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Calorimètre
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¯¯-¯¯¯---¯-..¯¯¯ -Monsieur Hermann S A N D V 0 8 8 , Pas savant strasse 13, Convint riorité des demandes de brevet allemandes: S. '4 841./2i du '1.9â e?6Qp Il/4?, i du 3-9-1926 ; S. 76031 IX/421 0 -3-9sl926*f"S; 77281" ÏZ/42¯1" du 2-12-1926; S. 76914 IX/42 i du 9-11-1926; 3.7801,7 IZ/42 i du 20-1-1927; S. 78362 IX/42 i d,.,.v..-..1?.;,..:..."./.., 3. du 23-2-1927 S. 77039 IX/42 i du 19-11-1926, La présente invention concerne un calorimètre destiné à mesurer la quantité de chaleur employée dans les appareils de chauffage à eau chaude et pour la production ou l'emploi de la vapeur surchauffée ou non ou d'autres.
La nouveauté du calori- mètre consiste dans le système de mesure employé pour déterminer les grandeurs de mesures nécessaires pour trouver la quantité de chaleur dépensée, par exemple, pour les chauffages à eau chaude le volume d'eau et la différence de température entre la montée et le retour, pour la production ou l'emploi de la vapeur surchauffée ou non, le volume et la pression de la vapeur ainsi que la température du surchauffage, ensuite dans la multiplica- tion de ces grandeurs de mesures et la transmission du produit obtenu sur un compteur qui .évite toute erreur de mesure.
Les dessins annexés montrent à titre d'exemple plusieures formes d'exécution du calorimètre.
Dans la forme d'exécution représentée en Fig.l, qui est destinée pour les appareils de chauffage à eau chaude, 1 est un compteur d'eau formant la partie inférieure du calorimètre, 2 est un ajutage d'entrée, 3 et 4 sont des brides. 6 est une artie culation pouvant pivoter en 5 qui porte la plaque de mesure 7 fixée par la bille 8 de l'articulation 6, une vis 9 sert à déterminer la position de la plaque qui s'appuie contre l'ajutage
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2. Dans le compteur d'eau, c'est-à-dire dans la conduite de montée est disposé un appareil thermo-expansible 10 et date la conduite de retour un appareil thermo-expansible 11.
L'appareil
10 est en communication par un tuyau fin en cuivre rouge 12 avec un appareil 14 disposé dans la partie supérieure 13 du calorimètre tandis que l'appareil 11 communique par un tuyau fin
15 en cuivre rouge également avec l'appareil 16 disposer. :/ également dans la partie supérieure du calorimètre.
Le mouvement de la plaque 7, qui correspond à la quantité d'eau qui passe par l'ajutage 2 dans la direction de la flèche
17, est transmis par les leviers 18 et 19 à l'équerre 20 munie à une extrémité d'un contre-poids 21 et à l'autre extrémité d'une articulation 22 qui transmet le mouvement de la plaque 7 à la tige 23 qui soulève ou descend avec sa tête 24 la roue 25.
L'étanchéïté du levier 18 est avantageusement obtenue par un tuyau métallique soudé très flexible 26 qui suit les mouvements du levier. De ce levier 18 le mouvement de la plaque 7 est trasmis sur une roue dentée 29 par l'intermédiaire d'une articulation 27 et un secteur denté 28. Sur l'axe de la,roue dentée 29 est fixé un index qui indique sur un cadran la vitesse de l'eau ou la quantité d'eau passée.
Pour compter la quantité d'eau, un compteur est disposé dans la partie supérieure du calorimètre. Ce compteur est actionné par un dispositif 30 par exemple un moteur électrique, un moteur à ressort, une turbine à eau ou un autre moteur approprié dont le mouvement rotatif est transmis uniformément par un système de roues dentées 31 à un tambour à courbes (tambour de volume) 32. les dents sur le tambour 32 sont disposées ou formées d'une telle façon*qu'elles commencent en bas par zéro en augmentant jusqu'à un nombre maximum, chaque dent correspond à une quantité d'eau déterminée.
Vu, que la roue 25 sera plus ou moins soulevée ou abaissée suivant la vitesse ou la quantité d'eau, il est évident que le nombre de dents du tambour 32 qui engrènent avec la roue 25 varient suivant la position de celle-ci de telle façon que sa rotation correspond toujours à la quantité d'eau.
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Le mouvement sera transmis au tambour à courbes 35 par un tambour intermédiaire 33 et une roue dentée 34. les températures dans les tuyaux de montée et de retour sont mesurées par les appareils expansibles 10 et 11. La dilatation des liquides qui se trouvent dans ces appareils est transmise aux appareils 14 et 16 par les tuyaux 12 et 15 dont les tenons seront soulevés. Ce mouvement est transmis au différentiel 40 par les ponts 36,37 et les crémaillères 38,39. Par conséquent, la roue dentée 41 ne tourne que lorsqu'il y a une différence de température entre l'eau dans les tuyaux de montée et de retour, c'est-à-dire lorsqu'il y a une dépense de chaleur.
Par l'inter- médiaire d'une crémaillère 42, du pont 43, de la tige 44 et la tête 45 la roue dentée 41 descend au moment d'une différence de température la roue dentée 46, qui peut coulisser sur son axe.
Vu, que le tambour de température 35 est muni d'un nombre de dents augmentant suivant la différence de la température et qu'il se trouve suivant la quantité d'eau, il résulte par le déplacement de la roue 46 une multiplication mécanique de la quantité d'eau avec la différence de la température. Le produit, qui constitue les unités de chaleur consommées, est transmis par la rotation de la roue dentée 46 au tambour denté 47 et ensuite par les roues coniques 48 au compteur 49, qui indique immédiatement la quantité de chaleur consommée en calories. Sur l'axe de la roue dentée 41 de l'engrenage 40 est disposé un index qui permet de lire directe- ment la différence de température.
Un appareil enregistreur de construction connu peut être relié avec le compteur 49 dans le but d'étudier et de contrôler le besoin de chaleur pendant les heures de la journée et de la nuit et pendant les différentes saisons, sans se servir de la planimétrie en usage jusqu'à présent et qui demande plusieures bandes enregistreurs.
La partie supérieure 13 de l'appareil, dans laquelle sont disposés les organes servant à la multiplication, est fermée hermétiquement par des plaques inférieures et supérieures qui empêchent toute humidité ou l'oxygène d'entrer, une grande durée est ainsi assurée à l'appareil.
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L'appareil décrit peut également être utilisé à mesurer l'eau de condensation. A cet effet, il n'est nécessaire que de mesurer la température, l'appareil peut, par conséquent, servir pour les chauffages à eau chaude basés sur la densité d'eau ainsi que pour les chauffages à Tapeur et dans tous les systèmes de chauffage ou d'autres dans lesquels la chaleur des matières en mouvement doit être mesurée.
Dans la forme d'exécution indiquée en Fig.2 le calorimètre se compose du compteur 1 arec son ajutage d'entrée 2 et les brides 3 et 4, la plaque 7 fixée au levier 6 et articulée en 5 et les deux appareils thermo-expansibles 10 et 11 disposés respectivement dans les tuyaux de montée et de retour.
La mesure de la quantité d'eau est obtenue par. la plaque 7, le levier 18 et le tuyau flexible 26. Le mouvement du levier 18 est transmis à l'équerre 51 par un levier 50, l'équerre, qui peut tourner autour d'un pirot 53, est articulée à une came 52. La came 52 qui peut pivoter autour d'un pivot 54 actionne une tige
55 munie à son extrémité supérieure d'une roue dentée 56. Cette roue transmet la rotation d'un tambour denté 57, actionné par un moteur 30, au tambour à courbes (tambour de volume) 32.
La mesure de la différence de température est obtenue par les appareils thermo-expansibles 10,11 disposés dans les tuyaux de montée et de retour, leur mouvement est transmis par les appareils 14,16 aux crémaillères 38,39 qui actionnent un différentiel 40 trans- mettant la différence de température à une came 58 qui actionne un galet 59 disposé dans un levier 60 qui, par conséquent, reçoit de différents mouvements qui déplacent continuellement le point d'articulation 54 de la came 52. Ce mouvement a pour effet de provoquer un rapport de transmission variable de sorte qu'il résulte une multiplication automatique de la quantité d'eau avec la différence de température.
Cette forme d'exécution ne dispose, par conséquent, malgré la plus grande précision, qu'un seul tambour à courbes, c'est-à-dire du tambour de volume 32 avec une roue dentée coulissante 55 qui se trouve immédiatement dans la position correspondante aux calories. La rotation du tambour 32
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est trasmise par les roues dentées 61,63 et les roues contres
48 au compteur 49 qui indique la quantité de chaleur consommée en unités de chaleur. En dehors des unités de chaleur consommées un cadran 64 annonce la différence de température et un cadran
65 la quantité d'eau passée ou sa vitesse.
