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Wärmemengenzähler, insbesondere für Zentralheizungsanlagen Die Erfindung betrifft einen Wärmemengenzähler, insbesondere für Zentralheizungsanlagen, mit einer vom Wärmeträger umspülten Messkammer, in der ein Temperaturfühler in Spiralform vorgesehen ist, des- sen Wärmedehnung sich in eine Drehung einer Welle umwandelt, 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.
Bei bekannten Wärmemengenmessern dieser Art sind zwei als Bimetallspiralen ausgeführte 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 Durchflussmenge vorgenommen wird.
Es sind weiters Wärmemengenmesser bekanntgeworden, bei welchen die Messwerte zweier Fühler auf eine Kurvenscheibe übertragen werden, deren Lage von Rollen, die auf einer andern Scheibe angeordnet sind, abgetastet wird.
Alle diese bekannten Bauarten setzen jedoch voraus, dass die Vor-und Rücklaufleitungen nahe beieinander verlaufen, da sie beide an das Messgerät angeschlossen werden müssen. Ferner ist diese Art der Wärmemengenmessung auch dann nicht brauchbar, wenn, wie dies häufig bei grösseren Heizanlagen, besonders Fernheizwerken, der Fall ist, aus dem Leitungsnetz auch Warmwasser für Bade- und Waschzwecke entnommen wird.
Die Erfindung betrifft einen Wärmemengenzähler der eingangs genannten Art, welcher die verbrauchte Wärmemenge in jedem Fall, also auch bei weit getrennt verlaufenden Vor- und Rücklaufleitungen und bei Warmwasserentnahme zu zählen gestattet, soferne je ein solcher in der Vorlauf- und der Rücklaufleitung des betreffenden Warmwasserleitungskreises angebracht ist.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass die vom Temperaturfühler verdrehte Welle eine Ringfläche trägt, welche konzentrisch innerhalb einer ruhenden Ringfläche angeordnet ist, wobei beide Ringflächen 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 vertieften Bereichen in beiden Ringflächen eine Axialbewegung ausführen kann.
Vorzugsweise ist die Nabe des Fühlers lose an der Eingangswelle des Zählwerkes gelagert, ist durch einen Vorsprung eine Öse od. dgl. von 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 drückt eine zweite, schwä- chereFeder, die zwischen den beiden Kupplungshälften vorgesehen ist, die zweite Kupplungshälfte von der ersten Kupplungshälfte weg.
Weiters verlaufen vorzugsweise die steuernden, konzentrischen Ringflächen über etwa 1500 erhöht und über etwa 1500 vertieft und gehen diese Flächen über den Rest des vollen Winkels durch schräge Anlaufflächen von höchstens 300 Neigung gegen die achsennormale Ebene ineinander über, wobei bereits bei
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axialen Verschiebung desFühlers umsammenpassendes Dreieckzähneprofil auf, wobei der lichte Abstand der Zähne und deren Höhe je etwa der halben Höhendifferenz der steuernden Ringflächen entsprechen.
Nachstehend ist an Hand der Zeichnung 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.
In die Vor-oder Rücklaufleitung l einer Zentralheizungsanlage ist ein Gehäuse. 2 eingeschaltet, dessen eine Kammer 2'vom Wärmeträger durchflossen ist, wogegen eine zweite Kammer 2" 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 Leitung 1 herrschende Temperatur des Wärmeträgers die Bimetallspirale im Sinne einer Verdrehung der Welle 5 beeinflusst. Die Hohlwelle 5 ummantelt eine Welle 7 eines Messgerätes 8 für die durchlaufende Menge des Wärmeträgers, welches ebenfalls in die Leitung 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 lose längsverschiebbar gelagert, über welche eine Feder 17 auf die Kupplungsscheibe 11 einen Schliessungsdruck ausübt. Die Feder 17 ist stärker als die Feder 12, so dass der Schliessungsdrucküberwiegt.
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 Stirnsei- te zweier Ringe 19 und 20 gleitet, von denen der Ring 19 an der Hohlwelle 5 und der Ring 20 am Gehäuse festsitzt.
Die beiden Ringe 19 und 20 weisen je eine ungefähr über 1500 des Umfanges reichende erhöhte Stirnfläche 21 bzw. 22 (Fig. 4) und eine ebensolange, vertieft liegende Stirnfläche 23 und 24 auf, welche durch etwa unter 300 ansteigende Schrägflächen 25 bzw. 26 ineinander übergehen.
Der an der Scheibe 16 sitzende Fühler 18 ist so angeordnet, dass er immer 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.
Die in Fig. 3 und 4 gezeichnete Stellung der Ringe 19 und 20 ist die Ausgangs-oder Nullstellung, welche eintritt, wenn die Temperatur des Wassers in der Leitung 00c beträgt. In dieser Stellung 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
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trag d zwischen der Höhe der Fläche 21, 22 bzw. 23,24 axial verstellt. Eine solche axiale Verstellung kann aber hier niemals erreicht werden, auch nicht an der Überschneidungsstelle der beiden Schrägflächen 25 und 26.
