Kalorieii-Zähleinrichtung für Rüssige Wärmeträger.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kalorien-Zähleinrichtung für flüssige Wärme- träger, zum Beispiel zum Feststellen des Wärmeverbrauehes einer Warmwasserheizung oder einer sonstigen Warmwasseranlage. Es sind bereits Wärmeverbrauchsmesser bekannt, welche nach verschiedenen Methoden eine mehr oder weniger genaue Ermittlung der verbrauchten Wärmemenge gestatten. Bei einer exakten Messung des Wärmeverbrau- ches mu¯ die den Verbraucher durchflieBende Wassermenge, multipliziert mit der jeweiligen Temperaturdifferenz zwischen Vor- und Rücklauf des Wärmeverbrauchers, gezählt werden.
Für die von einer Heizung verbrauchte Wärmemenge gilt also die Formel : W = Summe aller Q. zlt wobei W die Wärmemenge, Q die auf einen Wärmeverbraucher sich beziehende Wassermenge und ?t die Temperaturdifferenz zwischen Vor-und Rücklauf, respektive Einund Austritt des Wärmeverbrauchers ist.
Die nach der Erfindung ausgebildete Ka- lorien-Zähleinrichtung gestattet eine genaue Ermittlung der verbrauchten Wärmemenge, nach der Formel : W = Q. d t. Diese Einrichtung weist zweckmässig folgende Teile auf : Einen in Abhängigkeit des Wasserdurch- flusses arbeitenden Geschwindigkeitswasser- messer, z. B.
Flügelrad-Wassermesser, einen wärmeempfindlichen Steuermechanismus mit zwei in Abhängigkeit der Temperaturdiffe- renz zwischen Vor-und Rücklauf des Wärmeverbrauchers arbeitenden Wärmefühlern und ein Übçrmittlungsorgan, das in einer ausrüek- baren Kupplung besteht, dessen eine Hälfte vom Wassermesser angetrieben wird, wÏhrend die andere Eupplungshälfte mit dem Zählwerk verbunden ist.
Während nun die erste Eupplungshälfte sich je nach der Wassergeschwindigkeit langsamer oder schneller, aber kontinuierlich dreht, wird das Zählwerk nur während eines Teilwinkels einer vollen Umdrehung eingekuppelt. Dieser Teilwinkel, nachfolgend Ein nehmerstifte 4 vorgesehen sind. Auf dem nach oben verlängerten Teil der Achse 1 und den Mitnehmerstiften 4 ist ein Querbalken 5 verschiebbar angeordnet, der auf seiner obern Seite mit zwei messerartigen Klauen 8 versehen ist. AuBerdem trägt dieser Balken zwei in dessen Längsrichtung vorstehende Lagerbolzen 6, auf welchen je eine Rolle 7 vorgesehen ist.
Durch die Drehbewegung der Scheibe 3 wird auch der Balken 5 gedreht, wobei die Rollen 7 auf der Lauffläche 10 einer undrehbaren Eurvenscheibe 9 laufen.
Die Rollen 7 werden durch Federn 11, die einerends mit dem Balken 5 und anderends mit der Scheibe 3 verbunden sind, gegen die Lauffläche 10 angedrückt. Da die Höhe der Lauffläche nicht überall gleich grogs ist, bewegt sich der Balken 5 bei einer Umdrehung auf und ab. Die Kurvenscheibe ist so ausgeführt, daB sie auf ihrem Umfang zwei höchste, einander diametral gegenüberliegende Stellen a und zwei tiefste, einander ebenfalls diametral gegenüberliegende Stellen b aufweist. Von den Stellen a aus nimmt die Hoche der Kurvenscheibe genau proportional dem Drehwinkel ab bis zu den Stellen b und nachher wieder zu bis zu den Stellen a. Auf diese Weise macht der Balken a bei einer Umdrehung zwei gleichförmige Auf-und Abbewegungen.
In einer obern Tragplatte 12 ist, koaxial zur Achse 1 eine Achse 13 gelagert, die an ihrem obern Ende ein Zahntrieb 14 und an ihrem untern Ende ein Eronrad 15 trägt.