.Après avoir supprimé le chauffage, la différence de tempé- rature existant ne peut plus donner lieu à une mesure de la quan- tité de chaleur parce que le rayon de la came 52 correspond, dans la position primitive, au rayon écrit par le tenon 54.
Pour éviter des tourbillons, la plaque 7 est fermée d'une telle façon que le côté exposé à la direction du courant d'eau embrasse la forme de la file d'eau.
Pour économiser de force, le tambour à courbes 32 n'est pas disposé en coulissant, seul la roue dentée 56 pout coulisser dans le sens de son arbre. La suppression du deuxième tambour et le nouveau système de transmission ou de multiplication assurent un travail de précision par le fait que tous les leviers peuvent être compensés et que les différentes pièces ne peuvent jamais travailler séparément.
Dans la forme d'exécution d'après la Fig.3 le levier 18 de la plaque de mesure 7 actionne lors d'un courant d eau , le levier 66 qui actionne lui-même un levier 68 articulé en 67, ce levier communique son mouvement au bras à plume 70. Ce bras a la forme d'une came, il est articulé à une tige 71 qui peut pivoter autour d'un pivot fixe 72.
Le dispositif ci-après permet d'obtenir en même temps une multiplication avec différence de température par le bras à plume 70 qui jusqu'à présent n' indique que la quantité d'eau passée
Le différentiel 40 actionne, lorsqu'il est influencé, la came 58. Ce mouvement a pour effet de soulever ou de baisser le galet 75 du levier 74 articulé en 73. L'extrémité du levier 74 sert comme point d'articulation du bras à plume 70.
La courbe, dans laquelle le tenon 76 peut se déplacer, est formée d'une telle façon que le levier 74 peut pivoter librement autour de son articulation fixe 73 sans influencer le levier à plume 70
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lorsque le levier 18 se trouve dans sa position primitive, oient- à-dire lorsque le passage d'eau ou l'entrée de la matière de chauffage se trouvent supprimées, La.position.du levier 70 dépend de la différence de température existante.
Par le déplacement du point d'articulation 76 conformément à la différence de température, le rapport entre les leviers et le rapport de transmission, varient continuellement, qui a pour effet de provoquer des mouvements plus ou moins grands du bras à plume 70 en même temps par la communication avec la came logarith- mique 58 une multiplication mécanique exacte de la quantité dteau avec la différence de température en calories consommées est assurée, le résultat est enregistré par la plume ou le crayon 77 sur une bande 78 de sorte que le total des unités de chaleur employées sera fixé d'une manière connue par planimétrie.Grâce à la suspension oscillante la came 70 est compensée dans toutes ses positions, un travail exact et de grande précision est ainsi assuré
Dans la forme d'exécution d'après les Fig.4 et 5,
qui sert à mesurer la chaleur ou la consommation des unités de chaleur pendant la?- production ou la consommation de vapeur surchauffée ou non et qui est installée dans un conduit vertical, 79 est une chambre qui reçoit dans la direction de la flèche 81 la vapeur à mesurer par une coude 80. Le cône 83 servant de mesure est fermé à sa partie inférieure par un disque 82 lorsque la vapeur ne passe pas dans la chambre 79. Lorsque la vapeur entre dans cette chambre, le disque 8 2 sera soulevé proportionnellement à la quantité de vapeur, il résulte, par conséquent, .un espace libre correspondant entre le cône 83 et le disque 82.
Un contre-poids 84 est fixé sur la tige 86 qui porte, en outre, le disque 82 et un disque amortisseur 85, ce contre-poids pénètre dans le couvercle 87 assurant ainsi la sortie de la vapeur sans passer par des coins ou creux nuisibles. La tige 86 forme à sa partie inférieure une crémaillère 88 qui engrène avec une roue dentée 89 fixée à une extrémité d'un arbre 90 (Fig.5). L'autre extrémité de cet arbre porte une roue dentée 91 qui engrène avec une crémaillère 93 par l'intermédiaire d'une roue dentée 92 (Fig.4).
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La crémaillère 93 porte à son extrémité supérieure une assiette 94 sur laquelle se pose avec son extrémité inférieure un arbre 96 qui porte une roue dentée 95, Le mouvement du disque 82, provoqué par le passage de la vapeur par le cône 83, mouve- ment, qui correspond à la quantité de vapeur, est transmis à la roue coulissante 95 par l'intermédiaire de la tige 86,@@, la roue dentée 89, l*arbre 90, la roue dentée 91, la roue 92 et la crémaillère 93 avec l'assiette 94 d'une telle façon que la roue descend plus ou moins.
Pour trouver la seconde valeur de mesure, c'est-à-dire la pression de la vapeur, celle-ci passe par la tuyau 97 dans un tuyau métallique 98 flexible axialement (Fig.5). Ce tuyau s'allonge jusqu'à ce que la pression au fond du tuyau 98 et la force opposée du ressort 99 seront compensées. L'allongement du tuyau métallique 98, qui correspond à la pression de la vapeur, est transmis par le ressort à la crémaillère 100 qui tourne plus ou moins le pignon 101 avec les roues dentées 102 et 103. Il résulte que la crémaillère 104, qui égrène avec la roue dentée 102 sera plus ou moins baissée. La crémaillère 104 porte à sa partie supérieure une assiette 105 sur laquelle se pose l'arbre lo6 de la roue coulissante 107.
Par le mouvement de la tige 93 avec son assiette 94 et la tige 104 avec son assiette 105 les roues coulissantes 95 et 107 seront plus ou moins baissées, ce qui a pour effet d'influencer un mouvement de multiplication disposé dans la partie' supérieure de l'appareil. Par une force motrice, c'est-à-dire par un mouvement d'horlogerie ou par un moteur 108 le.tambour à courbes 109 (tambour de volume) reçoit une rotation uniforme. Le nombre de dents de ce tambour est excavé en forme d'une'vis de sorte qu'il commence en haut par zéro en finissant en bas par un maximum.
Vu, que la roue coulis- sante 95 avec l'arbre 96 qui se pose sur l'assiette 94 sera baissée proportionnellement à la quantité de vapeur qui passe et qui actionne plus ou moins le disque 82, il est évident, que plus ou moins de dents du tambour 109 engrènent avec la roue coulissante 95. Le nombre de tours de la roue coulissante 95
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augmente ou diminue par conséquent, suivant la vitesse de la
Tapeur. La roue coulissante 95 est en communication diredte avec le tambour intermédiaire 110 et par celui-ci avec le tambour
111. Les dente du tambour à pression 111 sont excavées en forme d'une courbe conformément au facteur avec lequel la quantité de
Tapeur doit être multipliée lorsque la pression augmente.
Vu, que la roue coulissante 107 avec l'arbre 106, qui se pose sur l'assiette 105 de la crémaillère 104, se baisse auitant l'augmen- tation de la pression de la Tapeur et, vu, que le tambour à pression 111,grâce a l'actionnement par le tambour à volume 109, accuse un nombre de tours correspondant au volume, une multipli- cation mécanique du 'volume aTec la pression est obtenue dont le produit est constitué en kg de Tapeur. Ce produit sera trans- mis au compteur 113 par le tambour 112 lorsqu'il ne concerne que de vapeur saturée.
Pour fixer le degré de surchauffage de la Tapeur surchauffée, il est nécessaire de retirer de sa température la température de la Tapeur saturée normale.
Cette température est trouvée par la douille à pression 98, 99, par le fait qu'une pression déterminée correspond toujours à une même température. La crémaillère 100 actionnée par la douille à pression tourne la came 114 par l'intermédiaire de la roue 103, la came actionne un galet disposé sur une crémaillère 115 qui engrène arec un différentiel 117 et qui sera soulevée ou baissée suivant l'augmentation ou la réduction de la pression.
La température de la Tapeur surchauffée est mesurée par un appareil thermo-expansible en communication arec un appareil de traTail 119 par un tuyau 118 , une crémaillère 120 est en communi- cation arec l'appareil 119. Lorsque la crémaillère 120 descend à cause de l'augmentation de la température, les crémaillères 123,124 seront soulevées par l'intermédiaire du pignon 121 et la roue 122. La came 114 est constituée d'une telle façon que les crémaillères 115 et 124 parcourent le même chemin lorsqu'il concerne de la Tapeur saturée. En ce cas, l'arbre principal 125 du différentiel 117, sur lequel est fixée la came 126, ne tourne
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pas.
En eau de surchauffage la crémaillère 124 sera soulevée par rapport à la différence de température, la came 126 se tourne, par conséquent, à gauche.
