DE90647C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Der allgemeinen Verwendung pneumatischer Pegel stehen die Einrichtungen entgegen, welche denselben zur Beseitigung oder Herabminderung des erheblichen Einflusses des Temperatur- und Wasserdruckwechsels auf die, eine erheblich fehlerhafte Beobachtung der Wasserstände bedingende Veränderlichkeit der Dichte in der Leitung eingeschlossene Luft beigegeben werden müssen. Alle mir bekannt gewordenen einschlägigen Compensationsmechanismen gründen sich auf die Erkenntnifs, dafs die Veränderlichkeit der Dichte der Luft in der Rohrleitung, gleichviel ob dieselbe im Temperatur- oder Wasserdruckwechsel ihren Ursprung hat, nicht etwa eine dauernde Beeinflussung des einer bestimmten Wassersäule W (s. die beiliegende Zeichnung) in dem durch die Leitungsröhre L mit der Beobachtungsstelle verbundenen Manometer M entsprechenden Quecksilberstandes w zur Folge haben kann, sondern lediglich eine die Fehlerhaftigkeit der Aufzeichnungen bedingende der für die Wasserstands-MOtnmenen Nullfläche N. Eine solche Höhenverschiebung zu verhindern, ist in der Patentschrift Nr. 31899 die Rohrleitung anhaltend oder zeitweise von irgend einer Luftart durchströmen zu las'sen, so dafs diese aus der Rohrleitung in dem Punkte ausströmt, dessen Tiefe unter der Wasserfläche gemessen werden soll.

Es ist ersichtlich, dafs auf diese Weise die Beobachtungen von den Einflüssen des Temperatur- und Wasserdruckwechsels nur so lange

Höhenverschiebung
beobachtungen

frei bleiben, wie eine Durchströmung der Rohrleitung wirklich stattfindet, und gerade in dem überaus Umständlichen dieser dauernd oder doch für jede einzelne Beobachtung nothwendigen Erzeugung einer Luftströmung (durch ' Anwendung einer Luftpumpe u. s. w.) liegt es begründet, dafs pneumatische Pegel mit der ebenerwähnten Compensationseinrichtung nur in einigen wenigen Exemplaren in Anwendung gekommen sind.

Auch der in der vorerwähnten Patentschrift ausgesprochene und auf Seite 449 der Zeitschrift für Instrumentenkunde, Jahrgang 1890, weiter ausgebildete Gedanke, die durch Temperatur- und Wasserdruckwechsel bedingte fortwährende Nullflächenverschiebung dadurch auf die Beobachtungen unschädlich zu machen, dafs man das untere Ende der Rohrleitung auf eine solche Länge horizontal legt, dafs die von der Druckluft berührte Wasserdruckfläche sich nur in der Horizontalen verschieben kann, ein Verkürzen der zu wägenden Wassersäule durch Verschieben der Nullfläche in der Verticalen also ausgeschlossen ist, erscheint praktisch nur für solche Beobachtungsstellen verwerthbar, welche eine nur sehr kurze Rohrleitung nothwendig machen. Die Einrichtung mufs nämlich ihren Dienst versagen, wenn die Länge der in der Nullfläche für die Wasserstandsbeobachtungen horizontal zu legenden Luftleitungsröhre so grofs zu bemessen bleibt, dafs die Reibung des Wassers an der Rohrwandung gröfser wird als der fortzupflanzende Wasser-

druck. Wollte man endlich, der Abbildung 2 auf Seite 44g des Jahrgangs 1890 der vorhin erwähnten Zeitschrift entsprechend, der horizontal zu legenden Leitungsröhre, um dem vorerwähnten Uebelstande abzuhelfen, eine entsprechend grofs bemessene Weite geben, so stände dem die praktisch unerfüllbare Forderung entgegen, die Luft in der Röhrenleitung gegen die Wasserdruckfläche durch einen »unendlich leicht beweglichen« Stempel abzuschliefsen.

