DE174753C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 174753 KLASSE 42/. GRUPPE lü.

HUGO JUNKERS in AACHEN.

Bei den bisher bekannten Verfahren \zur

Bestimmung des Heizwertes von Brennstoffen durch Abgabe der entwickelten Wärmemenge an ein Kalorimeter müssen, vier Größen gemessen werden, nämlich:

1. die in einer gewissen Zeit verbrennende Brennstoffmenge G, ■·

2. die in derselben Zeit durchfließende Kühlmittelmenge W, '

ίο 3. die Kühlmittel - Zuflußtemperatur t_u und 4. die Kühlmittel-Abflußtemperatur ί_ύ.
Man erhält den Heizwert H dann durch die

Gleichung:

Außer der Messung obiger vier Größen ist also noch eine Rechnung erforderlich, und es ist nicht möglich, den Heizwert unmittelbar und augenblicklich zu bestimmen, da insbesondere die Brennstoff- und die Wassermessung eine gewisse Zeit' erfordern.

Durch die Erfindung wird bezweckt, die abzulesenden Größen auf eine einzige, nämlich die Temperaturdifferenz, zu beschränken und auch die Rechnung entbehrlich zu machen, so daß die unmittelbare und augenblickliche Ablesung des Heizwertes oder die, selbsttätige Aufzeichnung ermöglicht wird.

Die Erfindung geht aus folgender Überlegung hervor: Macht man in obiger Gleichung das Verhältnis W κ G konstant, so daß die obige Gleichung, lautet:

1 JÖ H — constans · (t₀ — t_u),

dann wird der Heizwert proportional der Tempcraturdifferenz zwischen abfließendem und zufließendem Kühlmittel, und die Messung beschränkt sich auf die Messung dieser Temperaturdifferenz. ·

Demgemäß besteht die Erfindung darin, daß das Gas durch eine Fördervorrichtung geleitet wird, welche dasselbe der Kühlvorrichtung zwangläufig in solcher Menge zuführt (zumißt), daß .das Verhältnis der in der Zeiteinheit geförderten Menge von Wärmegas zur Menge des in derselben Zeit die Kühlvorrichtung durchströmenden Kühlmittels stets'das gleiche ist. Als solche Fördervorrichtung kann eine Gasuhr der üblichen Art dienen, welche ■"mit einer Einrichtung.-zur entsprechenden Re-' gelung ihrer Umlaufszahl, versehen ist; auch andere Vorrichtungen sind zum Zumessen der bestimmten Gasmenge brauchbar.

Die Aufgabe W; G konstant zu halten, läßt sich zunächst in der Weise lösen, daß sowohl W wie G für sich konstant erhalten werden. Wenn die der Kühlvorrichtung zufließende Wassermenge irgendwie, z. B. durch einen Niveauh.alter, ausreichend konstant erhalten wird, so können als Reguliervorrichtung für den Gasmesser ein Uhrwerk, ein Uhrgesperre oder eine gleichförmig umlaufende Welle, z. B. diejenige eines Elektromotors, benutzt werden. Dagegen kann mittels der bisher verwendeten Druckregler der Gasverbrauch nicht in ausreichender Weise für den vorliegenden Zweck konstant erhalten werden, da derselbe außer vom Druck noch von anderen Umständen,

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ζ, ß. dom stets wechselnden spezifischen Gewicht (Iv^ Gases, abhängt.