Wenn der Balken 5 sich anlässlich seiner Umdrehung nach oben hin verschiebt, so greifen schliesslich die beiden messerartigen : @lauen 8 in die Verzahnung des Eronrades 15 ein, wodurch sich dasselbe mitdreht. Das Eronrad 15 und der Balken 5 mit den messerartigen Flauen 8 bilden somit eine Kupplung, die in selbsttätiger Weise ein-und ausgerückt wird. Die Achse 13 ist mit genügend Spiel gelagert, um mit dem lAronrad 15 nach oben ausweichen zu können. wenn letzteres von den Klauen 8 am Balken aufwärts gedrückt wird. Durch das Trieb 14 wird die Drehbewegung weiter auf ein Zahnrad 16 über rückwinkel genannt, ist abhängig von der Temperaturdifferenz Xt.
Die Verhältnisse können so gewählt werden, dass zum Beispiel bei 1 C Temp. Diff. nur t/50 einer vollen Umdrehung auf das Zählwerk übertragen wird, bei 2 C sind es'/ro Umdrehung, bei 10 C ist es t/6 Umdrehung und bei 50 C eine volle Umdrehung. Der Zähler ist somit in diesem Falle für eine maximale Temperaturdifferenz von 50 C ausz geführt, und die Skala muss die entsprechende Bezifferung tragen.
Das Ein-und Ausrücken bezw. das periodische Annähern und Entfernen der beiden Kupplungshälften erfolgt zweckmässig durch eine Kurvenscheibe, welche ihrerseits wieder verstellt wird von den beiden Temperaturfühlern. Wird hierbei die Temperaturdifferenz grösser, so werden die beiden Kupplungs- hälften einander genähert, und der Einrück- winkel wird grösser.-Ist die Temperaturdifferenz gleich 0, so darf natiirlich das Zählwerk der ganzen Umdrehung nicht eingekuppelt werden.
Auf der beiliegenden Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht, sowie auch Detailvarianten gezeigt.
Fig. 1 ist ein Vertikalschnitt durch die die Kupplung enthaltende Vorrichtung ;
Fig. 2 ist ein ähnlicher Schnitt durch diese Vorrichtung, aber in einer andern Zustandslage und unter Weglassung verschie- dener Teile derselben ;
Fig. 3 ist eine Oberansicht gewisser Teile vorgenannter Vorrichtung ;
Fig. 4 zeigt einen wärmeempfindlichen Steuermechanismus in Verbindung mit einem Teil jener Vorrichtung ;
Fig. 5 ist eine entsprechende Oberansicht ;
Fig. 6 und 7 zeigen Detailvarianten.
In Fig. 1 und 2 ist mit 1 eine in einer untern Tragplatte 2 gelagerte Antriebsachse bezeichnet, die mit dem Flügelrad eines hier nicht gezeigten Wassermessers bekannter Bauart verbunden ist. Diese Achse 1 trägt eine Scheibe 3, auf der zwei senkrechte Mit tragen, welches die Bewegung weiter auf ein hier nicht gezeigtes Zählwerk leitet.
Wenn sich die Kurvenscheibe 9 zum Beispiel in einer mittleren Höhenstellung befindet, so ist der Balken 5 während dem Durchlaufen des Winkels a (Fig. 3) jeweils mit dem Kronrad im Eingriff und während des Durchlaufens des Winkels µ jedoch nicht. Je hoher sich die Kurvenscheibe 9 befindet, umso grosser wird der Winkel a und umso kleiner der Winkel e.
In Fig. 4 ist ein in Abhängigkeit der Temperatur im Vor-und Rücklaufrohr einer Warmwasseranlage (evtl. Zentralheizung) funktionierender, in Verbindung mit der Sur- venscheibe 9 stehender Steuermechanismus gezeigt. Dieser Mechanismus weist zwei im Vor-und Rücklaufrohr der Anlage angeordnete Fühlelemente 17', 17"auf, die durch Vermittlung von Eapillarröhren 18 mit zwei Federrohren 19 verbunden sind, die mit einer Flüssigkeit gefüllt sind, die sich bei Erwär- mung ausdehnt. Die Federrohre sind durch Vermittlung von Stiften 19', 19"an den Stellen 21', 22"gelenkig mit dem Querschenkel eines T-förmigen Hebels 20 verbunden.
