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Verfahren und Vorrichtung zum Zählen der Dfengeneinheiten eines eine
Naterialleitung durchfließenden Stoffes. Die vorliegende Erfindung betrfft ein Verfahren
und eine Vorrichtung, um die Mengeneinheiten eines Stoffes zu zählen, welche eine
Materialleitung in einem beliebigen Zeitraum durchfließen, so daß die Stoffmenge,
z. B. Wasser, Luft, Gas, Dampf, direkt in Kilogramm oder Kubikmeter an einem Zählwerk
abgelesen werden kann. Die Erfindung setzt das Vorhandensein einer Meßvorrichtung
beliebiger, gegebenenfalls bekannter Art voraus, welche die jeweilige Geschwindigkeit
des Materialflusses bzw. die Raummenge vermittels eines Meßorgans anzeigt. Um aus
der vom Apparat angezeigten Durchflußmenge in der Zeiteinheit oder in einem kleinen
Zeitintervall die Durchflußmenge in einem beliebigen Zeitraum zu ermitteln, müssen
die wechselnden Einheitsmengen für die gesamten zu dem in Frage kommenden Zeitraum
gehörigen Einheitszeitgrößen addiert werden. Wenn beispielsweise die Raummengen,
welche der jeweiligen gleichbleibenden oder mittleren Strömungsgeschwindigkeit des
Stoffes in der Leitung entsprechen, in Zeiteinheiten von z. B. je i oder
je 5 Minuten addiert werden sollen, dann müßten, um die Durchflußmengen innerhalb
einer Stunde zu finden, die Angaben des Meßorgans für 6o oder 12 aufeinander folgende
Zeiteinheiten addiert werden. Die Addition kann mechanisch so ausgeführt werden,
daß ein Zählwerk in jeder Minute entsprechend dem Hub des Meßorgans weitergeschaltet
wird. Dabei ist vorausgesetzt, daß das spezifische Gewicht des zu messenden Stoffes
unverändert bleibt. Wenn das nicht der Fall ist, dann muß die Änderung des spezifischen
Gewichts des zu messenden Stoffes bei der Integration der Anzeigen des Meßorgans
berücksichtigt werden. Zeigt das Meßorgan z. B. die Raummenge an, welche die Leitung
in der gewählten Zeiteinheit passiert, wenn das spezifische Gewicht des Stoffes
eine bestimmte Größe hat, und ändert sich das spezifische Gewicht in der Art, daß
es doppelt so groß wird, wie es den Angaben der Meßvorrichtung zugrunde gelegt wird,
dann strömt in der Zeiteinheit die doppelte Gewichtsmenge, bei dem dreifachen spezifischen
Gewicht die dreifache Gewichtsmenge, oder es entspricht die durch das Anzeigeorgan
der Meßvorrichtung angegebene Gewichtsmenge bei doppeltem spezifischen Gewicht dem
Durchfluß in der Hälfte der Zeiteinheit, bei dreifachem spezifischen Gewicht in
einem Drittel der Zeiteinheit usw. Man erhält also in diesem Falle ein richtiges
Meßergebnis, wenn man das Zählwerk zur mechanischen Integration der Angaben der
Meßvorrichtung nicht in der Zeiteinheit, auf welche die Angaben der Meßvorrichtung
bezogen sind, einmal fortschaltet, sondern wenn man die Fortschaltung des Zählwerks
entsprechend den Angaben der Meßvorrichtung in Zeitabschnitten vornimmt, welche
dem spezifischen Gewicht umgekehrt proportional sind, also in kleineren Zeitintervallen
bei größerem spezifisch#ii. Gewicht und in größeren Zeitintervalleh bei kleinerem
spezifischen Gewicht.
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Eine Einrichtung zur Stoffmessung auf der Grundlage der vorstehenden
Erwägungen ist auf der beigefügten Zeichnung veranschaulicht in Verbindung mit einem
Meßapparat, bei dem der Hub des Meßorgan§ beispielsweise durch Drehung einer Welle
und den Ausschlag eines an dieser befestigten Schreibhebels angezeigt wird. Wenn
der Hub des Mbßorgans in anderer als drehender Bewegung, z. B. als geradliniger
Hub, erscheint, wird er zweckmäßig in geeig# neter Weise auf eine sich drehende
Hubscheibe übertragen, von welcher aus dann die Betätigung des Zählwerks erfolgt.
