DE2008690C3 - Wärmemesser - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmemesser zur Messung der in einem Wärmeaustauscher von einem strömenden Wärmeträger abgegebenen oder aufgenommenen Wärmemenge mit einem Strömungsmengenmesser zur Messung der Strömungsmenge des durch den Wärmetauscher hindurchströmenden Wärmeträgers, mit zwei Temperaturfühlern für den Wärmeträger, von denen der eine in Strömungsrichtung des

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Wärmeträgers vor und der andere hinter dem Wärme tauscher angebracht ist, mit einem mit den beiden Tem peraturfühlern verbundenen Temperaturdifferenz wandler, der die Stellung einer Verschiebungsvorrich tung entsprechend der Differenz zwischen den von der Temperaturfühlern festgestellten Temperaturen ein stellt, und mit einer Bewegungsumsetzvorrichtung, die die Drehung der Ausgangswelle des Strömungsmesser! über Schwingarme in eine Drehschwingbewegung um wandelt, deren Amplitude entsprechend der Stellung der Verschiebungsvorrichtung des Temperaturdiffe renzwandlers einstellbar ist.

Mit einem derartigen Wärmemesser läßt sich die Wärmemenge, die beispielsweise in einer Klimaanlage zum Erwärmen oder Kühlen verbraucht wird, in Kalo rien messen. Als Wärmeträger wird dabei meistens Wasser verwendet

Es werden seit kurzem regionale Heizanlagen, be denen der Wärmeträger von einem zentralen Wärme generator zu mehreren Räumen, Wohnungen oder Gebäuden geleitet wird, und bei denen der Wärmestrom zentral gesteuert wird, in immer größerem Umfang angewendet. Es ergibt sich dabei die dringende Notwendigkeit, die Wärmemenge zu messen, die in den jeweiligen Räumen, Wohnungen bzw. Gebäuden verbrauch! werden. Andererseits möchte man in Appartement! oder Luxuswohnungen mit einer zentralen Heiz- odei Kühlvorrichtung auch die verbrauchten Wärmemenger in den entsprechenden Räumen oder Stockwerker messen.

Durch die Messung der Wärmemengen, die für diese Fälle notwendig sind, läßt sich die Höhe der Kosten füi die Klimatisierung, die sich für jeden Raum oder jedes Gebäude ergeben, berechnen. Für die Berechnung kanr die tatsächliche verbrauchte Wärmemenge als Grund lage verwendet werden, so daß der Nachteil von nichi gereentfertigten Kosten, die unabhängig vom wirklichen Wärmeverbrauch sind, sondern vielmehr aul Grund der Wohnfläche berechnet werden, und die aul jeden Verbraucher zukommen können, ausgeschalte! werden kann.

Es ist bereits ein Wärmemesser der eingangs er wähnten Art bekannt (GB-PS 624 664), der für die an gegebenen Zwecke verwendbar värc, da er die abge gebene und die aufgenommene Wärmemenge messer kann. Dieser Wärmemesser ist zwar robust aufgebaut jedoch dabei verhältnismäßig kompliziert ausgeführt Die Verschiebungsvorrichtung, die die Amplitude dei Schwingbewegung steuert, weist eine schwenkbare ge zahnte Stange auf, deren Stellung entsprechend der mil Hilfe des Temperaturdifferenzwandlers festgestellter Temperaturdifferenz einstellbar ist. Die Amplitude der Drehschwingbewegung wird dadurch begrenzt, daß ein Arm der Bewegungsumsetzvorrichtung an verschiedenen Stellen in die verschiebbare gezahnte Stange einrastet. Dadurch wird die am Ausgang der Bewegungsumsetzvorrichtung abgegebene Drehschwingbewegung in ihrer Amplitude begrenzt. Es wird dabei ein Teil der möglichen Schwingbewegung unterdrückt. Der Wärmemesser nach der GB-PS 264 664 ist wegen seines komplizierten Aufbaus und der verhältnismäßig kostspieligen Einzelteile in der Herstellung verhältnismäßig teuer. Es ist daher für die angegebenen Zwecke nur begrenzt einsetzbar.

Man hat sich immer wieder bemüht, Wärmemesser möglichst einfach aufzubauen. Die eine Möglichkeit besteht darin, den Temperaturdifferenzwandler eines Wärmemessers zu vereinfachen. Es sind verschiedene

Anfache Ausführungsformen solcher Temperaturdiffeenzwandler bckanr.tgeworden (vgl. DT-PS 903 040 ,nd DT-PS 948 197).

