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Wärmemengenzähler. insbesondere für Zentralheizungsanlagen
Für die Zählung der von einem Radiator oder Konvektor oder einer Gruppe solcher an den zu heizenden Raum abgegebenen Wärmemenge sind Zähler bekannt, welche zwei in der Vorlauf- und in der Rücklaufleitung des Wärmeträgers angeordnete und vom Wärmeträger umspülte Messkammern aufweisen, in denen je ein Temperaturfühler in Spiralform zur Temperaturdifferenzmessung vorgesehen ist, welche Temperaturfühler ihre Wärmedehnung in Drehungen von Wellen umwandeln, so dass die Differenz der Drehwinkel dieser Wellen ein Mass für die Temperaturdifferenz ist, welche dann zur Beeinflussung eines Mengenmessgerätes für den durchlaufenden Wärmeträger in der Weise dient, dass im Endergebnis die abgegebene Wärmemenge am Zähler ablesbar ist.
Bei den bekannten Wärmemengenmessern dieser Art sind die als Bimetallspiralen ausgeführten Temperaturfühler mechanisch über eine sie verbindende Welle gekuppelt, wobei die abgehende Welle eine der Temperaturdifferenz proportionale Verdrehung erfährt, welche dann auf ein Integrierwerk übertragen wird, in dem die Multiplikation der Temperaturdifferenz mit der gemessenen Wärmemenge vorgenommen wird.
Diese Bauart ist einerseits durch das erforderliche Integrierwerk in der Herstellung teuer und besitzt anderseits auch den Nachteil, dass die Bimetallspiralen nie spannungsfrei sind und daher leicht Ermüdungserscheinungen in der Art von Überdehnungen auftreten.
Es sind ferner auch Wärmemengenmesser bekannt, bei welchen in den Vor- und Rücklauf zur Feststel-
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lung gegeneinander relativ in einem der Temperaturdifferenz proportionalen Ausmass axial zu verschieben und auf diese Weise den Eingriff der Kupplungsteile nur über einen Teil des vollen Drehwinkels zu bewirken, der derTemperaturdifferenz proportional ist. Diese Messgeräte haben den Nachteil, dass sie ein me- chanisches Getriebe erfordern, welches die herrschende Temperaturdifferenz in eine lineare Verstellgrösse umwandelt, welche auf die Kupplung zur Wirkung kommt.
Der Gegenstand der Erfindung betrifft einen Wärmemengenzähler, insbesondere für Zentralheizungsanlagen mit zwei in der Vorlauf- und in der Rücklaufleitung des Wärmeträgers angeordneten und vom Wärmeträger umspülten Messkammem, in denen je ein Temperaturfühler in Spiralform zur Temperaturdifferenzmessung vorgesehen ist, welche Temperaturfühler ihre Wärmedehnungen in Drehungen von Wellen umwandeln, so dass die Differenz der Drehwinkel dieser Wellen ein Mass für die Temperaturdifferenz ist, und wobei der Wärmeträger durch ein Mengenmessgerät läuft, das einer Welle, in die eine ausrückbare Kupplung eingebaut ist, eine der durchlaufenden Menge proportionale Zahl von Umdrehungen erteilt.
Der erfindungsgemässe Wärmenmengenmesser ist im Aufbau einfacher als die bisher bekannten und lässt die erwähnten Ermüdungserscheinungen nicht auftreten, da die Temperaturfühler völlig unabhängig voneinander arbeiten.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erzielt, dass die von den Temperaturfühlern verdrehten Wellen konzentrische Ringflächen tragen, die je einen erhöhten und einen vertieften Teilbereich aufweisen und dass ein von der Welle des Mengenmessgerätes drehend angetriebener, die Kupplung steuernder Fühler vorgesehen ist, der unter Wirkung einer Feder gegen die beiden Ringflächen gedrückt ist und diese somit dauernd abtastet, wobei die erhöhten Bereiche der Ringflächen der Offenstellung der Kupplung entsprechen und eine Schliessung der Kupplung durch den Fühler nur dann bewirkt ist, wenn dieser durch Nebeneinanderliegen von Bereichen der beiden vertieften Ringflächen eine Axialbewegung ausführen kann.
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Vorzugsweise ist die Nabe des Fühlers lose an der Eingangswelle des Zählwerkes gelagert und ist durch einen Vorsprung, eine Öse od. dgl. mit der ersten Kupplungshälfte, die an der Welle des Mengenmessgerätes festsitzt, gekuppelt und wird in deren Drehung mitgenommen, drückt ferner eine erste Feder auf die Nabe des Fühlers und über diese die zweite Kupplungshälfte, die drehfest, jedoch axial verschiebbar auf der Eingangswelle des Zählwerkes sitzt, gegen die erste Kupplungshälfte, und ist eine zweite, schwächere Feder zwischen den beiden Kupplungshälften vorgesehen, die die zweite Kupplungshälfte von der ersten Kupplungshälfte wegdrückt, so dass die Kupplung nur nach axialer Verstellung des Fühlers schliessbar ist.