,
. Die Bauart ist schematisch dargestellt in Abb. i in Seitenansicht
und in Abb. -- in Vorderansicht.
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Die Abb. 3, 4 und 6 zeigen Einzelteile, während Abb.
5 und 7 Ausführungsformen für die Messung von Stoffen zeigen, deren
spezifisches Gewicht während der Messung einer Änderungunterliegt.
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Die Abb. 8 bis io veranschaulichen, ebenfalls schematisch,
eine weitere gegenüber der Ausführungsform nach Abb. i und 2 abgeänderte Ausführungsforin.
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Auf der Welle 31 des Meßapparates sitzt der S chreibhebel i,
der auf der Papiertrommel 2 wie üblich ein Diagramm aufschreibt. Mit dem Schreibhebel
i fest verbunden ist eine Hubscheibe 3, die also immer den gleichen Winkelausschlag
hat wie der Schreibhebel i. Am Umfang der Hubscheibe 3 sind Einzelkontakte
4 angebracht, deren Gesamtlänge dem vorkommenden größten Hub bzw. dem größten Winkelausschlag
des Schreibhebels entspricht. Der erste Kontakt sitzt genau unter der Mitte des
Schreibhebels, so daß also seine Stellung immer mit der des Schreibhebels übereinstimmt.
Die Hubscheibe ist in Abb. 3 einzeln dargestellt. Vor dieser Hubscheibe ist
eine Trennscheibe 5
angebracht, welche in Abb. 4 einzeln dargestellt ist.
Sie ist am Apparat so befestigt, daß die
höchste Stelle
6 sich genau vor der Nullstellung des Schreibhebels befindet. Von der höchsten
Stelle 6 nimmt. der Umfang der Scheibe allmählich über 7 nach
8 ab. Er ist bei 7 etwas größer wie der der Kontakte 4, bei
8 etwas kleiner wie dieser. Ein Einzelkontakt 9, aus einem dünnen,
federnden Blättchen bestehend, wird durch ein Uhrwerk io in Umdrehung versetzt und
schleift dabei auf der Trennscheibe 5. Sobald er an die Nullstellung
6 kommt, schnappt er von der Trennscheibe ab und schleift nun auf den Kontakten
4, bis er, in der Stellung des Schreibhebels angekommen, von dem letzten Kontakt
abschnappt auf den kleineren Durchmesser 8
der Treinischeibe. Der Kontakt,
der von dem Uhrwerk, z. B. einmal in i Minute oder in 5 Minuten einmal gedreht
wird, tastet in dieser Zeit die der Stellung des Schreibhebels entsprechenden, hinter
der Erhöhung 6 der Trennscheibe freigelegten Kontakte ab. Der Anzahl dieser
Kontakte entsprechend wird durch den Kontakt 9 der Strom einer Stromquel1Q
13 eingeschaltet und der Anker 16 eines Elektromagneten 12 wird ebensooft angezogen
und schaltet mit dem Sperrzahn 14 #Ln dem Sperrad 15 das Zählwerk ii vorwärts.
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Die Anzahl der Kontakte 4 und die Schaltung im Zählwerk werden so
gewählt, daß die, geschalteten Zahlen direkt die von dem Meßapparat gemessene Stoffmenge
in Kilogramm oder Kubikmeter anzeigen.
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Das Zählwerk kann auch derart betätigt werden, daß seine Zahlen durch
ein besonderes Uhrwerk gleichmäßig fortbewegt werden. In diesem Falle schaltet der
Kontakt 9 des Uhrwerks während der ganzen Dauer der Freilegung des Kontaktstreifens
4 ein. Dieser Kontaktstreifen erhält dann keine Zähne, d. h. Einzelkontakte,
wie in Abb. 6 dargestellt. Das Uhrwerk des Zählwerks ii läuft also, solange
der Kontakt 9 am Rade 3 eingeschaltet ist -und steht still, wenn dieser
äuf der IsoliQrscheibe 5 läuft, also der Strom ausgeschaltet ist. In diesem
Falle wird die Länge des Kontaktstreifens und die Schaltung im Zählwerk so gewählt,
daß die geschalteten Zahlen die von dem Meßapparat gemessene Stoffmenge direkt in
Kilogramm oder Kubikmeter anzeigen. Das Ein- und Ausrücken des Uhrwerks erfolgt
in geeigneter Weise durch einen Elektromagneten 12.
