-
Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung des Gewichtes strömender
Flüssigkeiten unter Druck
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren nebst Vorrichtung
zur Ermittlung des Gewichtes strömender Flüssigkeiten.
-
Zur Feststellung des Flüssigkeitsgewichtes sind verschiedene Verfahren
und Vorrichtungen bekannt und in Gebrauch. Beispielsweise erfolgt diese Ermittlung
derart, daß die Flüssigkeit in Meßgefäße bekannten Inhaltes gefüllt und ihr spezifisches
Gewicht (Dichte) festgestellt wird; der Gewichtswert wird durch das Produkt aus
Volumen und Dichte dargestellt. Nach einer anderen Meßmethode wird z. B. ein Tankwagen
vor und nach dem Füllen gewogen. Die Differenz beider Wägungen gibt das Gewicht
der Flüssigkeit an.
-
Ein weiteres Verfahren bedient sich eines Volumenmessers, der die
Raummenge der durchlaufenden Flüssigkeit anzeigt, und eines Dichtemessers, der die
Dichte der strömenden Flüssigkeit laufend anzeigt oder aufschreibt. Den Mittelwert
der auf diese oder in anderer Art bestimmten Dichte kann
man nachträglich
mit dem Ergebnis der Volumenmessung multiplizieren, um das Gewicht der Flüssigkeit
zu erhalten.
-
Zur selbsttätigen Gewichtsbestimmung von Flüssigkeiten ist es bekannt,
als Volumenmesser Durchlaufmesser mit hin und her gehenden Kolben in Verbindung
mit einer die Dichte messenden Einrichtung zu benutzen, wobei die Meßgröße des Durchflußmessers,
proportional der Dichteanzeige vergrößert oder verkleinert, durch ein Rechengetriebe
auf ein Anzeigewerk als Flüssigkeitsgewicht übertragen wird. Die Einrechnung der
Dichteanzeige in die Meßgröße des Kolbendurchflußmessers erfolgt derart, daß die
der Flüssigkeitsdichte entsprechende Neigung des Pendels einer Waage von einem senkrecht
zur Bewegungsrichtung der Kolbenstange gleitenden Organ abgetastet wird, dessen
Ausschlag dem Gewicht einer Füllung des Meßzylinders entspricht.
-
I-lierbei findet die Dichtemessung für jeden Kolbenweg nur einmal
statt, und der Dichtemesser wird dann während des ganzen Kolbenweges blockiert.
-
Wenn die Dichte innerhalb einer Volumenmesserfüllung variiert, werden
diese Änderungen nicht erfaßt. Diese einmalige Dichtemessung je Kolbenweg ist aber
nur dann möglich, wenn die Flüssigkeit frei ausströmen kann. Handelt es sich um
unter Druck zu fördernde Flüssigkeiten, so erfolgt nur eine einmalige Dichtebestimmung
zu Beginn der gesamten Messung. Bei nicht gleichbleibender Dichte ist die Vorrichtung
für unter Druck zu fördernde Flüssigkeiten somit nicht anwendbar.
-
Zweck der Erfindung ist, ein Verfahren nebst Vorrichtung zur Verfügung
zu stellen, um das Gewicht von in geschlossener Rohrleitung unter beliebigem Druck
strömenden Flüssigkeitsmengen zu ermitteln, wobei das Gewicht laufend als Produkt
aus dem jeweiligen Augenblickswert der Dichte und dem durchgeflossenen Flüssigkeitsvolumen
an einem Anzeigewerk abgelesen werden kann.
-
Das Verfahren besteht darin, daß die Meßgröße eines von der Flüssigkeit
durchströmten Volumenmessers durch ein von dem Volumenmesser angetriebenes, stufenloses,
ständig kraftschlüssig im Eingriff stehendes Reibradgetriebe, dessen tn,ersetzungsverhältnis
von einem Dichtemesser gesteuert wird, laufend entsprechend der gemessenen Dichte
so verändert wird, daß das von dem Reibradgetriebe kontinuierlich angetriebene Anzeigewerk
das Flüssigkeitsgewicht anzeigt, und daß in dem Reibrad getriebe zwei das Übers
etzungs verhältnis einstellende Reibrollen durch Schräglenkung auf geringste Richtkräfte
des Dichtemessers hin selbsttätig in die der gemessenen Dichte entsprechende Ubersetzungslage
einspielen.
-
Es ist auch bekannt, eine Zählung durch eine Membrandose als Meßorgan
über ein Reibradgetriebe zu beeinflussen. Die Profilierung des Umdrehungskörpers
vom Reibradgetriebe erlaubt das Schwenken der Reibradgabel um einen Drehpunkt.
