Nach dem Verdampfungsprinzip arbeitender Warmeverbrauchsmesser für Radiatoren.
Bekanntlich leiden die bisher verwendeten lach dem Verdampfungsprinzip arbeitenden Wärmeverbrauchsmesser für Radiatoren an dem VIangel, dass die einer bestimmten von den Radiatoren abgegebenen Wärmemenge entspreehende Verdampfung von der Tem peratur des Radiators abhängt, indem sie mit der letzteren stark anwächst. Dies führt mit sich, dass der aus der Verdampfung ermittelte Preis je Wärmeeinheit, der sogenannte Einheitspreis, im gleichen Grade wie die Temperatur ansteigt.
Falls alle Wohaungen in einem flaus die ganze Heizperiode hindurch in der Elauptsache naeh dem gleichen Schema Wärme abnehmen würden, würde dies nieht in wesentlichem Grad zu einer ungerechten VCI1 eilung der Wärmekosten Anlass geben können. In hesondern Fällen, z. B. wenn ein Verbraucher nur in der Hochsaison Wärme abnimmt, wo die Radiatortemperatur hoeh ist, wird der mit der Temperatur variierende Minheitspreis eine bedenkliche ! Ungerechtig- keit. In der Kostenverteilung mit sich führen.
Die Ursache für den genannten Mangel ist tarin xu snehen, dass die Verdampfungs ? eschwindigkeh jeder Flüssigkeit mit der Femperatur nach einer bedeutend höheren Potenz als die Wärmeabgabe eines normal. en Radiators anwächst, welch letztere nur wenig rascher als die Oberflächentemperatur des Radiators anwächst.
Man hat früher vorgeschlagen, diesem Unterschied zwischen der Änderung der Ver dampfungsgeschwindigkeit und der Änderung der Wärmeabgabe in Abhängigkeit von der Temperatur dadurch entgegenzuwirken, dal., 1 der Wärmeverbrauchsmesser mit einem von einem Thermoregulator aus Bimetall gesteuerten Sehliessorgan für den die Me#flüssigkeit enthaltenden Behälter des Messers versehen wird, welcher Thermoregula- tor das Sehliessorgan desto mehr von der Schlie#stellung wegbewegt, je hoher die Temperatur des Radiators ist.
Hierdurch wird erreieht, dass die verhältnismässig stars gekrümmte Verdampfungskurve der Messflüssigkeit, das heisst die Kurve, die die Verdamp t'ungsgesehwindigkeit(Verdampfungsmenge pro Zeiteinheit) als Funktion der Temperatur angibt, etwa-s ausgerichtet und dadurch der weniger gekrümmten Wärmeabgabekurve des Radiators besser angepasst wird.
Diese An passung beruht darauf, dass der Widerstand gegen das Abströmen von Dämpfen von der Me#flüssigkeit bei steigender Temperatur kontinuierlich @ ermindert wird, wobei diese Verminderung bei höherer Temperatur weni- ger ausgesprochen ist als bei niedrigerer Tem peratur. Im Gegensat z hierzu kann der neue Verbrauchsmesser so ausgebildet sein, dass der Wert des genannten Widerstandes bei anwachsender Temperatur zunimmt.
Man hat auch thermisch gesteuerte Schliessorgane der genannten Art für Flüssig- keitsbehälter in Wärmeverbrauchsmessem der Verdampfungsgattung verwendet aussehliesslieh zum Zwecke, die sogenannte Leerlaufver- dampfung zu verhindern, das heisst die Verdampfung, die bei gewohnlicher Zimmertem peraturstattfindenwürde, wenn der Messer nicht geheizt ist. Das genannte Sehliessorgan ist dann derart angebracht und ausgebildet, dass es die Verdampfungsoffnung des Messers schliesst, wenn der Radiator au#er Betrieb ist.
Man hat auch vorgeschlagen, Schliess- organe für den genannten Zweck derart auszuführen, dass sie durch den Druck des Wärmemediums gesteuert werden und das Verdampfen der Messflüssigkeit selbsttätig freigeben, wenn das Wärmemedium zum Strö- men dureh den in Frage stehenden wärme- verbrauchenden Apparat gebracht wird.
