DE394558C

DE394558C - Einrichtung zum Messen eines stroemenden Mittels

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Publication number: DE394558C
Application number: DER56382D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Publication date: 1924-04-23

Description

Einrichtung zum Messen eines strömenden mittels.

Es bestehen bereits Einrichtungen zum Mes-

sen eines strömenden Mittels, dessen Ventil

durch einen Elektromotor derart angetrieben

wird, daß es durch Änderung des freien Durch-

ganges die gleiche Differenz der Drücke zu

beiden Seiten des Ventils aufrechterhält, wobei

die Lage dieses Drosselteiles (Ventils) als Maß

dient. Die bekannten Einrichtungen dieser Art

sind sehr unvollkommen, wirken ungenau und

nicht zufriedenstellend, so daß sie überhaupt

nicht praktisch anwendbar sind.

Durch die Einrichtung nach der Erfindung

kann eine genügende Genauigkeit, Empfindlich-

keit sowie auch Einfachheit erreicht werden.

Gemäß der Erfindung ist in die Strömung ein

veränderlicher Widerstand eingeschaltet, d. i.

es wird entweder der freie Querschnitt oder

die Länge der verengten Führung oder beides

geändert, und zwar immer periodisch, z. B.

von einem Minimalwerte (großer Querschnitt)

entweder bis auf einen größten oder veränder-

lichen Wert, von welchem ab der Widerstand

wieder verringert wird, um sich im nächsten

Zeitintervalle wieder zu verstärken. Diese

periodische Veränderung in bestimmten, ge-

gebenenfalls gleichen Zeitintervallen e:folgt

durch einen beliebigen Motor oder Antrieb, und

zwar entweder elektrisch oder durch ein flüs-

siges oder gasförmiges Mittel, von einer Trans-

Inission aus usw. ; gegebenenfalls kann auch ein

gemeinsamer Antrieb zur Änderung einer An-

zahl von Strömungswiderständen angewendet

werden. Das durch den sich ändernden Wider-

stand strömende Mittel wirkt z. B. als Druck-

differenz auf ein empfindliches System (z. B.

mit einer Membran) ein, welches bei einer be-

stimmten Intensität der Wirkung eine Ände-

rung oder einen Stoß einer Hilfsenergie, z. B.

eines elektrischen Stromes, Spannung, eines

weiteren Hilfsmittels,. Änderung oder Stoß von

Licht-, Wärme-, Schall- oder elektrischen Wellen

usw., hervorruft. Da sich der Strömungswider-

stand in einem Zeitintervalle in genau be-

grenzter Meise ändert, so hängt die zeitliche

Lage der Änderung bzw., des Stoßes der Hilfs-

energie nur von der Intensität der Strömung

des Mittels durch der. Widerstand ab und diese

zeitliche La-e dient daher als Maß der Strömung.

Zum Zwecke der Messung oder Übertragung

des Strömungswertes auf beliebige Organe wird

ein sogenanntes Empfängerorgan angewendet,

welches sich im Verhältnis zur Änderung des

Strömungswiderstandes in bestimmter Bezie-

hung bzw. synchron bewegt, oder es wird ein

Hilfswert, z. B. eine Kraft, eine elektrische

Größe, derDruck eines Mittels usw., angewendet,

welcher sich in einem bestimmten Verhältnis

zur Änderung des Strömungswiderstandes än-

dert. Mit dieser Bewegung oder diesem Hilfs-

wert wirken die angeführten Änderungen bzw.

Stöße der Hilfsenergie zusammen und bewirken

entweder eine veränderliche Lage eines Teiles,

z. B. eines Zeigers, einer Registrierfeder oder

eines integrierenden (addierenden) Teiles oder

eines einen Vorgang regelnden Teiles, oder sie

wirken in einer anderen Weise, wie z. B. durch

Eintragen von Punkten oder Strichen auf ein

Registrierpapier, durch eine integrierende Be-

wegung usw.

Die Organe zur Änderung des Widerstandes

und die Empfängerorgane liegen in der Regel

entfernt voneinander, und es kann auch eine

Anzahl von Empfängerapparaten im Anschluß

an ein gemeinsames Sendeorgan, z. B. ein oder

eine Anzahl von indizierenden Apparaten, ein

registrierender und ein integrierender Apparat

usw., angeordnet werden.

