brennstoffbehälter in der Entfernung messen
will, inüßte man das Ölrohr für den praktischen Gebrauch zu lang machen und deshalb
wendet man nicht mehr ein Standrohr von durchweg gleichem Querschnitt an, sondern
erweitert einen Teil des Standrohres zu einer Kammer. Außerdem ist, wenn der Scheitel
des Brennstoffbehälters nicht unmittelbar zugänglich ist, eine Änderung in der Führung
des Standrohres nötig oder wünschenswert.
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Diese Abänderungen sind in Abb.2 dargestellt, die dieselben Grundsätze
wie Abb. i verkörpert, nur daß eine Kammer I in dem Standrohr vorgesehen ist, und
daß Standrohr
und Ausgleichsrohr mehr Krümmungen besitzen als in
der Ausführungsform nach Abb. r .
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In Abb. 2 ist der Bau des Behälters A ähnlich dem Bau desselben in
Abb. z, nur hat das Standrohr BI eine Biegung b1, die in die Seite des Behälters
A eintritt und einen senkrechten Schenkel b2 hat, der in den Behälter eintaucht
und nahe dem Boden mündet. Auch das Ausgleichsrohr Cl hat einen Bogen cl mit einem
nach oben führenden Zweig c2, dessen Einlaßöffnung c3 dicht unter dem Behälterdeckel
liegt.
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Die beiden Rohre B1 und Cl können durch eine Anzahl übereinanderliegender
Decke oder horizontaler Zwischenwände wie Q1 und Q2 führen.
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Ferner ist in dieser Ausführungsform nicht nur das Schauglas b unter
der Kammer 1 vorhanden, sondern, noch ein weiteres Schauglas oberhalb der Kammer
I. Der Fassungsrauen der Kammer I einschließlich des Raumes der Schaugläser zwischen
den Marken ya und o ist genau gleich dem Fassungsraum des Standrohres zwischen den
Marken e und e2 und umfaßt auch den Inhalt des horizontalen Rohres b1 zwischen den
Marken x und y. Die Marke e2 entspricht der Unterkante der Decke des
Behälters A.
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Die Vorrichtung nach Abb. 2 arbeitet folgendermaßen: z. Man öffnet
das Ausgleichsrohr C; das ermöglicht der Wassersäule in dem Standrohr auf den Spiegel
a des Ölbehälters zu fallen.
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2. Man öffnet das Luftventil d und bläst das Öl herunter bis zur Marke
e an dem unteren Schauglas b.
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3. Man öffnet das Ausgleichsventil c.
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q.. Man öffnet das Luftrohr m und läßt den Behälterdruck das Öl in
dem Standrohr B bis zur Marke n des oberen Schauglases b° hinaufdrücken.
Die Zahl der Zolle Öl unterhalb der Marke o des unteren Schauglases wird dann gleich
der Anzahl der Zolle Öl in dem Brennstoffbehälter sein, d. h. h ist gleich 1a1.
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5. Durch Öffnen des Ausgleichsventils c läßt man das Wasser in dem
Standrohr in den Brennstoffbehälter zurückfallen, und der Wasserstand in dem Standrohr
richtet sich von selber nach dem Wasserstand im Brennstoffbehälter aus.
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6. In der praktischen Ausführung sollte das Standrohr immer nach Möglichkeit
am höchsten Punkt in den Behälter Eintreten, da die Ablesung ungenau wird, wenn
der Wasserstand die Höhe des horizontalen Rohres b1 erreicht. Aus einem ähnlichen
Grunde würde das Öl, wenn es annähernd durch den Wasserdruck von unten aus dem Behälter
ausgetrieben ist, in das Ausgleichsrohr Cl zu fließen versuchen, wenn nicht die
Rohrmündung sehr nahe an der Unterfläche der Behälterdecke ist.
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Wenn hier auch die Erfindung in ihrer Anwendung auf einen besonderen
Zweck beschrieben ist, nämlich zur Sichtbarmachung des Höhenverhältnisses von Öl
und Wasser in einem Unterseebootsbehälter - wofür die Erfindung besonders geeignet
ist -, so ist doch klar, daß derselbe Gedanke sich bei der Höhenmessung einer beliebigen
Zahl übereinandergeschichteter Flüssigkeitslagen verschiedenen Gewichtes in einem
einzigen Bunker, Kessel oder sonstigem Behälter anwenden läßt, bei dem Druck auf
die untere Flüssigkeitsschicht diese untere und schwerere Flüssigkeit zwingt, Querschnitte
aus der überlagernden leichteren Schicht hochzudrücken, worauf die Tiefe jeder derart
hochgedrückten Schicht in der aufgestiegenen Säule bestimmt wird.