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Statt den Hub des Schreibliebels durch elektrische Kraft auf einen
Zähler zu übertragen, kann dies, wenn eine Fernanzeige nicht erforderlich ist
' auch direkt geschehen.
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Eine Ausführungsform einer solchen Vorrichtung ist beispielsweise
schematisch in Abb. 8
und 9 dargestellt.
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Die Drehung der Schreibhebehvelle wird, wie in Abb. i und 2 dargestellt,
direkt durch Kupplung oder, wie in Abb. 5 und 7 beispielsweise dargestellt,
durch eine Übersetzung auf eine Hubscheibe 3 übertragen. In dein Ausführungsbeispiel
nach Abb. 8 ist die Übersetzung wie in Abb. 7 durch eine Schnurscheibe
35 angenommen. Diese Hubscheibe ist, wie in Abb. io gesondert gezeichnet,
außen glatt. Ihr Durchmesser ist von dem Punkt 44 links herum bis 45 kleiner, bei
47 gleich und bei 48. größer als der Durchmesser der Trennscheibe 5. Diese
Trennscheibe 5 ist genau so wie bei den vorher beschriebenen Ausführungsformen
ausgebildet, d. h. sie hat bei 6 im Nullpunkt den Übergang vom größeren
Durchmesser 7 auf den kleineren8. Der schräg ansfeigende Übergang 46 der
Hubscheibe 3 steht in der Nullage des Apparates genau hinter 6.
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Das Uhrwerk io bewegt einen Arm 49, an welchem oben eine Rolle
50 gelagert ist, die auf dem Umfang der Hubscheibe 3 bzw. der Trennscheibe
5 läuft. Die Welle dieser Rolle 5o ist an einer, in zwei Führungen an dem
Arm 49 verschlebbaren Stange 51 befestigt, welche durch eine Feder 52 dauernd
abwärts gedrückt wird. Unteri ist diese Stange zu einer Schneide ausgebildet, welche
in das Schaltrad 51 des Zählers ii eingreift, wenn die Stange ihre tiefste
Stellung einnimmt. Dies ist der Fall, solange die Rolle 50 auf dem kleinsten
Durchmesser der Hubscheibe 3 läuft. Die Schneide wird aus dem Schaltrad herausgehoben,
sobald die Rolle 50 über die Schräge 46 auf den größeren Durchmesser der
Hubscheibe 3 emporsteigt und solange sie auf dem Umfang der Trennscheibe
läuft. Diese Kupplung k2nn natürlich auch auf jede andere geeignete Weise vorgenommen
werden.
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Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: Der Umfang der-. Hubscheibe
3 vom Nullpunkt 6
bis zur Schräge 46 entspricht dem jeweiligen Hub
des Meßapparates bzw. dem Ausschlag des Schreibhebels.
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-Die von dem Uhrwerk io im Kreise geführte Rolle 5o läuft zunächst
z. B. auf dem größeren Durchmesser 7 der Trennscheibe 5. Im N' 1111-punkt
6 sinkt sie auf den kleineren Durchmesser 44 der Hubscheibe 3 herab,
so daß die Schneide der Stange 51 in das Schaltrad 53
des Zählwerks ii eingreift
und dieses hierdurch mit dem Dreharm 49 des Uhrwerks kuppelt. Das Uhrwerk io schaltet
somit den Zähler ii so lange vorwärts, bis an der Schräge 46 die Rolle auf den größeren
Durchmesser 48 der Hubscheibe 3 emporsteigt und damit die Kupplung des Schaltrades
53 mit dem Dreharm 51 unterbricht. Das Zählwerk wird also in dem Zeitabschnitt
gleich einer Umdrehung des Armes 49 um die dem Hub des Meßapparates bzw. der Strecke
6-46 der Hubscheibe entsprechenden Einheiten vorwärtsgeschaltet. Die Länge der Kupplungsstrecke
6-46 und die Schaltung im Zählwerk wird so gewählt, daß die geschalteten Zahlen
direkt die von dem
Meßapparat gemessene Stoffmenge in Kilogramm
oder Kubikmeter anzeigen.
