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Verfahren und Vorrichtung zum Messen strömender Flüssigkeiten, Gase
oder Dämpfe. Es ist bekannt, die Menge von durch eine Leitung strömenden Flüssigkeiten,
Gasen oder Dämpfen durch die Wirkung des Wärmeaustauschs zwischen einer elektrischen
Heizvorrichtung und der zu messenden Flüssigkeit zu bestimmen.
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Gemäß der Erfindung wird mit einem Brennstoff statt mit einem elektrischen
Widerstande geheizt.
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Auf den Zeichnungen sind einige Ausführungsbeispiele dargestellt.
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Abb. i ist eine Seitenansicht einer Ausführungsform zum Teil im Schnitt,
Abb. 2 ist ein senkrechter Querschnitt durch die Vorrichtung nach Abb. i, Abb.3
ist ein senkrechter Schnitt durch eine zweite Ausführungsform, Abb.4 ist ein senkrechter
Schnitt durch eine dritte Ausführungsform, Abb. 5 eine Seitenansicht einer vierten
Ausführungsform, die auf demselben Grundgedanken wie die Vorrichtung nach Abb.4
beruht, Abb. 6 ein senkrechter Längsschnitt durch die Vorrichtung nach Abb. 5, Abb.7
ein senkrechter Querschnitt durch die Vorrichtung nach Abb.6. Abb.8 eine Einzelseitenansicht
einer der wärmeleitenden und -strahlenden Platten oder Scheiben, die bei der Vorrichtung
nach Abb. 5, 6 und 7 benutzt werden, Abb.9 ein senkrechter Schnitt durch die Platte
nach Abb. B.
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Gemäß Abb. r und 2 ist eine Heizschlange in einem Gehäuse angeordnet,
durch welches die zu messende Flüssigkeit fließt. Durch diese Schlange wird heißes
Wasser oder eine sonstige Heizflüssigkeit geleitet. Die Heizflüssigkeit wird zwecks
Heizung durch eine zweite Schlange geschickt, die in einer Heizkammer liegt und
mittels eines Flüssigkeitsbrenners geheizt wird.
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Das von der zu messenden Flüssigkeit durchströmte Gehäuse i nimmt
die Heizschlange 2 zur Beheizung dieser Flüssigkeit auf. Die Heizschlange ist mit
einem Wärmeisoliermantel3 umhüllt. Das die Schlange 2 durchströmende Wasser wird.
durch eine Heizvorrichtung erhitzt, zu der ein Gehäuse ¢ (Abb. 2) gehört. Es ist
mit Isolierstoff io ausgekleidet. Der Innenraum dieses Gebildes stellt die oben
erwähnte Heizkammer dar. In dem Gehäuse 4 ist eine Schlange 5 untergebracht,' welche
an ihrem oberen Ende mit dem oberen Ende der Schlange 2 durch ein Rohr 8 und an
ihrem unteren Ende mit dem unteren Ende der Schlange 2 durch ein Rohr 7 verbunden
ist. Eine Ausdehnungskammer 9 ist zwischen das Rohr 8 und die Schlange. 2 eingeschaltet,
um die Ausdehnung des Wassers zu gestatten. Ein Ventil g' ist vorgesehen, um eine
Verbindung zwischen dem Innenraum der Ausdehnungskammer und der Außenluft herzustellen.
Eine wärmeisolierende Bekleidung i i ist an dem Rohr 8 vorgesehen. Ferner ist die
Ausdehnungskammer 9 mit einer Wärmeisolierung 12 ausgestattet, um einen Wärmeverlust
an die Außenluft zu verhindern.
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Unter der Schlange 5 ist ein Flüssigkeitsbrenner 6 angeordnet. Wenn
die zu messende Flüssigkeit als Brennstoff für den Brenner geeignet ist, kann der
letztere unmittelbar aus der Leitung für die zu messende Flüssigkeit gespeist werden.
Zu diesem Zwecke ist in Rohr mit der Leitung für die zu messende Flüssigkeit verbunden
und führt einen Teil der Flüssigkeit durch ein Rohr 17 zum Brenner. Das Rohr
17 liefert die Flüssigkeit in ein kreisförmiges Anschlußrohr 16, von welchem mehrere
Düsen i 5 radial einwärts ragen. Jede Düse 15 läßt einen Teil der Flüssigkeit in
einen trichterförmigen Einlaß 14 strömen, der mit dem Brenner verbunden ist.
