Graphischer Wassermesser Patent „Lea“. Von Dr. W. A. Dyes-Manchester. Graphischer Wassermesser Patent „Lea“. In England und seinen Kolonien findet seit einem Jahre ein Wassermesser großen Beifall und weitgehende Verwendung, welcher von dem Ingenieur J. E. Lea erfunden und für den auch das deutsche Patent No. 189159 erteilt wurde. Der Apparat bezweckt, den Verbrauch von Wasser in größeren Mengen nicht nur genau zu messen, sondern auch graphisch darzustellen, um die Ueberwachung des Wasserverbrauchs möglichst einfach zu gestalten. Dem Erfinder ist es nach langjährigem Studium gelungen, dieses Problem in außerordentlich befriedigender Weise zu lösen. Es sind bereits seit etwa zwei Jahren in den größeren Minen Südafrikas Apparate im Gebrauch für eine stündliche Leistung von 600000 bis 2 Mill. Litern. Ebenso hat der Apparat in England bei Wasser- und Elektrizitätswerken, wie größeren industriellen Unternehmungen Anklang gefunden, und sind für diese Zwecke Apparate für stündliche Leistungen von 20000 bis 400000 l in ständigem Gebrauch. Für England wird der Apparat von der Firma Glenfield & Kennedy Ltd. in Kilmarnock gebaut. Infolge des Aufsehens, welches dieser Apparat auf der Olympia-Maschinenausstellung im Oktober 1907 in London erregte, sind auch aus Deutschland viele Anfragen nach dem Apparat ergangen, so daß dessen Herstellung in Deutschland voraussichtlich demnächst aufgenommen wird. Das Wesen des Apparates besteht darin, daß das zu messende Wasser aus einem kastenförmigen Behälter (nachstehend „Meßkasten“ genannt) über der einen Wand abfließt (s. Fig. 1)Normale Anlage mit mehreren Meßkästen in einer großen Zentrale für elektrische Kraft in der Nähe von Johannesburg., die mit dreieckigem Ausschnitt von 90° Spitzenwinkel versehen ist. Die Höhe des Wasserstandes in dem Kasten wird durch einen Schwimmer auf den Meßapparat übertragen. Aufgezeichnet wird aber nicht die jeweilige Veränderung des Wasser- bezw. Schwimmerstandes, sondern die abgeflossene Wassermenge. Zu diesem Zweck ist zwischen dem Schwimmer und dem Schreibstift die Vorrichtung von Lea eingeschaltet. Ihre Konstruktion beruht darauf, daß die Wassermenge Q in Kubikfuß, die in der Minute durch eine V-förmige Oeffnung mit 90° Spitzenwinkel bei der in Zoll ausgedrückten Höhe h des Wasserstandes in der Oeffnung (s. Fig. 2) ausfließt, nach Prof. Thompson mit nahezu 100 v. H. Genauigkeit sich ergibt aus der Gleichung Q = 0,305 . h2 . √h Berechnet man hiernach Q für verschiedene Höhen h, so liefern die Ergebnisse die in Fig. 3 dargestellte Schaulinie, die sogen. „Zuflußkurve“. Dieser Kurve entsprechend wird der Schreibstift von dem Schwimmer aus wagerecht bewegt, wobei er seinen Weg auf einer mit Papier belegten Trommel mit wagerechter Achse verzeichnet, die durch ein Uhrwerk gedreht wird. Durch planimetrisches Ausmessen der so gegen die Nullinie abgegrenzten Fläche erhält man die Menge des ausgeflossenen Wassers. Textabbildung Bd. 323, S. 155 Fig. 1. Die Wirkungsweise der Einrichtung veranschaulicht Fig. 4, welche eine Vorrichtung zum Messen von etwa 20000 l i. d. Stunde darstellt. Die Schwimmerstange A bewegt mittels Zahnstange B und Trieb C die Trommel D, die sich zwischen gehärteten Spitzen dreht. Auf der Oberfläche der Trommel ist eine Drahtspirale festgelegt, deren Krümmung der „Zuflußkurve“ Fig. 3 entspricht. Ueber der Trommel und parallel zu ihr ist die Stange E zwischen Rollen verschiebbar gelagert. An ihr ist der verstellbare Arm F angeschraubt, der das verhältnismäßig schwere Führungsstück G trägt, in dem ein Stift drehbar befestigt ist. Letzterer liegt mit seinem V-förmigen unteren Ende