Wärmeverbrauchsmesser
Die Erfindung betrifft einen Wärmeverbrauchsmesser mit einem Multiplikationszählwerk zur fortlaufenden Integration des Produktes des mittels eines Strommengenmessers bestimmten Momentanwertes der Durchflussmenge des Wärmeträgers und des Unterschiedes zwischen der jeweiligen Temperatur des Wärmeträgers in der Vorlaufleitung bzw.
Rückleitung, welcher Unterschied mittels Temperaturfühler in diesen Leitungen erfasst ist, und zwei um eine gemeinsame Welle drehbare Scheiben, die gegenüber einer gegebenen Ausgangsstellung durch je einen dieser Temperaturfühler gesteuert sind, welche Scheiben eine Kupplung zwischen einer vom Strommengemesser getriebenen, mit den Scheiben koaxialen Welle und einem Umdrehungszähler derart steuern, dass die Kupplung für jede Umdrehung der genannten Welle nur in einem mit dem Unterschied zwischen der Drehung der beiden Scheiben proportionalen Intervall wirksam ist.
Als Beispiel für diesen bekannten Wärmeverbrauchsmesser soll eine Bauart genannt werden, wo die Scheiben hauptsächlich sektorförmig und koaxial mit genannter Welle in so kurzem Abstand voneinander angeordnet sind, dass sie zusammen eine Nokkenscheibe bilden, deren Umkreis infolge der gegenseitigen Drehbarkeit der sektorförmigen Scheiben variabel ist, und dass an der genannten Welle ein Träger für ein Paar Rollen oder Gleitschuhe so befestigt ist, dass die Rollen oder Gleitschuhe beim Drehen der Welle dem Umkreis der genannten Nockenscheibe folgen können, welche Rollen oder Gleitschuhe vonund zueinander beweglich am Träger angeordnet sind und durch Federeinwirkung gegen den Umkreis der Scheiben gedrückt werden, wobei jede Rolle oder jeder Gleitschuh so mit einem Mitnehmerorgan verbunden ist, dass eines dieser Organe in einer Stellung,
wo sich die eine Rolle oder der eine Gleitschuh an einer Stelle innerhalb des um die sektorförmigen Scheiben beschriebenen Kreises befindet, in Eingriff mit einem Zahnrad oder Friktionsrad steht, das an das Zählwerk angekoppelt ist, aber nicht in dieses Rad eingreift, wenn die Rollen oder Gleitschuhe auf die Scheiben hinaufgelaufen sind.
Solche Wärmeverbrauchsmesser ermöglichen im Prinzip eine gerechte Verteilung von Wärmeunkosten für eine Anzahl Verbraucher, die an eine gemeinsame Wärmezentrale angeschlossen sind, da ein solches Gerät die tatsächlich verbrauchte Wärmemenge registriert, ob sie bei geringem Wärmeträgerverbrauch und entsprechend grossem Temperaturunterschied oder einem geringen Temperaturunterschied und einer entsprechend grossen Wärmeträgermenge gebraucht wird.
Praktisch wird die Verteilung jedoch nur innerhalb gewisser Grenzen gerecht sein, da ein unmässig grosser Verbrauch an Wärmeträger eines einzelnen Verbrauchers sich nachteilig auf die Wirtschaftlichkeit des Teils der Heizanlage auswirken wird, der gemeinsam für sämtliche Verbraucher ist, u. a. infolge der grösseren Belastung der Rohrleitungen und Pumpen. Dadurch kann der betreffende Einzelverbraucher dort, wo die Verteilung der Unkosten allein auf Grund des Wärmeverbrauchs oder auf Grund des Wärmeverbrauchs in Verbindung mit einer festen Abgabe vorgenommen wird, eine Erhöhung der gemeinsamen Unkosten für die Verbraucher hervorrufen, was eine ungerechte Belastung der übrigen Verbraucher mit sich führt.
Die Erfindung baut auf den Gedanken auf, dass man sich deshalb darum bemühen soll, die Verbraucher zu einem geringeren Verbrauch an Wärmeträger, z. B. Warmwasser, zu veranlassen, also dafür zu sorgen, dass der Temperaturunterschied nicht zu klein wird, was dadurch erreicht werden kann, dass der Wärmeverbrauch bei Temperaturunterschieden unterhalb einer gewissen Grenze teurer wird.