Sur la came 126 se pose avec son galet 127 l'arbre 128 de la roue coulissante 129. Lorsque ta came 126 tourne à gauche, le galet 127 et, par conséquent, l'arbre 128 effectuent un mouvement vers le bas. Grâce à la transmission de la rotation du tambour à volume 109 par les tambours 110,111 et 112 au tambour 130 le nombre de tours du tambour à courbes (tambour à température) 130 du mouvement de multiplication correspondant à la quantité de vapeur. L'espace libre dans la denture du tambour 130 est formé d'une telle façon que la quantité de vapeur est multipliée avec un facteur correspondant au surchauffage. Ce résultat est trans- mis par le tambour 131 au compteur 113 sur lequel les unités de chaleur de la vapeur qui passe par le calorimètre seront visibles directement.
, Dace les formes d'exécution des Fig.1,2,4 et 5 la transcrip- tion des valeurs de mesures continuellement variables, par exemple, quantité d'eau et différence de température ou leur multiplication et la transmission des produits au* compteur est obtenu intégralement par des engrenages de tambours à courbes.
Cette transcription peut avantageusement être remplacée par l'engrenage indiqué en Fig.6 et 7 dans lequel un disque ex- centrique 132, qui tourne en 133, reçoit un mouvement rotatif uniforme grâce à la transmission par des roues coniques 134,
135,136 de la force d'une source motrice (mouvement d'horlogerie, moteur électrique ou d'autre), le disque excentrique parcourt par conséquent, le cercle 137. Par ce mouvement, le galet d'un bras 139 du secteur denté 140 sera soulevé jusqu'à ce qu'il arrive dans la position pointillée en Fig.6. Le bras 139 et son , galet 138 parcourent par conséquent, continuellement le même chemin.
Le secteur denté 140 avec son levier 139 peuvent tourner autour d'un tenon 141 qui peut se déplacer dans une fente 142 du secteur et qui est soutenu et actionné par une équerre 143 actionnée elle-même par la çame de multiplication
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144 et par l'intermédiaire d'une tige 145. Le tenon prend sa position dans la tente 142. Conformément à la position de la came de multiplication 144, qui résulte de la grandeur du produit de multiplication de la quantité d'eau passée et la différence de température, ce qui a pour effet de provoquer des' mouvements différents du secteur denté 140 pendant des mouvements uniformes du bras 139 avec son galet 138, ces mouvements seront transmis intégralement à la roue 156 en communication avec le secteur.
Pour enter un arrêt de travail pendant la descente du levier 139, un système d'engrenages est disposé d'une telle façon que les mouvements descendants et montants provoquent une rotation continuelle de l'arbre 147 qui annoncent la consom- mation et qui est transmise au compteur par des roues coniques
148. A cet effet une roue conique 149 est disposée avant la roue
146, les deux roues 146,149 sont disposées sur le même arbre 150.
Sur l'arbre 147 tournent librement deux roues coniques 151,152 qui, par l'intermédiaire des cliquets 153,154 peuvent tourner alternativement dans le même sens que les roues à cliquets 155,
156 calées sur l'arbre 147. Ce dispositif permet que le tenon
141 peut se déplacer continuellement pendant le travail de mesure continuelle, les plus petites différences de valeur seront ainsi enregistrées et l'appareil travail sans aucune erreur. La position primitive est obtenue lorsque le tenon 141 se trouve dans l'extrémité droite de la fente 142, l'appareil ne transmet, en ce cas, aucune quantité de calories au compteur, tandis que la position extrême à gauche du tenon transmet le maximum de passage ou de consommation de chaleur.
Le bras 139 est retiré vers le bas par un ressort de rappel 157.
La came 144 peut être disposée d'une telle façon qu'elle s'engage directement dans la fente 142, en ce cas l'équerre 143 et la tige 145 seront supprimées.
Pour obtenir une Titesse uniforme, le disque excentrique 132 est avantageusement remplacé par une came appropriée. La transmission des chaleurs de mesures continuellement Variables
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OU,leur multiplication et transmission.de leur produit au compteur peuvent être obtenues par le fait que la longueur d'un levier sera influencée par les valeurs de mesures d'une telle façon qu'un mouvement uniforme provoque des rotations partielles et variables de l'arbre du lefier, ces rotations sont transmises au compteur.
D'après les formes d'exécution de Fig.; 1,2,4 et 5, les facteurs obtenus par les différences de températures ou la pression et volume multipliées actionnent un engrenage disposé devant un compteur, l'engrenage étant actionné par un moteur électrique ou d'autre à rotation uniforme.
Dans la forme d'exécution de Fig.8 cet engrenage de trans- mission est supprimé ce qui a pour effet d'assurer une économie de matériel et d'espace ainsi que de réduire les erreurs de mesure. Le compteur dessiné, qui est destiné pour les chauffages à eau. chaude, se compose comme les précédents d'un organe de mesure 1 dans lequel est disposé un disque de mesure ayant un levier mobile 18 dont l'étanchéité est assurée par le tuyau flexible 26.
Les températures sont fixées par les appareils expansibles 10,11 disposés dans les tuyaux de montée et de retour, elles sont transmises par les tuyaux capillaires 12,15 aux corps
14 et 16, Les vitesses provoquent un mouvement du disque dans l'organe 1 et, par conséquent, un mouvement du levier 18 à droite qui entraîne le levier 158 actionnant lui-même le levier de multiplication de volume 159 articulé en 160.
Ce mouvement a pour effet d'annoncer sur un cadran 163 le volume passé par seconde par l'intermédiaire d'un secteur denté
161 disposé sur un tenon 160 et un pignon 162. Le levier 159 porte à non extrémité un galet 164 qui s'engage dans la came 165.
La différence de température est déterminée par le différen- tiel 40 dans lequel toute différence de température provoque un mouvement à droite de la roue dentée 41 qui engrène dans la crémaillère 42 et la descende conformément à la grandeur de la différence de température. Les organes sont dessinés dans la position primitive, c'est-à-dire pour une différence de tempéra-
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ture de 0 et une vitesse de = Om. La came 165 sert également à trouver le produit de multiplication. La vitesse du courant a pour effet de placer par l'intermédiaire des organes 26,18,
158,160 et 159 le galet 164 qui sert comme pivot mobile pour la came 165.
La différence de température provoque une descente de la crémaillère 42 qui donne à l'extrémité gauche de la came
165 des grandeurs variables de mouvement constituant le produit de multiplication.' Ces mouvements sont transmisà une crémaillère
166 articulée à la came. La crémaillère engrène avec une roue dentée 167 en communication avec l'arbre de réglage 168 d'un moteur 169. L'arbre de réglage 168, qui règle la position des pôles inducteurs, provoque en tournant un déplacement du champ magnétique jusque ce que le moteur s'arrête.
La position du champ magnétique, qui détermine d'une façon connue le nombre de tours, correspond à la position de la crémaillère 166 et la roue 167.
Il est évident, que les erreurs de mesure seront diminuées ou même supprimées entièrement par la multiplication et le réglage automatique indiqué ci-dessus.
N'importe quels réglages des nombres de tours peuvent être actionnés par le mouvement de multiplication de la crémaillère 166, par exemple, 1* intercalât! on des résistances ou des bobines de réglage, changement des tensions, etc.
Le moteur 169 est par les roues coniques 170,171 et 172 en communication avec le compteur d'addition des unités de chaleur 49 auquel les nombres de tours variables du moteur seront trans- mis. Le nombre de tours est égal à zéro lorsque le produit de multiplication est de zéro. Un mouvement de la crémaillère 166 ne peut se produire que lorsque les deux facteurs de mesure se présentent ensemble.
Lorsque des calorimètres d'après la présente invention seront installés dans des différents endroits dans la même maison, il est avantageux, au point de vue technique et économique, de centraliser la consommation de chaque installation dans un seul appareil placé dans une pièce appropriée. En ce cas, les quantités
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de chaleur consommées par chaque appareil provenant d'une même source de chaleur seront visibles comme des unités additionnées, il résulte donc un contrôle sérieux du foncti- onnement des différents appareils et des groupes d'appareils.
Les Fig. 9 à 11 montrent à titre d'exemple le dispositif d'un calorimètre pour une installation de chauffage relié à un appareil disposé à une certaine distance et servant à additionner les unités de chaleur.
L'organe de mesure 170 (Fig.9) est disposé à un endroit approprié dans les tuyaux d'une installation de chauffage.