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Das Gehäuse 4 des Wärmeerzeugers und das kreisförmige Anschlußrohr
16 werden durch ein äußeres Gehäuse 13 umhüllt. Wenn die Flüssigkeit aus
den Düsen 15 in den trichterförmigen Einlaß 14 strömt, so reißt sie aus dem Zwischenraum
zwischen dem Gehäuse 13 und dem Innengehäuse 4 Luft mit; der dem Brenner
durch die Einlässe 14 gelieferte
Brennstoff stellt daher ein brennbares
Gemisch von Gas und Luft dar.
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Ein Thermometer 2i ist mit dem Rohr 8 verbunden, das von der Schlange
5 zur Schlange 2 führt. Dieses Thermometer zeigt die Temperatur der geheizten Flüssigkeit
vor dem Eintritt in die Schlange 2 an.
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Ein Differentialthermometer 22 wird durch die Ausdehnung und Zusammenziehung
einer in den Röhren 23 und 24 enthaltenen Flüssigkeit beeinflußt. Diese Röhren ragen
in die Leitung, durch welche die zu messende Flüssigkeit strömt, und zwar ragt die
eine in die Leitung vor der Schlange 2 und die andere hinter der Schlange 2. Die
Angaben des Differentialthermometers werden auf einer Karte 25 aufgezeichnet.
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Das Differentialthermometer zeigt die Temperaturdifferenz der zu messenden
Flüssigkeit vor- und nach der Erhitzung durch die Schlange 2 an. Der Bequemlichkeit
halber ist aber das Differentialthermometer so kalibriert, daß es diese Temperaturdifferenz
unmittelbar in Mengen der strömenden Flüssigkeit angibt. Da die Kalibrierung des
Differentialthermometers von der Temperatur der strömenden Flüssigkeit im Vergleich
mit der Temperatur des Heizmediums einigermaßen abhängig ist, so ist es erwünscht,
ein Thermometer 22' anzuwenden, um die j eweilige Temperatur der strömenden Flüssigkeit
vor der Erhitzung anzuzeigen.
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Die Brennstoffzufuhr zum Brenner 6 kann dadurch gleichbleibend gehalten
werden, daß man den Brennstoff durch eine verengte Öffnung 18 unter Druckverhältnissen
durchströmen läßt, die durch die Druckregler ig und 2o gleichgehalten werden. Der
Betrag dieser gleichbleibenden Zufuhr ist bekannt, da sein Wert durch die ursprüngliche
Kalibrierung der verengten Öffnung festgelegt. ist. Die Menge der Wärmezufuhr ist
daher ebenfalls bekannt, da eine Volumeneinheit von Gas oder Öl bei der Verbrennung
stets ungefähr den gleichen Heizwert ergibt, vorausgesetzt, daß der Brennstoff von
derselben oder einer ähnlichen Quelle entnommen wird.
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Die Menge der durchströmenden Flüssigkeit kann, falls gewünscht, auch
auf andere Art bestimmt .werden. Beispielsweise kann der Brennstoff zum Brenner
6 auch durch die in Abb. z punktiert angeordnete Einrichtung zugeführt werden. Die
Brennstoffzufuhr kann dann mittels eines Ventils ig' verändert werden. Geschieht
dies aber, dann muß die Brennstoffmenge gemessen werden, so daß sie jederzeit eine
bekannte Größe darstellt. Diese Messung kann mittels eines Gasmessers i9" geschehen.
Aus diesen Angaben in Verbindung mit der Anzeige der Temperaturdifferenz durch das
Differentialthermometer kann die Menge der hindurchgeströmten Flüssigkeit berechnet
-.-erden. Das Ventil i9' kann, falls ge-Wünscht, als Ersatz für die verengte Öffnung
t 8 benutzt werden, da es so geregelt werden kann, daß es selbst eine verengte Offung
darstellt, durch welche eine gleichbleibende Brennstoffmenge hindurchgeht.
