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Vierkammergasmesser mit einer liegenden Kurbelwelle mit nur zwei um 90 versetzten Kurbel- armen und schleichende Sehiebersteuerung.
Die Erfindung nach dem Patent Nr. 143125 bezweckt die Beseitigung des mit wachsender
Belastung zunehmenden Messfehlers von Gasmessern mit drei oder mehr Messkammern und schleichende
Steuerung. Die Lösung der Erfindungsaufgabe besteht in einem so frühzeitig vor der Bewegungs- umkehr der beweglichen Wand beginnenden Abschluss des Einlasskanals zu einer oder mehreren Mess- kammern, dass bei wachsender Belastung des Gasmessers eine für den Zweck des Fehlerausgleiehes hinreichende Änderung der Messfehlerkurve eintritt.
Insbesondere ist nach dem Patent Nr. 143125 eine zwangläufige Beeinflussung der Geschwindigkeit des Steuerschiebers in der Nähe seines Abschluss- weges oder ein Voreilen eines Schiebers ohne Überdeckung vorgeschlagen (Patentansprüche 5. und 6, sowie S. 2, Zeile 31, der Patentschrift Nr. 143125).
Das Voreilen aber hat den Nachteil, dass es sich bei jenen üblichen Gasmessern nicht ohne weiteres anwenden lässt, bei welchen eine liegende Kurbelwelle mit nur zwei um 900 versetzten Kurbeln vorgesehen ist. Mit Rücksicht auf den störungsfreien Gang der Gasmesser darf an dem Winkel von 900 zwischen den beiden Kurbeln nicht geändert werden. Ohne Vermehrung der Zahl der Kurbeln lässt sich daher ein Voreilen ohne weiteres nicht erreichen. Die vorliegende Erfindung gibt nun Lösungswege an, welche die Anwendung des Voreilens auch für übliche Gasmesser mit nur zwei um 90 versetzten Kurbeln gestatten.
Fig. 1 und 2 der Zeichnung zeigen nur die Kurbelwelle K des Gasmessers mit den beiden Kurbelarmen Km und Ks, die Schubstangen und den hin und her gehenden Zapfen Mi der Schwinge, an dem die Schubstangen angreifen. Der dargestellte Antrieb ist bei einem Vierkammergasmesser zweimal vorhanden. Zwecks besserer Übersicht ist aber nur der eine (in der Zeichnung linke) Antrieb der Kurbelwelle K durch den Zapfen Mi der linken Schwinge mittels einer Schubstange auf den Kurbelzapfen Km wirkend und der diese Messgliedbewegung steuernde (in der Zeichnung rechte) Schieber mit seinem Zapfen SI gezeichnet.
Der Kurbelzapfen Km befindet sich nach Fig. 1 in der Totlage, die um 900 versetzte Kurbel Ks steht lotrecht. Entsprechend der Totlage der Kurbel Km befindet sich die Messwand in ihrer Endlage.
Der Schieber wird vom Schieberzapfen < S*i gesteuert, der sich bei den bekannten Ausführungen ebenso wie der Schwingenzapfen Mi in der waagrechten Bahn x-x bewegt, also in der Ebene, die durch die Kurbelwellenachse und durch die Stellung des Kurbelzapfens Km in der Totlage des zugehörigen Messgliedes bestimmt ist. Der Schieber steht entsprechend der Lotrechtlage der Kurbel K, in der Mittelstellung über den dargestellten Roststegen, d. h. also alle drei Kanäle 7, 8, 9 sind abgesperrt.
Nach der Erfindung wird nun die Ebene des Schieberantriebes, mit der Kurbelwelle K als Drehachse, gegen die Bahn x-x entgegen dem Drehsinn der Kurbelwelle um einen Winkel ou in die Lage y-y gedreht. Bei dieser Drehung ändert der Sehieberzapfen ? i seine Lage gegenüber den Kanälen, denn, wie man aus der Zeichnung leicht entnehmen kann, hat bei dieser Drehung der Zapfen i nicht die Kurbelwelle, sondern den Kurbelzapfen K, als Drehachse. Da im vorliegenden Falle diese Drehachse höher als die Kurbelwellenachse liegt, so tritt eine Verstellung des Schiebers im Sinne eines Voreilens ein. Der Abschluss des Kanales 8 wird schon vor der mit Ks bezeichneten Stellung der Kurbel
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erreicht.
Der Schieber schliesst also den Kanal bereits in einem Zeitpunkt ab, in dem der Zapfen Afi und damit die bewegliche Wand der Messkammer ihre Totlage noch nicht erreicht haben. Der Winkel 7., den die Ebenen x-x und y-y miteinander einschliessen, entspricht der Grösse des Voreilens, das das notwendige frühzeitige Absperren der Einlasskanäle zur Messkammer vor dem Hubende der beweglichen Wand herbeiführt.