Es sind andererseits schon die verschiedensten me- ;hanischen Multipliziergetriebe für Wärmemesser becanntgeworden. Beispielsweise ist seit langem ein Ka orienzähler bekannt (DT-AS 1 013 444), der in seinem Multipliziergetriebe zwei sich gegenüberstehende Noklcenscheiben -wfweist, die in Abhängigkeit von ihrer Verdrehung gegeneinander, die der Temperaturdiffe- _ia renz proportional ist, einen Nockensektorbei eich »Λ« freilassen. Der freigelassene Nockensektorbereich ent spricht dem einen Faktor, der in dem Multipliziergetriebe zu multiplizieren ist Die Nockenscheiben lassen sich zwar verhältnismäßig einfach herstellen, jedoch ist der verbleibende Teil dieses Kalorienzählers in seinem Aufbau aufwendig.

Es ist andererseits seit langem ein Wärmemengenmesser bekannt (CH-PS 159 702), bei dem ein von einem Flüssigkeitsmesser hin- und herbewegter Zähl- »0 werkshebel vorgesehen ist, dessen Schalthub durch einen Anschlag begrenzt wird, dessen Stellung durch die gemessene Temperaturdifferenz gegeben ist. Die von dem Flüssigkeitsmesser erzeugte Drehbewegung wird über eine Kurbelscheibe auf einen stangenförmi as gen Lenker übertragen, der einen einseitig offenen Schlitz aufweist. In dem einseitig offenen Schlitz befindet sich ein Zapfen des Zählwerkhebels. Der Zanfen überträgt die Schwingbewegung des stangeüförmigen Lenkers in seiner Längsrichtung nur dann, wenn er sich am Grunde des Schlitzes befindet. Wenn der Zählwerkshebel an seinem Anschlag aufsitzt, dann kann der stangenförmige Lenker noch weiterbewegt werden, ohne daß seine Bewegung auf den Zählwerkshebel übertragen wird. Dieser bekannte Wärmemengenmesser kann nur zur Messung abgegebener Wärmemengen oder aufgenommenen Wärmemengen eingesetzt weiden.

Es sind andererseits aus dem Aufsatz »Grundlagen moderner Getriebetechnik« in der Zeitschrift »Automatik«, Ausgabe Ausgust 1961, S. 306 bis 309, die verschiedensten mechanischen Multipliziergetriebe bekannt. Es ist jedoch nicht ersichtlich, wie diese bekannten Multipliziergetriebe eingesetzt werden können, damit ein Wärmemesser der eingangs erwähnten Art einen einfachen Aufbau erhält

Der Erfindung Hegt nämlich die Aufgabe zugrunde, den Wärmemesser der eingangs erwähnten Art so weiterzubilden, daß er einen möglichst einfachen Aufbau aufweist, so daß er damit bei der Beheizung oder Klimatisierung auch einzelner Räume ohne allzugroßen Kostenaufwand eingesetzt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.

Wenn sich bei dem erfindungsgemäßen Wärmemesser der Kopplungsstift direkt in der Schwingachse des ersten Schwingarms befindet, wird keine Schwingbewegung vom Ausgang zum Eingang übertragen. Bei einer Verschiebung des Kopplungsstifts entsprechend einer gemessenen Temperaturdifferenz in der einen Richtung wird beispielsweise die Anzeige von abgegebener Wärmemenge und bei einer Verschiebung des Kopplungsstifts in entgegengesetzter Richtung entsprechend einer umgekehrten Temperaturdifferenz wird beispielsweise eine von dem Wärmetauscher aufgenommene Wärmemenge angezeigt. Die Stellung des Kupplungsstifts muß natürlich für den Fall, daß vom Wärmelauscher keine Wärmemenge abgegeben oder aufgenommen wird, voreingestellt werden.

Wegen des einfachen Aufbaues eignet sich der erfindungsgemäße Wärmemesser zur Massenherstellung und or kann deshalb ohne weiteres in einzelnen Räumen für die Ermittlung der zur Beheizung oder Klimatisierung der Räume erforderlichen Kosten eingesetzt werden. Der erfindungsgemäße Wärmemesser läßt sich wegen seiner geringen Anzahl von Bauteilen in einfacher Weise zusammensetzen.

