-
Trockengaszähler Die Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen an
Trockengaszählern.
-
Die Trockengaszähler, die bis jetzt gebräuchlich sind, um die den
Verbrauchern gelieferten Gasmengen zu messen, besitzen zwei ähnlich ausgeführte
Meßkammergehäuse, die zu beiden Seiten einer zentral vorgesehenen Trennwand angeordnet
und jeweils durch eine Membran in zwei Meßkammern unterteilt sind. Beim Betrieb
eines solchen Gaszählers wird das C;as den Meßkammern abwechselnd zugeführt und
aus diesen wieder ausgetrieben, so daß die Membranen hin- und hergehende Bewegungen
ausführen, die dazu dienen, die zum Steuern der Gasströmungswege erforderlichen
Ventile zu betätigen und außerdem die Welle eines Registriermechanismus anzutreiben.
-
Untersuchungen hinsichtlich der Ursachen von Ungenauigkeiten, die
sich bei diesem bekannten Gaszähler ergeben, haben gezeigt, daß diese auf Veränderungen
an den Membranen während des Betriebes auf Grund von Schrumpfungs-; Dehnungs- oder
Versteifungserscheinungen beruhen können.
-
Man hat auch bereits einen Trockengaszähler verwendet, bei dem das
durchströmende Gas so geführt ist, daß die Membranen nur einfach wirken, d. h.,
daß sie nur auf einer Seite mit dem unter dem Eintrittsdruck stehenden Gas in Berührung
kommen. Bei diesem bekannten Gaszähler sind vier um eine Antriebswelle für den Ventil-
und Registriermechanismus herum angeordnete, senkrecht stehende Membranen vorgesehen,
welche bei ihrer Bewegung der Welle über einen Kurbelmechanismus eine kontinuierliche
Drehbewegung erteilen. Die Membranen besitzen dabei ein versteiftes Mittelstück
und einen dieses Mittelstück umgebenden biegsamen ringförmigen Abschnitt und können
sich unbehindert in waagerechter Richtung nach Art eines Kolbens hin- und herbewegen.
-
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Trockengaszähler mit einfachwirkenden
Membranen der beschriebenen Art zu schaffen, der eine bisher nicht erreichte Meßgenauigkeit
besitzt und über sehr lange Betriebszeiten beibehält.
-
Der Trockengaszähler mit einfachwirkenden Membranen ist gemäß der
Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß derjenige Anteil des Gesamthubvolumens jeder
Membran, der durch ihren biegsamen ringförmigen Abschnitt verdrängt wird, nicht
mehr als 30 % beträgt und der Hub jeder Membran zwischen einem Viertel und einem
Achtel des Durchmessers eines Kreises beträgt, dessen Flächeninhalt gleich demjenigen
des versteiften Mittelstückes der Membran ist. Da der von dem biegsamen Abschnitt
der Membran verdrängte Anteil nur gering und die Gesamthublänge jeder Membran sehr
klein ist, werden die
biegsamen Abschnitte der Membran, welche die Hauptursache für
Meßfehler bilden, relativ wenig beansprucht, und eventuell auftretende FehIer spielen
gegenüber dem Gesamtvolumen nur eine vernachlässigbar kleine Rolle. Hierdurch wird
eine sehr große, über lange Betriebszeiten gleichbleibende Genauigkeit in der Messung
erzielt.
-
Zur weiteren Erhöhung der Genauigkeit und Betriebssicherheit werden
die Membranen bei ihrer Hubbewegung geführt. So ist jede Membran vorteilhafterweise
zur Begrenzung der Bewegungsfreiheit um die senkrechte Achse mit einer Führungsplatte
oder einem Führungsrahmen versehen, der innerhalb des Gehäuses oberhalb oder unterhalb
der Membran an einer festen waagerechten Lagerung angelenkt und mit dem versteiften
Mittelstück der Membran zu beiden Seiten deren Mittelpunktes längs einer waagerechten
Achse gelenkig verbunden ist. Außerdem kann jede Kurbelstange, die jeweils eine
Membran mit der zentral angeordneten senkrechten Welle verbindet, zur Begrenzung
der Bewegungsfreiheit der Membran um eine waagerechte Achse an zwei oder mehr Punkten
längs einer senkrechten Achse an der Membran angelenkt sein.