Fig. 2 zeigt die Stellung des Zapfens SI. bei einer-Drehung des Kurbelzapfens Ks um 180 . Auch in dieser Stellung tritt ein Voreilen des Zapfens Si und damit des Schiebers ein.
Fig. 3 zeigt ein Beispiel für die Anordnung des beschriebenen Schieberantriebes im Gehäuse, das in der Ebene der Ein- und Ausgangsrohre geschnitten ist, während der Schnitt durch die Querwand Q mit ihrem Anbau in der Ebene der vorderen Stopfbüchse geführt ist. Das durch die eingelötete Wand Q und eine lotrechte Mittelwand in drei Räume geteilte Gehäuse enthält im Raum über der Wand Q die gesamte Steuerung. Die Schieberspiegel auf einer waagrechten Querwand geneigt anzuordnen, ist an sich bekannt, aber nicht parallel zueinander, und nur bei einem Gasmesser, der keine um 90 versetzten Kurbelarme aufweist.
Durch die Neigung der Wand Q sowie durch die Anordnung des Kurbelantriebes M1, M1' mit den zugehörigen Schubstangen auf der Eingangsseite und der Schieber mit den Zapfen S1, S1' und mit ihren Schubstangen auf der Ausgangsseite der Kurbelwelle ergibt sich eine äusserst einfache Gaskanalführung. Gleichzeitig sorgt die Wand Q für das Ablaufen von Gasausscheidungen, Kondensaten u. dgl. von den lebenswichtigen Steuerteilen.
Die gleiche vorteilhafte geneigte Anordnung des Steuerbodens und der Steuerung kann man auch treffen, wenn die Wand nicht an den Gehäusewänden angelötet ist, sondern lediglich in an sich bekannter Weise als Steuerungsboden und Träger. von Kanälen und gekapselten Messwänden dient.
Sinngemäss kann die Erfindung auch auf andere Steuerungsarten, z. B. Ventilsteuerungen, angewendet werden.
Ein Voreilen des Schiebers und damit ein vorzeitiges Drosseln der Einlasskanäle zu den Mess- kammern vor dem Hubende der beweglichen Messglieder kann man auch dadurch erreichen, dass man die Bewegungsebene des Schieberzapfens gegen die'des vom Messglied bewegten Schwingenzapfens parallel zu dieser Ebene verschiebt und ausserdem einen so geschränkten Kurbeltrieb verwendet, dass die Schieberschubstange in allen ihren Lagen gegen die zugehörigen Lagen bei normalem Kurbeltrieb entgegen dem Drehsinn der Kurbelwelle verdreht ist (s. Fig. 4 und 5).
Die Parallelversehiebung der
Bewegungsebene des Schieberzapfens ist an sieh bekannt, jedoch nicht in Verbindung mit einem Kurbeltrieb, der, wie vorstehend beschrieben, geschränkt ist, so dass bei dieser bekannten Einrichtung auch nicht die erfindungsgemässe Wirkung erzielt wird.
Gemäss Fig. 4 liegt der Kurbelzapfen Km der Kurbelwelle K, durch die zugehörige Schubstange mit dem Messgliedzapfen Mi verbunden, in der rechten Totlage, während der Kurbelzapfen Ks lotrecht zur Bewegungsebene x-x des Zapfens Mi steht. Der Antriebszapfen SI des Schiebers, durch eine
Schubstange mit dem Kurbelzapfen K verbunden, würde, wenn er in der Ebene x-x bewegt würde, die gezeichnete Mittelstellung einnehmen.
Verlegt man die Bewegung des Zapfens S1 aber in die Ebene y-y, wobei die Stellung Ks i der Schubstange im Kurbeldrehsinn gerechnet, zeitlich vor (also räumlich hinter) der Stellung :'S'i bei normalem Kurbeltrieb liegt, dann ist bei gleicher Schubstangenlänge der Zapfen Si in die Lage 8,'verschoben. Der Schieber hat also den Kanal 8 bereits um das Stück m vorzeitig abgeschlossen. Beim Drehen des Zapfens Ks in der Pfeilrichtung um 1800 würde der Schieberzapfen in 8,"liegen. Dann wäre der Kanal 7 um n vorzeitig abgeschlossen. Je grösser die Entfernung der Ebene y-y von der Ebene x-x ist, um so grösser wird das erzielte Voreilen.
