DE808891C

DE808891C - Ring balance for pressure and quantity measurement

Info

Publication number: DE808891C
Application number: DEL1021A
Authority: DE
Inventors: Rico Hofmann; Dr Ruedi Koller; Albin Laternser; Jakob Ruetsch; Paul Zamboni
Original assignee: Landis and Gyr AG
Current assignee: Landis and Gyr AG
Priority date: 1949-03-05
Filing date: 1950-01-27
Publication date: 1951-07-19

Description

Ringwaage für Druck- uüd Mengenmessung Ringwaagen in Verbindung mit Staugerät sind als besonders betriebssichere Mengenmeßgeräte bekannt und werden für Gasmessung bei kleinen statischen Drücken und auch als Mengenmesser für Dampf, Preßgas, Wasser und sonstige unter Druck stehende Flüssigkeiten angewendet. Ohne Staugerät und ohne Radizierung finden sie Anwendung für Druck-, Zug-, Differenzdruckmessung, für Dichtemessung usw. Bei diesen Waagen ist besonders für Mengenmessung der Meßbereich wegen der quadratischen Beziehung von Differenzdruck und Menge beschränkt, und er erreicht nicht den Meßbereich von Schwimmermanometern, insbesondere solcher mit Erweiterung in der Niveaugegend der Sperrflüssigkeit. Unter etwa 15 °'" o des Endwertes kann man mit Ringwaagen beschränkter Baugröße nicht messen. Mit Schwimmermanometern ist dies aber mit entsprechend hohem Wirkdruck und Hg-Gewicht der Sperrflüssigkeit bis auf etwa 2 ° /o vom Endwert möglich. Bei Gasringwaagen kann man bei etwa I6 bis 25 mm WS max. Wirkdruck höchstens auf etwa 20 °,',) Menge vom Endwert herunter messen, was mit Bezug auf den Differenzdruck immerhin nur mehr 4 °/O vom Endwert entspricht. Bei tieferen Wirkdrücken werden deshalb die Ringwaagen durch Tauchgiocken ersetzt.Ring scales for pressure and quantity measurement Ring scales in conjunction with Storage devices are known and are being used as particularly reliable quantity measuring devices for gas measurement at low static pressures and also as a flow meter for steam, Compressed gas, water and other pressurized liquids are used. Without They are used for pressure, tension, differential pressure measurement, and without root extraction. for density measurement, etc. The measuring range of these scales is especially useful for measuring quantities limited because of the quadratic relationship of differential pressure and quantity, and he does not reach the measuring range of float manometers, especially those with Extension in the level area of the barrier liquid. Below about 15 ° '"o of the final value you cannot measure with ring scales of limited size. With float manometers but this is with a correspondingly high differential pressure and Hg weight of the barrier liquid possible up to about 2 ° / o of the final value. With gas ring balances you can start at about I6 Up to 25 mm WS max. differential pressure to a maximum of approx. 20 °, ',) amount down from the final value measure what with reference to the differential pressure after all only 4 ° / O of the final value is equivalent to. At lower effective pressures, the ring weighers are therefore dipped replaced.

Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine Ringwaage für Druck- und Mengenmessung, in deren Rohrring eine einseitige Erweiterung vorgesehen ist, die bei unbelasteter Waage in der Zone des Sperrflüssigkeitsniveaus im Rohrring liegt. The present invention is a ring balance for pressure and Quantity measurement, in the pipe ring of which a one-sided extension is provided that is in the zone of the barrier liquid level in the pipe ring when the balance is unloaded.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Fig. I und 2 veranschaulichen schematisch die Waage in zwei verschiedenen Stellungen, und die Fig. 3 und 4 sind Diagramme. The drawing shows an embodiment of the invention. the Fig. I and 2 illustrate schematically the balance in two different positions, and Figs. 3 and 4 are diagrams.