-
Um.keine Druckschwankungen in dem von dem Gasmesser abgegebenen Gas
hervorzurufen, kann es erwünscht sein, die bei der Bewegung der Membranen zur leistende
Arbeit entsprechend - auszugleichen. Dies kann vorteilhafterweise dadurch erreicht
werden, daß die Membranen paarweise gegenüberliegend angeordnet
sind
und daß bei jedem Paar die Führungsplatte der einen Membran oberhalb und die Führungsplatte
der anderen Membran unterhalb der betreffenden Membran am Gehäuse angelenkt ist.
Bei dieser Konstruktion wird die eine Membran angehoben, während sich die gegenüberliegende
Membran senkt, wodurch ein Ausgleich erzielt wird.
-
Die Membranen des erfindungsgemäßen Gaszählers besitzen wie üblich
sämtlich die gleichen Abmessungen und arbeiten mit der gleichen Hublänge; der Ventilmechanismus
ist so eingerichtet, daß das Gas den Meßkammern unter Innehàltung der erforderlichen
Phasenbeziehung zugeführt~ bzw. aus den Meßkammern abgeleitet wird, zum zú êrmöglichen,
daß die Bewegungen der Membranen der zentral angeordneten senkrechten Welle eine
kontinuierliche Drehbewegung erteilen und gewährIeisten--Xtaß das Gas kontinuierlich
durch den Gasmesser strömt.
-
Es ist erwünscht, die Antriebswelle und deren Verbindungen mit den
Membranen, dem Ventilsystem und dem Registriermechanismus starr auszuführen, so
daß elastische Verformungen irgendwelcher Bauteile, welche die Bewegungen der Membranen
übertragen, vermieden werden; dies läßt sich bei der erflndungsgemäßen Bauart leicht
erreichen, wie aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen hervorgeht.
-
Die Erfindung wird an Hand schematischer Zeichnungen an mehreren
Ausführungsbeispielen näher erläutert.
-
Fig. 1 ist eine teilweise als Schnitt gezeichnete Ansicht des erfindungsgemäßen
Trockengaszählers, der vier Meßkammern und ein - Drehschieberventil zum Steuern
des Gasstromes lurch den Gaszähler aufweist; Fig.2 zeigt den in Fig :1 dargestellten
Gaszähler im Grundriß, wobei die obere Deckplatte und die Antriebsverbindung zwischen
dem Drehschieberventil und dem Registriermechanismus fortgelassen sind; Fig.3 stellt
einen waaggrechten Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 1 dar; Fig. 4 zeigt ein
Stück eines senkrechten Schnittes durch - einen erfindungsgemåBen Trockengaszähler,
der eine abgeänderte Ausführungsform der Membranführungen zeigt.
-
Wie aus den Fig. 1 bis 3 hervorgeht, umfaßt das hier dargestellte
Ausführungsbeispiel eines Trockengaszählers zwei kastenähnliche Gehäuseteile 10
und 11, die im- waagerechten Schnitt eine im wesentlichen quadratische Querschnittsf6rm
aufweisen, wobei das ,Gehäuse 10 auf das Gehäuse 11 aufgesetzt ist.
-
Ein Gaseintrittsrohr 12 führt das Gas unmittelbar in das obere Gehäuse
10 ein, und ein Gasaustrittsrohr 13 steht über eine (5ffnungi4 in der Trennwand
15 zwischen den Gehäusen 10 und 11 mit dem Inneren des Gehäuses 11 in Verbindung.