Die vorliegende Erfindung gibt eine Ausbildung des obengenannten Wärmeverbrauchsmessers an, wodurch sich dies erreichen lässt.
Die Erfindung ist gekennzeichnet durch ein Anschlagorgan zu einer solchen Begrenzung der gegenseitigen Beweglichkeit der beiden drehbaren Scheiben, dass die Kupplung bei Temperaturunterschieden unter einer vorausbestimmten Grenze über einen konstanten Teil jeder Umdrehung der genannten Welle wirksam ist, sowie dass wenigstens eine der Scheiben derart mit dem dazugehörigen Temperaturfühler verbunden ist, dass die Scheibe gegenüber der andern Scheibe bei jedem Temperaturunterschied unter der genannten Grenze in einer dieser Grenze entsprechenden Stellung festgehalten wird.
Wenn der Temperaturunterschied unter die vorausbestimmte Grenze gelangt, ist die Registrierung des Messers nicht länger proportional mit dem Wärmeverbrauch, das heisst mit dem Produkt der durchströmenden Wassermenge und dem Temperaturunterschied, sondern proportional mit der durchströmenden Wassermenge oder genauer proportional mit dem Produkt der durchströmenden Wassermenge und dem Temperaturunterschied, der der genannten Grenze entspricht. Das heisst, dass die verbrauchte Wärmemenge um so teurer wird, je geringer der Temperaturfall ist.
Es ist vorteilhaft, dass das Anschlagorgan auf einer der Scheiben angeordnet ist und in die Bewegungsebene der andern Scheibe hineinragt, wodurch auf einfache Weise erreicht wird, dass das Anschlagorgan bei dem richtigen Temperaturunterschied, unangesehen des absoluten Wertes der Temperaturen, in Funktion tritt.
Ausserdem ist es zweckmässig, dass die Verbindung zwischen der betreffenden Scheibe und dem dazugehörigen Temperaturfühler von einer Mitnehmerkupplung gebildet wird, die aus einem Mitnehmerzapfen besteht, der mit der genannten Scheibe verbunden ist und derart in Anlage gegen ein mit dem Temperaturfühler zusammengekoppeltes Organ kommen kann, dass der Mitnehmerzapfen von diesem Organ mitgenommen werden kann bei einer von einem Temperaturanstieg herrührenden Bewegung, sowie dass genannte Scheibe und genanntes Organ mit einer Feder verbunden sind zum nachgiebigen Mitnehmen der Scheibe bei einer von einem Temperaturfall herrührenden Bewegung des Organs. Auf diese Weise wird erreicht, dass die Wirkung unter Anwendung sehr einfacher Mittel auch gänzlich unabhängig von den absoluten Temperaturen wird.
Weiter kann es vorteilhaft sein, dass das Anschlagorgan einstellbar angeordnet ist, so dass die genannte Grenze, wo die Massnahmen gemäss der Erfindung wirksam werden, innerhalb eines gewissen Intervalles einstellbar ist unter Rücksichtnahme auf den Charakter der Anlage, in der die Geräte benutzt werden sollen.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Hinweis auf die Zeichnung näher erklärt, wo
Fig. 1 schematisch die wesentlichsten Teile einer Ausführungsform des Wärmeverbrauchsmessers gemäss der Erfindung zeigt und
Fig. 2 einige Einzelheiten einer etwas geänderten Ausführungsform, von unten gesehen.
In Fig. 1 ist 1 eine Welle, die von einem nicht gezeigten Wasser-Durchflussmengenmesser getrieben wird und an ihrem obern Ende eine Scheibe 2 trägt, worin zwei diametral entgegengesetzt angeordnete Zapfen 5 parallel zu der Welle 1 drehbar gelagert angeordnet sind. Die Welle 1 trägt ferner eine Schnecke 21, die in ein Schneckenrad 22 eingreift zum Antrieb eines nicht gezeigten Zählwerkes, das zum Anzeigen der durchgeströmten Wassermenge dient.