-
Eine kardanähnliche Aufhängung dieser Reibradgabel mindert die Reibung
zwischen dem Umdrehungskörper und dem durch ihn angetriebenen Rade. Die ganze Konstruktion
ist aber ungeeignet, um eine Drehbewegung in eine zweite zu übersetzen, mit der
irgendwelche Zählwerke kontinuierlich angetrieben werden sollen. Es ist deshalb
auch unmöglich, die bekannte Konstruktion etwa durch Verstärken der einzelnen Glieder
oder kleine Anpassungsmaßnahmen für den bei der Erfindung vorgesehenen Zweck verwendbar
zu machen, weil es sich bei der industriellen Flüssigkeitsmessung im allgemeinen
um Meßgeräte mit komplizierten Zcihlwerken handelt, die größere Antriebsmcmente
erforderlich machen. Dies gilt sowohl für das Zählwerk in Volumeinheiten als auch
für das in Gewichtseinheiten. Die Zählwerke von Volumenzählern werden, soweit es
sich um Flügelradzahler.
-
Drehkolbenzähler od. dgl. handelt, stets ständig kraftschlüssig, d.
h. kontinuierlich umlaufend, angetrieben. Das erfordert hohe Anpreßdrücke an den
Elementen des Reibradgetriebes. Ein zweites Erfordernis für die Verstellung des
Reibradgetriebes ist das Vermeiden von Reibung beim Verstelivorgang, die das genaue
Einspielen verhindert. Beim Erfindungsgegenstand erfolgt dies durch die Schräglenkung
zweier Reibrollen. Eine solche Vorrichtung ist nötig, um die Übersetzung zwischen
zwei kontinuierlich umlaufenden, aber örtlich feststehenden Scheiben zu ermöglichen,
von denen aus die Verbindung einerseits zum Antrieb, andererseits zum beeinflußten
Zählwerk allein möglich ist. Der Einlenkvorgang mit der Schräglenkung stellt eine
ideale Lösung der gestellten Aufgabe der Reibungsfreiheit dar. Die bekannte kardanähnliche
Aufhängung der Antriebsrolle ist dagegen nur für diskontinuierlichen Antrieb leichtgängiger
kleiner Zählwerke geeignet.
-
Um eine laufende Dichteanzeige, unbeeinflußt durch äußere Faktoren,
zu erhalten, wird beim Erfindungsgegenstand vorzugsweise aus der Rohrleitung ein
Teilstrom abgezweigt. Zu diesem Zweck kann die Rohrleitung mit einer Blende ausgestattet
sein, die in der Rohrleitung ein Druckgefälle erzeugt, das einen Teilstrom der Flüssigkeit
über eine gegabelte Leitung zum unteren und oberen Ende des vorteilhaft mit einem
Verdrängungskörper ausgestatteten Dichtemessers leitet und von dessen mittlerem
Abschnitt aus der Rohrleitung wieder zuführt Der gesamte Flüssigkeitsstrom fließt
nun weiter durch einen Flüssigkeitsmesser. Nach Verlassen des Volumenmessers kann
die Flüssigkeit in der Rohrleitung beliebig weiterbefördert werden. Das Rechengetriebe
wird durch den Volumenmesser angetrieben.
-
Die Veränderung der Höhenlage des Verdrängungskörpers in dem Dichtemesser
wird nach außen auf das Rechengetriebe übertragen. Wird z. B. die Flüssigkeit spezifisch
schwerer, so wird der Verdrängungskörper entlastet, steigt nach oben und verstellt
ein Zwischenrad im Getriebe derart, daß die Übersetzung sich vergrößert. Damit steigt
die Umdrehungszahl des Zählwerkes, und die Gewichtsangabe erhöht sich.
-
Das Rechengetriebe besteht, nach einer bevorzugten Ausführungsform,
aus zwei sich parallel gegen-
überstehenden ebenen Reibscheiben
mit parallel gegeneinander versetzten Achsen und zwei dazwischenliegenden, senkrecht
dazu laufenden, achsparallelen, gegenläufigen Reibrollen. Die Reibrollen sind in
einer Deichsel angeordnet, und die Deichsel ist an einem Rahmen oder an einer Parallelführung
drehbar befestigt, derart, daß durch Kippen des Rahmens ein Schwenken der Deichsel
um die Berührungspunkte der beiden Reibrollen erfolgt.
-
Die Zeichnung stellt eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung
gemäß der Erfindung dar.