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Die Vorrichtung kann auch dazu benutzt werden, um die Menge der strömenden
Flüssigkeit durch richtige Handhabung des Ventils i9' oder einer gleichbedeutenden
Steuereinrichtung selbsttätig oder von Hand so zu bestimmen, daß die von dem Differentialthermometer
angezeigte Temperaturdifferenz gleichgehalten wird. Die zur Aufrechterhaltung dieser
gleichen Temperaturdifferenz erforderliche, durch den Messer r9" gemessene Gasmenge
stellt einen Maßstab für die Menge der hindurchströmenden Flüssigkeit dar.
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Ferner könnte auch die Heizschlange 2 in irgendeiner geeigneten Art,
beispielsweise durch Öffnung des Ventils g' auf dem Ausdehnungsbehälter g und durch
Erhaltung der Wassertemperatur in der Heizschlange 2 auf dem Siedepunkt auf einer
gleichen Temperatur gehalten werden. Die Wärmewirkung auf die zu messende Flüssigkeit
wird durch das Differentialthermometer angezeigt, und dadurch kann die Menge der
strömenden Flüssigkeit bestimmt werden. Falls gewünscht, kann die Heizschlange z
durch Veränderung der Menge der vom Brenner 6 gelieferten Wärme auf gleicher Temperatur
gehalten werden. Da die zur Aufrechterhaltung dieser gleichen Temperatur erforderliche
Gasmenge durch den -Messer festgestellt wird, kann hierdurch die Menge der strömenden
Flüssigkeit bestimmt werden. Die Menge der Flüssigkeitsströmung kann auch dadurch
bestimmt werden, daß man durch den Brenner eine gleichbleibende oder meßbare Wärmemenge
liefert und die Kühlwirkung der zu messenden Flüssigkeit auf die Heizvorrichtung
durch Ablesung des Thermometers 21 bestimmt.
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In Abb. 3 ist eine andere Ausführungsform dargestellt, bei welcher
der dem Brenner gelieferte Brennstoff ein flüssiger Brennstoff, beispielsweise Öl,
ist. Hierbei ist die Kaminer ia auf gegenüberliegenden Seiten mit der Leitung verbunden,
durch welche die zu messende Flüssigkeit strömt. Die Kammer hat in diesem Falle
eine aufrechte Lage. Sie enthält die Heizschlange 2a, über und unter welcher die
Enden der Thermometerausdehnungsrohre 24a und 2311 angeordnet sind. Die zu messende
Flüssigkeit tritt am unteren Teil der Kammer i4 ein und tritt aus dem oberen Teile
aus. Ein Thermometer 22'a
wird benutzt, um die Temperatur der ankominenden
Flüssigkeit anzuzeigen.
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Die allgemeine Ausbildung der Teile dieser Ausführungsform ist im
wesentlichen dieselbe wie in Abb. i und 2 und bedarf daher keiner eingehenderen
Beschreibung. Die lIittel für die Zuführung des Brennstoffes und der Luft zum Brenner
sind aber abweichend. In diesem Falle ist die Düse 31 in einem Gehäuse 26
unter dem Wärmeerzeuger angeordnet. Das Öl wird der Düse 3 i durch ein Rohr 32 aus
einem Behälter 33 mit gleichbleibendem Flüssigkeitsstand zugeführt. Ein Behälter
37 liefert das Öl durch ein Rohr 36 in den Behälter 33, und ein Schwimmer 39, der
- ein Einlaßventil 38 steuert, dient dazu, eine gleichbleibende Ölmenge in dem Behälter
33 zu erhalten. Die der Düse gelieferte Ollmenge kann daher gleichgehalten werden.
Falls gewünscht, kann ein Ventil i9'a benutzt werden, um die Ölzufuhr zum Behälter
33 von Hand zu steuern und denÖlstand in diesemBehälter zu verändern, so daß auch
diedemBrenner gelieferte Ölmenge geändert wird. Im letzteren Falle kann die verbrauchte
Ölmenge durch eine Meßvorrichtung i9"" gemessen werden. Es kann auch ein Schauglas
x am Behälter 37 angebracht sein, um die in einer bestimmten Zeit verbrauchte Ölmenge
anzuzeigen. Ein Ventil y läßt, falls geschlossen, das 0I durch die Meßvorrichtung
i9"a strömen. Ist aber die Meßvorrichtung nicht in Benutzung, dann kann dieses Ventil
geöffnet werden, um den Durchtritt des Öles zum Brenner ohne Hindurchgang durch
den Messer zu ermöglichen. Der letztere braucht nicht benutzt zu werden, wenn eine
gleiche Ölmenge dem Brenner zugeführt wird, oder wenn das Schauglas x benutzt wird,
um die . Menge des verbrauchten Öles festzustellen.