Der Hebel 20 ist gabelförmig gespreizt (siehe Fig. 5) und ist an jedem Ende mit einer Verbindungslasche 22 bezw. 22'versehen. An diesen Verbindungslaschen ist mittels Tragzapfen 23 und 23'die Kurvenscheibe 9 aufgehängt.
In der Annahme, dass die Vorlauftemperatur gegenüber der Rücklauftemperatur steigt, bewegt sich der untere Stift 19'nach vorn, die B : urvenscheibe 9 bewegt sich nach oben und dadurch wird der Einrückwinkel a gröBer, das heisst, es wird ein gröBerer Bruchteil der Bewegung des Wassermessflügels auf das Zählwerk übertragen.
Durch die der Temperaturdifferenz pro portionale Verschiebung der Kurvenscheibe 9, sowie durch die dem Drehwinkel proportionale Änderung der Hoche h erreicht man, dass der Einrückwinkel a ebenfalls proportional ist der Temperaturdifferenz. Damit ist die Bedingung, dass der Wärmezähler das Produkt : Q. Zf t zählt, erfüllt,
An Stelle der beiden Temperaturfühler mit Flüssigkeitsfüllung, Flüssigkeitsausdehnung und Kapillarrohriibertragung könnten auch Fühler nach dem Prinzip der Spannungsthermometer zur Anwendung kommen, bei welchen durch den im Innern des das Federrohr aufweisenden geschlossenen Systems entstehenden Dampfdruck das Federrohr bewegt wird.
Dieselben haben jedoch den Nachteil, dass nur über relativ kleine Temperaturbereiche günstige Verhältnisse erreicht werden und die Bewegung des Federrohres der Temperaturänderung nicht proportional ist.
Ferner könnten Temperaturfühler verwendet werden, bei welchen sich ein Metallstab entsprechend der Temperatur ausdehnt. Die Übertragung der Bewegung müsste in diesem Fall durch eine komplizierte Hebelübertra- gung auf die Kupplung geführt werden.
Bei Verwendung von Temperaturfühlern mit Flüssigkeitsausdehnung ist es wichtig, dass die mit der Ausdehnungsflüssigkeit gefüllten Federrohre und Kapillarrohre so ausgebildet und angeordnet sind, dass sie der gleichen Umgebungstemperatur ausgesetzt sind, wodurch die Schwankungen dieser Umgebungstemperatur durch gleichmässige Einwirkung auf die beiden Elementgruppen kompensiert werden. Es ist hierzu zum Beispiel nötig, dass die beiden Federrohre im oder wenigstens am gleichen Gehäuseteil montiert sind.
In Fig. 6 ist eine Anordnung dargestellt, welche gestattet, die Höhenlage des Kronrades 15 einzustellen. Zu diesem Zwecke ist über die Lagerbiichse 25 eine Überwurf- mutter 26 geschraubt. Auf dieser sitzt das Triebrad 14, welches beim Drehen der Mutter 26 mitsamt der Achse 13 und dem Kronrad 15 höher oder tiefer eingestellt werden kann.
In Fig. 7 ist eine Variante des Steuermechanismus nach Fig. 4 gezeigt. Hier ist die Verbindung zwischen den beiden Federrohren und der Kupplung mit zwei einzelnen Hebeln 27 und 28 bewerkstelligt. An dem mit dem Vorlauffühler in Verbindung stehenden Federrohr ist das eine Ende eines Hebels 27 gelenkartig angeschlossen. Dieser Hebel ist bei 29 gelagert und greift mit seinem andern Ende in die Tragzapfen der Kurvenscheibe 9.
Der Hebel 28 steht in Verbindung mit dem Rücklauffühler, ist bei 30 gelagert und greift in Zapfen der Büchse 31 ein. In dieser Büchse ist die Achse 13 des Kronrades 15 drehbar gelagert. Sobald die Büchse durch den Hebel 28 gehoben oder gesenkt wird, wird das Kronrad mitgenommen.