Auch keine dieser bekannten Massnahmen hilft dem obengenannten, von der fehlenden Übereinstimmung zwischen der Verdamp fungscharakteristik der Messflüssigkeit und der Wärmeabgabecharakteristik des Radiators herrührenden Mange) ab.
Die vorliegende Er findung st@ellt sich die Aufgabe, diesen Mangel der bisher bekannten nach dem Verdampfungsprinzip arbeitenden Wärmeverbrauehsmesser aufzuheben oderdochzuvermindern,undzwar durch die Verwendung von Mitteln, die die normal recht stark gekrümmte Verdampfungskurve der Messflüssigkeit in der Fliissig keitsampulle des Messers in einem solehen Grad ausrichten, dass das Verhältnis zwischen der Verdampf ungsgesehwindigkeit einerseits und der Wärmeabgabe je Zeiteinheit anderseits über den grosseren Teil des Messbereiches mit ausreichender Genauigkeit als konstant angesehen werden kann.
Der genannte Zweek kann beispielsweise dadurch verwirklicht wer- den, dass die genannten Mittel derart ausgebil- det und angebracht sind, dass sie in Abhän gigkeit von der Temperatur der Flüssigkeitsampulle des Wärmeverbrauchsmessers den Widerstand gegen die Verdampfung aus der letzteren erhöhen wenn die Temperatur der Ampulle über einen gewissen im voraus festgesetzten Wert ansteigt. Hierdurch wird erreicht, dass die natiirliche Neigung der Wless- flüssigkeit zu verhältnismässig stärkerer Verdampfung bei höheren Temperaturen durch eine Erhöhung des Widerstandes gegen das Abströmen der erzeugten Dämpfe von der Messerampulle vermindert wird.
In dieser Verbindung soll bemerkt werden, dass die Verdampfung aus einer Ampulle eines Verdampfungsmessers durch einen Diffusionsprozess erfolgt. Falls die Verdampfung durch zylindrische Röhren erfolgt, wie es häufig der Fall ist, wird die Verdamp fungsgeschwindigkeit annäherungsweise pro portional zum Querschnittsareal der Röhre und umgekehrt proportional zur Länge der Röhre oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche sein. Der Diffusion setzt sieh somit ein Widerstand entgegen, der in der Hauptsache dem gleichen Gesetz w@ie der elektrische Widerstand folgt. Eine temperaturgesteuerte Regelung dieses Widerstandes kann auf verschiedene Weise bewerkstelligt werden.
Ein zur Steue- rung der Verdampfungsgeschwindigkeit be stimmtes Organ kann derart angebracht und ausgebildet sein, dass es den Widerstand in der Diffusionsbahn der Verdampfungsflüssig- keit in Abhängigkeit der Ampullentempera- tur selbsttätig derart verändert, dass die normale Verdampfungskurve der Ampulle in einem gewissen Grad ausgerichtet wird.
Zum Beispiel kann man ein Organ verwenden, das aus zwei parallelen Seheiben besteht, von wel- chen die eine einen Deekel der Ampulle bildet und eine Offnung aufweist, durch welche die Verdampfung erfolgt, während die andere Seheibe in einigem Abstand davon angeordnet ist und unter dem Einfluss eines bimetal- lisehen Organes oder eines andern temperaturempfindlichen Organes steht, das im gleichen Temperaturfeld wie die Ampulle angebracht ist und bei Änderungen dieser Tem peratur den Abstand zwischen den beiden ge nannten Scheiben selbsttätig derart verändert, dass der Widerstand der Diffusionsbahn bei steigender Temperatur erhöht wird.
Das zur Änderung des Widerstandes der Diffusionsba in Abhängigkeit der Ampul ientemperatur dienende Organ kann auch aus einem Konusventil bestehen, dessen konusför- miger Ventilkörper in seiner Lage von einem bimetallischen Organ oder einem ähnli'chen temperaturempfindiichen Organ, das sich im gleichen Temperaturfeld wie die Ampulle befindet, derart gesteuert wird, dass die Lage des Konus und damit der Widerstand der I) iffusionsbahn selbsttätig in Abhängigkeit dieser Temperatur verändert wird.