Bei Ringwaagen ist der Ring aus einem kreisförmig gebogenen, runden Rohr gebildet, und diese Ringe erfordern für die praktischen Bedürfnisse bis zu 4 kg Hg als Sperrflüssigkeit, weil sie für möglichst hohen Wirkdruck mit entsprechend großem Ringdurchmesser gebaut werden müssen. Sie sind entsprechend schwer, und der Meßbereich ist deshalb, wie bereits bemerkt, beschränkt. Die Drehung des Ringes erfolgt bekannterweise durch die Hg-Verlagerung von der einen auf die andere Seite des Ringes bzw. durch Einwirken des Wirkdruckes, der von einem Staugerät erzeugt wird, auf die im oberen Teil des Ringinnern vorgesehene Trennwand. Das Wirkmoment wird durch ein Gewicht im Gleichgewicht gehalten, bzw. dieses Gewicht bildet die Richtkraft. Je größer der Wirkdruck, um so größer wird dieses Gewicht. In the case of ring scales, the ring is made from a circularly curved, round one Tube formed, and these rings require up to for practical needs 4 kg Hg as the sealing liquid, because it is used for the highest possible differential pressure with accordingly large ring diameter must be built. They are correspondingly heavy, and the As already noted, the measuring range is therefore limited. The rotation of the ring is known to occur through the Hg shift from one side to the other of the ring or by the action of the differential pressure generated by a storage device on the partition provided in the upper part of the inside of the ring. The moment of action is kept in equilibrium by a weight, or this weight forms the Straightening force. The greater the differential pressure, the greater this weight becomes.

In der Fig. I ist die neue Ringwaage gemäß dem Ausführungsbeispiel in der Nullage dargestellt. I ist der Ring mit gleichförmigem Querschnitt. Auf der linken Seite ist die Erweiterung 2 in den Ring eingefügt. Diese ist als nach außen gerichtete runde Rohrschleife mit kreisförmigem Querschnitt angenommen, wobei der Querschnitt gleich dem Rohrquerschnitt des Ringes ist. Diese Schleife ist dazu um einen Betrag a aus der horizontalen Mittellinie des Ringes nach unten versetzt. Letzteres hat den Zweck einer guten Ausnutzung des Fassungsvolumens des Ringes für den maximalen Wirkdruck und setzt die Menge der Sperrflüssigkeit und damit dessen Hg herab. 3 ist ein Anschluß kopf des Ringes für die flexiblen Zuleitungen 8, welcher Kopf auch die Trennwand 3a, die den Ring I in die beiden Druckkammern unterteilt, enthält; gsind die festen Anschlußstellen für die Zuleitungen 8. 4 ist ein Lagerbock, der sich vom Anschlußkopf 3 gegen das Zentrum des Ringes I erstreckt und im Ringzentrum eine Pfanne 5 trägt, die sich auf eine Schneide 6 abstützt, die ihrerseits in einen Lagerbock 7 des Ringwaagengehäuses eingesetzt ist. I3 ist das den Meßdruck übertragende Medium, das bei Dampf- und Wassermessungen Wasser, bei Preßgasmessungen das Preßgas selbst ist. 14 ist die Sperrflüssigkeit bzw. das Hg. Ioist ein Gegengewicht zur Erweiterung 2 und II ein Balancegewicht zum Anschlußkopf 3, dem Lagerbock 4 und zu den flexiblen Zuleitungen 8, die, wie üblich, aus dünnen federnden Rohren bestehend gedacht sind. In Fig. I is the new ring balance according to the embodiment shown in the zero position. I is the ring of uniform cross-section. On the Extension 2 is inserted into the ring on the left. This is as outward directed round pipe loop with a circular cross-section, the Cross-section is equal to the pipe cross-section of the ring. This loop is about to do this offset an amount a from the horizontal center line of the ring downwards. The latter has the purpose of making good use of the volume of the ring for the maximum differential pressure and sets the amount of barrier fluid and thus its Hg down. 3 is a connection head of the ring for the flexible leads 8, which Head also the partition 3a, which divides the ring I into the two pressure chambers, contains; gsind the fixed connection points for the supply lines 8. 4 is a bearing block, which extends from the connection head 3 towards the center of the ring I and in the center of the ring carries a pan 5, which is supported on a cutting edge 6, which in turn in a Bearing block 7 of the ring balance housing is used. I3 is the one that transmits the measuring pressure The medium is water for steam and water measurements and the press gas for press gas measurements itself is. 14 is the barrier fluid or the Hg. Io is a counterweight to Extension 2 and II a balance weight to the connection head 3, the bearing block 4 and to the flexible supply lines 8, which, as usual, consist of thin resilient tubes are intended.

Das Gewicht II ist so bemessen, daß die Ringwaage bei Wirkdruck Null in der gezeichneten Nullage steht.The weight II is dimensioned in such a way that the ring balance is at zero differential pressure is in the drawn zero position.