auf der Drahtspirale auf. Die Reibung zwischen beiden ist nur gering, da der Arm F annähernd tangential zur Trommel D liegt. Das Gewicht des Stiftes genügt, um ihn in der Nut zu führen. Um jedoch jede Verschiebung auszuschließen, sitzt an der Stange E der leichte Arm H (Fig. 5), der auf einer Führung aufliegt. J ist der an der Stange E angebrachte Schreibstiftträger und K die Schreibtrommel. Textabbildung Bd. 323, S. 155 Fig. 2. Textabbildung Bd. 323, S. 155 Fig. 3.Höhe h des Wasserstandes in der Ausflußöffnung. Um die Menge des durchfließenden Wassers in jedem Augenblick ablesen zu können, ist längs der Drahtspirale auf der Trommel D eine Teilung angebracht, auf die eine mit dem Arm F verbundene Spitze zeigt. Die beträchtliche Länge der Spirale ermöglicht sehr genaue Beobachtungen. Ein zweiter Zeiger ist am oberen Ende der Schwimmerstange A angebracht, der an einer Skala die jeweilige Höhe h des Wasserstandes über dem Ausfluß anzeigt. Diese Skala dient auch dazu, die verschiedenen Anzeigevorrichtungen vor Beginn der Messung auf Null einzustellen. Textabbildung Bd. 323, S. 155 Fig. 4. Textabbildung Bd. 323, S. 155 Fig. 5. An beiden Enden verläuft die Drahtspirale geradlinig in senkrecht zur Trommelachse stehenden Ebenen. Hierdurch ist die Bewegung der Schreibfeder beschränkt und verhindert, daß sie auf dem einen oder anderen Ende ihrer Bahn beschädigt wird. Ferner hindern zwei Hemmvorrichtungen die Zahnstange, zu weit nach oben oder unten zu gehen. Statt des in Fig. 4 dargestellten Antriebes der Trommel D von der Schwimmerstange aus mittels Zahnstange wird auch Kettenantrieb verwendet, mit einem kleinen Gegengewicht, das dann zugleich den Zeiger zum Ablesen der Höhe h des Wasserstandes trägt (s. Fig. 6). Diese Anordnung kommt, da sie geringere Höhe des den Apparat umgebenden Schrankes erfordert als die mit Zahnstange, stets zur Anwendung für Anlagen, bei denen die Aenderungen der Standhöhe h des Wassers in der Ausflußöffnung sehr groß sind. Textabbildung Bd. 323, S. 156 Fig. 6. Die Länge der Drahtspirale bei dem Apparat Fig. 6 beträgt 500 mm gegen nur 100 bis 110 mm bei der Anordnung Fig. 4. Die größere Länge gestattet größere Genauigkeit der Messung und ist besonders geeignet, um bei Maschinen mit Oberflächenkondensator den Dampfverbrauch für die angezeigte PS festzustellen, indem das Niederschlagswasser über den Meßkasten mit der V-förmigen Ausflußöffnung geleitet und gemessen wird. Der Apparat wird dann zweckmäßig über einem besonderen Schwimmergefäß aufgestellt, das mit dem Meßkasten durch ein Rohr verbunden ist. In dem oberen Teil des Meßkastens wird dann zwischen der Zuflußrohr- und der Abflußrohrmündung eine Zwischenwand angeordnet, die Störungen des Wasserspiegels in dem mit dem Schwimmergehäuse verbundenen Teil des Meßkastens erfolgreich verhindert. Um Kesselspeisungen zu messen, wird das Speisewasser zunächst in den Meßkasten geleitet, mit dem der Wassermesser verbunden ist. Von hier fließt es dann in einen zweiten Behälter über, aus dem die Kesselspeisung erfolgt. Der Zufluß des Wassers zum Meßkasten wird durch einen Hahn geregelt, der von einem in dem zweiten Kasten befindlichen Kugelschwimmer aus betätigt wird. Arbeiten die Pumpen, so sinkt der Kugelschwimmer, der Hahn wird geöffnet und es fließt so viel Wasser nach, als in den Kessel gepumpt wird, da nach Abstellen der Pumpen der Zuflußhahn erst wieder geschlossen wird, wenn der Wasserstand in dem zweiten Behälter seinen ursprünglichen Stand wieder erreicht hat. Neben der Totalverdampfung gestattet das Diagramm zu erkennen, wann innerhalb 24 Stunden Verdampfung eintrat, wann die Kessel