Durch diese Anordnung erreicht man genau wie mit dem Differentialhebel 20, dass sich die beiden Kupplungshälften beim Kleinerwerden der Temperaturdifferenz voneinander entfernen und umgekehrt bei grosser werdender Temperaturdifferenz einander n hern. Wenn die Temperatur von Vor-und Rücklauf sich in gleichem Masse ändert, bleibt der Abstand der beiden Kupplungsbälften mverändert.
Kalorieii counter for sooty heat carriers.
The present invention relates to a calorie counting device for liquid heat carriers, for example to determine the heat consumption of a hot water heater or another hot water system. Heat consumption meters are already known which, according to various methods, allow a more or less accurate determination of the amount of heat consumed. For an exact measurement of the heat consumption, the amount of water flowing through the consumer, multiplied by the respective temperature difference between the flow and return of the heat consumer, must be counted.
The following formula applies to the amount of heat consumed by a heating system: W = sum of all Q. zlt where W is the amount of heat, Q is the amount of water relating to a heat consumer and? T is the temperature difference between the flow and return, or the inlet and outlet of the heat consumer.
The calorie counter designed according to the invention allows an exact determination of the amount of heat consumed, according to the formula: W = Q. d t. This device expediently has the following parts: A speed water meter that works as a function of the water flow, e.g. B.
Impeller water meter, a heat-sensitive control mechanism with two heat sensors that work depending on the temperature difference between the flow and return of the heat consumer, and a transmission element that consists of a disengageable coupling, one half of which is driven by the water meter, while the other half is driven by the coupling connected to the register.
While the first half of the clutch rotates slower or faster, but continuously, depending on the water speed, the counter is only engaged during a partial angle of a full revolution. This partial angle, hereinafter A receiver pins 4 are provided. On the upwardly extended part of the axle 1 and the driving pins 4, a cross bar 5 is slidably arranged, which is provided with two knife-like claws 8 on its upper side. In addition, this beam carries two bearing bolts 6 protruding in its longitudinal direction, on each of which a roller 7 is provided.
As a result of the rotary movement of the disc 3, the beam 5 is also rotated, the rollers 7 running on the running surface 10 of a non-rotatable Eurv disc 9.
The rollers 7 are pressed against the running surface 10 by springs 11 which are connected at one end to the beam 5 and at the other end to the disk 3. Since the height of the running surface is not the same everywhere, the bar 5 moves up and down with one rotation. The cam is designed in such a way that it has two highest, diametrically opposite points a and two deepest, likewise diametrically opposite points b on its circumference. From the points a, the height of the cam disc decreases exactly proportionally to the angle of rotation up to the points b and then again up to the points a. In this way the bar a makes two uniform up and down movements during one revolution.
In an upper support plate 12, an axis 13 is mounted coaxially to the axis 1, which carries a pinion 14 at its upper end and an Eron wheel 15 at its lower end.
When the bar 5 moves upwards during its rotation, the two knife-like elements finally engage: & lukewarm 8 into the toothing of the Eron wheel 15, causing it to rotate with it. The Eron wheel 15 and the bar 5 with the knife-like claws 8 thus form a clutch which is engaged and disengaged in an automatic manner. The axis 13 is mounted with enough play to be able to move upwards with the arm wheel 15. when the latter is pressed upwards by the claws 8 on the beam. Through the drive 14, the rotary movement on a gear 16 is referred to as a back angle and is dependent on the temperature difference Xt.
The ratios can be chosen so that, for example, at 1 C temp. Diff. only t / 50 of a full revolution is transferred to the counter, at 2 ° C it is 1 / ro revolution, at 10 C it is t / 6 revolution and at 50 ° C it is a full revolution. In this case, the counter is designed for a maximum temperature difference of 50 C, and the scale must bear the corresponding number.
The moving in and out respectively. the periodic approach and removal of the two coupling halves is expediently carried out by means of a cam disk, which in turn is adjusted again by the two temperature sensors. If the temperature difference increases, the two coupling halves are brought closer to each other and the angle of engagement increases. If the temperature difference is equal to 0, then of course the counter must not be engaged for the entire revolution.
An exemplary embodiment of the subject matter of the invention is illustrated in the accompanying drawing, as well as detailed variants.