-
In dem unteren Gehäuse 11 sind vier Meßkammern -6,- 17, 18 und 19
vorgesehen, die auf der Außenseite durch die nach außen ragenden Teile20, 21, 22
und 23 der Wände des Gehäuses 11 und auf der Innenseite durch die biegsamen MemBranen24,
25, 26 und 27 abgegrenzt sind. Jede Membran besitzt gerade, senkrechte Seitenkanten
und isf-oben und unten abgerundet, wie es in Fig. 1 bei 2g und 29 für die Membran
25 dargestellt ist.
-
Alle vier-Membranen sind'in ähnlicher Weise ausgebildet und angeordnet,
so daß hier nur die Ausbil-;dung und - Anordnung einer Membran, nämlich der Membran24,
im einzelnen -beschrieben- zu werden braucht.
-
Die Außenkante 30 der Membran 24 ist zwischen dem Abschnitt 31 der
den nach außen ragenden Teil 20 umgebenden Wand und einem ringförmigen Halteteil
32, das mit dem Teil 31 verschraubt ist, eingespannt. -Das Mittelstück der Membran
24 wird zwischen einer Platte 33 und einem ringförmigen Rahmen 34 festgehalten,
um ein starres, versteiftes Mittelstück zu bilden, das einen biegsamen ringförmigen
Abschnitt 35 freiläßt, der seine Gestalt unbehindert verändern kann, wenn sich die
Membran auf die Außenwand20 zu und von ihr weg bewegt.
-
Der Umfangsabschnitt 36 der Platte 33 ist radial von der Membran
24 weg gebogen, um eine Führung für den inneren Abschnitt des biegsamen ringförmigen
Teiles 35 der Membran 24 zu bilden. In ähnlicher Weise ist der innere Abschnitt
37 des ringförmigen Halteteiles32 radial von der Außenwand weg gebogen, um eine
Führung für den äußeren Teil des biegsamen ringförmigen Abschnittes35 zu bilden.
-
Die Platte 33 besitzt vier mit Bohrungen versehene Ansätze 38, 39,
40 und 41, wobei die beiden Ansätze 38 und 39 auf der senkrechten Achse der Membran
24 liegen, während die beiden anderen Ansätze 40 und 41 auf der waagerechten Achse
der Membran angeordnet sind.
-
Eine Führungsplatte oder ein Rahmen42, der mit seinem oberen Ende
auf einem waagerechten Stift 43 gelagert ist, welcher in ein Lagerstück 44 im oberen
Teil des Gehäuses 11 eingesetzt ist, ist mit seinem unteren Ende mittels zweier
Stifte 45 und 46, die in den Ansätzen 40 und 41 der Platte 33 sitzen, an diese Platte
angelenkt. Die Führungsplafte 42 für die Membraun 24 wird im oberen Teil des Gehäusesll
unterstützt, und die Führungsplatte 47 für die Membran 25 ist in ähnlicher Weise
angeordnet. Die Führungsplatten 48 und 49 der Membranen 26 und 27 sind jedoch am
unteren Ende des Gehäuses 11 drehbar unterstützt, wie es in Fig. l bei 50 für die
Führungsplatte 48 dargestellt ist. Die Unterstützungen für die Führungsplatten42,
47, 48 und 49 sind so angeordnet, daß die waagerechte Achse jeder Membran beim Beginn
und am Ende ihres Hubes, d. h. am Anfang und am Ende ihrer Bewegung aus der äußersten
in die innerste Stellung, in der gleichen waagerechten Ebene liegt.
-
An Stiften 51 und 52, die in den Lageraugen 38 und 39 der Platte
33 angeordnet sind, sind die Lageraugen 53 und 54 angelenkt, die an den äußeren
Enden eines allgemein dreieckigen Verbindungsstückes bzw.