Diese theoretisch richtigen, für den praktischen Gebrauch aber aus den verschiedensten Gründen nicht wohl allgemein verwendbaren Einrichtungen gegenüber ist das angestrebte Ziel, die mit Hülfe pneumatischer Pegel gewonnenen Wasserstandsbeobachtungen von dem Einflüsse des Temperatur- und des Wasserdruckwechsels auf die Dichte der Luft in der Rohrleitung frei zu halten, in einfachster Weise, mit geringen Mitteln und überall leicht ausführbar dadurch zu erreichen, dafs man der Luftleitungröhre an ihrer im Wasser der Beobachtungsstelle liegenden Mündung einen kegelförmigen Ansatz A giebt, der mit seinem Rande r r auf einer in der für die Wasserstandsbeobachtungen angenommenen Nullfläche N geschaffenen festen Unterlage unverrückbar aufliegt und in seinen Abmessungen so bestimmt ist, dafs diese Nullfläche von dem höchsten Punkte s des Ansatzes nur um ein Geringes, jedenfalls um nicht mehr als etwa 1 cm überragt wird, und dafs bei dem höchsten Wasserstande und der niedrigsten Temperatur an der Beobachtungsstelle (also bei der Maximaldichte der eingeschlossenen Luft) die in ihrer Höhenlage veränderliche, von der Druckluft berührte Wasserdruckfläche die Mündung der Luftleitungsröhre in dem Ansatz nahezu erreicht, auf keinen Fall aber überschreitet.

Bei einer solchen gesetzmäfsigen Gestaltung bezw. Lagerung der Luftleitungsröhre an ihrer Mündung .mufs die durch jedwede Temperatur- und Wasserdruckveränderung bedingte Verschiebung der Wasserdruckfläche aus der Nulllage und damit die entsprechend fehlerhafte Beeinflussung der Beobachtungen der Wasserstände innerhalb der Grenze eines Centimeters bleiben, und zwar kann dieser Höchstwerth nur bei. dem höchsten Wasserstande erreicht werden, während alle anderen Wasserstände (bis zu Null herab) nur um einen entsprechenden Antheil (bis zu Null herab) fehlerhaft zur Beobachtung kommen können.

Es darf noch hinzugefügt werden, dafs die eben angegebene, für den praktischen Gebrauch als ausreichend zu erachtende Fehlergrenze erwünschtenfalls dadurch noch herabgemindert werden kann, dafs man die innere Höhe des kegelförmigen Ansatzes gleich der auf weniger als ι cm bemessenen Fehlergrenze macht und auf dieser Grundlage die sonstigen Abmessungen des kegelförmigen Ansatzes, wie vorher angegeben, feststellt.

Zur weiteren Erläuterung und theoretischen Begründung der Wirkungsweise des Ansatzes A an dem im Wasser der Beobachtungsstelle ruhenden Ende der Luftleitungsröhre möge zunächst auf den Vorgang eingegangen werden, welcher sich bei der durch Luftleitung bewirkten Uebertragung des Wasserstandwechsels auf das Manometer, an welchem beobachtet werden soll, abspielt.

Eine bestimmte Wassersäule an der Beobachtungsstelle wird einen bestimmten Druck auf das Manometer ausüben und daher eine bestimmte Differenz in dem Stande des Quecksilbers in den beiden Schenkeln der U-förmig gebogenen Röhre des Manometers bedingen; in umgekehrter Schlufsfolgerung wird also aus einem bestimmten Höhenunterschiede des Quecksilbers in den beiden Schenkeln der Röhre des Manometers auf einen bestimmten Wasserdruck an der Beobachtungsstelle geschlossen werden können. Es findet eben ein Wägeprocefs statt, bei dem die Niveaudifferenzen im Manometer unter allen Umständen proportional sind den bezüglichen, den Drück ausübenden Wassersäulen. Diese Wassersäulen haben aber wegen des infolge der Wärme- und Wasserdruckschwankungen veränderlichen Volumens der in der Leitung eingesperrten Luft so zu sagen einen veränderlichen Fufspunkt, d. h. die Angaben des Manometers beziehen sich auf Wasserstände, die sich nicht auf ein und denselben Nullpunkt beziehen.