Die Sachlage ändert sich jedoch, wenn Warmwasser die Leitung 1 durchläuft, weil dann durch die Bimetallspirale 3 der Ring 19 gegen den feststehenden Ring 20 verdreht wird. Bei der maximalen Wassertemperatur bzw. maximalen Verdrehung der Hohlwelle 5 nimmt der Ring 19 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 mehr als die Höhe der Differenz d, so dass die Kupp-
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lung 10, 11 während der halben Umdrehung geschlossen wird und bei jeder vollen Umdrehung der Wel- le 7 die Welle 13 eine halbe Umdrehung macht, die im Zählwerk 14 registriert wird. In allen Zwischenstellungen, d. h., wenn der steuernde Ring 19 sich um weniger als 1800 verdreht, findet eine.
Schliessung der Kupplungshälften 10, 11 und eine drehende Mitnahme der Welle 13 nur in einem der jeweiligen Höhe der Wassertemperatur proportional kleineren Ausmasse statt und dementsprechend wird auch eine dieser Temperatur proportionale kleinere Teildrehung der Welle 13 eintreten, so dass schliesslich die im Zähler 14 registrierten Gesamtumdrehungen einerseits der vom Mengenmesser 8
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sich als zweckmässig erwiesen, die Schrägilächen 25 und 26 mit einer Neigung vonhöchstens1500 erhöht und von 1500 vertieft verlaufen und die Schrägflächen sich über den Rest des vollen Winkels, nämlich zweimal 300, erstrecken.
Um die Kupplungshälften 10 und 11 bereits bei einer Axialverstellung von ungefähr d/2 richtig zum Eingriff zu bringen und anderseits kein Aufeinanderstehenb leiben der Kupplungszähne zu bewirken, ist es zweckmässig, den Kupplungszähnen ein Dreieckprofil 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.
An Stelle einer Zahnkupplung kann jede andere analog arbeitende Kupplung verwendet werden, insbesondere eine Reibscheibenkupplung, eine Magnetkupplung od. dgl.
In der praktischen Verwendung solcher Wärmemengenmesser in Zentralheizungsanlagen wird je ein solcher Messer in die Vor-und in die Rücklaufleitung eingebaut. Aus der Differenz der Anzeigen der bei- den Messgeräte ergibt sich dann der effektive Wärmemengenverbrauch, der die Grundlage für die Verrechnung bietet.
Wenn die Vor-und Rücklaufleitung ohne Schwierigkeit zusammengeführt werden können, können auch die beiden Messer in ein Gerät zusammengebaut und eine Einrichtung zur mechanischen Subtraktion der ermittelten Wärmemengen vorgesehen werden, welche den Differenzbetrag zahlenmässig zur Anzeige bringt.
Eine solche Messeinrichtung zeigt auch dann richtig an, wenn dem Wasserkreis Wasser zu Wasch-, Bade- oder andern Zwecken entnommen wird.
Nach einer weiteren Ausgestaltung wird auf die Welle des Wassermengenzählers ein zweites Zählwerk 30 aufgesetzt, so dass auch die Wasserentnahme aus der Differenz der Anzeigen dieser beiden Zählwerke errechnet werden kann. Auch hier kann schliesslich bei Zusammenbau des Gerätes in der Vorund Rücklaufleitung eine mechanische Subtraktion stattfinden und diese zahlenmässig zur Anzeige gebracht werden, so dass neben dem Verbrauch an Wärmemengen auch die Wasserentnahme unmittelbar am Gerät ablesbar ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Wärmemengenzähler, insbesondere für Zentralheizungsanlagen mit einer vom Wärmeträger umspülten Messkammer, in der ein Temperaturfühler in Spiralform vorgesehen ist, dessen Wärmedehnung sich in eine Drehung einer Welle umwandelt, und wobei der Wärmeträger durch ein Mengenmessgerät
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Zahlvon Umdrehungenerteilt, d a d ur ch ge ke nn ze ich n et,fühler (3) verdrehte Welle (5) eine Ringfläche (21, 23) trägt, welche konzentrisch innerhalb einer ruhenden Ringfläche (22,24) angeordnet ist, wobei beide Ringflächen je einen erhöhten und einen vertieften Teilbereich aufweisen und dass ein von der Welle des Mengenmessgerätes drehend angetriebener, die Kupplung (10, 11) steuernderFühler (18) vorgesehen ist, der unter Wirkung einer Feder (17) gegen diebeiden 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 den Fühler nur dann bewirkt ist, wenn dieser durch Nebeneinanderliegen von vertieften Bereichen in beiden Ringflächen (23,24) eine Axialbewegung ausführen kann.