Die Zeichnung zeigt schematisch ein Aus-

führungsbeispiel der Einrichtung nach der Er-

findung. Das zu messende Mittel srömt in

einem in eine Leitung eingeschaltetenGehäuse x.

Durch die Bewegung eines Teiles 3 wird der

freie Durchgang der (Öffnung in einer Wand :z

und dadurch auch der Strömungswiderstand

geändert. Der Teil 3 wird von einem Arm 4 getragen, dessen Welle 8 aus dem Teile 6 des Gehäuses = herausragt und durch einen darauf festsitzenden Hebel io verdreht wird. Ein Wechselstromsynchronmotor 40 versetzt mit Hilfe einer Übersetzung 38 eine Scheibe 36 mit seitlicher unrunder Nut 34 in Drehung. In der Nut 34 wird eine am Ende eines im Lager 23 gelagerten Hebels 18 angebrachte Rolle 32 geführt. Ein an einem seitlich vorspringenden Arm 42 einen Elektromagneten 44 tragender Teil 22 ist durch ein Gelenk 28 mit einem in einem Lager 3o gelagerten Lenker 2o und ferner durch ein Gelenk 26 mit dem Hebel 18 verbunden, so daß er immer parallel zu sich selbst verstellt wird. Ein auf dem Zapfen 26 gelagerter und durch eine Feder 25 belasteter zweiarmiger Hebel trägt an seinem Arm 24 den Anker für den Elektromagneten 44 und ist an seinem anderen Arm mit einem Haken 16 versehen, der das freie Ende des Hebels io übergreift und so diesen Hebel io entgegen der Wirkung einer denselben belastenden Feder 12 zurückhält. Die andere Endlage des Hebels io ist durch einen Anschlag 14 bestimmt.