Da durch die bekannten Mittel der Kühlwasservorbrauch meist nicht in ausreichender Weise konstant erhalten worden kann, ist es zweckmäßig, das Wasser in gleicher Weise wie das Gas zwangläufig dom Kalorimeter zuzumessen und hierfür eine zweite Fördervorrichtung anzuordnen, welche mit derjenigen für das (Jas zwangläufig so gekuppelt sein kann, daß auch bei wechselnder Umlaufsgeschwindigkcit das konstante Verhältnis zwischen der in der Zeiteinheit geförderten Menge von Wärmegas zi.i derjenigen des Kühlmittels gewahrt bleibt. Insofern, als die Meßapparate sowohl treibend (als Motor) oder auch getrieben (als Pumpe, Gebläse o. dgl.)' arbeiten können, hat man die .Möglichkeit, die Druckverhältnisse von 'Brennstoff oder Kühlmittel nach Erfordernis auszunutzen. Beispielsweise kann man das Arbeitsvermögen der Kühlflüssigkeit dazu, benutzen, das unter Unterdruck'stehende Sauggas auf den bei der Verbrennung im Kalorimeter erforderlichen Überdruck zu bringen, oder man kann Druckgas zur! Hebung ties Kühlmiitels benutzen. Wenn weder das Gas noch das Wasser unter Druck stehen, können tlie beiden Meßapparatc durch ein Kraftwerk, z. 15. ein Uhrwerk oder eine Transmission, angetrieben werden. Eine gleichmäßige Umlaufsgeschwindigkeit dieses Kraftwerkes ist nicht erforderlich, denn das Verhältnis IF: Ii bleibt in gleicher Weise bei schneller und bei langsamer Umdrehungszahl konstant.

Die beiden zur Messung der Temperaturdifferenz im allgemeinen erforderlichen Ablesungen können durch geeignete Thermometer ( Differontialthormoineter) auf eine einzige zurückgeführt werden, oder auch indem entweder die Eintritts- oder die AustriUstemperalur des Kühlwassers durch einen Thermostaten konstant erhalten wird. 1st auf tlieso Art erreicht, (laß zur Bestimmung dos Tleiz-■wortes nur noch die Temperaturdifferenz an einer einzigen Skala abzulesen ist, so kann neben dieser Skala zweckmäßig noch eine unter ' "Berücksichtigung der Konstanten des fnstruluentes in Kalorien geteilte Skala angebracht worden, um die unmittelbare Ablesung des I leizwcrtcs zu ermöglichen. Die Heizwertanzeigen können alsdann auch photographisch oder mittels einer Schreibvorrichtung auf einem Papierstreifen verzeichnet werden. Wird die Schreibiromniel von einem gleichförmig umlautenden Uhrwerk angetrieben, so erhält man einen· Kurvenzug, welcher die Größe des Heizwertes abhängig von der Zeit darstellt; macht mau die Drehung der Schrcibtrommel von der Bewegung eines Gasmessers abhängig, so erhält man einen Kurvenzug, dessen Fläche die durch den Gaskonsummesser gegangene gesamte Kalorienzahl angibt. Letztere kann auch durch eine Summiervorrichtimg unmittelbar zur Ablesung gebracht worden.

Die Figuren der beiliegenden Zeichnungen zeigen beispielsweise 'verschiedene Ausführungsformen der Einrichtungen zur selbsttätigen Anzeige und Aufzeichnung des Heizwertes. Die Strömungsrichtung des Gases ist durch glatte, die dos Kühlmittels durch gefiederte Pfeile angedeutet.

Fig. 1 zeigt eine vollständige Einrichtung zur unmittelbaren Ablesung und¹ Aufzeichnung dos Heizwortes,

Fig. 2 das den Heizwert aufzeichnende Diflerontialthermomoter der Fig. 1 in Seitenansicht,

TMg. 3 ein Stück eines Diagrammstreifen*,

Fig. 4 eine Einrichtung mit Thermostat für . tlas abfließende Kühlwasser, · · ·

Fig. 5 eine ähnliche Einrichtung mit Thermostat für den Wasserzufluß,

Fig. 6 schematisch tlie Anordnung einer zum Messen der Temperaturdifferenz geeigneten Thermosäule. . ' ■ $5

F'ig. 7 zeigt schematised! eine vollständige Einrichtung zur fortlaufenden Summierung tier aus einem einen Gasmesser durchströmenden Gasstrom erhältlichen Kaloricnzahl.