Anstatt eines Konusventils kann man einen versehiebbaren Dorn verwenden, der in einer Durchbohrung eines Pfropfens angebracht ist, der eine oder mehrere Seitenoffnun- gen hat und derart ausgebildet ist, dass er die Ampulle in einer solchen Weise nach oben sehliessen kann, dass der Diffusionswiderstand in der Ilauptsache im Zwischenraum zwischen dem Dorn und dem Pfropfen auf der Strecke zwischen den Seitenoffnungen des letzteren und dem untern Ende des Dornes bzw. einer Einclrehung des letzteren vorhanden ist, wobei die Bewegung des Dornes von einem bi- metallischen Organ oder einem andern tem peraturempfindlichen Organ gesteuert ist, das im gleichen Temperaturfeld wie die Ampulle angebracht ist.
Der genannte bewegliche Dorn kann un terhalb einer Eindrehung desselben durch ein Stüek verlängert sein, das einen etwas grosse- ren Durchmesser als der oberhalb der Eindrehung befindliche Teil des Dornes aufweist und im Verhältnis zum letzteren und zur Durehbohrung des Pfropfens derart angebracht ist, dass es, wenn der Radiator kalt ist und das bimetallische Organ somit den Dorn in den Pfropfen hinaufzieht, in die Boh- iung des letzteren hineingeführt wird und dadureh eine derartige Verengerung des freien Durchgangsareals des Pfrapfens wer- ursacht,
dass die Verdampfung aus der Am pulleherabgesetztodergegebenenfalls ganz aufgehoben wird.
Anstatt eines im Propfen oder in der Ampulle angeordneten DÏrnes kaml man ähnlich wie bei den obengenannten Wärmemessern der Verdampfungsgattung mit thermisch gesteuertem Sehliessorgan zur Verhinderung der Leerlaufverdampfung aus der Messampulle eine Kappe verwenden, die mit einem passenden Spielraum über das obere Ende der Ampulle geschoben ist, so dass der Diffusionswiderstand in der Hauptsache im Zwischen- raum zwischen der Kappe und der Aussenseite der Ampulle liegt, und zwar auf der Streeke zwischen der Oberkante der Ampulle und einer oder mehrerer Seitenöffnungen der Kappe, wobei die Kappe von einem bimetal- lischen Organ oder einem andern wärmeemp findlichen Organ gesteuert wird,
das im gleichen Temperaturfeld wie die Ampulle angebracht ist.
Diese Kappe kann von einem ringförmigen Organ umschlossen sein, das derart angeordnet ist, da# es, wenn die Kappe bei abneh- mender Temperatur angehoben wird, die genannten Öffnungen schliesst, wenn der Radiator kalt ist, wodurch die Verdampfung aus der Ampulle gezwungen wird, durch den Zwischenraum zwischen der Aussenseite der Ampulle und dem untersten Teil der Kappe zu-erfolgen, bei welch letzterem. Teil der Spielraum zwischen der Kappe und der Aussenseite der Ampulle e etwas kleiner als beim übrigen Teil der Kappe ist.
Die Flüssigkeitsampulle und die Organe für die Regelung des Diffusionswiderstandes Wnnen, abgesehen von dem bimetallischen Organ, ganz oder teilweise aus im Bereiche der vorkommenden Temperaturen hitzebe- ständigem, splitterfreiem, durehsiehtigem or ganischem Kunststoff, wie z. B. biegsamem organischem Glas, bestehen.
Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung an Hand der auf der Zeich- nung schematisch dargestellten Ausführungs- beispiele von VorrichtungenzurRegelungdes genannten Diffusionswiderstandes erläutert.
Fig. 1 zeigt Verdampfungskurven für Wärmeverbrauehsmesser der Verdampfungsgattung,
Fig. 2 eine Wärmeabgabekurve eines Radiators sowie eine Kurve betreffend den Tem peraturunterschied zwischen dem Radiator und der Ampulle.
Fig. 3 zeigt das Verhältnis zwischen der Registrierung des'Wärmemessers und der Wärmeabgabe vom Radiator, einerseits bei einem Wärmeverbrauehsmesser, dessen Verdampfungskurve nicht ausgerichtet, anderseits bei einem Wärmeverbrauchsmesser, des- sen Verdampfungskurve ausgerichtet ist, und
Fig. 4 bis 7 zeigen senkreehte Schnitte durch vier versehiedene Ausführungsformen von Vorrichtungen zur Regelung des Diffu sionswiderstandes bei den Verdampfungsampullen von Wärmeverbrauehsmessern.