La mesure de la vitesse ou du volume est obtenue par le cône en forme d'une goutte 171 dont les mouvements sont transmis à un levier 178 par l'intermédiaire d'un tuyau flexible 172, le levier 173 entraîne le pivot mobile 174. La différence de température est trouvée par les appareils thermo-expan- sibles 175,176 qui actionnent d'une façon connue le différen- tiel 177 dont le mouvement est transmis à une crémaillère 178 en communication avec la came 179. Lorsque la différence de température augmente, l'extrémité gauche de la came 179 descend et lorsque la vitesse augmente, le pivot 174 sera poussé à gauche, le mouvement de la came 189, qui présent le produit de multiplication, augmente, par conséquent, à. droite, ces mouvements ne sont jamais obtenus que lorsque les deux facteurs se trouvent ensemble.
La transmission de ce produit variable à un compteur éloigné d'une distance voulue est obtenue de la manière suivante :
Les mouvements de la came 179 sont transmis à la tige 180 qui entraîne le contact 181 d'un rhéostat 182 intercalé dans le courant après un transformateur 183 et qui a pour effet dé faire varier l'intensité du courant. Lorsque le produit de multiplication est égal à zéro, le contact 181 coupe automatiquement le courant tandis que la résistance du rhéostat diminue et, par conséquent, la tension du courant augmente lorsque la valeur du produit, la course
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du levier 179 et de la. tige 180 augmentent. Ce courant variable passe au relais 184 placé à une distance voulue qui contient les organes pour l'addition.
Pour la transmission à distance du produit de multiplication des électro-aimants 186 sont disposés qui sont en connexion avec le rhéostat 182. Tout changement de tension provoquée par le rhéostat 182 influence l'électroèaimant 186 d'une telle façon que sa position, par rapport à une armature, sera modifiée. L'impuls de courant dans l'électro-aimant 186 influence le levier 187 qui pivote dans des couteaux et qui est muni d'un ressort de rappel 188 correspondant à la tension, ce levier porte à son extrémité libre un tenon 189 qui sert comme pivot pour la came 190.
L'arbre coudé 191 (Fig.10) est actionné par un moteur à mouvement continu 192, et la bielle 193 donne des courses uniformes à l'extrémité gauche de la came 190. Lorsque la valeur du produit de multipli cation augmente, la force de l'électro-aimant 186 augmente également, ce qui a pour effet de déplacer le tenon 189 de plus en plus à gauche par le levier 187, par conséquent, les courses de l'extrémité droite de la came augmentent également, les valeurs de ces mouvements qui annoncent les quantités de chaleur consommées, sont trans- mises directement à un système d'engrenage 195 en communica- tion avec un compteur 185 par la crémaillère 194. Lorsque le produit de multiplication est égal à zéro, la bielle 193 n'actionne Jamais la crémaillère 194.
La Fig. 10 montre un rélais de mesure 184 avec un électro- aimant 186 et quatre compteurs 185 pour quatre différants calorimètres. Tous les compteurs 185 sont actionnés par le même arbre courbé 191, actionné lui-même par le moteur 192.
Le moteur 192 ferme automatiquement le courant aussitôt qu'un des compteurs 185 sera influencé. Lorsque tous les compteurs se trouvent dans la position de repos, le moteur 192 ne fonctionne pas, il résulte donc une consommation de courant très minime.
La Fig. 11 montre le schéma des connexions pour quatre
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calorimètres (I,II,III,IV) avec les rhéostats 182, électro- aimant 186, le moteur 192 et le transformateur 183 placé avantageusement dans la boite de mesure 184.
La Fig. 12 montre un dispositif qui permet de fixer le pourcentage de la consommation totale de chaleur et de combustible de chaque consommateur branché sur une installation commune.
A cet effet les différents calorimètres seront réunis par des connexions électriques des produits de multiplications en question en une seule bofte de mesure munie d'un cadran sur lequel une aiguille annonce le pourcentage de la consommation totale de chaleur ou de combustible. Par conséquent, il n'est nécessaire que de relever pour chaque mois ou pour période de chauffage la consommation de combustible de laquelle l'appareil extrait automatiquement le pourcentage de chaque consommateur.
L'appareil se compose de la bofte 196 ayant à sa surface des cadrans et aiguilles 197 et d'un électro-aimant 198 in- fluencé par les différents calorimètres, dont les variations provoquent des mouvements plus ou moins grands d'un levier 199 suivant la grandeur des produits de multiplication, ce levier donne au pivot 200 une position appropriée dans la came apparte- nante 201, ces cames sont actionnées par un seul moteur. Les mouvements droites de la came 201, qui correspondent aux quantités de chaleur consommées, sont transmis à un engrenage 204 par une crémaillère 205, l'engrenage tourne l'arbre 205 avec le pignon 206 gauche.
Pour trouver mécaniquement le pourcentage d'un consommateur les trois différentes fonctions ci-après sont nécessaires:
1 .- L'addition continuelle des quantités de chaleur consommées un seul groupe de chauffage;
2 .- L'addition répété des sommes d'additions obtenues dans le but de déterminer la consommation totale ou la production totale de la quantité de chaleur des chaudières;
3 .- La division de la somme totale obtenue par les additions par les différentes sommes d'addition dans le but d'obtenir le pourcentage.
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Ce résultat est obtenu comme suit:
L'addition.isolée est trouvée par l'engrenage 204 et trans- mise par l'arbre 205 et le pignon 206 à l'engrenage 207,208,209,
210 et 211.
Un système d'engrenage decimal ne peut pas être utilisé en ce cas parce que l'aiguille 197 doit continuellement annoncer le pourcentage, une rotation continuelle étant, par conséquent, nécessaire. La roue 211 tourne libre sur l'arbre
212 qui suit la rotation de la roue par l'intermédiaire de la roue à cliquet 213, sur l'arbre 212 sont calées deux cames 214 et 215. La came 215 soulève, lorsque la roue 211 tourne à droite, le galet 216 de la tige 217, la course représente mécaniquement la somme de l'addition. Chaque groupe de chauffage a dans la botte commune de mesure 196 les organes décrits, cependant, un seul système de levier 218,219,220 et 221 est disposé servant à trouver la somme totale des additions. Les sommes des différentes additions sont réunies par le déplacement des tenons 222,223 et
224.
La course gauche du levier 218,225 détermine la somme totale des additions. Peur commencer l'emploi de l'appareil, il est nécessaire d'agir comme suit :
Dans la botte 196 sont par exemple disposés,quatre calori- mètres,' les différents tenons 222,223 et 224 se trouvent dans la position de milieu dans les leviers à fentes 218,219 et 220.
Les cames 214,215, le galet 216 avec tige 217 ainsi que le galet 226 avec son levier 227 se trouvent dans la position zéro ou de repos. Par le levier 227 un des différents agrégats de mesure est relié en tournant librement avec le levier à deux bras 221 qui peut pivoter autour d'un pivot fixe 228. Lorsque un seul appareil travaille,la course du levier 227 est transmise invariablement au levier 218,225. En même temps la tige 217 montre de la même mesure logarithmique en soulevant le levier à fente 229, le levier à fente 225 entraîne dans la même mesure le tenon mobile 230 à gauche. Dans la position dessinée,le levier 229 montre un pourcentage égal à zéro, son mouvement est trans- mis par la tige 231 et la crémaillère 232 à la roue à aiguille 233.
La moindre course de la tige 217 ou déplacement du tenon
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mobile 230 à gauche provoque la descente du levier à fente 229 jusqu'à ce que l'aiguille 197 annonce cent pour-cent. L'aiguille 197 annonce continuellement cent pour-cent par une forme ap- propriée des cames 214,215, etc. , plus que la tige 217 monte et le tenon 230 de déplace à gauche et en cas qu'un seul agrégat sera actionné. Chaque agrégat de mesure possède un levier à fente 229, une tige 231, une crémaillère 232, une roue à aiguille 233 et aiguille 197 tandis que le tenon mobile 230, formant une tige, actionne tous les agrégats par l'influence du levier 225.
Le tenon 230 porte de chaque côté des coulisses, qui ne permet- tent qu'un déplacement rectiligne et horizontal dans la tige à fente 229. Le déplacement des tenons 222,223,224 est obtenu de la manière connue. Aussitôt qu'un deuxième agrégat seulement rentre en fonction en déplaçant un des tenons 222,223,224 dans le sens de la flèche, une augmentation de la course du levier 225 suit qui a pour effet de soulever l'extrémité gauche du levier 229 qui, par l'intermédiaire de la tige 231 de la crémaillère 232 et de la roue 233 retourne l'aiguille 197 en arrière de sorte qu'elle annonce les pourcentages. Lorsque la course de la tige 217 augmente et, par conséquent, dans le même rapport la course du tenon 230,le même pourcentage est continu- ellement conservé.
L1 est évident, que quatre leviers 218,219,220 et 221 sont nécessaires pour quatre calorimètres, ces leviers représentent les agrégats d'addition. Pour une installation de dix compteurs de chaleur, cet agrégat se compose de dix différents leviers, etc.