Die aus den Rohren 8 gebildete federnde Zuleitung ist dabei gespannt. In der Mittellage der Waage ist diese entspannt und in der Endlage, d. h. beim Maximalausschlag, wieder gespannt. Wenn der Anschluß kopf 3 und der Lagerbock 4 entsprechend leicht sind, so kann das Balancegewicht II weggelassen werden. 12 stellt das eigentliche Eichgewicht der Waage dar, das sich einzig nach dem Wirkdruck bzw. dem absoluten Meßbereich richtet. Das Hg-Niveau liegt in Nullage so, daß die Sperrflüssigkeit in die Schleife 2 eindringt (Fig. I links), und die genaue Lage des Hg-Niveaus wird experimentell bestimmt.The resilient supply line formed from the tubes 8 is tensioned. In the middle position of the balance it is relaxed and in the end position, i. H. at the maximum deflection, excited again. If the connection head 3 and the bearing block 4 accordingly easily the balance weight II can be omitted. 12 represents the real thing The calibration weight of the balance is based solely on the differential pressure or the absolute Measuring range. The Hg level is in the zero position so that the barrier fluid penetrates loop 2 (Fig. I left), and the exact location of the Hg level is determined experimentally.

Werden nun die beiden Anschluß köpfe g der Leitungsrohre 8 einem Differenzdruck bzw. einem maximalen Wirkdruck ausgesetzt, so wird die Sperrflüssigkeit 14 aus der Schleife 2 verdrängt, und ihr Niveau steigt im Ring I auf der der Schleife gegenüberliegenden Seite. Dadurch dreht sich der Ring in Richtung des Pfeiles in Fig. I unter Steigen des Hg im rechten Schenkel des Ringes rechts herum. Hg-Säule und Eichgewicht 12 halten sich hierbei das Gleichgewicht, und wenn der maximale Ausschlag = 100 () o erreicht ist, d. h. das Hg die in Fig. 2 mit h bezeichnete Niveaudifferenz erreicht hat, hat die Waage die Stellung dieser Fig. 2. Now the two connection heads g of the conduits 8 one The barrier liquid is exposed to differential pressure or a maximum differential pressure 14 is displaced from loop 2, and its level rises in ring I on that of the loop opposite side. This causes the ring to rotate in the direction of the arrow in Fig. I with the rise of the Hg in the right leg of the ring to the right. Hg column and calibration weight 12 keep the balance here, and if the maximum Deflection = 100 () o is reached, i.e. H. the Hg denoted by h in FIG Has reached the level difference, the balance has the position shown in Fig. 2.