Vor und hinter dem Strömungswiderstand 2,3 ist durch Leitungen 5o ein Gehäuse 52 angeschlossen, welches eine Membran 54 enthält. Die Bewegung dieser Membran wird durch einen Teil 56, eine Bandfeder 58, einen Hebel 6o und eine Welle 62 auf einen außerhalb des Gehäuses 52 liegenden Hebel 64 übertragen, welcher auch unter dem Einfluß einer durch eine Schraube 68 regelbaren Feder 66 steht. Die Kraft dieser Feder 66 bildet eine Gegenkraft für die auf die Membran 54 wirkende Druckdifferenz. 7o bis go ist eine später zu beschreibende Kontakteinrichtung, durch welche kurze Stromstöße hervorgerufen werden. Die Stromstöße einer elektrischen Quelle 92 werden durch eine Fernleitung 46 und Erdanschlüsse 94, 174 auf die Empfängerstelle übertragen. Dort ist ein an dasselbe Netz wie der Motor 4o angeschlossener weiterer Synchronmotor igo vorgesehen, der durch ein Getriebe 192 einen Nocken 194 antreibt. Der Nocken 194 arbeitet unter einem auf der Achse 198 eines Reibrades 2o6 frei gelagerten einarmigen Hebel, welcher einen Belastungs- und Anschlagsteil 196 trägt und mit seinem freien Ende Zoo über eine Nase einer Feder toi greift, durch die der Hebel in gehobener Lage gehalten wird. Ein am Hebel angebrachter Reibungsbacken 2io liegt am Reibrad 2o6 an. Die Feder toi trägt den Anker 2o2 eines im Stromkreis- der Quelle 92 eingeschalteten Elektromagneten 2o4. Das durch einen Sperrbacken 2o8 gegen Rückdrehung gesicherte Reibrad treibt ein in bekannter Weise eingerichtetes Zählwerk 212 an.
Außerdem kann auf der Empfangsstelle ein Registrierapparat vorgesehen sein. Bei dem beispielsweise. dargestellten Apparat treibt ein mit dem Motor 4o der Sendestelle ebenfalls synchron laufender Motor 150 unter Vermittlung einer Übersetzung 152 und eines Nockens 154 einen im Lager 158 drehbaren Hebel 16o an, der mit seinem eine Rolle 156 tragenden Ende durch die Wirkung einer nicht dargestellten Feder gegen den Nocken 154 gedrückt wird. Der Hebel 16o trägt an seinem anderen Ende ein Schreiborgan 162 und ragt unter einen Hebel 164, der mit seiner Achse 17o in Lagern 172 gelagert ist und den Anker 166 eines im Stromkreis der Quelle g2 liegenden Elektromagneten 168 trägt. In jeder Arbeitsperiode (einer Umdrehung der Nut 34 sowie der Nocken 194 und 154) bestreicht das Ende 16z des Hebels i6o die ganze Breite eines unter demselben fortbewegten-Registrierbandes 178.
Die beschriebene Einrichtung wirkt wie folgt Auf der Sendestelle wird im Gehäuse i der Querschnitt 2, 3 und dadurch auch der Strömungswiderstand durch zwangläufige Bewegung des Teiles 3 periodisch geändert, und zwar wird der Teil 3 vom Motor 4o durch die am Hebel io angreifende Nase 16 entgegen der Federwirkung 12 gegen die Drosselstelle 2 zu verschwenkt. Beim kleinen Strömungswiderstand im Querschnitt .2, 3 wird der Hebel 64 durch die Feder 66 beim Anschlag 65 gehalten. Bei einer Verstärkung des Widerstandes infolge Verkleinerung des Strömungsquerschnittes 2,3 wächst der Druck auf die Membran 54, bis in einem von der Strömungsintensität abhängigen Augenblicke ein Gleichgewicht zwischen dem Druck auf die Membran 54 und der Kraft der Feder 66 eintritt und unmittelbar darauf die auf die Membran wirkende Kraft die Kraft der Feder 66 überwiegt, wonach sich der eine verstellbare Schraube 7o tragende Hebelarm 64 zu bewegen beginnt. Durch das Ende der Schraube 7o wird ein Kontakt 72 einer Feder 74 niedergedrückt und schließt einen Stromkreis der Quelle g2 mit einem Teil 78; welcher nunmehr mitgenommen wird; der Teil 78 ist durch einen Kontakt 86 mit einem Teil 76 leitend verbunden. Sobald der Teil 76 auf eine isolierte Schraube 84 des Rahmens go stößt, wird der Kontakt 86 und dadurch auch der vorher geschlossene Stromkreis g2, 74, 72, 78, 86, 76, 44, 46, 2o4,168,174, 94, 92 wieder unterbrochen. Eine Schraube 8o bildet einen Anschlag für den Teil 78, während für den Teil 74 ein oberer Anschlag 82 des Rahmens go vorgesehen ist. Durch Regelung der Schrauben 8o und 84 kann die Dauer des Stromstoßes beliebig vorausbestimmt werden. Die federnden Teile 74, 76, 78 und der Rahmen go sind durch eine Isolation 88 voneinander getrennt. Durch den Stromstoß wird der Elektromagnet 44 erregt, der Hebel 24 entgegen der Federwirkung 25 verschwenkt und der Hebel io durch die Nase 16 freigegeben; der Hebel io kehrt durch die Wirkung der Feder 12 sowie des Druckes des strömenden Mittels samt den Teilen 3 und 4 in die ursprüngliche Lage (Anschlag 14) zurück, in welcher der größte Strömungsquerschnitt offen ist.