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Diese Einrichtungen nach Abb. i und 2 und Abb. 8 und
9 geben die richtigen Stoffmengen am Zählwerk nur dann an, wenn das spezifische
Gewicht des zu messenden Stoffes unverändert bleibt. Ändert sich dieses Gewicht,
so muß die gemessene Stoffmenge stets in Abhängigkeit von dem jeweiligen spezifischen
Gewicht gebracht -werden. Bei gesättigtem Dampf ist das spezifische Gewicht z. B.
proportional dem je--weiligen Druck. Die Anzeige des Zählwerks muß in diesem Falle
also von dem Dampfdruck abhängig gemacht werden. Bei überhitztem Dampf und bei pennanenten
Gasen ist das spezifische Gewicht außerdem abhängig von der Temperatur. Auch diese
muß also bei der gemessenen Stoffmenge berücksichtigt werden.
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Das geschieht bei vorliegender Erfindung z. B. durch die in Abb.
5 schematisch dargestellte Einrichtung.
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In einem Zylinder --2 wird durch ein Rohr 24 der Druck des zu messenden
Dampfes eingeführt. vorgeschoben, Durch diesen und zwar Druck so wird weit, der
bis Kolben er einem 2, Gewicht 28, das in bekannter Weise an einer durch
die Zahnstange 26 unter Vermittlung des Zahnrades 27 gedrehten Kurve
aufgehängt ist, das Gleichgewicht hält. Statt des Ausgleiches durch ein Gewicht
kann auch eine Feder oder ein anderes geeignetes Mittel gewählt werden.
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Die Kolbenstange verschiebt durch einen an ihr befestigten Ansatz
25 den in einer Führung 30 gleitenden Schlitten 21, auf
-dem eine Trommel ig drehbar gelagert ist. Die Trommel wird durch das Uhrwerk
io z. B. einmal in i Minute gedreht. Die Drehung wird durch ein Reibrädchen 2o auf
den Kontakt 9 übertragen, der dann, genau wie bei der ersten Einrichtung
nach Abb. i und 2, die Schaltung des Zählwerks bewirkt.
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Bei den verschiedenen Drucken des Dampfes, also bei den. verschiedenen
Stellungeno bis 4 des Kolbens, und damit der Trommel ig erhält der Kontakt verschieden
große Umdrehungszahlen. Bei dem höchsten Druck ist die Umdrehungszahl am größten,
d. h. die Kontakte 4 Nverden in der Zeiteinheit bei hohem Druck öfter abgetastet
wie bei niedrigem Druck. Das Verhältnis der Umdrehungszahlen wird durch entsprechende
Bemessung des Durchmessers der Trommel ig so festgelegt, daß jeder Dampfspannung
entsprechend das richtige Dampfgewicht am Zähler unmittelbar angezeigt wird.
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Die Zeitabschnitte, während deren die Kontakte 4 der Scheibe
3 mit dem Kontakt 9 in Verbindung stehen, werden nach einer anderen
Ausführungsart dadurch verändert, daß die Gesamtlänge der Kontakte 4 nach Abb.
3 oder des Kontaktes nach Abb. 6 - oder der Strecke 6 - 6
_T
nach Abb. 8 verändert wird. Auch auf diese Weise werden die Zeitabscb-nitte
z. B. länger, wenn eine größere Länge der Strecken 4 bzw. 4-46 bei unveränderter
Umdrehungszahl des Kontaktes 9 bzw. der Rolle So (Abb. 8) während
einer Umdrehung des Uhrwerksarmes wirksam bleiben.
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Die Ausführung dieser Vorrichtung erfolgt in der in Abb.
7 schematisch dargestellten Weise. Der Hub des Schreibhebels i wird durch
eine an einem mit ihm fest verbundenen Kreissektor 3?, befestigte Schnur 43 über
Leitrollen 33 und 34 auf die Hubscheibe 3 übertragen. Die Schnur43
wird durch eine auf der Achse der mit der Hubscheibe 3 fest verbundenen Schnurscheibe
35 befestigte Spiralfeder 36, deren zweites Ende an einem festen Punkt
befestigt ist, stets gespannt erhalten. Durch Verschieben der Rolle 33 wird
die Schnur verlängert oder verkürzt und dadurch auch die Länge des Hubweges 4 bzw.