Jeder der Zapfen 5 trägt am untern Ende ein Mitnehmerorgan 3, und diese Mitnehmerorgane 3 dienen zum Zusammenkoppeln der Scheibe 2 und damit der Welle 1 mit einer Welle 6, die koaxial mit der Welle 1 auf derselben drehbar angeordnet ist und eine Schnecke 23 trägt, die in ein Schneckenrad 24 eingreift zum Antrieb eines nicht gezeigten Zählwerkes, das zum Anzeigen des Wärmemengenverbrauches dient. Auf der Welle 6 ist eine Scheibe 7 befestigt, gegen deren verzahnten Umfang die Mitnehmerorgane 3 mittels einer um jeden der Zapfen 5 herum angeordneten Spiralfeder 4 gedrückt werden, deren inneres Ende an dem betreffenden Zapfen 5 befestigt ist und deren äusseres Ende an der Scheibe 2 befestigt ist.
Das Ein- und Auskoppeln der erwähnten Mit nehmerkupplung geschieht mittels zweier jeweils am obern Ende der Zapfen 5 befestigten Gleitschuhe 8, die auf dem Umkreis einer variablen Nockenscheibe laufen, die aus zwei sektorförmigen Scheiben 9 bzw.
10 zusammengesetzt ist, die an zwei koaxialen Wellenstücken 11 bzw. 12 angeordnet sind, nämlich so, dass die Scheibe 10 am Wellenstück 11 befestigt ist, während die Scheibe 9 am Wellenstück 12 angeordnet ist.
Das Wellenstück 12 umschliesst das Wellenstück 11, das an beiden Seiten des erstgenannten herausragt, so dass die beiden Sektorscheiben 9 und 10, die je am untern Ende der Wellenstücke 11 und 12 angeordnet sind, frei gegeneinander koaxial mit der Welle 1 drehbar sind.
Die Sektorscheiben 9 und 10 liegen so dicht beieinander, dass sie gegenüber den Gleitschuhen 8 wie eine einzige Nockenscheibe wirken können.
Die notwendigen Mittel zur Lagerung der Wellenstücke 11 und 12 und zur Sicherung deren axialer Stellung sowie zur Lagerung der Scheibe 9 auf dem Wellenstück 11 sind der Übersicht halber auf der Zeichnung nicht gezeigt.
Die Wellenstücke 11 und 12 tragen Zahnräder 25 bzw. 26, durch welche sie von Hebeln 13 bzw.
14 mit verzahnten Enden eingestellt werden können.
Die Wellenstücke 11 und 12 sind ferner durch Spiralfedern 27 und 28 vorgespannt. Jeder der Hebel 13 und 14 ist mit einem nicht gezeigten Temperaturfühler verbunden, der zur Anordnung in einer Zuleitung bzw. einer Rückleitung in einer Heizungsanlage bestimmt ist, so dass die Hebel 13 und 14 zur Drehung der Wellenstücke 11 und 12 proportional mit den betreffenden Temperaturen veranlasst werden.
Unmittelbar unter der Scheibe 10 ist am Wellenstück 11 eine andere Scheibe 17 befestigt, welche ein Zäpfchen 15 trägt, das durch einen bogenförmigen Schlitz 19 in der Sektorscheibe 10 ragt. Die Sektorscheibe 10 ist drehbar auf dem Wellenstück 11 angeordnet und kann sich somit um einen von der Schlitzlänge bestimmten Winkel im Verhältnis zum Wellenstück 11 drehen. Die Scheibe 17 ist mittels einer Feder 16 derart mit einem festen Punkt 18 auf der Scheibe 10 verbunden, dass das Zäpfchen 15 durch den Zug der Feder in Anlage gegen das eine Ende des Schlitzes 19 gehalten wird.
Solange zwischen dem erwähnten Ende des Schlitzes 19 und dem Zäpfchen 15 Anlage vorhanden ist, wird die Scheibe 10 den Bewegungen des Wellenstückes 11 folgen. Nahe der Kante der Scheibe 10 ist ein Anschlagorgan 20 angeordnet, das derart in die Ebene eines entsprechenden Anschlagorgans 20' der Scheibe 9 hinaufragt, dass der gegenseitige Winkel v der Scheiben nicht unter einen gewissen Grenzwert v0 kommen kann. Die beiden Anschlagorgane 20 und 20' sind gegenseitig einstellbar zum Einstellen des genannten Grenzwertes vO.
