DE2036742A1

DE2036742A1 - Water level-dependent measuring device for gravity channels or containers with a float, which is attached to a lever that is rotatably arranged on the device

Info

Publication number: DE2036742A1
Application number: DE19702036742
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dipl.-Ing. 6800 Mannheim Kraus
Original assignee: Pollux GmbH
Current assignee: Pollux GmbH
Priority date: 1970-07-24
Filing date: 1970-07-24
Publication date: 1972-01-27

Description

Wasserspiegelabhängiges Meßgerät für Freispiegelkanäle oder -Behälter mit einem Schwimmer, der auf einem am Gerät drehbar angeordneten Hebel befestigt ist.Water level-dependent measuring device for gravity channels or tanks with a float, which is attached to a lever rotatably arranged on the device is.

Es ist bekannt, den Durchfluß in Freispiegelkanälen durch Messung der Wasserspiegelhöhe an einer bestimmten Stelle zu ermitteln. Der Zusammenhang zwischen Wasserspiegelhöhe tmd Durchfluß ist hierbei von der Ausgestaltung des Kanals, seiner Querschnittsform, seiner Wandrauhigkeit, seinem Gefälle usw. abhängig und nicht linear. Auch bei Überfallmeßwehren, Venturikanälen und ähnlichen Einrichtungen wird der Durchfluß durch Messung der Spiegelhöhe ermittelt. Auch hierbei ist der Zusammenhang zwischen Wasserspiegelhöhe und Durchfluß nicht linear.It is known to measure the flow in gravity channels to determine the water level at a certain point. The relationship between the water level and the flow rate depends on the design of the channel, its cross-sectional shape, its wall roughness, its gradient, etc. dependent and not linear. Even with raid detectors, Venturi canals and similar facilities the flow is determined by measuring the height of the mirror. Here, too, is the Relationship between water level and flow not linear.

Es ist üblich, den nicht linearen Zusammenhang zwischen der erfaßten Spiegelhöhe und dem anzuzeigenden Durchfluß durch ein mechanisches Kurvengetriebe oder Wälzhebelgetriebe oder auf elektrischem Wege durch Anwendung eines entsprechenden unlinear gewickelten Widerstandsferngebers oder dergleichen zu linearisieren.It is common to detect the non-linear relationship between the Mirror height and the flow rate to be displayed through a mechanical cam gear or roller lever mechanism or by electrical means by using a corresponding one linearize non-linearly wound resistance teletransmitter or the like.

Die Spiegelhöhe wird bei diesen Geräten durch einen Schwimmer ermittelt, der sich entweder in einer mit dem Kanal kommunizierenden Schwimmer kammer vertikal auf- und abbewegt und seinen Hub über ein Seil auf eine am Gerät befestigte Seilscheibe überträgt, oder der an einem am Gerät drehbar gelagerten Hebel befestigt ist. In diesem letzteren Fall ist aber die Spiegelhöhe nicht linear mit dem Drehwinkel des Schwimmerhebels, sondern mit der Sinusfunktion des Drehwinkels varknderlich.With these devices, the mirror height is determined by a float, which is either vertical in a floating chamber communicating with the channel up and down and its stroke via a rope on a pulley attached to the device transfers, or which is attached to a lever rotatably mounted on the device. In In this latter case, however, the height of the mirror is not linear with the angle of rotation of the Float lever, but variable with the sine function of the angle of rotation.

Es ist üblich, diese sinusförmige Verzerrung des Schwi-erhebel-Drehwinkels bei der Ausführung des oben erwähnten Linearisierungsgetriebes bzw. Linearisierungsferngebers für die Durchflüßfunktion zu berUcksichtigen, so daß also sowohl die Sinusfunktion, als auch die Durchfluß-Spiegelhöhen-Funktion zusammen linearisiert werden.It is common to see this sinusoidal distortion of the rocker arm rotation angle in the execution of the above-mentioned linearization gear or linearization remote transmitter to be taken into account for the flow function, so that both the sine function, and the flow-mirror height function can be linearized together.