Es ist hieraus ersichtlich, dafs die durch Wärme- und Wasserdruckänderungen bedingten Volumenänderungen der in der Leitung eingeschlossenen Luft auf den eigentlichen, soeben geschilderten Wägeprocefs gar keinen Einfiufs haben, dafs sich letzterer vielmehr, wie oben bereits ausgesprochen, nur darin zu äufsern vermag, dafs die der Verschiebung des Quecksilbers im Manometer entsprechenden Wasser-'säulen nicht ein und derselben Nullfläche angehören, dafs vielmehr diese Nullfläche, als welche die von der Druckluft berührte Wasserdruckfläche in dem Ansätze A anzusehen ist, eine fortwährende Verschiebung im verticalen Sinne erleiden mufs, welche durch die infolge von Wärme- und Wasserdruckänderungen bedingten fortwährenden Volumenänderungen der in der Leitung eingeschlossenen Luft hervorgerufen wird.

Die jeweiligen Stände des Quecksilbers in beiden Schenkeln des Manometers entsprechen also an sich stets, den jeweiligen Wasserständen; das aus ersferen unter Berücksichtigung des specifischen Gewichts des Quecksilbers abgeleitete Mafs für letztere bezieht sich aber fort-

während auf einen' anderen Nullpunkt, und das Mafs dieser Nullpunktverschiebungen kommt dem Fehler gleich, um welchen die von einem bestimmten Nullpunkte aus zu messenden Wasserstände durch die Angaben des Manometers falsch erhalten werden.

In welcher Weise nun bisher diesen die Fehlerhaftigkeit der Ablesungen am Manometer ,ausmachenden Nullpunktverschiebungen, d. h. also den Verschiebungen der von der Druckluft berührten Wasserdruckfläche zu begegnen gesucht wurde, ist weiter oben ausführlich dargelegt, während aus den weiteren dort gegebenen Ausführungen und den hier stehenden , die Sache von einem andern Gesichtspunkte aus beleuchtenden Erörterungen hervorgeht, dafs bei einer Ausgestaltung der in das Wasser der Beobachtungsstelle ausmündenden Luftleitungsröhre zu dem Ansätze A von nur etwa ι cm Höhe und einem von dem Rauminhalte der eigentlichen Luftleitungsröhre und den Extremen der Wärme- und Wasserdruckschwankungen abhängig gemachten, so bemessenen Inhalte des Ansatzes A, dafs die durch Wärme- und Wasserdruckschwankungen bedingten Höhenverschiebungen der von der Druckluft berührten Wasserdruckfläche (der Nullfläche) sich unter allen Umständen innerhalb des nur etwa ι cm hohen Ansatzes A vollziehen müssen, dafs also unter Anwendung des in gedachter Weise geformten, gelagerten und bemessenen Ansatzes A die am Manometer anzustellenden Beobachtungen der Wasserstände über einem bestimmten Nullpunkte nur im äufsersten Falle um das für die Praxis bedeutungslose, innerhalb der Grenze eines Centimeters verbleibende Mafs für die Höhenverschiebungen der von der Druckluft berührten Wasserdruckfläche fehlerhaft beeinflufst werden können.

Claims (1)

1. Pa tent-Anspruch:

   Pneumatischer Pegel, bei welchem die Luftleitungsröhre im Wasser der Beobachtungsstelle in einen kegelförmigen Ansatz ausmündet, welcher mit dem Rande seiner Oeffnung auf einer in der für die Wasserstandsbeobachtungen angenommenen Nullfläche geschaffenen festen Unterlage unverrückbar aufliegt und in seinen Abmessungen so bestimmt ist, dafs er in seinem höchsten Punkte die vorerwähnte Nullfläche nur um ein geringes Mafs (etwa ι cm) überragt, und dafs bei dem höchsten Wasserstande und bei der niedrigsten Temperatur an der Beobachtungsstelle die in ihrer Höhenlage veränderliche, von der Druckluft berührte Wasserdruckfläche die im höchsten Punkte des Ansatzes liegende Mündung des Luftleitungsrohres nahezu erreicht, auf keinen Fall aber überschreitet.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.