L'indication du pourcentage peut également être obtenue par des différentiels rotatifs appropriés ou d'autres.
Après avoir relevé les indications dans un délai d'un mois ou de six mois, l'appareil peut être remis directement avec tous les agrégats au zéro par une clef ou d'autre organe approprié en tournant l'arbre 212 partiellement à droite. L'engrenage entier reste pendant cette opération dans sa position de repos, seul l'arbre 212 avec les cames 214,215 seront tournées dans la position primitive, les galets 216 et 226 suivent ce mouve-
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ment automatiquement.
Dans les formes d'exécutions d'après les Fig.1 à 5, la mesure de la vitesse du courant ou du volume est obtenue par un simple disque 7 (Fig.1, 2 et 3) ou par une simple assiette 82 (Fig.5). Ces organes conviennent pour la mesure de vitesses de courant très petites. Lorsque cette vitesse dépasse une.certaine limite, la résistance dynamique ou la perte de pression sont très grandes. Pour supprimer cet inconvénient, il est avantageux d'employer comme organe de mesure un cône en forme d'une goutte dont la forme est déterminée par la vitesse du courant en question.
Les Fig. 13,14 montrent . titre d'exemple en coupe longitu- dinale et en vue de front une chambre de mesure munie d'un tel cône en forme d'une goutte. Le cône 235 est disposé dans la chambre de mesure 234, il respose dans le siège 236 lorsque le courant ne passe pas par la chambre de mesure. Lorsqu'un milieu (l'eau, la vapeur, etc.) passe dans le sens de la flèche par la chambre de mesure, le cône 235 sera éloigné du siège 235 propor- tionnellement à la vitesse du courant. Pour assurer un déplacement axial, le cône 235 est muni de deux tenons 237 sur lesquels peuvent tourner deux galets 238 qui se déplacent dans des guides 239.
Le mouvement occasionné par un courant dans la chambre 234 ou par la course du cône de mesure 235 est transmis par l'équerre 241 disposée dans la chambre à la bofte de mesure.
Dans les appareils qui servent pour des vitesses de courante très grandes, par exemple, pour vapeur saturée ou surchauffée, gas comprimé, etc., le cône 235 sera avantageusement chargé par un poids 243 fixé sur un levier en équerre 244 qui peut pivoter autour d'un tenon 242. La contre-pression nécessaire peut égale- ment être obtenue par un ressort. Vu, que la contre-pression du centre-poids 243 augmente avec l'augmentation de la course du levier 244, elle sera toujours proportionnelle à l'augmentation de la pression du courant potentielle. En donnant un poids et une forme appropriée au contre-poids 243, le cône 235 se trouve toujours compensé pour toute vitesse, il résulte donc une grande exactitude des mesures.
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Avec le dispositif de poids indiqué, le cône de mesure ne produit pas des mouvements de mesure uniformes mais de mouvements de mesure logarithmiques descendants pour les différentes échelles de Vitesses. En cas qu'ils voudraient augmenter uniformé- ment, les calculs et l'appareil dans ses différentes parties pourraient être sérieusement simplifiées. Pour obtenir ce résultat de différents organes, c'est-à-dire des cames, des leviers, etc. sont disposés, qui ont pour effet de diminuer proportionnellement la course du poids suivant la loi des logarithmes, de sorte,que les courses de mesure du cône 235 augmentent uniformément. Pour supprimer la résistance dans le courant du milieu, la partie de' la chambre 234, qui passe jusqu'au siège 236 et qui forme un ajutage 245, aura une forme hyperbolique et la partie disposée après le siège une forme parabolique.
Révendi cations.
L'invention concerne un calorimètre destiné mesurer ou compter les quantités de chaleur consommées pour la production ou l'usage de vapeur saturée ou surchauffée dans les installations de chauffage à eau chaude, caractérisé par:
1 .- Le fait que les grandeurs de mesure compétents pour trouver les quantités de chaleur seront déterminées par l'énergie du courant de la pression, des différences de températures qui influencent des organes de mesure effectuant de différents mouvements annonçant tous les grandeurs de mesure qui seront ensuite multipliées mécaniquement entre elles suivant leur liaison, le produit obtenu est transmis à un compteur annonçant la quantité de chaleur consommée.
Le calorimètre détermine ainsi par exemple, le volume d'eau et la différence de température entre la montée et le retour dans les installations de chauffage à eau chaude, pour la production ou l'usage de vapeur saturée ou surchauffée le volume, la pression de vapeur et la température de surchauffage.
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Calorimeter
EMI1.1
¯¯-¯¯¯ --- ¯ - .. ¯¯¯ -Mr Hermann SANDV 0 8 8, Pas scholar strasse 13, Approval of German patent applications: S. '4 841./2i of' 1.9â e ? 6Qp II / 4 ?, i dated 3-9-1926; S. 76031 IX / 421 0 -3-9sl926 * f "S; 77281" ÏZ / 42¯1 "of 2-12-1926; S. 76914 IX / 42 i of 9-11-1926; 3.7801,7 IZ / 42 i of 20-1-1927; S. 78362 IX / 42 id,.,. V ..- .. 1?.;, ..: ... ". / .., 3. of 23-2- 1927 S. 77039 IX / 42 i of 19-11-1926, The present invention relates to a calorimeter intended to measure the quantity of heat employed in hot water heaters and for the production or use of superheated steam or no or others.
The novelty of the calorimeter consists in the measuring system used to determine the measurement quantities necessary to find the quantity of heat expended, for example, for hot water heaters the volume of water and the temperature difference between the rise and the return, for the production or use of the superheated steam or not, the volume and the pressure of the steam as well as the superheating temperature, then in the multiplication of these measurement quantities and the transmission of the product obtained on a meter which avoids any measurement error.
The accompanying drawings show by way of example several embodiments of the calorimeter.
In the embodiment shown in Fig.l, which is intended for hot water heaters, 1 is a water meter forming the lower part of the calorimeter, 2 is an inlet nozzle, 3 and 4 are flanges. 6 is a pivotable joint in 5 which carries the measuring plate 7 fixed by the ball 8 of the joint 6, a screw 9 is used to determine the position of the plate which rests against the nozzle
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2. In the water meter, that is to say in the riser pipe, a heat-expanding device 10 is placed and the return line is placed by a heat-expanding device 11.
The device
10 is in communication by a thin red copper pipe 12 with an apparatus 14 disposed in the upper part 13 of the calorimeter while the apparatus 11 communicates by a thin pipe
15 in red copper also with the device 16 dispose. : / also in the upper part of the calorimeter.
The movement of the plate 7, which corresponds to the amount of water that passes through the nozzle 2 in the direction of the arrow
17, is transmitted by levers 18 and 19 to the square 20 provided at one end with a counterweight 21 and at the other end with a joint 22 which transmits the movement of the plate 7 to the rod 23 which lifts or lowers the wheel 25 with its head 24.
The tightness of the lever 18 is advantageously obtained by a very flexible welded metal pipe 26 which follows the movements of the lever. From this lever 18 the movement of the plate 7 is transmitted to a toothed wheel 29 by means of an articulation 27 and a toothed sector 28. On the axis of the toothed wheel 29 is fixed an index which indicates on a dial the water speed or the amount of water passed.
To count the amount of water, a counter is placed in the upper part of the calorimeter. This counter is operated by a device 30, for example an electric motor, a spring motor, a water turbine or another suitable motor, the rotary motion of which is transmitted uniformly by a system of toothed wheels 31 to a curved drum (drum of volume) 32. the teeth on the drum 32 are arranged or shaped in such a way * that they start at the bottom with zero increasing to a maximum number, each tooth corresponds to a determined quantity of water.
Considering that the wheel 25 will be more or less raised or lowered according to the speed or the quantity of water, it is obvious that the number of teeth of the drum 32 which mesh with the wheel 25 vary according to the position of the latter as such. so that its rotation always corresponds to the amount of water.
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The movement will be transmitted to the curved drum 35 by an intermediate drum 33 and a toothed wheel 34. The temperatures in the riser and return pipes are measured by the expandable apparatuses 10 and 11. The expansion of the liquids which are in these apparatuses is transmitted to devices 14 and 16 via pipes 12 and 15, the tenons of which will be raised. This movement is transmitted to the differential 40 by the bridges 36,37 and the racks 38,39. Therefore, the toothed wheel 41 only rotates when there is a temperature difference between the water in the rising and returning pipes, that is, when there is an expenditure of heat.
By means of a rack 42, the bridge 43, the rod 44 and the head 45, the toothed wheel 41 descends at the moment of a temperature difference the toothed wheel 46, which can slide on its axis.