J!ei der in Flg. 1 dargestellten Einrichtung yo dient zur Förderung des Wassers eine rotierende Förder- (Meß-) Vorrichtung 1, deren Tromnielwolle beispielsweise mittels Kettenräder und Kette zwangläufig mit tier Troniinolwello des Gasmessers 2 gekuppelt ist. Das (Jas wird in der Kühlvorrichtung 3 verbrannt und gibt seine Verbrennungswärme vollständig an das zugemessene Kühlwasser ab, dessen Temperaturerhöhung mittels ties registrierenden Difforoutialthonnomotors bestimmt wink Letzteres besteht im wesentlichen aus den buhlen Kapseln 5 und (">, welche durch Röhrchen 7 und 8 mit tion hohlen Spiralen 9 und 10 in Verbindung stehen. Sämtliche Hohlräume sind mit einer Flüssigkeit gefüllt. . Die Spiralen sind auf einer . Seite unverrückbar befestigt, am freien Ende tragen sie die konischen , Rädchen 11 und 12, welche in entsprechende , Planetcnräder 13, 14 eingreifen. Diese sind drehbar an der den Zeiger und den. Schreib- : stift tragenden Wolle 15 befestigt und drehen «ich ohne fortschreitende Bewegung der Welle um diese, wenn die Räder 11 und 12 gleichgroße Bewegungen in entgegengesetztem Sinne machen,."was einer gleichen Tempcraturänderung der Kapseln 5 und 6 und somit einer gleichen Temperatur derselben entspricht,'während bei verschiedener Temperatur tier Kapseln und· somit verschiedenem Drehungswinkel tier Räder die Welle einen der Temperatur-

differcnz proportionalen Ausschlag erhält, welcher durch den Schreibstift 16 auf einem auf der Walze 17 befindlichen Papierstreifen verzeichnet wird. Die Stellung der Zeigerspitze über der Skala 18 gestattet gleichzeitig die Ablesung der Temperaturdifferenz oder des Heizwertes.

Bei der gezeichneten Vorrichtung wird die Walze 17 durch das Uhrwerk 19 gleichförmig bewegt, so daß die Diagrammlinie die Ablesung des zu einer beliebigen Zeit vorhandenen Heizwertes gestattet; läßt man das Uhrwerk 19 fortfallen und treibt man die Walze'17 unter Einschaltung entsprechender Übersetzungsräder von der Welle eines Gaskonsummessers, beispielsweise des Stationsgasmessers einer Gasanstalt, an, so gestattet die Diagrammlinie die Feststellung des Heizwertes für jede Volumeneinheit des den Stations- ο. dgl. -gasso messer durchströmenden Gases, woraus durch Integration der Wärmewert der ganzen durch den Gasmesser geströmten Gasmenge gefunden werden kann. . . ■

Bei der in Fig. 4 dargestellten Einrichtung wird mittels eines Vorwärmers 20 das der Kühlvorrichtung 3 zugeführte Wasser soweit vorgewärmt, daß es dieselbe stets mit gleicher Temperatur verläßt. Die Größe der im Vorwärmer. 20 brennenden Gasflamme wird zu diesem Zweck durch einen Temperaturregler 22, dessen wärmeempfindlicher Teil 21 von dem aus der Kühlvorrichtung austretenden Wasser beeinflußt wird, in passender Weise geregelt. Da die (am Thermometer 24 ablesbare) Ausgangstemperatur des Kühlwassers ; stets die gleiche, z. B. 30⁰ C., ist, ist.ztiiiFeststellung der Temperaturdifferenz und somit des; Heizwertes nur noch das am Wassereintritt angeordnete Thermometer 23 zu beobachten'.- ν

Die in Fig. 5 dargestellte Anordnung arbeitet ähnlich. Hier ist der wärmeempfindliche Teil'21 der Regelvorrichtung des Vorwärmersan dcjr Eintrittsstelle des Kühlwassers angeordnet, so daß letzteres stets mit gleicher Temperatur zufließt und zur Feststellung der Temperaturdifferenz nur das Thermometer 24 zu beobachten ist. ;

Das in Fig/6 schematisch dargestellte elektrische Differentialthermometer besteht aus einem Millivoltmeter 29 und mehreren Thermoelementen, welche in der gezeichneten Weise miteinander verbunden sind. Die Lötstellen 27, 28 sind am Wassereintritt, zur Kühlvorrichtung, 25, 26 am Wasscraustritt anzuordnen.