In Fig. 1 bezeichnet U'die normale Ver dampfungskurve für eine in einem Wärme- verbrauchsmesser angebrachte zylindrische Flüssigkeitsampulle, wobei angenommen wird, dass diese Ampulle einen Docht enthält, dessen oberes Ende oben in der Ampu'ü. liegt. In Fig. 1 ist die Temperatur TA der Ampulle als Abszisse und die Verdampfungsgeschwin- digkeit, das heisst, die aus der Flüssigkeitsampulle verdampfte Menge, in Milligram pro Stunde, als Ordinate aufgetragen.
Die Kurve U" in Fig.1 ist die reduzierte Verdampfungskurve, das heisst die Kurve, die durch Ausrichtung der normalen Ver dampfungskurve mittels der im nachfolgenden näher beschriebenen Regulierungsorgane entsteht. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, liegt die re duzierte Kurve U"innerhalb des Temperaturbereiches 40 bis 75 C sehr nahe an einer Geraden, die durch den 20 C entsprechenden Punkt der Abszissenaehse geht, wobei jedoch die Kurve U"schwach nach oben gekrümmt ist.
In Fig. 2 ist q eine Kurve, die die Wärmeabgabe eines Radiators in Kilogrammkalorien pro Stunde als Funktion der Radiatortemperatur TR angibt. Zwischen der Radiatortemperatur TR und der Temperatur TA des Radiatormessers besteht normalerweise ein klei- nerer von der Temperatur abhängiger Unter schied TR, welcher Unterschied durch die Kurve t unten in Fig. 2 verlan,, t ist.
Mittels der in Fig. l und 2 gezeigten Kurven kann man die in Fig. 3 gezeigten Kurven berechnen, von welchen die Kurve f das Verhältnis zwischen der Verdampfungsgeschwindigkeit U' des Wärmeverbrauchsmessers einerseits und der entsprechenden Wärmeabgabe q des Radiators anderseits als Funktion der Radiatortemperatur angibt, wenn die Verdampfungskurve nicht ausge- richtet ist, wahrend die Kurve f'das gleiche Verhältnis angibt, wenn die Verdampfungskurve auf die erfindungsgemässe Weise aus geriehtet ist. Die Kurven f und f' drücken somit den Einheitspreis für den Wärmever brauch in Abhängigkeit der Temperatur des Radiators aus.
Die Kurve f' ist diejenige dieser Kurven, die nach der vorliegenden Erfindung in Betracht kommt, und sie zeigt, da# zwischen 50 und 70 C der Einheitspreis im wesentlichen konstant sein wird, und Zass ausserhalb dieses Bereiches der Einheitspreis nur verhältnismässig wenig ansteigt, solange man sich innerhalb des Temperaturbereiches 40 bis 80 C hält. Falls die Verdampfungskurve nicht ausgerichtet ist, wird der Einheitspreis im let-ztgenannten Bereich auf etwa den doppelten Wert ansteigen, wenn die Temperatur von 40 bis 80 C steigt.
Es soll bemerkt werden, dass man bei der Verwendung der vorliegenden Erfindung mit praktisch beliebiger Toleranz einen konstanten Einheitspreis erreichen kann. Die in Fig. 3 bei der Kurve f'veranschaulichte Konstanz muss in allen norma. len Fällen als aus- reichend angesehen werden. Diese Kurven- form wird durch die unten beschriebenen Vorrichtungen zur Regelung des Diffusionswiderstandes erreicht.
In Fig. 4 bezeichnet l eine Ampulle, 3 eine Scheibe, die einen Deekel der Ampulle bildet und eine zentral. e öffmmg 30 aufweist, und 4 bezeichnet eine andere Scheibe, die in einem gewissen Abstand oberhalb der Seheibe 3 angeordnet, ist und von einer bimetallischen Schleife 2 getragen wird, die an dem Messergehäuse 20 in wärmeleitender Verbindung mit dem letzteren angeordnet ist.