Diese übliche Ausführung hat aber folgenden Nachteil: Ein Linear sierungsgetriebe, das für Durchflußmeßgerite mit vertikal beweglichem Schwimmer geeignet ist, kann nicht für Durchflußmeßgeräte mit Hebelschwimmer benutzt werden. Außerdem ist die Verzerrung durch die Sinusfunktion von den jeweils vorgegebenen Anfangs- und End-Drehwinkeln des Schwimmerhebels abhängig.This usual design has the following disadvantage: A linear sizing gear, which is suitable for flow meters with a vertically movable float not be used for flowmeters with lever floats. Besides, the Distortion due to the sine function of the specified start and end angles of rotation of the float lever.

Durch die Verschiedenheit der örtlichen Gegebenheiten ist es nämlich nicht möglich, immer die gleichen Drehwinkel zu benutzen. Im einen Fall hat der Schwimmerhebel beim Durchfluß Null z.B. einen Winkel von 450 unter der Horizontalen und beim Maximaldurchfluß einen Winkel von 10° unter der Horizontalen, in einem anderen Fall, z.B. bei Durchfluß Null 30° und bei Maximaldurchfluß 5° unter der Horizontalen.Because of the diversity of local conditions, it is not possible to always use the same angle of rotation. In one case he has Float lever at zero flow e.g. an angle of 450 below the horizontal and at the maximum flow an angle of 10 ° below the horizontal, in one other case, e.g. at zero flow 30 ° and at maximum flow 5 ° below Horizontal.

Man müßte also nicht nur für jede Art von Venturikanal, Überfallwehr und dergleichen ein besondere Linearisierungsgetriebe anfertigen, sondern darüber hinaus für jedes dieser, von der jeweiligen Durchfluß funktion abhängigen Getriebe noch eine genze Anzahl weiterer Linearisierungsgetriebe, in denen verschieden Anfangs- und End-Drehwinkel des Schwimmerhebels berücksichtigt sind.So you don't just have to work for every type of Venturi canal, hold-up weir and the like to make a special linearization gear, but about it addition for each of these, depending on the respective flow function dependent gear a large number of other linearization gears in which different initial and final angle of rotation of the float lever are taken into account.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, die sinusförmig verzerrte Beziehung zwischen Schwimmerhub und Drehwinkel des Schwimmerhebels für alle praktisch vorkommenden Drehwinkel in eine lineare Beziehung umzuwandeln, so daß für die nachfolgende Durchflußlineariserung in jedem Fall eine Ausgangswelle zur Verfügung steht, deren Drehwinkel propor tional dem Schwimmerhub ist, unabhängig davon, in welchem Winkel zur Horizontalen der Schwimmerhebel jeweils steht Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Verwendung eines besonderen Eingangsgetriebes gelöst, das in an sich bekannter Weise als Kurvengetriebe oder als Wälzhebelgetriebe ausgeführt ist. Dieses Eingangsgetriebe ist in gleicher Form allgemein verwendbar, völlig unabhängig davon, welche Durchflußfunktions-Linearisierungs-Einrichtung von ihm angetrieben wird.The object of the invention is now the sinusoidal distorted Relationship between float stroke and rotation angle of the float lever practical for everyone to convert occurring angle of rotation into a linear relationship, so that for the following Flow linearization in each case an output shaft is available whose The angle of rotation is proportional to the float stroke, regardless of the angle this object is according to the invention solved by the use of a special input gear, which is known per se Way is designed as a cam gear or as a roller lever gear. This input gear can generally be used in the same form, completely independent of the flow function linearization device is driven by it.

In Fig. 1 ist ein Beispiel dieses Kurvengetriebes dargestellt. Es bedeuten: 1 den Schwimmer, der auf der Flüssigkeit schwimmt und die Spiegelhöhe h erfaßt.In Fig. 1 an example of this cam mechanism is shown. It mean: 1 the float that swims on the liquid and the height of the mirror h detected.

2 den Schwimmerhebel, der den Drehwinkel α ausführt. 2 the float lever, which executes the angle of rotation α.

3 eine Zahnradübersetzung zur Vergrößerung des Drehwinkels α auf den Drehwinkel ß . 3 a gear ratio to increase the angle of rotation α on the angle of rotation ß.

4 die Kurvenscheibe des Eingangsgetriebes, deren Drehwinkelß proportional dem Drehwinkel α des Schwimmerhebels ist. 4 the cam of the input gear, its angle of rotation ß proportional is the rotation angle α of the float lever.