überlastet und wann sie nicht voll beansprucht waren. Textabbildung Bd. 323, S. 156 Fig. 7.Fac-simile of Chart, taken from Recorder when measuring Air-pump discharge from large Compound surface condensing Engine, driving Generator Bloom St. Power Station at, Manchester Corporation Electricity Works. Fig. 7 ist die Wiedergabe eines Originaldiagramms, aufgenommen von dem Oberingenieur der Stadtverwaltung von Manchester bei der täglichen Kontrolle des Dampfverbrauchs einer der großen direkt verbundenen Generatoren der elektrischen Zentrale. Das Diagramm zeigt in der Menge des kondensierten Dampfes den Verlauf der Kesselbelastung und durch Vergleich mit der Schalttafel kann jeden Augenblick der Verbrauch an Dampf für die Kilowattstunde festgestellt werden. Die Versuche wurden um 5 ½ Uhr morgens begonnen und abends 7 ¾ Uhr abgeschlossen. In der ersten Stunde belief sich die Maximalmenge kondensierten Wassers auf etwa 15000 Pfd. und stieg dann zwischen 8–9 Uhr, der Zeit der stärksten Beanspruchung, auf 30–40000 Pfd., ging in den folgenden Stunden herunter (in der Zeit von 10 Uhr bis 4 ½) auf 20000 Pfd., blieb also während dieser Zeit fast konstant. Nachmittags von 4 ½ Uhr bis 7 Uhr waren die Maschinen besonders in Anspruch genommen, für Licht in der Stadt, besonders in dem Geschäftsviertel, und blieb der Wasserverbrauch ziemlich konstant bei etwa 30 bis 40000 Pfd. stehen. Der erhöhte Dampfverbrauch in den Morgenstunden ist proportionell der stärkeren Belastung der Maschinen, hervorgerufen durch den ausgedehnten Tramwayverkehr, der das Publikum aus den Vororten in die innere Stadt bringt. Hierbei fällt auf, daß durch den Tramwayverkehr der elektrische Strom sehr ungleichmäßig in Anspruch genommen wird, weshalb die Kurven zwischen 6 und 4 ½ Uhr nachmittags zickzackartig verlaufen. Hingegen ist die Anspruchnahme nachmittags für das elektrische Licht eine ziemlich gleichbleibende, weshalb das Diagramm zwischen 4 ½ und 7 Uhr nachmittags einen gleichmäßigen Verlauf annimmt. In diesem Diagramm stellt jeder Quadratzoll (die Abbildung zeigt das Original auf etwa 1 : 2 verkleinert) den Verbrauch von 29000 Pfd. Wasser dar; der vom Diagramm eingenommene Raum beträgt 10,72 Quadratzoll, daher war der gesamte Verbrauch in der angegebenen Zeit 310880 Pfd. Dampf. Denn der verbrauchte Dampf wurde nachher als warmes Wasser gemessen. Bemerkt sei dabei, daß die Umwandlung des Wassers in Dampf in Kesseln mit Ueberhitzern bei ungefähr 10 at Druck erfolgt. Die Produktion an elektrischen Einheiten betrug während der Versuchszeit 14946 Kilowattstunden. Im Durchschnitt wurden f. d. elektrische Einheit 20,8 Pfd. an Dampf verbraucht. Die Durchschnittsbelastung der Maschine war 1048 KW oder die Maschine war mit 58 v. H. ihrer vollen Belastung in Anspruch genommen. Die Ergebnisse betr. Verbrauch an Dampf f. d. elektrische Einheit würden selbstverständlich bessere gewesen sein, wenn die Maschinen stärker belastet gewesen wären. Der Apparat soll gerade dem Betriebsleiter genaue Angaben darüber liefern, bei welcher Belastung ein günstiger Dampfverbrauch im Verhältnis zur gewonnenen elektrischen Einheit erzielt wird. Weitere Anwendung findet der Apparat zum Messen der Wassermenge in Flüssen, bei Berieselungsanlagen, Drainagen, bei Wasserförderungen in Bergwerks- und anderen unterirdischen Anlagen, bei Kondenseinrichtungen, besonders in der chemischen und Papierindustrie, in der Textilindustrie bei Bleichereien u.a.m. Ein großer Vorzug des Apparates ist, daß er auch warmes und heißes Wasser zu messen gestattet und ferner bei Flüssigkeiten von beliebigem spezw. Gewicht Anwendung finden kann.