Falls die Temperatur des in Frage stehenden Messers verändert wird, wird der Zwi schenraum zwischen den Seheiben 3 und 4 entsprechend verändert werden, und zwar var derart, da# der Zwisehenraum vermindert wird, wenn die Temperatur steigt. Dadurch wird auch der Diffusionswiderstand verändert, und zwar derart, dass er desto grosser wird, je hoher die Temperatur ist. Hier durch wirderreicht,dassdie Verdamp fungsgeschwindigkeit bei höherer Tempera- tur vermindert wird, was wiederum bedeutet, dass die Verdampfungskurve ausgerichtet wird, wie oben in Verbindung mit Fig. 2 ver- anschaulicht.
Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausfüh- rungsform wird zur Regelung der Verdamp fungsgeschwindigkeit ein Konusventil 5, 6 verwendet, dessen beweglicher Konus 6 von der bimetallischen Schleife 2 getragen und umso mehr in den Ventilsitz 5 herabgesenkt wird, je hoher die Temperatur ist.
Während bei den beiden in Fig. 4 und 5 gezeigten Ausführungsformen der Widerstand der Diffusionsbahn durch Veränderung des Querschnittes der Diffusionsbahn verändert wird, erfolgt bei den in Fig. 6 und 7 gezeigten Ausführungsformen die Regelung des Widerstandes der Diffusionsbahn durch Veränderung der Länge der Diffusionsbahn.
In Fig. 6 ist die Ampulle I mittels eines Pfropfens 7 geschlossen, der eine axiale Durchbohrung 8 und eine Querbohrung 9 hat.
In die axiale Durchbohrung 8 ist ein Dorn 10 eingeführt, der an der bimetallischen Schleife 2 aufgehängt ist, und zwar derart, dass er nmso mehr in die Durchbohrung 8 herab- gesenkt ist, je hoher die Temperatur ist. Die Diffusion geschieht durch den ringförmigen Zwischenraum zwischen der Aussenseite des Dornes 10 und der Innenseite des Pfropfens 7, indem die Dämpfe durch die Querbohrung 9 entweichen. Steigt die Temperatur, wird die effektive Länge der Diffusionsbahn grö sser, wodurch die Verdampfungsgeschwindigkeit herabgesetzt wird.
Wenn die Radiatortemperatur abnimmt, wird der Widerstand gegen die Diffusion nur bis zu einer gewissen Grenze vermindert, das Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 ist aber derart eingerichtet, dass der Verdampfungswider- stand sehr bedeutend erhöht wird, wenn der Radiator kalt wird, so dass man die sogenannte Nullverdampfung ganz oder teilweise unterdruckt.
Diese Widerstandserhöhung erfolgt da- durch, dass das untere Ende 11 des Dornes, welches Ende durch einen eingedrehten Bereich 1 desDomesvomübrigen Teil des letzteren getrennt ist, in die Längsbohrung 8 hinaufgeführt wird, wenn der Radiator kalt wird. Indem der Teil 11 einen et was grö#eren Dnrchmesser hat als der oberhalb der Ver engerung 12 liegende Teil des Dornes, wird er die Breite des ringförmigen Spaltes zwi schen dem Pfropfen und dem Dorn so hedeu- tend verkleinern, dass die Verdampfung im kalten Zustand sehr wesentlich herabgesetzt wird.
Bei dem in Fig. 7 dargestellten Ausfüh- rungsbeispiel wird zur Regelung des Diffu- sionswiderstandes eine Kappe 13 verwendet, die mit einem gewissen Spielraum über das obere Ende der Ampulle 1 geschoben ist. Der Widerstand der Diffusionsbahn ist hier hauptsächlich im ringförmigen Spalt 22 zwi schen der Kappe 13 und der Aussenwand der Ampulle, gerechnet von der Oberkante der Ampulle bis zu einer oder mehrerer verhält nismässig grosser Seitenöffnungen 14 in dem m die Ampulle herum liegenden Teil der Kappe, vorhanden.
Es soll. bemerkt werden, dass die in Fig. 1 gezeigteVerdampi'ungskurvefüreinen Messer bestimmt, worden ist, in welchem. das obere Ende der Ampulle 1 von einer Kappe 13, Fig. 7 umschlossen war, welche Kappe einen Innendurchmesser von 11,4 mm auf vies, während der Aussendurchmesser der Ampulle 11, 2 mm betrung.