Die Länge der Schubstange des Schieberzapfens kann man so bemessen, dass entweder m gleich n oder eine von beiden Strecken oder auch beide gleich Null werden ; es lassen sich auch Zwischenwerte bilden. Man kann bei der gezeichneten Anordnung von Schieber und Kurbel durch die Wahl der Länge der Schubstange und des Abstandes der Ebene y-y von der Ebene x-x erreichen, dass sowohl ein für die gewünschte Änderung der Messkurve genügendes Voreilen als auch zugleich für beide Einlasskanäle ein volles Öffnen gleich dem halben Hub des Schiebers erreicht wird. Für den Antrieb des zweiten Schiebers gilt das Entsprechende.
In Fig. 5 ist der besseren Übersicht wegen die Bewegungsebene des zweiten Schiebers nicht unterhalb der zur Schieberebene parallelen, durch die Achse der Kurbelwelle gehenden Ebene angeordnet, sondern im gleichen Abstand oberhalb dieser Ebene. Ausserdem ist hier ein mittelbarer Schieberantrieb durch zwei gelenkig miteinander verbundene Schubstangen T1 und T/bzw. T2 und T2' gezeigt.
Die Grösse des Weges der waagrecht geradlinig geführten Schubstangenzapfen Z1 und Z2 entspricht etwa dem Weg der hin und her gehenden Antriebszapfen der von den Messgliedern bewegten Schwingen.
Der Abstand der beiden Ebenen x-x und y-y und die Längen der Schubstangen Tl, T {, T2 und T2' sind so gewählt, dass der Öffnungshub der Schieber, von ihrer Mittellage über dem Rost gemessen, nach beiden Richtungen gleich dem Kurbelhalbmesser r wird. Die Längen der Schieberlappen und die Abstände der Mittellinien der die Einlasskanäle begrenzenden Roststege werden dann ebenfalls gleich dem Kurbelhalbmesser r, wie bei dem rechten Schieber angedeutet ist. Dabei bewirkt das Voreilen nach beiden Richtungen das für die Änderung der Messkurve notwendige frühzeitige Abdrosseln der Einlasskanale. Der linke Schieber steht annähernd in seiner-äussersten rechten Stellung und hat
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die Kanäle ganz geöffnet.
Die Stellung des zugehörigen Messgliedes entspricht der Lage der Kurbel .
Das zu dem unten gezeichneten Schieber gehörige Messglied befindet sich in diesem Augenblick in der
Totlage. Der Schieber schliesst dagegen nicht wie üblich die Kanäle in diesem Augenblick, sondern ist um die Strecke m vorgeeilt. Das Voreilen beim Rückgang des Schiebers um die Strecke n wird durch die strichpunktierten Lagen der Stangen Ti und r'bestimmt.
Gemäss Fig. 4 und 5 war angenommen, dass die Achse der Kurbelwelle in der Bewegungsebene des Kurbelwellenantriebes liegt. Das braucht natürlieh nicht immer der Fall zu sein. Wird z. B. in Fig. 4 die Bewegungsebene x-x des Kurbelwellenantriebes parallel zur ursprünglichen Lage nach oben oder nach unten verschoben, so tritt je nach der Richtung der Verschiebung eine Vergrösserung oder eine Verkleinerung oder ein Ausgleich des durch das Tieferlegen der Ebene y-y erreichten Voreilens ein. Daraus geht hervor, dass man ein Voreilen gemäss der Erfindung auch durch blosses Verschieben oder Drehen der Kurbelwellenantriebsebene erreichen kann.
Erfordert der Ausgleich der Messfehler einen verhältnismässig grossen Abstand der Bewegungsebene des Schieberzapfens von der zu ihr parallelen durch die Achse der Kurbelwelle gehenden Ebene, so können nach den Anordnungen nach den Fig. 4 und 5 sehr ungünstige Kraftübertragungen von den Kurbelzapfen auf die Schieber und damit Druckschwankungen im Gang des Messers, insbesondere bei hoher Geschwindigkeit entstehen. Die gleiche ungünstige Kraftübertragung tritt auf, wenn bei gleichbleibendem Abstand der genannten Ebenen die Schieber nahe an die Kurbelwelle herangebracht und damit die Längen der die Schieberzapfen steuernden Schubstangen sehr kurz werden. Diese Nachteile werden nach der Erfindung beseitigt durch Übertragung der Kurbelzapfenbewegung auf das Steuerglied über einen am Gehäuse des Gasmessers drehbar gelagerten und senkrecht zur Kurbelwelle schwingenden Hebel.