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Bei der Ausführungsform nach Abb. 4 geschieht die Erwärmung der zu
messenden Flüssigkeit durch Gas oder Öl, die unmittelbar auf die Leitung wirken,
durch welche die zu messende Flüssigkeit strömt. In der Zeichnung ist eine Gasheizvorrichtung
dargestellt.
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Das innere Gehäuse 4b und das äußere Gehäuse 13b des Wärmeerzeugers
sind mit Isoliermänteln versehen.
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Das Fundament des Wärmeerzeugers ist hohl und besitzt eine obere Kammer
41 und eine untere Kammer 43, die durch eine Wand 44 getrennt sind. Die Kammer 43
empfängt eine Zufuhr von Gas, das, falls gewünscht, aus der Flüssigkeitsleitung
entnommen werden kann. Ein Rohr 45 leitet die Gaszufuhr zur Kammer 43, und ein Druckregler
46 bewirkt, daß das Gas stets unter gleichbleibendem Druck fließt. Mehrere Düsen
47 stehen mit der unteren Kammer 43 in Verbindung und schleudern das Gas in die
Brennerhülsen 4.8. Luft, welche in die obere Kammer 41 durch Kanäle 42 tritt, wird
durch das Gas mitgerissen und ihm beigemischt, wenn es in die Brennerhülsen getrieben
wird.
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Mehrere Rohre 49 stehen mit der Leitung in Verbindung, durch welche
die zu messende Flüssigkeit fließt, so daß mindestens ein Teil der Flüssigkeit durch
diese Rohre hindurchgeht. Die Rohre 49 sind in der Heizkammer untergebracht und
werden unmittelbar durch die von den Brennern kommenden Verbrennungsgase und heiße
Luft erhitzt. Die oberen Enden der " Rohre 49 stehen mit der Flüssigkeitsleitung
durch eine Anschlußbüchse oder Haube 5o in Verbindung. Die unteren Enden der Rohre
49 stehen in gleicher Weise mit der Flüssigkeitsleitung durch eine ähnliche Anschlußbüchse
51 in Verbindung. Beide Hauben bestehen aus zwei Teilen, zwischen denen dünne Platten
unter Zwischenschaltung von Packungen 52 angeordnet sind, um Isolierungen zwischen
den beiden Teilen jeder Haube zu bilden. Isolierstoff 53 kann jede Haube und die
äußeren Teile der Rohre 49 teilweise umgeben, um Wärmeverlust an, die Außenluft
zu verhindern.
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Das Differentialthermometer 22b ist ähnlich demjenigen, das bei. den
anderen Ausführungsformen benutzt wird. Eins der Ausdehnungsrohre 23b ragt in die
Haube 51, und das andere Ausdehnungsrohr 24b ragt in die Haube 50.
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Ein Thermometer 21b zeigt die Temperatur der Heizflüssigkeit an, und
ein zweites Thermometer 22'b kann die Temperatur der Flüssigkeit vor dem Durchgange
durch den Messer anzeigen.
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Ein Teil des Gaszuführungsrohres 45 kann in der Haube 54 so wie dargestellt,
untergebracht sein, um die Temperatur des Brennstoffes auf ungefähr die gleiche
Höhe wie diejenige der zum Messer strömenden Flüssigkeit zu bringen.
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Ein Ventil i9'b kann benutzt werden, um die den Brennern gelieferte
Brennstoffmenge zu regeln, und ein Messer i9"b kann zur Messung der benutzten Gasmenge
Verwendung finden.
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Bei der Benutzung dieser Ausführungsform tritt die zu messende Flüssigkeit
in die Rohre 49 durch die Haube 51 ein und' wird beim Durchgange durch die Rohre
durch die heiße Luft und die von den Brennern kommenden Verbrennungsgase erhitzt.
Das Differentialthermometer 22b zeigt :die Temperaturerhöhung der so erhitzten Flüssigkeit
an.