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Heat meter, in particular for central heating systems The invention relates to a heat meter, in particular for central heating systems, with a measuring chamber surrounded by the heat transfer medium, in which a temperature sensor is provided in a spiral shape, the heat expansion of which is converted into a rotation of a shaft, and the heat transfer medium through a volume measuring device running, which gives a shaft in which a disengageable clutch is installed, a number of revolutions proportional to the amount passing through.
In known heat meters of this type, two temperature sensors designed as bimetallic spirals are mechanically coupled via a shaft connecting them, whereby the outgoing shaft experiences a rotation proportional to the temperature difference, which is then transferred to an integrating mechanism in which the temperature difference is multiplied by the measured flow rate .
Furthermore, heat meters have become known in which the measured values of two sensors are transferred to a cam disk, the position of which is scanned by rollers which are arranged on another disk.
However, all these known types require that the flow and return lines run close to one another, since they both have to be connected to the measuring device. Furthermore, this type of heat quantity measurement cannot be used if, as is often the case with larger heating systems, especially district heating plants, hot water for bathing and washing purposes is also taken from the mains.
The invention relates to a heat meter of the type mentioned above, which allows the amount of heat consumed to be counted in any case, even with widely separated flow and return lines and when hot water is withdrawn, provided that one is installed in the flow and return lines of the respective hot water line circuit is.
According to the invention, this is achieved in that the shaft rotated by the temperature sensor carries an annular surface which is arranged concentrically within a stationary annular surface, with both annular surfaces each having an elevated and a recessed sub-area and that one driven in rotation by the shaft of the quantity measuring device that controls the clutch Sensor is provided, which is pressed against the two ring surfaces under the action of a spring and thus continuously scans them, the raised areas of the ring surfaces corresponding to the open position of the clutch and the clutch only being closed by the sensor when it is located next to each other recessed areas in both annular surfaces can perform an axial movement.
Preferably, the hub of the sensor is loosely mounted on the input shaft of the counter, an eyelet or the like is coupled through a projection from the first coupling half, which is firmly attached to the shaft of the quantity measuring device, and is entrained in its rotation, and also presses a first spring onto the hub of the sensor and via this the second coupling half, which is non-rotatably but axially displaceable on the input shaft of the counter, against the first coupling half and presses a second, weaker spring, which is provided between the two coupling halves, the second coupling half of the first half of the coupling away.
Furthermore, the controlling, concentric ring surfaces preferably run higher than about 1500 and deepened over about 1500 and these surfaces merge into one another over the rest of the full angle by inclined contact surfaces of at most 300 inclination to the axis-normal plane, whereby already at
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axial displacement of the sensor on a matching triangular tooth profile, the clear distance between the teeth and their height each being approximately half the height difference of the controlling ring surfaces.
An exemplary embodiment of the subject matter of the invention is explained in more detail below with reference to the drawing.
Fig. 1 shows a calorimeter in axial section, partially in view, Fig. 2 shows a detail thereof, u. between the clutch controlled by the temperature sensors, enlarged in axial section, FIG. 3 the controlling ring surfaces of the clutch in a different operating position, and FIG. 4 an axial view of FIG.
A housing is in the supply or return line 1 of a central heating system. 2 is switched on, one chamber 2 'of which is flowed through by the heat transfer medium, while a second chamber 2 "contains a bimetallic spiral 3, the inner end of which is fixed to the housing 2, while the outer end is attached to an arm 4, which sits on a hollow shaft 5 , so that the temperature of the heat transfer medium prevailing in the line 1 influences the bimetallic spiral in the sense of a rotation of the shaft 5. The hollow shaft 5 encases a shaft 7 of a measuring device 8 for the amount of heat transfer medium flowing through, which is also switched into the line 1. The The free end of the shaft 7 carries a face-toothed clutch disc 10 which cooperates with a mating clutch disc 11.
Between the two clutch disks 10 and 11 there is a spring 12 which is attached to one clutch disk, slides on the other and tries to keep the two clutch disks 10 and 11 out of engagement. The clutch disc 11 is longitudinally displaceable, but coupled to rotate, on the shaft 13, which operates a revolution counter 14 of the usual type, which in this case also represents the heat meter. A disk 16 is also mounted on the shaft 13 in a loosely longitudinally displaceable manner, via which a spring 17 exerts a locking pressure on the clutch disk 11. The spring 17 is stronger than the spring 12, so that the closing pressure predominates.
An axially protruding control arm 18 is located on the disk 16, which loosely passes through an eyelet 28 located on the clutch disk 10 and slides on the face of two rings 19 and 20, of which the ring 19 on the hollow shaft 5 and the ring 20 is stuck on the housing.