Wie Fig. 6 und 6 a zeigen, sind auf einem kastenförmigen Ansatz des oberen Gehäusebleches 22 die Ein-und Auslasskanäle 7, 8 und 9 der einen Messkammer und die in Fig. 6 nicht sichtbaren Kanäle 7', 8'und 9'der zweiten Messkammer angeordnet. Die Bewegungsebene der Schieber 23 und 24 ist im vorliegenden Falle waagrecht. An den Schieberzapfen 25, 26 greifen die Schubstangen 27, 28 an, die drehbar mit den am Gehäuse ebenfalls drehbar gelagerten Hebeln 29,30 verbunden sind. In der Mitte und oberhalb des Schieberspiegels ist die Kurbelwelle 34 mit den beiden um 90 versetzten Kurbeln 35 und 36 angeordnet, die durch die Schubstangen 37 und 38 mit den Hebeln 29 und 30 verbunden sind.
Weiter greifen an den Kurbelarmen 35 und 36'die Schub- stangen 39 und 40 an, die durch Schwingen 41 und 42 angetrieben werden. Die Schwingen sind in üblicher Weise an den Achsen 43, 44 der Messglieder befestigt und diese gehen durch die Stopfbüchsen 45 und 46.
Nach Fig. 6 liegt die Mitte des Sehieberspiegels unmittelbar unter der Mitte der Kurbelwelle.
Trotzdem sind, wie die Figur zeigt, durch die Zwischenschaltung der Hebel 29 und 30 die Verhältnisse für die Kraftübertragung von den Kurbelarmen auf die Schieberzapfen 25,26 genau so günstig, wie bei einem grossen Abstand der Schiebermitte von der Mitte der Kurbelwelle, d. h. also, wie bei grosser Länge der Schubstangen Ti, T/usw. nach Fig. 5. Die Hebel 29 und 30 dienen nur zur Stützung der Gelenke zwischen den Schubstangen 27 und 37 bzw. 28 und 38. Gelenke in dieser Weise zu stützen, ist an sich bekannt.
Bei der Anordnung nach Fig. 6 müssen die Bewegungswiderstände der Steuerglieder von den Kurbelzapfen aufgenommen werden. Da besonders bei Verschmutzungen diese Widerstände sehr gross werden können, so ist es zur Vermeidung frühzeitiger schädlicher Abnutzung erwünscht, die Belastung der Kurbelzapfen durch das Steuergestänge zu vermeiden. Ausserdem tritt nach der Ausführung nach Fig. 6 eine Vermehrung der Teile des Steuergestänges ein, die gleichfalls unerwünscht ist und daher ebenfalls vermieden werden soll.
Beide Nachteile werden gemäss Fig. 7 und 7 a durch eine besondere Ausbildung der Schubstangen, welche die Bewegung der von den Messgliedern getriebenen Schwingen 59 und 60 auf die Kurbelzapfen übertragen, als zweischenkelige Winkelhebel 57, 58 beseitigt. Der Drehpunkt des Winkelhebels ist am Ende der vom Messglied getriebenen Schwinge in zwei Ebenen drehbar gelagert. Der Winkel zwischen den Schenkeln beträgt vorteilhaft etwa 90 . Seine Öffnung ist beim Winkelhebel 58 dem Drehsinn der Kurbelwelle entgegengesetzt, beim andern Winkelhebel 57 dagegen im Drehsinne angeordnet. Deshalb greift die Schubstange 53 über einen Umkehrhebel 62 an dem Winkelhebel 58 an. Der eine Schenkel des Winkelhebels 57 bzw. 58 ist mit einem Kurbelzapfen der Kurbelwelle 54 verbunden, am andern greift die Schubstange 52 bzw. 53 für den Schieberzapfen an.
Die Kräfte für die Bewegung des Schieberzapfens werden daher unmittelbar, d. h. ohne Zwischenschaltung der Kurbelwelle 54 durch die Schenkel 61, 60 der Winkelhebel auf die Schieberzapfen 50 und 51 übertragen.
Bei einer solchen Anordnung setzt sich der Weg des Schieberzapfens aus dem Weg des Drehpunktes des Winkelhebels und einem Anteil zusammen, der durch die Drehung des Winkelhebels um den Drehpunkt infolge der Drehung des Kurbelzapfens zustande kommt. Daher besteht die Möglichkeit, den Weg des Schieberzapfens gegenüber dem des Drehpunktes des Winkelhebels und damit gegenüber dem Weg des Messgliedes zu vergrössern und es kann leicht ein während des Schliessweges wirksames Voreilen des Schieberzapfens gegenüber seinem Messgliede erreicht werden.
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Die Grösse des Voreilens ist bestimmt durch das Verhältnis der Längen der beiden Schenkel des Winkel- hebels.