4-46 in Abb. 8, welcher hinter der Trennscheibe 5 freigelegt wird,
verkürzt oder verlängert.
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Die Verschiebung erfolgt durch einen Kolben 23, der sich in
einem Zylinder 22 unter Einwirkung des beispielsweise durch 24 eintretenden Dampfdruckes
bewegt, bis er der Feder 37 das Gleichgewicht hält.' Die Achse der Rolle
33 wird durch einen Stein, eine Rolle oder ein sonst geeignetes Mittel
38 auf einer Kurve, die als Schlitz 39 oder sonst in geeigneter Weise
ausgebildet ist, geführt, während sie gleichzeitig geradlinig in emieln Schlitz
40 oder in sonst geeigneter Weise geführt wird. Die Kurve 39 ist beispielsweise
um eine Achse 41 drehbar und wird am anderen Ende oder auf sonst geeignete Weise
durch die Kolbenstange 42 verschoben. Hierdurch erhält die Rolle 33
eine solche
Verschiebung und damit die Schnur 43 eine solche Verlängerung oder Verkürzung, daß
die7 freigelegte Hublänge 4 bzw. 4-46 (Abb. 8) und damit der Zeitabschnitt,
während dessen der Kontakt 9 bzw. die Rolle 5o bei gleichbleibender Umdrehungszahl
von 9 bzw. von 49 (Abb. 8) mit 4 bzw. 4-46 (Abb. 8) in Berührung
ist, dem jeweiligen spezifischen Gewicht, welches dem Druck des Dampfes proportional
ist, entspricht. Das Zählwerk ii wird also je nach der längeren oder kürzeren
Dauer der Einschaltung länger oder kürzer betätigt, wodurch die Anzeige größer oder
kleiner wird.
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In der gleichen Weise, wie beispielsweise die Berücksichtigung der
Änderung des spezifischen Gewichts des Stoffes in Abhängigkeit von dem Druck in
der in den Ausführungsbeispielen nach Abb. 5 und 7 dargestellten Art
vorgenommen wird, erfolgt sie auch für die Änderung des spezifischen Gewichts infolge
Änderung der Temperatur des Stoffes. In diesem Falle wird beispielsweise in die
Leitung, durch welche der zu messende Stoff strömt, ein geschlossenes Gefäß
nach
Art eines Thermometers eingebaut, welches mit einem bei Temperaturerhöhung sich
stark ausdehnenden Stoff, z. B. Quecksilber, Äther, einem verflüssigten Gas o. dgl.,
gefüllt ist. Das unter der Wärmeeinwirkung sich ausdehnende bzw. Abkühlung sich
zusammenziehende Füllmittel wird in einen Zylinder 22, wie in Abb.
7 beispielsweise dargestellt, eingeleitet und wirkt in diesem genau so wie
bei Druckänderung nach Abb. 7 beschrieben und dargestellt. Die Einrichtung
wird neben die für Druckänderungengegebenenfalls notwendig werdende parallel geschaltet,
so daß sie durch eine zweite in den Schnurlauf 43 (Abb. 7) eingeschaltete
Rolle 33 die Schnurlänge beeinflußt.
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Bei kleinen Ausschlägen des Schreibhebels wird der AusscI-Aag der
Hubscheibe zweckmäßig vergrößert durch Einschaltung einer Übersetzung, z. B. durch
Kegelräder 17-18 (Abb.5) zwischenSchreibhebelwelle3i undKontaktscheibenwelle, oder
durch verschieden große Durchmesser der Antriebsrolle bzw. des Sektors
32 und der getriebenen Rolle 35 auf der Hubscheibe in Abb.
7. Diese Vergrößerung des Ausschlages der Kontaktscheibe kann auch auf andere
geeignete Weise erfolgen.
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Wenn der Hub des Meßapparates nicht wie in vorliegenden Ausführungsbeispielen
durch Drehung einer Welle angezeigt wird, also ein Kreis ist, sondern beispielsweise
geradlinig oder sonstwie ist, so wird diese geradlinige oder sonstige Bewegung durch
eine geeignete Vorrichtung auf die Hubscheibe 3 übertragen, also in eine
Drehbewegung dieser Scheibe verwandelt.