Weiters verlaufen vorzugsweise die steuernden, konzentrischen Ringflächen über etwa 150 erhöht und über etwa 150 vertieft und gehen diese Flächen über den Rest des vollen Winkels durch schräge Anlaufflächen von höchstens 30 Neigung gegen die achsennormale Ebene ineinander über, wobei bereits bei einer axialen Verschiebung des Fühlers um etwa die halbe Höhendifferenz zwischen dem erhöhten und dem vertieften Bereich die Schliessung der Kupplung wirksam wird. Auch können die Kupplungshälften ein zusammenpassendes Dreieckzähneprofil aufweisen, wobei der lichte Abstand der Zähne und die Höhe der Zähne je etwa der halben Höhendifferenz der steuernden Ringflächen entsprechen.
Nachstehend ist an Hand der Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes näher erläutert.
Fig. 1 zeigt einen Wärmemengenmesser im Axialschnitt, teilweise in Ansicht, Fig. 2 eine Einzelheit hievon, u. zw. die von den Temperaturfühlern gesteuerte Kupplung, vergrössert im Axialschnitt, Fig. 3 die steuerndenRingflächen der Kupplung in anderer Betriebsstellung und Fig. 4 eine axiale Ansicht der Fig. 3.
An die Vorlaufleitung 1 des Wärmeträgers, insbesondere Warmwasser einer Zentralheizungsanlage, ist ein Gehäuse 2 angeschlossen, welches eine Bimetallspirale 3 enthält, deren inneres Ende am Gehäuse 2 festsitzt, wogegen das äussere Ende an einem Arm 4 befestigt ist, welcher auf einer Hohlwelle 5 sitzt, so dass die in der Vorlaufleitung 1 herrschende Temperatur des Wärmeträgers die Bimetallspirale im Sinne einer Verdrehung der Welle 5 beeinflusst. Ganz analog ist die Anordnung in der Rücklaufleitung l'des Wärmeträgers, welche ebenfalls über ein Gehäuse 2'auf eine Bimetallspirale 3'wirkt, welche mit ihrem äusseren Ende einen Arm 4'und eine Hohlwelle 5'drehend in Abhängigkeit von der Temperatur des Wärmeträgers imRücklaufbeeinflusst.
Die Hohlwelle 5 ummantelt eine Welle 7 eines Messgerätes 8 für die durchlaufende Menge des Wärmeträgers, welches ebenfalls in die Vorlaufleitung 1 eingeschaltet ist. Das freie Ende der Welle 7 trägt eine stirnverzahnte Kupplungsscheibe 10, welche mit einer Gegenkupplungsscheibe 11 zusammenwirkt. Zwischen den beiden Kupplungsscheiben 10 und 11 befindet sich eine Feder 12, welche an der einen Kupplungsscheibe befestigt ist. an der andern gleitet und die beiden Kupplungsscheiben 10 und 11 ausser Eingriff zu halten bestrebt ist. Die Kupplungsscheibe 11 sitzt längsverschiebbar, aber auf Drehung gekuppelt, auf der Welle 13, welche einen Umdrehungszähler 14 üblicher Art betreibt, der in diesem Falle gleichzeitig den Wärmemengenzähler darstellt.
Auf der Welle 13 ist ferner eine Scheibe 16 längsverschiebbar lose gelagert, über welche eine Feder 17 auf die Kupplungsscheibe 11 einen Schlie- ssungsdruck ausübt. Die Feder 17 ist stärker als die Feder 12, so dass der Schliessungsdruck überwiegt. An der Scheibe 16 befindet sich ein axial ausragender Steuerarm 18, der lose durch eine an der Kupplungsscheibe 10 sitzende Öse 28 hindurchgeht und auf der Stirnseite zweier Ringe 19 und 20 gleitet, welche an den Hohlwellen 5 bzw. 5'festsitzen.
Diese Steuereinrichtung wird nachstehend an Hand der Fig. 2-4 näher beschrieben.
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sen je eine ungefähr über 150 des Umfanges reichende erhöhte Stirnfläche 21 bzw. 22 und eine ebensolange, vertieft liegende Stirnfläche 23 und 24 auf, welche ineinander durch etwa unter 30 ansteigende
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mer beide Ringflächen abtastet, also über den Spalt zwischen den beiden Ringflächen 21 - 24 steht, was praktisch darauf hinauskommt, dass immer die höhere Steuerfläche für seine Stellung massgeblich ist und eine axiale Verschiebung nur dort möglich ist, wo die vertieften Ringflächen 23 bzw. 24 unmittelbar nebeneinanderliegen.