The two rings 19 and 20 each have an increased end face 21 and 22 (FIG. 4) extending approximately over 1500 of the circumference and an equally long, recessed end face 23 and 24, which are interlocked by inclined surfaces 25 and 26 that rise approximately below 300 pass over.
The sensor 18, which is located on the disk 16, is arranged in such a way that it always scans both ring surfaces, that is to say over the gap between the two. Annular surfaces 21-24 stands, which in practice means that the higher control surface is always decisive for its position and an axial displacement is only possible where the recessed annular surfaces 23 and 24 are directly adjacent to one another.
The position of the rings 19 and 20 shown in FIGS. 3 and 4 is the starting or zero position which occurs when the temperature of the water in the line is 00c. In this position, the approximate half of the entire circumference is formed by the raised surface 21 and the other half by the raised annular surface 22 and the inclined surfaces 25, 26 intersect at the two transition points to the recessed halves, as can be seen from FIG. During the rotation of the shaft 7 of the water knife through the eyelet 28 on the clutch disc 10 in the rotation of the
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wear d axially adjusted between the height of the surface 21, 22 or 23, 24. Such an axial adjustment can never be achieved here, not even at the point of intersection of the two inclined surfaces 25 and 26.
The situation changes, however, when hot water runs through the line 1, because the ring 19 is then rotated against the stationary ring 20 by the bimetallic spiral 3. At the maximum water temperature or maximum rotation of the hollow shaft 5, the ring 19 assumes the position shown in FIG. 2, in which the two raised ring parts 21, 22 and also the two recessed ring parts 23, 24 lie next to one another along their entire length.
During the rotary movement of the sensor 18, this control surface therefore allows an axial adjustment of the disc 16 and with it the coupling half 11 under the action of the spring 13 by more than the amount of the difference d, so that the coupling
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treatment 10, 11 is closed during the half revolution and with each full revolution of the shaft 7 the shaft 13 makes a half revolution, which is registered in the counter 14. In all intermediate positions, i.e. i.e., if the controlling ring 19 rotates less than 1800, it will find one.
Closure of the coupling halves 10, 11 and a rotating entrainment of the shaft 13 only takes place in a proportionally smaller dimension to the respective level of the water temperature and accordingly a smaller partial rotation of the shaft 13 proportional to this temperature will take place, so that finally the total rotations registered in the counter 14 on the one hand the one from the flow meter 8
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proved to be expedient, the inclined surfaces 25 and 26 are increased with an inclination of at most 1500 and deepened by 1500 and the inclined surfaces extend over the remainder of the full angle, namely twice 300.
In order to bring the coupling halves 10 and 11 correctly into engagement with an axial adjustment of approximately d / 2 and, on the other hand, to prevent the coupling teeth from standing on top of one another, it is advisable to give the coupling teeth a triangular profile with as sharp points as possible, whereby the clear distance is the Teeth and the height of the same each corresponds approximately to half the height difference d of the controlling annular surfaces 20, 21 and 23, 24.
Instead of a toothed clutch, any other clutch that works analogously can be used, in particular a friction disk clutch, a magnetic clutch or the like.
In the practical use of such heat quantity meters in central heating systems, one such meter is installed in the supply and return lines. The difference between the displays of the two measuring devices then gives the effective amount of heat consumption, which provides the basis for the calculation.
If the flow and return lines can be brought together without difficulty, the two knives can also be assembled into one device and a device for mechanical subtraction of the heat quantities determined can be provided, which displays the difference in numbers.
Such a measuring device also shows correctly when water is taken from the water circuit for washing, bathing or other purposes.
According to a further embodiment, a second meter 30 is placed on the shaft of the water meter, so that the water withdrawal can also be calculated from the difference between the displays of these two meters. Here, too, when the device is assembled, a mechanical subtraction can take place in the flow and return lines and this can be displayed in terms of numbers, so that in addition to the consumption of heat, the water withdrawal can also be read directly on the device.
PATENT CLAIMS:
1. Heat meter, especially for central heating systems with a measuring chamber surrounded by the heat transfer medium, in which a temperature sensor is provided in a spiral shape, the thermal expansion of which is converted into a rotation of a shaft, and the heat transfer medium through a volume measuring device
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Number of revolutions, so ur ch ge ke nn I n et, sensor (3) twisted shaft (5) carries an annular surface (21, 23) which is arranged concentrically within a stationary annular surface (22,24), both annular surfaces each have an elevated and a recessed part area and that a sensor (18) which is driven in rotation by the shaft of the quantity measuring device and controls the coupling (10, 11) is provided, which is pressed against the two annular surfaces under the action of a spring (17) and thus continuously scans them ,
wherein the raised areas (21,22) of the ring surfaces correspond to the open position of the clutch and the clutch is only closed by the sensor when the latter can execute an axial movement due to the adjacent recessed areas in both ring surfaces (23,24).
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