Durch den elektrischen Stromstoß der Quelle 92 werden auch auf der Empfangsstelle die Elektromagnete 204 und 168 erregt. Der Elektromagnet 204 zieht seinen Anker 2o2 an und der freigegebene .Hebelarm Zoo fällt mit seinem Teil 196 auf den Nocken 194. Die Fallhöhe hängt dabei von der Lage des Nockens 194 im Augenblick des Stromstoßes ab und steht folglich in einem bestimmten Verhältnis zur Strömungsgeschwindigkeit im Gehäuse i der Sendestelle. Beim Weiterdrehen des Nockens 194 wird der Teil i96 samt dem Hebel Zoo wieder gehoben, wobei er das Reibrad 2o6 mitnimmt und damit auch das Zählwerk Zia um einen der Strömungsgeschwindigkeit im Augenblick des Stromstoßes entsprechenden Betrag fortgeschaltet. Auf diese Weise kann die Menge des durch den Teil i durchgeflossenen Mittels ermittelt werden.
Der Elektromagnet 168 zieht seinen Anker 166 an und klopft mit dem Hebel 164 auf den Hebel 16o, welcher mit einem Teil 16z auf dem Papier 178 einen Punkt einträgt. Die Lage dieses Punktes entspricht ebenfalls der Strömung, weil sich der Hebel 16o synchron mit dem Meßhub des Teiles 3 der Sendestation bewegt. So entsteht auf dem Papier i78 ein Diagramm 176, welches den Verlauf der Schwankungen der Strömung auf der Sendestelle wiedergibt.
Auf der Sendestelle wird durch die Nut 34 der Hebel 24 wieder gehoben, so daß er mit seinem Haken i6 den Arm io fängt und bei der nächsten Meßperiode herunterzieht, wobei sich der beschriebene Vorgang wiederholt.
In Abb. 2 ist ein den Strömungswiderstand, z. B. durch einen Flügel 222. regelnder Teil dargestellt. Der Flügel 222 dreht sich mit seiner Achse 224 in einem in der Leitung des zu messenden Mittels eingeschalteten Gehäuse 22o. Ein außerhalb des Gehäuses auf der Achse 224 befestigter Arm 225 wird durch eine Zugstange 226 und einen im Lager 236 gelagerten zweiarmigen Hebel 234 verschwenkt, wobei die Zugstange am Hebel 225 mit ihrem Bund 228 angreift. Der Hebel 234 wird durch die unrunde Nut einer Scheibe 240 verschwenkt, welche auf die Rolle 238 des Hebels 234 einwirkt. Eine mit einem Ende auf den Hebel 225 und dem anderen Ende auf einen Bund 232 der Zugstange 226 gestützte Feder 23o dient dazu, um die Entstehung von größeren als zulässigen Druckdifferenzen vor und hinter dem Drosselorgan 222 zu verhindern. Die Klappe 222 schließt sich nämlich bei einer bestimmten Druckdifferenz nicht mehr weiter und bei weiterer Bewegung der Zugstange 228 wird bloß die Feder 230 zusammengedrückt. Auf die Leitungen 5o wird ein empfindlicher Teil nach Art des Teiles 52 gemäß Abb. i angeschlossen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit oder der Menge eines beliebigen Mittels in einer Zeiteinheit mit einem veränderlichen Strömungswiderstand und einem auf eine Äußerung dieses Widerstandes (z. B. die Druckdifferenz) empfindlichen Teil, dadurch gekennzeichnet, daß in begrenzten, gegebenenfalls gleichen Zeitintervallen der Strömungswiderstand nach einem vorausbestimmten Gesetz durch eine Hilfskraft fortschreitend geändert wird, wobei der empfindliche Teil beim Erreichen einer vorausbestimmten Intensität der Äußerung des Widerstandes (z. B. der Druckdifferenz) Änderungen einer Hilfsenergie (z. B. einen Stoß) hervorruft, welche ihre zeitliche Lage innerhalb der Grenzen dieser Intervalle ändern, wobei diese zeitliche Lage als Maß für die Strömung des Mittels dient.
2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Widerstand vom kleinsten Werte an ändert.
3. Einrichtung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Erreichen einer vorausbestimmten Intensität der Äußerung des Widerstandes die Verstärkung des Widerstandes durch die Hilfskraft aufhört.
4. Einrichtung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß beim Erreichen einer vorausbestimmten Intensität der Äußerung des Widerstandes der Widerstand selbsttätig auf seinen geringsten Widerstand zurücksinkt.
5. Einrichtung nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß beim Überschreiten einer vorausbestimmten Intensität der Äußerung des Widerstandes die Ver Stärkung des Widerstandes durch federnde Teile oder durch Schwergewicht wirkende Teile unmöglich gemacht wird.
6. Einrichtung nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß beim Erreichen einer vorausbestimmten Intensität der Äußerung des Widerstandes Änderungen einer elektrischen Hilfsenergie hervorgerufen werden.