Bei der Wahl geeigneter Metalle ist der Ausschlag des Muli voltmeters der Temperaturdifferenz proportional. ' ". ' ■'

Die in Fig. 7 dargestellte Einrichtung dient zur fortlaufenden Summierung der aus einem Gasstrom bei der Verbrennung des Gases .erhältlichen Zahl von Wärmeeinheiten. Das hier verwendete Differentialthermometer ist dem bei Fig. ι beschriebenen Registrierthermometer ähnlich; jedoch ist die Schreibeinrichtung fortgefallen und die Welle der Planetenräder in dem Zahnrad 30 angebracht, so,daß dieses Zahnrad eine der Temperaturdifferenz (und dem Heizwert) proportionale Drehung macht. Das Zahnrad steht mit der verschiebbaren Zahnstange 31 in Eingriff, welche mit der auf der Nabe des Reibrädchens. 33 drehbar gelagerten Hülse 32 verbunden ist und somit das Reibrädchen in axialer Richtung verschieben kann. Die Trommelwelle des großen Gasmessers 29 trägt eine Mctallscheibe 34, gegen welche das Reibrädchen 33 gepreßt wird. Das Reibrädchen wird durch das Differentialthermometer stets so eingestellt, daß seine Entfernung vom Mittelpunkt der Metallscheibe dem Heizwert proportional ist; daher ist die Zahl seiner Umdrehungen während einer gewissen Zeit der Summe der Wärmeeinheiten proportional, welche bei der Verbrennung der in der gleichen Zeit durch den Gaskonsummesser gegangenen¹ Gasmenge erhalten werden können. Bei Einschaltung entsprechender Zwischenräder kann die Anzahl der Wärmeeinheiten unmittelbar am Zählwerk 35 abgelesen werden.

Claims (4)

Patent-An Sprüche:

1. Vorrichtung zur Heizwertbestimmung ständig strömender Wärmegase, die ihre Wärme an ein ebenfalls ständig eine Kühlvorrichtung durchströmendes Kühlmittel abgeben, gekennzeichnet durch eine Fördervorrichtung, die das Wärmegas der Kühlvorrichtung in abgemessenen Mengen

. zuführt, und es dadurch gestattet, das Verhältnis der in der Zeiteinheit geförderten Menge von Wärmegas zur Menge des Kühlmittels immer konstant zu erhalten..

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zweite Fördervorrichtung, die das Kühlmittel dem Kalbrimeter ebenfalls in abgemessenen Mengen zuführt und mit der ersten .Fördervorrichtung zwangläufig so gekuppelt ist, daß das konstante Verhältnis der in der Zeiteinheit

. geförderten Menge von Wärmegas und Kühlmittel gewahrt bleibt,

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 bezw. ι und 2, bei welcher durch geeignete Einrichtungen die Temperaturerhöhung auf eine Schreibtrommel .oder Tafel auf gezeichnet wird, dadurch gekennzeichnet, dat.! der Antrieb der Schreibtrommel oder Tafel durch einen besonderen Gaskonsummesser, beispielsweise den Stationsmesser einer Gasanstalt, erfolgt, zwecks "Messung der

Energiemenge, welche aus der diesen -Gaskonsummesser durchströmenden Gasmenge erhältlich ist.

4. Eine Vorrichtung nach Anspruch 1 Ih-zw. ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ISewegung eines von der Temperaturerhöhung des das Kalorimeter durchstreichenden Kühlmittels· beeinflußten Organs derartig auf ein von einem Gaskonsummesser, beispielsweise dem Stationsmesser einer Gasanstalt oder dem zu einem Gasmotor gehörigen Gasmesser, betriebenes Zählwerk einwirkt, daß die Gcsamtkalorienzahl, welche · aus dem den St.ationsniesser o. dgl. durchströmenden Gasstrom erhältlich ist, fortlaufend summiert wird.'

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.