Wenn die Temperatur im Vor- und im Rücklauf dieselbe ist, z. B. wenn die Heizung ausser Betrieb ist, so nehmen die Ringe 19 und 20 die in Fig. 3 dargestellte Stellung ein, d. h. es ist jeweils die ungefähre Hälfte des gesamten Kreisumfanges durch die erhöhte Fläche 21 und die andere Hälfte durch die erhöhte Ringfläche 22 gebildet und an den beiden Übergangsstellen zu den vertieften Hälften überschneiden sich die Schrägflächen 25, 26, wie aus Fig. 3 ersichtlich.
Der bei der Drehung der Welle 7 des Wassermessers durch die Öse 28 an der Kupplungsscheibe 10 in die Drehung der Welle 7 mitgenommene Fühler 18 verbleibt bei seiner gesamten Umdrehung daher in einer Stellung, welche einen Eingriff der Zahnkupplungsscheiben 10,11 nicht gestattet, weil die Zähne dieser Scheiben erst dann in Eingriff kommen, wennsich
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an der Überschneidungsstelle der beiden Schrägflächen 25 und 26.
Die Sachlage ändert sich jedoch, wenn durch Auftreten einer Temperaturdifferenz im Vor-und Rücklauf die steuernden Ringe 19, 20 gegeneinander verdreht werden. Bei der maximalen Verdrehung nehmen sie die in Fig. 2 dargestellte Lage ein, in der die beiden erhöhten Ringteile 21,22 und ebenso die beiden vertieften Ringteile 23,24 ihrer ganzen Länge nach nebeneinanderliegen. Bei der Drehbewegung des Fühlers 18 gestattet diese Steuerfläche daher eine Axialverstellung der Scheibe 16 und mit ihr der Kupplungshälfte 11 unter der Wirkung der Feder 13 um die ganze Höhe der Differenz d, so dass über die Hälfte der Umdrehung je 1/2 Umdrehung auch von der Welle 13 übernommen und im Zählwerk 14 registriert wird.
In allenZwischenstellungen, d. h. wenn. die beiden steuernden Ringe 19 und 20 sich um weniger als 1800 gegenseitig verdrehen, findet eine Schliessung der Kupplungshälften 10,11 und eine drehende Mitnahme der Welle 13 nur in einem der jeweiligen Temperaturdifferenz proportional kleineren Ausmass statt und dementsprechend wird auch eine dieser Temperaturdifferenz proportionale Teildrehung der Welle 13 eintreten, so dass schliesslich die im Zähler 14 registrierten Gesamtumdrehungen einerseits der vom Mengenmesser 8 gezäl :
1ltenDurchlaufmenge und anderseits der Temperaturdifferenz im Vor-und Rücklauf proportional sind.
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ist es zweckmässig, denKupplungszähnen einDreieckprofil mit möglichst scharfen Spitzen zu geben, wobei der lichte Abstand der Zähne und die Höhe derselben je etwa der halben Höhendifferenz d der steuernden Ringflächen 20,21 bzw. 23, 24 entspricht.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Wärmemengenzähler, insbesondere für Zentralheizungsanlagen mit zwei in der Vorlauf- und in der Rücklaufleitung des Wärmeträgers angeordneten und vom Wärmeträger umspülten Messkammern, in denen je ein Temperaturfühler in Spiralform zur Temperaturdifferenzmessung vorgesehen ist, welche Tempera- turfühler ihre Wärmedehnungen inDrehungen von Wellen umwandeln, so dass die Differenz der Drehwinkel dieser Wellen ein Mass für die Temperaturdifferenz ist, und wobei der Wärmeträger durch einMengenmess- gerät läuft, das einer Welle, in die eine ausrückbare Kupplung eingebaut ist, eine der durchlaufenden Menge proportionale Zahl von Umdrehungen erteilt, dadurch gekennzeichnet, dass die von den Temperaturfüh- lern (3, 3') verdrehten Wellen (5,
5') konzentrische Ringflächen (21 - 24) tragen, die je einen erhöhten und einen vertieften Teilbereich aufweisen und dass ein von der Welle (7, 13) des Mengenmessgerätes (8) drehend angetriebener, dieKupplung (10, 11) steuernderFühler (18) vorgesehenist, der unter Wirkung einer Feder (17) gegen die beiden Ringflächen gedrückt ist und diese somit dauernd abtastet, wobei die erhöhten Bereiche (21,22) der Ringflächen der Offenstellung der Kupplung entsprechen und eine Schliessung der Kupplung durch denEühler nur dann bewirkt ist, wenn dieser durch Nebeneinanderliegen von Bereichen der beiden vertieften Ringflächen (23,24) eine Axialbewegung ausführen kann.