-
Hebels 55 vorgesehen sind, dessen oberer Teil sich durch eine in dem
Führungsrahmen 42 vorgesehene rechteckige )ffnung 42' erstreckt. Das dreieckige
Verbindungsstück 55 ist an seinem inneren Ende an ein Gelenkstück57 angelenkt, das
auf einen senkrechten Kurbelzapfen 58 aufgeschoben ist, der in das Ende eines auf
einer zentral angeordneten senkrechten Welle 56 befestigten Kurbelarmes 59 eingesetzt
ist.
-
Die Tiefe der Kröpfung der Kurbel59, d. h. der Radius ihres Drehkreises,
ist gleich der Hälfte des Hubes der Membran 24. An dem Gelenkstück57 des Verbindungsstückes
55 sind drei Paare von waagerechten Lageraugen 60, 61 und 62 ausgebildet, in die
senkrechte Stifte 63, 64 und 65 eingesetzt sind; mittels dieser Stifte sind an dem
Gelenkstück 57 die inneren Enden der Verbindungsstangen 55, 66, 67 und 68 angelenkt,
deren äußere Enden mit den Membranen25, 26 bzw. 27 in ähnlicher Weise verbunden
sind, wie die Verbindungsstange 55 an der Membran 24 angelenkt ist. ;Die inneren
Enden der Verbindungsstangen
55, 66, 67 und 68 können sich somit
in einer waagerechten Ebene drehen. Wenn sich die Membranen 24, 25, 26 und 27 hin-
und herbewegen, -was durch das Einlassen von Gas in die Meßkammern 16, 17, 18 und
19 und durch das Ablassen des Gases aus diesen Kammern bewirkt wird, wenn sich diese
Vorgänge in der richtigen Phasenbeziehung abspielen, wird die Welle 56 daher in
Drehung versetzt. Die Führungsplatten 42, 47, 48 und 49 verhindern dabei jede bemerkbare
Bewegung der Membranen um ihre senkrechten Achsen, und in ähnlicher Weise beschränken
die Verbindungsstangen 55, 66, 67 und 68 die Bewegungsfreiheit der Membranen um
ihre waagerechten Achsen, so daß die Membranen gezwungen sind, sich im wesentlichen
in der gleichen Weise hin- und herzubewegen wie Kolben. Die Hublänge ist naturgemäß
bei allen Membranen die gleiche.
-
Die Führungsplatten könnten selbstverständlich auch alle im oberen
Teil des Gehäuses angelenkt sein.
-
Die senkrechte Welle 56 läuft in einem Lager innerhalb eines starren
Rohres69, das durch eine starre Rahmenkonstruktion 70 unterstützt und durch eine
Anschlagbuchse 71 in seiner Lage gehalten wird.
-
In der Trennwand 15 zwischen den Teilen 10 und 11 des Gehäuses ist
eine zentrale Öffnung72 vorgesehen, die von einem doppelwandigen Bauteil 73 umgeben
ist, dessen zentraler Kanal 74 mit dem Innenraum des unteren Gehäuses 11 in Verbindung
steht, während der äußere ringförmige Abschnitt 75 in vier Einzelkanäle76, 77, 78
und 79 unterteilt ist, deren untere Enden über die Leitungen80, 81, 82 und 83 mit
den zugehörigen Meßkammern 16, 17, 18 und 19 in Verbindung stehen, und die an der
Oberseite in Stücke eines ringförmigen Kanals bildenden Öffnungen 84, 85, 86 und
87 enden. Das obere Ende des Bauteiles73 bildet einen Ventilsitz bzw. einen Schieberspiegel,
auf den ein Drehschieberteil 88 aufgesetzt ist, das eine zylindrische Grundplatte89
mit zwei einander gegenüberliegenden segmentförmigen Öffnungen 90 und 91 besitzt,
welche so ausgebildet sind, daß sie entweder die Öffnungen 84 und 86 oder die Öffnungen
85 und 87 voll überdecken.