5 den Rollenhebel des Eingangsgetriebes, dessen Drehwinkelt sich linear mit der Spiegelhöhe h verändert. 5 the roller lever of the input gear, the angle of rotation of which changes changed linearly with the mirror height h.

6 die Rolle des Rollenhebels 5. 6 the role of the roller lever 5.

In Fig. 1 sind die Einzelteile 1, 2, 3, 4, 5 und 6 in ihrer Stellung bei Anfangswert (Durchfluß Null) ausgezogen gezeichnet und in der Endstellung (,laximaldurchfluß) gestrichelt gezeichnet.In Fig. 1 the items 1, 2, 3, 4, 5 and 6 are in their position at the initial value (flow zero) drawn in solid lines and in the end position (, laximal flow) Drawn in dashed lines.

Die Kurve der Kurvenscheibe 4 hat bei dieser Ausführung eine Form, die einer archimedischen Spirale ähnlich ist, sich aber von dieser erstens durch den Unterschied zwischen Sinusfunktion eines Winkels und dem Winkel selbst und zweitens um die Verzerrung durch die endliche Länge des Rollenhehels 5 unterscheidet. Die genaue Konstruktion der Kurvenforn aus den .a,eometrischen Voraussetzungen erfolgt in bekannter Weise nach den Methoden der Getriebelehre.The curve of the cam 4 has a shape in this embodiment, which is similar to an Archimedean spiral, but first of all cuts through it the difference between the sine function of an angle and the angle itself and second differs by the distortion caused by the finite length of the roller lever 5. the precise construction of the curve shape from the. a, geometric requirements in a known manner according to the methods of transmission theory.

Noch günstigere Verhältnisse ergeben sich, wenn man die Kurvenscheibe und den Rollenhebel so anordnet, daß die in der ebenen Projektion als Punkt dargestellten Drehachsen von Survenscheibe und Rollenhebel mit der als Punkt dargesteilten Rollenachse einen spitzen Winkel bilden, dessen Scheitel in der Rollenachse liegt. hierdurch erübrigt sich die andernfalls erforderliche Zahnradübersetzung vor der Kurvenscheibe (alsoaC (3), und die Kurve auf der Kurvenscheibe wird verhältnismäßig kurz und wenig gekrümmt, so daß sie einfach herzustellen ist. Bei dieser unordnung können auch die Kurvenscheibe und der Rollenhebel miteinander vertauscht werden, so daß also die Kurvenscheibe der getriebene und der Rollenhebel der treibende Teil ist.Even more favorable conditions result if you use the cam and arranges the roller lever so that those shown in the plane projection as a point Axes of rotation of the Survenscheibe and roller lever with the roller axis shown as a point form an acute angle, the apex of which lies in the roller axis. through this the otherwise required gear ratio in front of the cam is unnecessary (alsoaC (3), and the curve on the cam disc is relatively short and few curved so that it is easy to manufacture. With this mess you can too the cam and the roller lever are interchanged, so that the cam is the driven part and the roller lever is the driving part.

Diese Variation des Erfindungsgedankens ist in Fig. 2 dargestellt.This variation of the inventive concept is shown in FIG.

Darin bedeuten: 1 den Schwimmer, der auf der Flüssigkeit schwimmt und die Spiegelhöhle h erfaßt.This means: 1 the float that floats on the liquid and the mirror cavity h is detected.

2 den Schwimmerbebel, der den DrehwinkelOC ausführt. 2 the float fog that executes the rotation angle OC.

7 den Rollenhebel des Eingangsgetriebes, dessen Drehwinkel ß proportional oder gleich dem DrehwinkelOC des Schwimmerhebels St, 8 die Kurvenscheibe, deren Drehwinkel # sich linear mit dor Spiegelhöhe h verändert. 7 the roller lever of the input gear, whose angle of rotation ß is proportional or equal to the rotation angleOC of the float lever St, 8 the cam, whose angle of rotation # changes linearly with the mirror height h.