Über dem Grenzwert v0 ist der gegenseitige Winkel v der Scheiben proportional mit dem Temperaturunterschied. Die Mitnehmerkupplung ist über den Bruchteil 2v360 jeder Umdrehung wirksam. Die Umdrehungszahl der Welle 1 ist mit der durchströmenden Wassermenge proportional, und die Umdrehungszahl der Welle 6 ist deshalb proportional mit dem Produkt der Wassermenge und 2v/3 60, das heisst der Wassermenge und dem Temperaturunterschied, so dass der mit der Welle 6 zusammengekoppelte Zähler den Wärmeverbrauch registriert.
Wenn der Temperaturunterschied unter den durch den Winkel v0 bestimmten Grenzwert sinkt, wird die Umdrehungszahl der Welle 6 nicht länger proportional mit dem Produkt des Temperaturunterschieds und der Umdrehungszahl der Welle 1 sein, sondern wird dagegen proportional mit dem Produkt des festen Temperaturunterschiedes, der dem genannten Grenzwert v0 für den Winkel v entspricht und der Umdrehungszahl der Welle 1 sein.
Die aus dem Zäpfchen 15, der Scheibe 17 und der Feder 16 bestehende, nachgiebige Kupplung zwischen der Scheibe 10 und dem Wellenstück 11 ermöglicht, dass sich dieses Wellenstück unter Einfluss des Hebels 13 übereinstimmend mit der Temperatur drehen kann, so dass die Wirkung der Anschläge 20 und 20' allein vom Temperaturunterschied abhängig wird und nicht von den absoluten Temperaturen, die die Stellung der beiden Wellen stücke bestimmen.
Das mit der Welle 6 zusammengekoppelte Zählwerk wird deshalb einen Verbrauch registrieren, der nur mit dem tatsächlichen Verbrauch übereinstimmt, wenn der ganze Verbrauch bei einem Temperaturunterschied stattgefunden hat, der gleich oder grösser ist als der durch die Anschläge 20 und 20' bestimmte Grenzwert, während es - wenn der Temperaturunterschied während des Verbrauches unter den genannten Grenzwert gekommen ist - einen angenommenen Wärmeverbrauch registriert, nämlich den Wärmeverbrauch, der vorhanden gewesen wäre, wenn die verbrauchte Wassermenge bei einem Temperaturunterschied entsprechend dem genannten Grenzwert verbraucht worden wäre.
Wenn der Wärmeverbrauch zu einem festen Preis pro registrierte Wärmeeinheit abgerechnet wird, bewirkt dies, dass Verbrauch bei Temperaturunterschieden unter dem genannten Grenzwert einen Überpreis pro Wärmeeinheit mit sich führt, und dieser Überpreis wird um so grösser, je kleiner der Temperaturunterschied wird.
30 und 31 stellen Zeiger dar, welche an den Wellen 11 bzw. 12 befestigt sind. Sie können für die direkte Anzeige der jeweiligen Temperaturen im Vorlauf bzw. Rücklauf dienen.
Fig. 2 zeigt die beiden Scheiben 9 und 10 von unten gesehen in einer etwas geänderten Ausführungsform.
Fig. 2 zeigt gegenüber Fig. 1 die Änderung, dass das Anschlagorgan 20' mittels einer Schraube 32 in Radialrichtung einstellbar ist, so dass der Grenzwert v0 für den Winkel v und damit für den Temperaturunterschied innerhalb eines gewissen Bereiches nach Wunsch eingestellt werden kann. Ferner ist das in Fig. 1 gezeigte Anschlagorgan 20 in Fig. 2 durch den Rand 20" der Sektorscheibe 10 ersetzt worden. Endlich ist die von den Teilen 15 und 17 in Fig. 1 dargestellte nachgiebige Kupplung zwischen der Scheibe 10 und der Welle 11 durch ein Zäpfchen 15" an der Scheibe 10 ersetzt worden, welcher mit einem an der Welle 11 befestigten Zapfen 17" zusammenwirkt, der durch die Feder 16 mit der Scheibe 10 im Punkt 18 verbunden ist.