Considering that the temperature drum 35 is provided with a number of teeth increasing according to the temperature difference and that it is found according to the quantity of water, the displacement of the wheel 46 results in a mechanical multiplication of the amount of water with the difference in temperature. The product, which constitutes the units of heat consumed, is transmitted by the rotation of the toothed wheel 46 to the toothed drum 47 and then through the bevel wheels 48 to the counter 49, which immediately indicates the amount of heat consumed in calories. On the axis of the toothed wheel 41 of the gear 40 is arranged an index which allows the temperature difference to be read directly.
A known construction recording device can be linked with the meter 49 for the purpose of studying and monitoring the heat requirement during the day and night hours and during the different seasons, without using the planimetry in use. until now and which requires several tape recorders.
The upper part 13 of the apparatus, in which the organs serving for the multiplication are arranged, is hermetically sealed by lower and upper plates which prevent any humidity or oxygen from entering, a great duration is thus ensured to the apparatus.
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The apparatus described can also be used to measure condensation water. For this purpose, it is only necessary to measure the temperature, the device can therefore be used for hot water heaters based on water density as well as for tap heaters and in all heating systems. heating or others in which the heat of moving materials is to be measured.
In the embodiment shown in Fig. 2, the calorimeter consists of the meter 1 with its inlet nozzle 2 and the flanges 3 and 4, the plate 7 fixed to the lever 6 and articulated at 5 and the two thermo-expanding devices 10 and 11 respectively arranged in the rise and return pipes.
The measurement of the quantity of water is obtained by. the plate 7, the lever 18 and the flexible pipe 26. The movement of the lever 18 is transmitted to the square 51 by a lever 50, the square, which can turn around a pirot 53, is articulated to a cam 52 The cam 52 which can pivot around a pivot 54 actuates a rod
55 provided at its upper end with a toothed wheel 56. This wheel transmits the rotation of a toothed drum 57, actuated by a motor 30, to the curved drum (volume drum) 32.
The measurement of the temperature difference is obtained by the thermo-expanding devices 10,11 arranged in the riser and return pipes, their movement is transmitted by the devices 14,16 to the racks 38,39 which actuate a differential 40 trans- putting the temperature difference to a cam 58 which actuates a roller 59 disposed in a lever 60 which, consequently, receives different movements which continuously move the articulation point 54 of the cam 52. This movement has the effect of causing a Variable transmission ratio so that there is an automatic multiplication of the amount of water with the temperature difference.
This embodiment therefore has, despite the greatest precision, only one curved drum, that is to say the volume drum 32 with a sliding toothed wheel 55 which is immediately in position. corresponding to calories. Drum rotation 32
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is transmitted by the toothed wheels 61,63 and the counter wheels
48 to counter 49 which indicates the amount of heat consumed in heat units. Apart from the heat units consumed, a dial 64 announces the temperature difference and a dial
65 the amount of water passed or its speed.
.After removing the heating, the existing temperature difference can no longer give rise to a measurement of the quantity of heat because the radius of the cam 52 corresponds, in the original position, to the radius written by the tenon 54.
To avoid eddies, the plate 7 is closed in such a way that the side exposed to the direction of the water flow embraces the shape of the water stream.
To save force, the curved drum 32 is not arranged to slide, only the toothed wheel 56 can slide in the direction of its shaft. The elimination of the second drum and the new transmission or multiplication system ensure precision work by the fact that all the levers can be compensated and that the different parts can never work separately.
In the embodiment according to Fig. 3 the lever 18 of the measuring plate 7 actuates during a current of water, the lever 66 which itself actuates a lever 68 articulated at 67, this lever communicates its movement with the feather arm 70. This arm has the shape of a cam, it is articulated to a rod 71 which can pivot around a fixed pivot 72.
The device below makes it possible to obtain at the same time a multiplication with temperature difference by the feather arm 70 which until now only indicates the quantity of water passed.
The differential 40 actuates, when influenced, the cam 58. This movement has the effect of raising or lowering the roller 75 of the lever 74 articulated at 73. The end of the lever 74 serves as the point of articulation of the arm to. feather 70.
The curve, in which the tenon 76 can move, is formed in such a way that the lever 74 can freely pivot around its fixed joint 73 without influencing the feather lever 70
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when the lever 18 is in its original position, that is to say when the passage of water or the entry of the heating material is suppressed, La.position.du lever 70 depends on the existing temperature difference.
By moving the articulation point 76 in accordance with the temperature difference, the ratio between the levers and the transmission ratio varies continuously, which has the effect of causing greater or lesser movements of the feather arm 70 at the same time. by communication with the logarithmic cam 58 an exact mechanical multiplication of the quantity of water with the temperature difference in calories consumed is ensured, the result is recorded by the pen or the pencil 77 on a tape 78 so that the total of heat units used will be fixed in a known manner by planimetry.Thanks to the oscillating suspension the cam 70 is compensated in all its positions, an exact and high precision work is thus ensured
In the embodiment according to Figs. 4 and 5,
which is used to measure the heat or the consumption of heat units during the? - production or consumption of superheated or not superheated steam and which is installed in a vertical duct, 79 is a chamber which receives in the direction of the arrow 81 the steam to be measured by an elbow 80. The cone 83 serving as a measurement is closed at its lower part by a disc 82 when the steam does not pass into the chamber 79. When the steam enters this chamber, the disc 8 2 will be raised in proportion to the quantity of steam, there results, consequently, .a free space corresponding between the cone 83 and the disc 82.
A counterweight 84 is fixed to the rod 86 which also carries the disc 82 and a damping disc 85, this counterweight penetrates into the cover 87 thus ensuring the exit of the steam without passing through harmful corners or hollows. . The rod 86 forms at its lower part a rack 88 which meshes with a toothed wheel 89 fixed to one end of a shaft 90 (FIG. 5). The other end of this shaft carries a toothed wheel 91 which meshes with a rack 93 via a toothed wheel 92 (FIG. 4).
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The rack 93 carries at its upper end a plate 94 on which rests with its lower end a shaft 96 which carries a toothed wheel 95, The movement of the disc 82, caused by the passage of steam through the cone 83, movement , which corresponds to the amount of steam, is transmitted to the sliding wheel 95 via the rod 86, @@, the toothed wheel 89, the shaft 90, the toothed wheel 91, the wheel 92 and the rack 93 with the plate 94 in such a way that the wheel descends more or less.
To find the second measurement value, that is to say the pressure of the vapor, the latter passes through the pipe 97 into an axially flexible metal pipe 98 (Fig. 5). This pipe lengthens until the pressure at the bottom of pipe 98 and the opposing force of spring 99 will be compensated. The elongation of the metal pipe 98, which corresponds to the steam pressure, is transmitted by the spring to the rack 100 which more or less turns the pinion 101 with the toothed wheels 102 and 103. As a result, the rack 104, which shifts with toothed wheel 102 will be more or less lowered. The rack 104 carries at its upper part a plate 105 on which the shaft lo6 of the sliding wheel 107 rests.
By the movement of the rod 93 with its plate 94 and the rod 104 with its plate 105 the sliding wheels 95 and 107 will be more or less lowered, which has the effect of influencing a multiplication movement arranged in the upper part of the device. By a driving force, that is to say by a clockwork movement or by a motor 108, the curve drum 109 (volume drum) receives a uniform rotation. The number of teeth of this drum is excavated in the shape of a 'screw so that it starts at the top with zero and ends at the bottom with a maximum.
Considering that the sliding wheel 95 with the shaft 96 which rests on the plate 94 will be lowered in proportion to the quantity of steam which passes and which more or less actuates the disc 82, it is obvious that more or less of teeth of the drum 109 mesh with the sliding wheel 95. The number of revolutions of the sliding wheel 95
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consequently increases or decreases, depending on the speed of the
Your fear. The sliding wheel 95 is in direct communication with the intermediate drum 110 and through the latter with the drum.
111. The teeth of the pressure drum 111 are excavated in the shape of a curve according to the factor with which the quantity of
Taper should be multiplied as pressure increases.
Seen, that the sliding wheel 107 with the shaft 106, which rests on the plate 105 of the rack 104, is lowered by the increase in the pressure of the Tapeur and, seen, that the pressure drum 111 , thanks to the actuation by the volume drum 109, acquires a number of revolutions corresponding to the volume, a mechanical multiplication of the volume with the pressure is obtained of which the product consists in kg of Tapper. This product will be transmitted to meter 113 by drum 112 when it concerns only saturated steam.
To set the degree of superheating of the overheated Tapper, it is necessary to subtract the temperature of the normal saturated Tapper from its temperature.
This temperature is found by the pressure sleeve 98, 99, by the fact that a determined pressure always corresponds to the same temperature. The rack 100 actuated by the pressure sleeve turns the cam 114 via the wheel 103, the cam actuates a roller disposed on a rack 115 which meshes with a differential 117 and which will be raised or lowered depending on the increase or decrease. pressure reduction.