-
Danach besteht die Vorrichtung aus einer geschlossenen Rohrleitung
I, in der die Flüssigkeit strömt, einem Volumenmesser 2 bekannter Bauart, cinem
Dichtemesser 3, einer Blende 4, einer gegabelten Leitung 5 von der Rohrleitung I
vor der Blende 4 zum Dichtemesser 3, einer Leitung 6 vom Dichtemesser 3 zur Rohrleitung
I nach der Blende 4, einem Rechengetriebe 7, einer Antriebswelle 8 vom Volumenmesser
2 zum Rechengetriebe, einem Übertragungsgestänge g vom Dichtemesser zum Rechengetriebe
und einer Übertragungswelle 10 zum Anzeige- oder Zählwerk II.
-
Durch das von der Blende4 in der Rohrleitung I erzeugte Druckgefälle
wird ein Teilstrom der zu messenden Flüssigkeit über die gegabelte Leitung 5 zum
Dichtemesser 3 geleitet und von dort durch eine Leitung 6 wieder der Rohrleitung
1 zugeführt.
-
Die wieder vereinigte gesamte Flüssigkeitsmenge durchströmt anschließend
den Volumenmesser 2 bekannter Bauart, dessen Umdrehungszahl ein Maß für das durchgeflossene
Flüssigkeitsvolumen ist.
-
Der Dichtemesser 3 besteht in einer bevorzugten Ausführungsform aus
einem zylindrischen Gehäuse I2, einem zylindrischen Tauchkörper I3, einem Meßglied
14 und dem Abgriff 15. Der ganz von der zu messenden Flüssigkeit umgebene Tauchkörper
I3 ist an der als Meßglied 14 dienenden Feder aufgehängt. Die Veränderung seiner
Höhenlage ist somit proportional der änderung der Dichte der zu messenden Flüssigkeit.
Durch entgegengesetzte Flüssigkeitsführung im unteren und oberen Teil des Dichtemessers
wird der Einfluß der veränderlichen Strömungsgeschwindigkeit ausgeglichen. Die Lageänderung
des Tauchkörpers wird durch einen mit einer zweckmäßigen Stopfbüchse versehenen
Abgriffshebel 15 nach außen übertragen.
-
Das Rechengetriebe 7 besteht aus einem Gestell 16, zwei gegenüberliegenden
ebenen Reibscheiben I7 und I8, deren parallele Achsen um einen bestimmten Betrag
versetzt sind und die z. B. durch eine Feder 19 gegeneinandergedrückt werden, zwei
senkrecht dazu laufenden Reibrollen 20, die durch ein Getriebe 21 derart gekoppelt
sind, daß sie sich gegenläufig bewegen, Deichsel 22 und Rahmen 23.
-
Der gegenläufige Antrieb kann auch durch direkte Berührung der beiden
Rollen erfolgen. Die Antrieb scheibe I7 wird über die Antriebswelle 8 vom Volumelsmesser
angetrieben. Der Rahmen 2.1 ist dulch den Lenker g mit dem Abgriffshebel 15 des
Dichtemessers 3 so verbunden, daß die Reibrollen 20 im Betrieb jeweils selbsttätig
in eine solche Lage zu den Reibscheiben I7 und I8 laufen, daß die Drehzahl der Abtriebsscheibe
I8 dem Produkt aus Dichte und Volumen, also dem Gewicht proportional ist. Diese
Drehzahl wird durch die Übertragungswelle IO auf das Anzeigewerk 1 1 übertragen,
das somit das durchgelaufene Flüssigkeitsgewicht anzeigt.
-
Man erkennt, daß die Einrichtung gemäß der Erfindung das wahre Gewicht
einer in einer Rohrleitung strömenden Flüssigkeitsmenge dadurch ermittelt, daß kontinuierlich
das Produkt aus dem augenblicklichen Durchflußvolumen und der augenblicklichen Dichte
im Gerät gebildet wird, so daß das Anzeigewerk jederzeit die durchgeflossene Gewichtsmenge
anzeigt.
-
Es ist ersichtlich, daß andere geeignete Ausführungsformen, z. B.
des Dichtemessers und des Rechengetriebes, zur Durchführung des Erfindungsgedankens
dienen können und auch andere zweckmäßige Anordnungen, z. B. Lage des Dichtemessers
im Hauptstrom der Flüssigkeit oder Erzeugung des Nebenstromes durch eine vom Volumenmesser
angetriebene Pumpe, möglich sind.
-
Schließlich ist der Erfindungsgegenstand geeignet, andere Eigenschaften
von Flüssigkeiten, z. B. das gesamte Salzgewicht einer Salzlösung unhekannter Konzentration,
zu ermitteln.