Die Locher 14, Fig. 7, der Kappe hatten einen Durchmesser von 1, 0 mm, und die Abstände von der Oberkante der Ampulle bis zur obern Endfläehe des Dochtesund bis zum obern Teil der Be grenzungskante der Löcher 14 bei ganz naeh unten geschobener Kappe betrugen 5 bzw.
7 mm.
Um die Kappe herum kann, wie in Fig. 7 dargestellt, ein stationärer Ring derart im Verhältnis zu den Öffnungen 14 angeordnet sein, dass, wenn die Kappe in ihre höchste Lage im Verhältnis zur Ampulle aufgezogen ist, dieser Ring die Öffnungen 14 sehliesst.
Die Verdampfung wird dann durch den ringförmigen Zwisehenraum 23 zwischen der Aussenseite der Ampulle und dem unterhalb der Seitenöffnungen 14 liegenden Teil 15 der Kappe erfolgen können. Dieser ringförmige Xwisehenraum 23 ist so eng wie unter Berüeksiehtigung der freien Beweglichkeit der Kappe gegenüber der Ampulle möglich gewählt, wodurch er die Verdampfungsgeschwin- digkeit wesentlich herabsetzt, wenn der Ring 16, der übrigens durch ein beliebiges anderes Organ ersetzt werden kann, die Seitenöffnun- gen 14 schliesst.
In der obigen Beschreibwg wurde überall angenommen, dass das bewegliehe Organ zur Regelung der Verdampfungsgesehwindigkeit mit einem bimetallisehen Organ verbunden war, das in der Form eines Stapels von Bi metallbügeln gedacht wurde. Die Erfindung ist indessen nicht auf diese Ausführung des widerstandregelnden Organes beschränkt, sondern eine beliebige andere bekannte Vorrich tung zu temperaturgesteuerter Regelung des WViderstandes der Diffusionsbahn oder andere Formen von Bimetallorganen oder Organen, die nach ganz andern Prinzipien, z. B. dem Bourdon-Prinzip, ausgeführt sind, können ebenfalls Anwendung finden.
Die direkte Zusammenkuppelung des Regelorganes und des bimetallischen Einstellorganes in Fig. 4 bis 7 kann durch eine zwi schenliegende Kuppelung ersetzt werden, die eine grössere Bewegung des beweglichen Regelorganes bewirkt als diejenige, die unmittelbar von bimetallischen Organen abgeleitet wird bzw. eine mit der Temperatur nicht linear variierende Versehiebung des beweglichen Regelorganes, wie z. B. der Kappe 13, herbeiführt. Eine Verschiebung der letztgenannten Art kann gegebenenfalls erforder- liell sein, falls man eine sehr genaue Einhal- tung eines konstanten Einheitspreises innerhalb eines besonders grossen Temperaturbereiches erstrebt.
In dieser Verbindung soll bemerkt werden, dass die Kurve f' in Fig. 3 einer einfachen linearen Verschiebung ent- spricht.
Schliesslich soll bemerkt werden, da# die normalerweise recht enge spaltformige Dif fusionsbahn, die bei einigen der oben beschriebenen Vorrichtungen zum Ausrichten der Verdampfungskurve vorhanden ist, eine verhältnismässig kleine Toleranz bei der Herstellung der in Frage stehenden Organe voraussetzt.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 liegt der wesentlichste Diffusionswiderstand im Spalt zwischen der Aussenseite der Ampulle und der Innenseite der Kappe. Falls die Ampulle aus Glas hergestellt ist, wird es recht schwierig sein, die gewünschte Gleichmässig- keit der Spaltenbreite für eine gegebene Partie von Ampullen zu erreichen, und es kann deshalb zweekmässig sein, die Ampulle mit der zugehörigen Regelvorrichtung oder Teilen der letzteren, abgesehen von dem bimetallisehen Organ, aus einem ausreichend hitzebeständi- gen, splitterfreien, durchsichtigen, organi- schen Kunststoff, vorzugsweise aus biegsamem organischem Glas unter Druck herzustellen.
Bei modernen Methoden der Formgebung eines solehen Materials unter Druck wird man leicht die ausreichende Genauigkeit der Dimensionen erreichen können.