The temperature of the overheated mixer is measured by a heat-expanding device in communication with a working device 119 via a pipe 118, a rack 120 is in communication with the device 119. When the rack 120 goes down because of the pressure. As the temperature increases, the racks 123,124 will be lifted by means of the pinion 121 and the wheel 122. The cam 114 is formed in such a way that the racks 115 and 124 travel the same way when it concerns the Tapper. saturated. In this case, the main shaft 125 of the differential 117, on which the cam 126 is fixed, does not turn.
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not.
In superheating water the rack 124 will be raised relative to the temperature difference, the cam 126 turns, therefore, to the left.
On the cam 126 rests with its roller 127 the shaft 128 of the sliding wheel 129. When your cam 126 turns to the left, the roller 127 and, consequently, the shaft 128 perform a downward movement. Thanks to the transmission of the rotation of the volume drum 109 by the drums 110, 111 and 112 to the drum 130 the number of revolutions of the curve drum (temperature drum) 130 of the multiplication movement corresponding to the quantity of steam. The free space in the teeth of the drum 130 is formed in such a way that the quantity of steam is multiplied with a factor corresponding to the superheating. This result is transmitted by drum 131 to meter 113 on which the heat units of the vapor passing through the calorimeter will be directly visible.
, Dace the embodiments of Figs. 1,2,4 and 5 the transcription of the continuously variable values of measurements, for example, quantity of water and temperature difference or their multiplication and the transmission of the products to the * meter is obtained entirely by curved drum gears.
This transcription can advantageously be replaced by the gear indicated in Figs. 6 and 7 in which an eccentric disc 132, which rotates at 133, receives a uniform rotary movement thanks to the transmission by bevel gears 134,
135,136 of the force of a motive source (clockwork movement, electric motor or other), the eccentric disc consequently traverses the circle 137. By this movement, the roller of an arm 139 of the toothed sector 140 will be raised until it reaches the dotted position in Fig. 6. The arm 139 and its, roller 138 therefore continuously travel the same path.
The toothed sector 140 with its lever 139 can rotate around a tenon 141 which can move in a slot 142 of the sector and which is supported and actuated by a bracket 143 itself actuated by the multiplication blade.
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144 and through a rod 145. The tenon takes its position in the tent 142. In accordance with the position of the multiplication cam 144, which results from the magnitude of the multiplication product of the amount of water passed and the difference in temperature, which has the effect of causing different movements of the toothed sector 140 during uniform movements of the arm 139 with its roller 138, these movements will be transmitted entirely to the wheel 156 in communication with the sector.
To enter a work stoppage during the descent of the lever 139, a system of gears is arranged in such a way that the descending and ascending movements cause a continual rotation of the shaft 147 which announces the consumption and which is transmitted. on the counter by bevel gears
148. For this purpose a bevel wheel 149 is disposed before the wheel
146, the two wheels 146,149 are arranged on the same shaft 150.
On the shaft 147 freely rotate two bevel wheels 151,152 which, by means of the pawls 153,154 can rotate alternately in the same direction as the ratchet wheels 155,
156 wedged on the shaft 147. This device allows the tenon
141 can move continuously during continuous measuring work, thus the smallest value differences will be recorded and the device will work without any error. The primitive position is obtained when the tenon 141 is in the right end of the slot 142, the device transmits, in this case, no quantity of calories to the meter, while the extreme left position of the tenon transmits the maximum passage or consumption of heat.
The arm 139 is withdrawn downwards by a return spring 157.
The cam 144 can be arranged in such a way that it engages directly in the slot 142, in this case the bracket 143 and the rod 145 will be omitted.
To obtain a uniform speed, the eccentric disc 132 is advantageously replaced by a suitable cam. The transmission of continuously variable measurement heats
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OR, their multiplication and transmission of their product to the meter can be obtained by the fact that the length of a lever will be influenced by the measurement values in such a way that a uniform movement causes partial and variable rotations of the l lefier tree, these rotations are transmitted to the counter.
According to the embodiments of Fig .; 1, 2, 4 and 5, the factors obtained by the differences in temperature or the multiplied pressure and volume actuate a gear disposed in front of a meter, the gear being actuated by an electric motor or other with uniform rotation.
In the embodiment of Fig. 8 this transmission gear is omitted, which has the effect of saving material and space as well as reducing measurement errors. The designed meter, which is intended for water heaters. hot, is composed like the previous ones of a measuring member 1 in which is arranged a measuring disc having a movable lever 18, the sealing of which is ensured by the flexible pipe 26.
The temperatures are set by the expandable devices 10,11 arranged in the rising and return pipes, they are transmitted by the capillary pipes 12,15 to the bodies
14 and 16, The speeds cause a movement of the disc in the member 1 and, consequently, a movement of the lever 18 to the right which drives the lever 158 itself actuating the volume multiplication lever 159 articulated at 160.
This movement has the effect of announcing on a dial 163 the volume passed per second through a toothed sector.
161 disposed on a tenon 160 and a pinion 162. The lever 159 carries at one end a roller 164 which engages in the cam 165.
The temperature difference is determined by the differential 40 in which any temperature difference causes a rightward movement of the toothed wheel 41 which meshes with the rack 42 and descends it according to the magnitude of the temperature difference. The organs are drawn in the original position, that is to say for a difference in temperature.
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ture of 0 and a speed of = Om. Cam 165 is also used to find the multiplication product. The speed of the current has the effect of placing through the organs 26,18,
158,160 and 159 the roller 164 which serves as a movable pivot for the cam 165.
The temperature difference causes a descent of the rack 42 which gives the left end of the cam
165 of the variable quantities of motion constituting the multiplication product. ' These movements are transmitted to a rack
166 articulated to the cam. The rack meshes with a toothed wheel 167 in communication with the adjustment shaft 168 of a motor 169. The adjustment shaft 168, which adjusts the position of the field poles, causes by rotating a displacement of the magnetic field until the engine stops.
The position of the magnetic field, which in a known manner determines the number of revolutions, corresponds to the position of the rack 166 and the wheel 167.
Obviously, the measurement errors will be reduced or even eliminated entirely by the multiplication and automatic tuning indicated above.
Any setting of the number of turns can be operated by the multiplication movement of the rack 166, for example, 1 * intercalate! there are resistors or coils for adjustment, change of voltages, etc.
The motor 169 is by the bevel gears 170, 171 and 172 in communication with the heat unit addition counter 49 to which the varying engine rpm numbers will be transmitted. The number of turns is zero when the multiplication product is zero. A movement of the rack 166 can only occur when the two measurement factors are present together.
When calorimeters according to the present invention are installed in different places in the same house, it is advantageous, from a technical and economic point of view, to centralize the consumption of each installation in a single device placed in a suitable room. In this case, the quantities
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of heat consumed by each appliance coming from the same heat source will be visible as added units, so a serious control of the operation of the different appliances and groups of appliances results.
Figs. 9 to 11 show by way of example the device of a calorimeter for a heating installation connected to an apparatus arranged at a certain distance and serving to add the heat units.
The measuring device 170 (Fig. 9) is placed at a suitable location in the pipes of a heating installation.
The measurement of the speed or of the volume is obtained by the cone in the form of a drop 171 whose movements are transmitted to a lever 178 via a flexible pipe 172, the lever 173 drives the movable pivot 174. The The difference in temperature is found by the thermo-expandable devices 175,176 which actuate in a known manner the differential 177, the movement of which is transmitted to a rack 178 in communication with the cam 179. When the temperature difference increases, the The left end of the cam 179 descends and as the speed increases the pivot 174 will be pushed to the left, the movement of the cam 189, which presents the multiplication product, therefore increases to. right, these movements are never obtained unless the two factors are found together.
The transmission of this variable product to a meter distant by a desired distance is obtained as follows:
The movements of the cam 179 are transmitted to the rod 180 which drives the contact 181 of a rheostat 182 interposed in the current after a transformer 183 and which has the effect of varying the intensity of the current. When the multiplication product is zero, the contact 181 automatically shuts off the current as the resistance of the rheostat decreases, and therefore the voltage of the current increases as the value of the product, the stroke
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lever 179 and the. rod 180 increase. This variable current passes to relay 184 placed at a desired distance which contains the components for the addition.
For the remote transmission of the multiplication product, electromagnets 186 are arranged which are in connection with the rheostat 182. Any voltage change caused by the rheostat 182 influences the electromagnet 186 in such a way that its position, relative to to a reinforcement, will be modified. The current pulse in the electromagnet 186 influences the lever 187 which pivots in the knives and which is provided with a return spring 188 corresponding to the tension, this lever carries at its free end a tenon 189 which serves as pivot for cam 190.