Der Erfindungseffekt geht aus den Diagrammen Fig. 3 und 4 hervor. Im Diagramm nach Fig. 3 sind die Drehwinkel cp in Funktion von Wirkdruck d p und Menge Q sowohl für eine gewöhnliche als für die neue Ringwaage für den Meßbereich o bis IooO/, dargestellt, wobei die Kurvenlinien a, b für die gewöhnliche und diejenigen c, d für die neue Waage gelten. Es geht daraus und auch aus Fig. 4 hervor, daß die neue Ringwaage bei gleichem Endwinkel mit größerem Winkel aus Null herausläuft, d. h. sie besitzt ein größeres Anlaufmoment. Bei beispielsweise d p = Ion/, ist für die neue Ringwaage der Drehwinkel ? = 200/ gegenüber nur Ion/, bei der gewöhnlichen Ringwaage. Bei IO% Menge indessen ist der Drehwinkel g für die neue Ringwaage 70/0 gegenüber nur I°/o für die gewöhnliche Ringwaage. Der Unterschied ist noch drastischer im eigentlichen Anlaufgebiet. Bei beispielsweise 20/,Menge ist das Drehwinkelverhältnis I,40/o zu - o°/O, der neue Ring macht also bei Q = 20/o bereits einen gut meßbaren Winkel zip = I,40/o, während sich der gewöhnliche Ring praktisch noch gar nicht bewegt. Um den gewöhnlichen Ring um den Winkel (p = I,40/o zu drehen, braucht es I20/o Menge. Mit anderen Worten: wenn der neue Ring mit 20/o Menge anfängt zu messen, so kann es der gewöhnliche Ring erst bei I20/o. f = f (Q) ist für die neue Ringwaage bis - 440/0 eine Gerade (Kurve d, Fig. 3), darüber bis IooO/, eine Parabel; für die gewöhnliche Ringwaage ist ? = f (Q) von o bis Io0°/o eine Parabel (Kurve b, Fig. 3). q1 = f i (d p) ist für die neue Ringwaage bis j p = 200/, eine mindestens angenäherte Parabel (Kurve c, Fig. 3) und darüber bis 1000/o eine Gerade, während p = f (d p) für die gewöhnliche Ringwaage von o bis IooO/, d p eine Gerade ist (Kurve a, Fig. 3). The effect of the invention is evident from the diagrams in FIGS. 3 and 4. In the diagram according to FIG. 3, the angles of rotation cp are a function of the effective pressure d p and Quantity Q for both an ordinary and the new ring balance for the measuring range o to IooO /, shown with the curve lines a, b for the ordinary and those c, d apply to the new balance. It follows from this and also from FIG. 4 that the new ring scale runs out of zero with the same end angle with a larger angle, d. H. it has a greater starting torque. For example, when d p = ion / i the angle of rotation for the new ring scales? = 200 / compared to only ion /, in the case of the ordinary Ring scales. If the amount is 10%, however, the angle of rotation g for the new ring scale is 70/0 compared to only 1 ° / o for the ordinary ring balance. The difference is even more drastic in the actual approach area. For example, at 20 /, amount is the rotation angle ratio I, 40 / o to - o ° / o, the new ring thus already makes a well measurable one at Q = 20 / o Angle zip = 1.40 / o, while the ordinary ring is practically not at all emotional. To turn the ordinary ring through the angle (p = 1.40 / o, it takes I20 / o quantity. In other words: if the new ring starts to measure with 20 / o quantity, so the ordinary ring can only do it at 120 / o. f = f (Q) is for the new ring balance up to 440/0 a straight line (curve d, FIG. 3), above that up to 100 0 /, a parabola; for is the ordinary ring scale? = f (Q) from o to Io0 ° / o a parabola (curve b, Fig. 3). q1 = f i (d p) is for the new ring scales up to j p = 200 /, at least one approximate parabola (curve c, Fig. 3) and above up to 1000 / o a straight line, while p = f (d p) for the usual ring balance from o to 10000 /, d p is a straight line (curve a, Fig. 3).

In Fig. 4 ist für die neue Ringwaage noch der Anzeigewert bei dynamischer Wegradizierung (Skala e) in Funktion vom Einstellwert'der Menge (Skala f) dargestellt. Die geringe mechanische Hysterese der neuen Ringwaage zum Sollwert i (Q Ioo) ist bemerkenswert. In Fig. 4, the display value for the new ring scale is still dynamic Erasure (scale e) shown as a function of the set value of the amount (scale f). The low mechanical hysteresis of the new ring scales to setpoint i (Q Ioo) is remarkable.

Der praktische Nullpunkt X liegt bei etwa 1,50/0. Damit ist ein Anlaufmoment erzielt, das besser ist als bei den besten Spezialmengenmessern mit Differenzdruckmanometer. Die Anzeigewerte liegen weit innerhalb der üblichen Toleranzgrenzen g bei den bisher bekannten Mengenmessern, die auf dem Staudruckprinzip beruhen.The practical zero point X is around 1.50 / 0. This is a starting torque that is better than the best special flow meters with differential pressure manometers. The display values are well within the usual tolerance limits g for the previous ones known flow meters based on the dynamic pressure principle.

Die die Erweiterung bildende Rohrschleife 2 kann auch andere Lagen am Ringrohr I haben als im beschriebenen Beispiel. So kann sie auch nach innen gedreht sein. Der Rohrquerschnitt braucht auch nicht kreisrund zu sein. Die Schleife ist aus fabrikatorischen Gründen mit Steigung ausgeführt, sie kann aber auch eben sein, so daß Ein- und Ausgang an derselben auf gleicher Höhe liegen. Die Schleife könnte auch anders als kreisförmig gebogen sein, sie könnte auch ein Stück mit dem Ringrohr, d. h. aus dem gleichen Rohrstück wie dieses gewickelt sein, ein Einschweißen also erübrigt ist. Schließlich ist es auch denkbar, den geschilderten Effekt mit anderer als Schleifenform zu erzielen. The pipe loop 2 forming the extension can also have other layers have on the ring tube I than in the example described. So it can also be turned inwards be. The pipe cross-section does not need to be circular either. The loop is from manufacturing Reasons run with an incline, but it can also be level, so that the entrance and exit are at the same level. the The loop could also be curved in a way other than circular, it could also be one piece with the ring tube, d. H. wound from the same piece of pipe as this one Welding is therefore unnecessary. Finally, it is also conceivable that the described Achieve effect with other than loop shape.