-
Die Bewegungen der Membranen, die durch den Druck des in die verschiedenen
Meßkammern eintretenden Gases hervorgerufen werden, erteilen der Welle 56 mittels
der Verbindungsstangen und des Kurbelmechanismus eine kontinuierliche Drehbewegung.
Die Welle 56 treibt das Ventilteil 88 des Drehschieberventils an, welches das Ein-
und Ausströmen des Gases in bzw. aus den einzelnen Kammern steuert. Das Gas strömt
somit kontinuierlich durch den Gasmesser.
-
An dem glockenförmigen Deckel 93 des Ventils 88 ist ein senkrechter
Stift 101 angebracht, der gegenüber der Drehachse der Welle 56 exzentrisch angeordnet
ist und zum Antrieb des Zählwerkes dient.
-
Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Drehschieberventil kann auch
durch Schieberventile anderer Ausführung ersetzt werden.
-
Zwar sind die Meßkammern bei den vorstehend im einzelnen beschriebenen
Konstruktionen auf der Außenseite jeweils durch die Wandungen des Gehäuses abgegrenzt,
doch könnten die Meßkammern naturgemäß auch als vollständig selbständige Konstruktionselemente
ausgeführt sein, die innerhalb des Gehäuses angeordnet sind.
-
Fig. 4 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform der Führungsplatten,
die jede bemerkbare Bewegung der Membranen um ihre senkrgchten Achsen verhindern
und die sich bei Gasmessern großer Abmessungen mit Vorteil verwenden lassen. Bei
dieser Konstruktion
sind für jede Membran zwei Führungsplatten oder Rahmen vorgesehen.
Gemäß Fig. 5 sind die Führungsplatten 211 und 212 jeweils oberhalb bzw. unterhalb
der Membran 213 der Meßkammer 214 mittels waagerechter Bolzen 215 und 216 an paarweise
angeordneten Lagerböcken217 und 218, von denen jeweils nur einer dargestellt ist,
angelenkt. Die inneren Enden der Führungsplatten 211 und 212 sind an waagerechte
Bolzen 219 und 220 angelenkt, die in zwei in einem gegenseitigen Abstand angeordnete
Verbindungsstücke 221, von denen nur eines dargestellt ist, eingesetzt sind, wobei
diese Verbindungsstücke jeweils in der Mitte auf einem waagerechten Stift222 gelagert
sind, -der in Lageraugen 223, von denen nur eines dargestellt ist, eingesetzt ist;
diese Lageraugen223 sind an der Versteifungsplatte 224 der Membran 213 befestigt,
und die Achse des Stiftes222 liegt in der gleichen waagerechten Ebene wie die Achse
der Membran. Die Entfernung zwischen senkrechten Ebenen, die parallel zu der Membran
213 durch die Achsen der Bolzen 215 und 216 gelegt werden können, ist gleich der
Hälfte des Membranhubes. Durch die Verwendung der in dieser Weise ausgebildeten
Führungsmittel wird die Membran gezwungen, sich derart zu bewegen, daß ihre waagerechte
Achse stets innerhalb der gleichen waagerechten Ebene verbleibt.
-
Bei den vorstehend beschriebenen Konstruktionen ist es zweckmäßig,
das Gewicht jeder einzelnen Membrankonstruktion, d. h. der Membran und der zugehörigen
Verbindungsstange, so zu verteilen, daß ihr Schwerpunkt in einer senkrechten Ebene
liegt, die parallel zu der Membran verläuft und die waagerechte Achse der Stifte
enthält, die in die Lageraugen der Membran eingesetzt sind und als Anlenkungen für
das eine Ende der Führungsplatte dienen, durch welche eine Bewegung der Membran
um eine senkrechte Achse verhindert wird. Hierdurch wird jede Neigung der Membran,
sich um die waagerechte Achse der Stifte zu drehen und so die Reibung am wellenseitigen
Ende der Verbindungsstange zu vergrößern, ausgeschaltet.