The crankshaft 191 (Fig. 10) is operated by a continuously moving motor 192, and the connecting rod 193 gives uniform strokes to the left end of the cam 190. As the value of the multiplication product increases, the force of the electromagnet 186 also increases, which has the effect of moving the tenon 189 further and further to the left by the lever 187, therefore the strokes of the right end of the cam also increase, the values of these movements, which announce the quantities of heat consumed, are transmitted directly to a gear system 195 in communication with a counter 185 by the rack 194. When the multiplication product is equal to zero, the connecting rod 193 does not. Never operates rack 194.
Fig. 10 shows a measurement relay 184 with an electromagnet 186 and four counters 185 for four different calorimeters. All of the 185 counters are powered by the same curved shaft 191, itself powered by the motor 192.
The motor 192 automatically shuts off the current as soon as one of the counters 185 is influenced. When all the counters are in the home position, the motor 192 does not run, so very little current consumption results.
Fig. 11 shows the wiring diagram for four
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calorimeters (I, II, III, IV) with the rheostats 182, electromagnet 186, the motor 192 and the transformer 183 placed advantageously in the measurement box 184.
Fig. 12 shows a device which makes it possible to fix the percentage of the total heat and fuel consumption of each consumer connected to a common installation.
For this purpose the various calorimeters will be brought together by electrical connections of the multiplication products in question in a single measuring box provided with a dial on which a needle announces the percentage of the total consumption of heat or fuel. Therefore, it is only necessary to record for each month or for heating period the fuel consumption from which the device automatically extracts the percentage of each consumer.
The apparatus consists of the box 196 having on its surface dials and hands 197 and an electromagnet 198 influenced by the various calorimeters, the variations of which cause more or less large movements of a lever 199 according to the magnitude of the multiplication products, this lever gives the pivot 200 a suitable position in the corresponding cam 201, these cams are actuated by a single motor. The right movements of the cam 201, which correspond to the quantities of heat consumed, are transmitted to a gear 204 by a rack 205, the gear turns the shaft 205 with the pinion 206 left.
To mechanically find the percentage of a consumer the three different functions below are necessary:
1 .- The continual addition of the quantities of heat consumed only one heating group;
2 .- The repeated addition of the sums of additions obtained in order to determine the total consumption or the total production of the quantity of heat of the boilers;
3 .- The division of the total sum obtained by the additions by the different addition sums in order to obtain the percentage.
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This result is obtained as follows:
The isolated addition is found by gear 204 and transmitted through shaft 205 and pinion 206 to gear 207,208,209,
210 and 211.
A decimal gear system cannot be used in this case because needle 197 must continually announce the percentage, continual rotation being, therefore, necessary. The wheel 211 turns free on the shaft
212 which follows the rotation of the wheel via the ratchet wheel 213, on the shaft 212 are wedged two cams 214 and 215. The cam 215 raises, when the wheel 211 turns to the right, the roller 216 of the rod 217, the stroke mechanically represents the sum of the addition. Each heating group has in the common measuring boot 196 the members described, however, a single lever system 218, 219, 220 and 221 is arranged serving to find the total sum of the additions. The sums of the different additions are brought together by the displacement of the tenons 222,223 and
224.
The left stroke of lever 218,225 determines the total sum of the additions. Afraid to start using the device, it is necessary to act as follows:
In the boot 196 are, for example, arranged four calorimeters, 'the various studs 222, 233 and 224 are in the middle position in the slotted levers 218, 219 and 220.
The cams 214, 215, the roller 216 with rod 217 as well as the roller 226 with its lever 227 are in the zero or rest position. By lever 227 one of the different measuring units is connected by rotating freely with the two-arm lever 221 which can pivot about a fixed pivot 228. When only one device is working, the stroke of the lever 227 is invariably transmitted to the lever 218,225 . At the same time the rod 217 shows the same logarithmic measurement by lifting the slotted lever 229, the slotted lever 225 drives the movable tenon 230 to the left to the same extent. In the position shown, the lever 229 shows a percentage equal to zero, its movement is transmitted by the rod 231 and the rack 232 to the needle wheel 233.
The slightest stroke of rod 217 or displacement of the tenon
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mobile 230 to the left causes the slotted lever 229 to descend until the needle 197 announces one hundred percent. Hand 197 continuously announces one hundred percent by a suitable shape of cams 214,215, etc. , more that the rod 217 goes up and the tenon 230 moves to the left and in the event that only one aggregate will be actuated. Each measuring aggregate has a slotted lever 229, a rod 231, a rack 232, a needle wheel 233 and needle 197 while the movable tenon 230, forming a rod, actuates all the aggregates by the influence of the lever 225.
The tenon 230 carries on each side of the slides, which only allow a rectilinear and horizontal movement in the slotted rod 229. The movement of the tenons 222,223,224 is obtained in the known manner. As soon as only a second unit comes into operation by moving one of the tenons 222,223,224 in the direction of the arrow, an increase in the stroke of the lever 225 follows which has the effect of raising the left end of the lever 229 which, by the intermediary of the rod 231 of the rack 232 and of the wheel 233 turns the needle 197 back so that it announces the percentages. As the stroke of shank 217 increases and, therefore, in the same ratio the stroke of tenon 230, the same percentage is continuously maintained.
L1 is obvious, that four levers 218,219,220 and 221 are needed for four calorimeters, these levers represent the addition aggregates. For an installation of ten heat meters, this aggregate consists of ten different levers, etc.
The percentage indication can also be obtained by suitable rotary differentials or others.
After having noted the indications within a period of one month or six months, the apparatus can be reset directly with all the aggregates to zero by a key or other suitable organ by turning the shaft 212 partially to the right. The entire gear remains during this operation in its rest position, only the shaft 212 with the cams 214,215 will be turned in the primitive position, the rollers 216 and 226 follow this movement.
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ment automatically.
In the forms of execution according to Figs. 1 to 5, the measurement of the speed of the current or of the volume is obtained by a simple disc 7 (Fig. 1, 2 and 3) or by a simple plate 82 (Fig .5). These devices are suitable for measuring very low current speeds. When this speed exceeds a certain limit, the dynamic resistance or the pressure loss is very large. To overcome this drawback, it is advantageous to use as a measuring member a cone in the form of a drop, the shape of which is determined by the speed of the current in question.
Figs. 13.14 show. As an example in longitudinal section and in front view, a measuring chamber provided with such a cone in the shape of a drop. The cone 235 is disposed in the measuring chamber 234, it resposes in the seat 236 when the current does not pass through the measuring chamber. When a medium (water, steam, etc.) passes in the direction of the arrow through the measuring chamber, the cone 235 will be moved away from the seat 235 in proportion to the speed of the current. To ensure axial displacement, the cone 235 is provided with two tenons 237 on which can turn two rollers 238 which move in guides 239.
The movement caused by a current in the chamber 234 or by the travel of the measuring cone 235 is transmitted by the square 241 disposed in the chamber to the measuring box.
In devices which are used for very high current speeds, for example, for saturated or superheated steam, compressed gas, etc., the cone 235 will be advantageously loaded by a weight 243 fixed on an angled lever 244 which can pivot around it. a tenon 242. The necessary back pressure can also be obtained by a spring. Since the back pressure of center weight 243 increases with increasing travel of lever 244, it will always be proportional to the increase in potential current pressure. By giving a weight and an appropriate shape to the counterweight 243, the cone 235 is always compensated for any speed, thus resulting in a great accuracy of the measurements.
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With the indicated weight device, the measuring cone does not produce uniform measuring movements but descending logarithmic measuring movements for the different scales of Speed. If they wanted to increase uniformly, the calculations and the apparatus in its different parts could be seriously simplified. To achieve this result from different organs, i.e. cams, levers, etc. are arranged, which have the effect of proportionally decreasing the stroke of the weight according to the law of logarithms, so that the measuring strokes of the cone 235 increase uniformly. To suppress the resistance in the middle current, the part of the chamber 234, which passes to the seat 236 and which forms a nozzle 245, will have a hyperbolic shape and the part disposed after the seat a parabolic shape.
Claims.
The invention relates to a calorimeter intended to measure or count the quantities of heat consumed for the production or use of saturated or superheated steam in hot water heating installations, characterized by:
1 .- The fact that the relevant measurement quantities to find the quantities of heat will be determined by the energy of the pressure current, temperature differences which influence measuring devices performing different movements announcing all the measuring quantities which will then be multiplied mechanically between them according to their connection, the product obtained is transmitted to a meter announcing the quantity of heat consumed.
The calorimeter thus determines, for example, the volume of water and the temperature difference between the rise and return in hot water heating installations, for the production or use of saturated or superheated steam, the volume, the pressure of steam and superheat temperature.
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