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Die Vorrichtung nach Abb. 5 bis 9 arbeitet nach demselben Grundgedanken
wie diejenige nach Abb. ,4, insofern heiße. Luft und Verbrennungsgase
mit
der Flüssigkeitsleitung in unmittelbare Berührung kommen. Gemäß diesen Abbildungen
strömt die zu messende Flüssigkeit durch ein Rohr oder eine Leitung 56, die mit
der Hauptleitung durch Krümmer 55 in Verbindung steht. Flanschen an den Krümmern
55 sind mit den Flanschen 57 an den Enden der Leitung 56 durch Bolzen r8 verbunden.
Die Flanschen der Leitung 56 sind von den Flanschen der Krümmer 55 durch Isolierscheiben
6ö isoliert, welche eine Übertragung der Wärme von der Leitung auf die Krümmer verhindern.
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in der Leitung 56 sind mehrere wärmeleitende und -strahlende Platten
61 untergebracht. Wie aus Abb. 8 und 9 hervorgeht, haben diese Platten einen Rand
6? und einen scheibenförmigen, durchlochten Mittelteil, durch den die Flüssigkeit
hindurchströmen kann.
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Die Heizvorrichtung zur Erwärmung der Leitung ist bei 63 dargestellt.
Sie umfaßt eine untere Kammer 64, welcher Brennstoff durch das Rohr 68 zugeführt
wird. Der Brennstoff kann entweder flüssig oder gasförinig sein. In letzterem Falle
kann er aus der Leitung für die zu messende Flüssigkeit entnommen werden, falls
diese hierzu geeignet ist. Auf der Zeichnung ist ein Gasbrenner angenommen, und
die Gaszufuhr wird von der zu messenden Flüssigkeit entnoninien. Die Gaszufuhr kann
mittels der Druckregler 69 und 70 unter gleichem Druck gehalten werden, und
ein Ventil 84 kann dazu dier:en, die Menge des verbrauchten Brennstoffes zu regeln.
Ein Messer 85 mißt die Menge des jeweils verbrauchten- Brennstoffes.
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Der Brennstoff strömt von der unteren Kammer 6.4 durch mehrere Düsen.
Jede Düse schleudert den Brennstoff durch eine entsprechende Brennerhülse 73 einer
höheren Trennwand. Die Brennerhülsen-ragen aufwärts in eine Verbrennungskammer 65,
deren oberer Teil einen Teil der Leitung 56 umhüllt, wie dies Abb. 6 und 7 angeben.
In den Seitenwänden der Kammer 65 sind neben den Brenrerhülsen mehrere Lufteinlaßkanäle
74 vorgesehen. Diese können durch einen Schieber 7 5 geregelt werden. Die Verbrennungsprodukte
entweichen aus der Kammer 65 durch Schornsteinöffnungen 67.
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Urn einen Wärmeverlust aus der Leitung 5G nach der Außenluft zu vermeiden,
ist die Leitung mit Isolierstoff 76 umhüllt.
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Eine Therrnometerausdehnungskammer ;; ist in der Leitung 56 vor den
Heizplatten 6 i vorgesehen, und eine ähnliche Thermometerkanimer 7 8 liegt
in der Leitung hinter diesen Platten. Diese Kammern sind durch Röhren 79 und So
mit den Zeigern 8z und 83 eines Temperaturschreibers 81 verbunden. Die Zeiger 8-;
und 83 verzeichnen auf einer Karte 84 die Temperaturen der Flüssigkeit vor und nach
der Erhitzung.
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Es kann auch in diesem Falle das bei den früheren Ausführungsformen
vorhandene Differentialthermometer statt der getrennt schreibenden Thermometer benutzt
werden.
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Bei dieser Ausführungsform der Vorrichtung kommen die heiße Luft und
die Verbrennungsprodukte in unmittelbare Berührung mit demjenigen Teil der Leitung
56, der durch die Verbrennungskammer 65 geht, Ein Teil der Wärme wird nach den Enden
der Leitung und auch auf die Platten 61 übertragen. Die letzteren strahlen die Wärme
in die durch die Leitung 56 ströniende Flüssigkeit und führen eine gleichmäßige
Verteilung dieser Wärme herbei. Der Temperaturunterschied zwischen der Flüssigkeit
vor und nach der Erwärmung wird durch die Karte 84 angegeben.