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Vorrichtung zum Messen der Höhe oder der Strömung oder des Druckes
einer Flüssigkeit mittels in den Stromkreis eines 1Vleßinstrumentes eingeschalteter
Widerstände und einer drehbaren Kontaktvorrichtung, deren Winkelstellung sich in
Abhängigkeit von der zu messenden Größe ändert. Zur elektrischen Messung von Wasserständen
und ähnlichen veränderlichen Größen sind Vorrichtungen im Gebrauch, bei denen eine
Kontaktvorrichtung, die sich in Abhängigkeit von der zu messenden Größe verschiebt,
den Widerstand im Stromkreise eines Amperetneters v erändert. Es sind hierzu mehrfach
Kontaktvorrichtungen vorgeschlagen worden, die aus einer.Quecksilber enthaltenden
Röhre bestehen, in die die Kontakte der verschiedenen Widerstände in verschiedener
Höhe eingeführt sind. Der Stand des Quecksilbers ändert sich dabei entweder manometrisch
in Abhängigkeit von der zu messenden Größe oder dadurch, daß der Neigungswinkel
der Röhre durch eine von der zu messenden Größe beeinflußte Vorrichtung verändert
wird.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Meßvorrichtung dieser Art, bei der
das Neue darin besteht, daß die Kontakte der einzelnen Widerstände in ein rundes,
drehbares Gehäuse am Umfang eingeführt sind und daß eine mit der Rückleitung ständig
in Verbindung stehende leitende und leicht bewegliche Masse, wie z. B. Quecksil!:er,
die bei einer langsamen Drehung des Gehäuses stets an dessen tiefster Stelle verbleibt,
durch Drehen des Gehäuses über die Kontakte hinweggeführt wird. Das Quecksilber
könnte jedoch auch durch Metallkugeln o. dgl. ersetzt werden.
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Ein Ausführungsbeispiel einer derartigen Vorrichtung ist in Abb. r
im Schnitt dargestellt. Abb. 2 zeigt das Schaltungsschema der Vorrichtung.
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In Abb. t ist angenommen, daß die Drehung der Vorrichtung durch einen
Schwimmer bewirkt wird, jedoch könnte auch irgendeine andere mechanische Vorrichtung
dazu verwendet werden, um den Apparat als Funktion der Bewe.-ung des beweglichen
Teils zu drehen, gleichviel welcher Art dieser bewegliche Teil u~.d das Gesetz seiner
Verschiebung ist.
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Die Vorrichtung besteht aus einem flachen Gehäuse 36 aus Isolierstoff,
dessen Welle X-1' drehbar gelagert ist und in Abhängigkeit von der zu messenden
Größe gedreht wird. Nach der Darstellung der Abb. z dient hierzu ein Schwimmer 33,
der mittels einer Zahnstange 34 in ein auf der Welle X-Y sitzendes Ritzel 35 eingreift.
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An dem Gehäuse 36 ist eine Anzahl von Widerstandsspulen beispielsweise
in der in Abb. r dargestellten Weise angebracht. Die Widerstände sind in der aus
Abb.2 ersichtlichen Weise h intereinändergeschaltet und mit Kontaktstiften 4o verbunden,
die am Umfang des Gehäuses 36 in dieses eingeführt sind.
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Das Gehäuse ist durch einen Deckel 37 aus einem gegen das Quecksilber
unempfindlichen Metall abgeschlossen. Ein Schraubstöpsel 38 ermöglicht das Eingießen
einer . geringen Menge Quecksilber 39 in das Gehäuse.
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Die verschiedenen Abschnitte des Widerstands sind in der in Abb.2
angedeuteten Weise mit Kontakten .4o verbunden. Diese Abbildung zeigt schematisch
einen Schnitt durch das Gehäuse 36 in einer durch die Kontakte gehenden Ebene.
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Das Quecksilber 39 befindet sich stets in vollkommenem elektrischen
Kontakt mit dem Deckel 37 des Gehäuses, und da dieser Deckel durch seine Achse X-Y
und deren Lager oder zur größeren Sicherheit noch durch Schleifl:ürsten mit dem
Körper des Apparats in Verbindung steht, verbindet das Quecksilber stets die unten
befindlichen Kontakte des Widerstands während der Umdrehung des Gehäuses 36 mit
dem Körper des Apparats. Es läßt sich also stets eine gute elektrische Verbindung
zwischen dem Quecksilber 39 und einem der Pole der Stromquelle .1 .1 herstellen.
Diese Verbindung könnte auch durch einen Metallring auf der einen Seite des Gehäuses
36 gebildet werden.
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In Abt). 2 ist angenommen, daß das Quecksilber nur den ersten Kontakt
erreicht. Da die Stromquelle .I1 an das andere Ende des Widerstands angeschlossen
ist, liegt dieser ganz im Stremkreis, und der Strom ist sehr schwach. Dreht sich
das' Gehäuse 36 in der Pfeilrichtung, so wandert das Quecksilber 39 gegenüber dem
l#NTiderstand und schaltet diesen nach und nach aus, wobei der Strom entsprechend
anwächst.