9 das Kurvenstück der Kurvenscheibe Außerdem sind in Fig. 2 auch noch die nicht zum eigentlichen Erfindungsgedanken gehörenden Teile der Durchflußfunktions-Li ne ari sierung darge -stellt, nämlich 10 Zahnradübersetzung. 9 the cam piece of the cam disk are also shown in FIG. 2 nor the parts of the flow function Li which do not belong to the actual idea of the invention ne ari sation darge, namely 10 gear ratio.

11 Kurvenscheibe zur Linearisierung der Durchflußfunktion. 11 Cam for linearizing the flow function.

12 Rollenhebel mit Rolle 13. 12 Roller lever with roller 13.

14 Zeiger, dessen Drehwinkel proportional dem Durchfluß ist. 14 pointer whose angle of rotation is proportional to the flow.

15 Skale. 15 scale.

Auf die Kurvenscheibe 11 mit Rollenhebel 12 kann man verzichten, wenn man einen der Spiegelhöhe proportionalen Ausschlag wünscht Das erfindungsgemäße Eingangsgetriebe kann also nicht nur in Verbindung mit einer Durchflüßfunktions-Linearisierungs-Einrichtung für Durchflußmessung, sondern auch für die lineare Messung der Wasserspiegelhöhe mittels Hebelschwimmers verwendet werden.The cam 11 with roller lever 12 can be dispensed with if one desires a deflection proportional to the height of the mirror Input gear cannot only be used in conjunction with a flow function linearization device for flow measurement, but also for linear measurement of the water level can be used by means of a lever float.

Bei den in Fig. 11 und 2 dargestellten Kurvengetrieben liegen die Rollen kraftschlüssig an der Kurve an, d.h. sie werden durch eine Feder- oder Gewichtskraft auf die Kurve gedrückt.In the cam gears shown in Fig. 11 and 2 are the Roll against the curve with a force fit, i.e. they are activated by a spring or weight force pressed on the curve.

Bei der Ausführung des Eingangsgetriebes nach Fig. 2 mit der verhältnismäßig kurzen Kurve ergibt sicht auch noch die Möglichkeit, auf einfache Weise die Rolle noch Art einer Kurbelschleife beiderseitig zu umfassen.In the execution of the input transmission according to FIG. 2 with the relatively The short curve also gives the possibility of simply changing the role still to encompass kind of a crank loop on both sides.

Hierdurch sind Rolle und Kurve nicht kraftschlüssig, sondern formschlüssig miteinander gehoppelt. Dies ist beispielsweise in Fig. 3 dargestellt.As a result, the roller and curve are not frictionally engaged, but form-fitting hopped together. This is shown in FIG. 3, for example.

Hier bedeutet: 16 die als Kurbelschleife ausgebildete Kurvenscheibe mit dem Kurvenstück 9.A nstelle des Zeigers 14 mit Skale 15 kann auch eine Schreibeinrichtung oder ein mechanisches Zählwerk oder ein elektrischer Ferngeber angebracht werdenHere: 16 means the cam designed as a crank loop with the curve piece 9.A nstelle of the pointer 14 with scale 15 can also be a writing device or a mechanical counter or an electrical remote transmitter can be attached

Claims

Claims li water level-dependent measuring device for gravity channels or container with a float, which is rotatably arranged on the device Lever is attached, characterized in that a cam gear is arranged in the device is, whose cam (4) (Fig. 1) is driven by the float lever (2) is and whose curve is shaped such that the roller lever (5) to a rotates linearly variable angle with the liquid level.

2. Water level dependent measuring device according to claim 1, characterized in that that the pivot points of the roller lever (7) and the cam (8) according to FIG. 2 with the Roll axis form an acute angle, the apex of which lies in the roll axis.

3. Water level dependent measuring device similar to claim 2, characterized in that that the roller lever (7) according to FIG. 2 is driven by the float lever (2), and that the cam is shaped in such a way that it rotates around one with the height of the liquid level linearly variable angle twisted.

4. Water level-dependent measuring device similar to claim 2 or 3, characterized characterized in that the cam disk is like a crank loop (16) (Fig. 3) is formed, which includes the roller from both sides.

5. A measuring device similar to claim 1, characterized in that instead of the cam disc (4 or 8 or 16) with roller lever (5 or 7) a roller lever gear is used.

L e r s e i t e