Fig. 1 is a vertical section through the device containing the coupling;
2 is a similar section through this device, but in a different state and with the omission of different parts thereof;
Fig. 3 is a top plan view of certain parts of the aforesaid device;
Figure 4 shows a thermally sensitive control mechanism associated with a portion of that apparatus;
Fig. 5 is a corresponding top view;
6 and 7 show detailed variants.
In Fig. 1 and 2, 1 denotes a drive axle mounted in a lower support plate 2, which is connected to the impeller of a water meter of known type, not shown here. This axis 1 carries a disc 3 on which two vertical carry with which the movement continues to a counter, not shown here.
If the cam 9 is, for example, in a middle height position, the bar 5 is in engagement with the crown wheel while passing through the angle a (FIG. 3), but not while passing through the angle μ. The higher the cam 9 is, the larger the angle a and the smaller the angle e.
FIG. 4 shows a control mechanism that functions in connection with the surface of the surface 9 and functions as a function of the temperature in the flow and return pipes of a hot water system (possibly central heating). This mechanism has two sensing elements 17 ', 17 "arranged in the supply and return pipes of the system, which are connected through the intermediary of Eapillary tubes 18 to two spring tubes 19 which are filled with a liquid which expands when heated are articulated to the transverse limb of a T-shaped lever 20 by means of pins 19 ', 19 "at points 21', 22".
The lever 20 is spread in the shape of a fork (see Fig. 5) and is at each end with a connecting strap 22 BEZW. 22 'by mistake. The cam disk 9 is suspended from these connecting straps by means of support pins 23 and 23 ′.
Assuming that the flow temperature rises compared to the return temperature, the lower pin 19 'moves forward, the cam disk 9 moves upwards and the angle of engagement a becomes larger, that is, a larger fraction of the movement of the Transfer the water meter blade to the counter.
As a result of the displacement of the cam disk 9 in proportion to the temperature difference and the change in height h proportional to the angle of rotation, it is achieved that the angle of engagement a is also proportional to the temperature difference. This means that the condition that the heat meter counts the product: Q. Zf t is fulfilled,
Instead of the two temperature sensors with liquid filling, liquid expansion, and capillary tube transmission, sensors based on the principle of voltage thermometers could also be used, in which the spring tube is moved by the vapor pressure generated inside the closed system having the spring tube.
However, these have the disadvantage that favorable conditions are only achieved over relatively small temperature ranges and the movement of the spring tube is not proportional to the temperature change.
Furthermore, temperature sensors could be used in which a metal rod expands according to the temperature. In this case, the movement would have to be transferred to the clutch by a complicated lever transfer.
When using temperature sensors with liquid expansion, it is important that the spring tubes and capillary tubes filled with the expansion liquid are designed and arranged in such a way that they are exposed to the same ambient temperature, so that the fluctuations in this ambient temperature are compensated for by uniformly acting on the two element groups. For this purpose it is necessary, for example, that the two spring tubes are mounted in or at least on the same housing part.
In Fig. 6 an arrangement is shown which allows the height of the crown wheel 15 to be adjusted. For this purpose, a union nut 26 is screwed over the bearing bush 25. On this sits the drive wheel 14, which can be adjusted higher or lower when turning the nut 26 together with the axis 13 and the crown wheel 15.
In Fig. 7 a variant of the control mechanism according to Fig. 4 is shown. Here the connection between the two spring tubes and the coupling is made with two individual levers 27 and 28. One end of a lever 27 is connected in an articulated manner to the spring tube connected to the flow sensor. This lever is mounted at 29 and engages with its other end in the support pins of the cam 9.
The lever 28 is in connection with the return flow sensor, is mounted at 30 and engages in the pin of the bush 31. In this sleeve, the axis 13 of the crown wheel 15 is rotatably mounted. As soon as the sleeve is raised or lowered by the lever 28, the crown wheel is taken along.
As with the differential lever 20, this arrangement ensures that the two coupling halves move away from one another when the temperature difference decreases and, conversely, when the temperature difference increases, they approach one another. If the temperature of the flow and return changes to the same extent, the distance between the two coupling halves remains changed.