Ist zwischen die Stromduelle .4i und den Widerstand ein
Amperemeter 4.2 und ein Amperestundenniesser 4.3 in den Stromkreis eingeschaltet,
so zeigt ersteres den augenblicklichen Wert und der letztere das Integral des Stroms
in -jedem Augenblick an, und da zwischen dem Strom und der zu messenden Strömungsmenge
der Flüssigkeit bekannte gesetzmäßige Beziehungen bestehen, zeigt ersterer Apparat
den augenblicklichen Betrag der Strömungsmenge zur Zeit der Ablesung und letzterer
Apparat den Gesamtbetrag der seit Beginn der Strömung durchgelaufenen Flüssigkeitsmenge
an.
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Abb. r zeigt eine zweckmäßige Anordnung der verschiedenen Abschnitte
des Rheostats, jedoch kann selbstverständlich auch irgendeine gleichwertige Anordnung
verwendet werden.
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In jedem Falle ist es nur erforderlich, die verschiedenen Abschnitte
des Rheostats so zu bemessen, daß der elektrische Strom und die Strömungsmenge der
Flüssigkeit dauernd das gleiche Verhältnis zueinander beibehalten.
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Haben z. B. die zwischen je zwei Kontakten liegenden Abschnitte des
Rheostats alle den gleichen Wert und- haben die Kontakte alle den gleichen Abstand
voneinander, so nimmt der Strom bei der Drehung des Rheostats von seinem Minimum
bis zu seinem Maximum in Form einer Hvperbel zu. Erfolgt die Zunahme der zu messenden
Strömungsmenge selbst ebenfalls als hyperbolische Funktion der senkrechten Verschiebung
des Schwimmers, so wird das richtige Verhältnis der Drehung zur Verschiebung des
Schwimmers einfach dadurch hergestellt, daß man den wirksamen Teil des Zahnrads
35 als zur Achse konzentrischen Kreisbogen ausbildet.
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Besteht jedoch zwischen der Verschiebung des beweglichen Teils und
der zu messenden Strömungsmenge eine andere Gleichung als die einer Hyperbel, so
muß man entweder die Entfernung der Kontakte oder die Größe des Widerstands der
aufeinanderfolgenden Abschnitte entsprechend bemessen oder zur Drehung des Gehäuses
eine andere mechanische Vorrichtung verwenden, durch die andere Beziehungen zwischen
der Drehung und der Verschiebung des beweglichen Teils eingeführt werden. :Ulan
kann auch verschiedene dieser Mittel gleichzeitig anwenden, um den Rheostaten der
auszuführenden Messung anzupassen.
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Da ein derartig angeordneter Rheostat sehr handlich ist, eignet er
sich zu sehr verschiedenen Verwendungszwecken.
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Beispielsweise steht bei einem Dampfmesser, bei dem ein amperetnetrischer
Messer zur Summierung der Strömungsmengen des Dampfes in einem Rohr verwendet wird,
der von dem Apparat ausgehende elektrische Strom als Funktion der Strömungsmenge
und die Umdrehungsgeschwindigkeit des Messers bei einem bestimmten Dampfdruck iin
einem festen Proportionalitätsverhältnis. Ändert sich der Dampfdruck, so bleibt
das gelieferte Dampfvolumen das gleiche, während sich das Gewicht ändert. Zu messen
ist aber das Gewicht und nicht das Volumen. Der Proportionalitätskoeffizient zwischen
dein elektrischen Strom und der Umdrehungsgeschwindigkeit des Messers ist zu ändern,
was gewöhnlich durch einen zum Messer parallel geschalteten Widerstand geschieht.
Dieser Widerstand kann in der vorher- beschriebenen Weise angeordnet werden, indem
die Drehung des Gehäuses durch einen metallischen Druckmesser oder durch einen Druckmesser
bewirkt wird, der von dem Druck des Dampfes, dessen Ströniungsmenge zu messen ist,
angetrieben wird.
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Bringt man diesen Rheostat unter die Abhängigkeit von dem Teil, der
die Strömungsgeschwindigkeit des Dampfes mißt, so kann man ihn zur Regelung der
Erregung eines Hauptstrommotors benutzen, der einen Ventilator zur Erzeugung eines
verstärkten Zuges für den Dampfkessel und die selbsttätige Feuerung antreibt, so
daß eine Zunahme des Dampfverbrauchs eine Zunahme der Dampferzeugung verursacht.
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Die Erfindung ist nicht auf das angegebene Beispiel beschränkt, und
dieses soll nur zeigen, wie vielseitig ein nach der Erfindung angeordneter Widerstand
verwendbar ist. Das Quecksilberbad kann durch 'eine pulverförmige, elektrisch leitende
Masse, beispielsweise Metallkugeln, oder auch durch einen Schleifkontakt ersetzt
werden.