Mit der beschriebenen neuen Ringwaage wird eine Winkelverdrehung erreicht, die hinsichtlich der Beziehung iM = C ÜH (Menge = Konstante Wurzel aus Wirkdruck) mit der Menge linear bzw. mit dem Differenzdruck quadratisch ansteigt. Dies ergibt die günstigsten Übersetzungsverhältnisse zwischen Ringbewegung und Zeigerbewegung, wobei die Radizierkurve günstig wird, d. h. ohne starke Übersetzung im untersten Meßbereich, insbesondere aus Null heraus. With the new ring balance described, an angular rotation is achieved achieved with regard to the relationship iM = C ÜH (quantity = constant root from Differential pressure) increases linearly with the quantity or quadratic with the differential pressure. This results in the most favorable transmission ratios between ring movement and pointer movement, where the square root curve becomes favorable, d. H. without strong translation in the lowest Measuring range, especially from zero.

Die neue Ringwaage zeichnet sich auch durch kleine Dimensionen und demzufolge geringes Gewicht aus, wobei es besonders wenig Hg als Sperrflüssigkeit bedarf. Benötigt eine gewöhnliche Ringwaage ein Rohr von etwa 30 mm Durchmesser mit etwa 4 kg Hg, so kann die neue Ringwaage mit einem Rohr von nur etwa 10 mm Durchmesser mit nur etwa 1/io obigen Hg-Gewichtes ausgeführt werden. Im übrigen stellt sich die neue Ringwaage mit Bezug auf Sperrflüssigkeitsmenge und deren spezifischem Gewicht nicht schlechter als ein Schwimmennanometer, wo eben auch eine ganz bestimmte Hg-Menge eingefüllt werden muß, wenn lalschmessungen vermieden werden sollen. The new ring scales are also characterized by small dimensions and consequently low weight, with particularly little Hg as a barrier fluid requirement. An ordinary ring balance requires a pipe about 30 mm in diameter With about 4 kg Hg, the new ring scale can with a tube of only about 10 mm in diameter be carried out with only about 1/10 of the above Hg weight. Otherwise arises the new ring scale with regard to the volume of sealing liquid and its specific weight no worse than a swimming nanometer, which also has a very specific amount of Hg must be filled in if false measurements are to be avoided.

I)ie neue Ringw;ulge läßt sich ohne Staugerät und Radiziervorrichtung auch vorteilhaft für einfache Druck- und Zugmessungen verwenden. I) he new ringwheel can be used without a storage device or eraser can also be used advantageously for simple pressure and tension measurements.

PTENTANSPROCHE: I. Ringwaage für Druck- und Mengenmessung, gekennzeichnet durch eine einseitige Erweiterung in deren Rohrring, die bei unbelasteter Waage in der Zone des Sperrflüssigkeitsniveaus im Rohrring liegt. PTENTANSPROCHE: I. Ring scales for pressure and volume measurement, marked through a one-sided extension in their tubular ring, which is when the scales are unloaded lies in the zone of the sealing liquid level in the pipe ring.

Claims

2. Ring balance according to claim I, characterized in that the pipe expansion consists of a pipe loop.

3. Ring balance according to claims I and 2, characterized in that the pipe loop on the pipe ring is directed inwards.

4. Ring balance according to claims I and 2, characterized in that the pipe loop on the pipe ring is directed outwards.

5. Ring balance according to Claims 1 and 2, characterized in that the pipe loop on the pipe ring occupies a central position between the outside and the inside.

6. Ring balance according to claims I and 2, characterized in that the pipe loop consists of a pipe with a circular cross-section.

7. Ring balance according to claims I and 2, characterized in that the pipe loop with reference to the zero position of the balance to the tilting plane of the pipe ring is offset downwards.

8. Ring balance according to claims I and 2, characterized in that the pipe loop has a slope, the level of the barrier fluid at unloaded balance lies in part of the pipe loop.