Der Aufbau des Wärmemessers wird dann besonders einfach, wenn die Schwingarme gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 2 ausgebildet werden. Zweckmäßigerweise werden diese Schwingarme ausgestanzt

Ausführungsformen der Erfindung sowie Bauteile von Wärmemessern, die sich für den Zusammenbau mit den beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung besonders eignen, werden nachstehend an Hand der Zeichnungen beispielshalber beschrieben. Dabei zeigt

F i g. 1 eine Ausführungsform eines Wärmemessers mit einem Temperaturdifferenzwandler, bei dem eine als Multipliziergetriebe wirkende Bewegungsumsetzvorrichtung gemäß der Erfindung besonders zweckmäßig anwendbar ist,

F i g. 2 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des Steuerteils mit dem als Bewegungsumsetzvorrichtung ausgebildeten Rechengerät oder Multipliziergetriebe des Wärmemessers gemäß der Erfindung,

Fig.3 eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform des Steuerteils mit einer Bewegungsumsetzvorrichtung gemäß der Erfindung,

F i g. 4 einen Vertikalschnitt durch eine andere Ausführungsform eines Temperaturdifferenzwandlers für einen Wärmemesser gemäß der Erfindung und

F i g. 5 eine teilweise vergrößerte Ansicht des Temperaturdifferenzwandlers nach F i g. 4.

In F i g. 1 ist eine Ausführungsform eines Wärmemessers dargestellt, der sich für eine Bewegungsumsetzvorrichtung gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 besonders eignet. Bei dieser besonderen Ausführungsform ist ein Wärmemesser in einer Lufterwärmungsanlage beschrieben. Ein Wärmeträger, beispielsweise erhitztes Wasser, wird von einem Wärmeträgergenerator (nicht dargestellt) an die Einlaßseite 10a eines Zufuhrrohres 10 in Richtung eines Pfeils A zugeführt. Wenn der Wärmeträger das Zufuhrrohr 10 durchlaufen hat, wird er einem Abnehmer 11 zugeführt, beispielsweise einem Wärmeaustauscher oder einer ähnlichen Vorrichtung, der in einem Raum oder einem Gebäude zur Abgabe von Wärme zur Erwärmung vorgesehen ist. Wenn der Wärmeträger die Wärme abgegeben hat, wird er dem Wärmeträgergenerator wiederum durch ein Rücklaufrohr 12 in eine Richtung, wie es durch einen Pfeil B dargestellt ist, von dem Auslaßende 12a zugeführt Der zurückgeführte Wärmeträger wird in dem Wärmeträgergenerator wieder erwärmt, und dann an das Zufuhrrohr 10 weitergegeben. Bei der dargestellten Ausführungsform ist nur eine Erwärmungsanlage dargestellt, die die Rohre 10,12 und den Abnehmer 11 aufweist, jedoch hat gewöhnlich ein Wärmegenerator mehrere Erwärmungsanlagen, denen von dem Wärmegenerator gleichzeitig der Wärmeträger zugeführt wird.

Die Temperatur des erwärmten Wassers, welches durch das Zufuhrrohr 10 fließt, wird durch einen Temperaturfühler 13 bestimmt, und die Strömungsmenge wird von einem Strömungsmesser 14 gemessen, bei-

spielsweise einem volumetrischen Strömungsmesser, einem Turbinenströmungsmesser oder einem ähnlichen Strömungsmesser. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Temperatur des erwärmten Wassers, welches durch den Temperaturfühler 13 fließt, normalerweise auf etwa 180⁰C eingestellt. Die Temperatur des erwärmten Wassers, welches durch das Rücklaufrohr 12 fließt, wird von einem Temperaturfühler 15 festgestellt. Da Wasser, welches durch das Rücklaufrohr 12 fließt, seine Wärme bei dem Abnehmer 11 abgegeben hat, ist seine Temperatur niedriger als die des erwärmten Wassers, welches durch das Zufuhrrohr 10 fließt, und sie beträgt beispielsweise etwa 80"C. Als Temperaturfühler 13 und 15 können beispielsweise dehnbare thermostatische Temperaturfühlzylinder verwendet werden, die eine Temperaturänderung in eine lineare volumetrische Änderung umwandelt. Bei der beschriebenen Ausführungsform wird Quecksilber als abgeschlossenes Strömungsmittel verwendet. Es kann auch Äthyläther als abgeschlossenes Strömungsmittel verwendet werden, und zwar insbesondere dann, wenn die Anordnung zum Kühlen von Luft verwendet wird.

Eine Drehung einer Ausgangswelle 16 des Strömungsmessers 14 wird über ein Getriebe 17, welches zur Herabsetzung der Drehzahl und zur Drehzahlkorrektur vorgesehen ist, auf Wellen 18 und 19 übertragen. Zur Anzeige des integrierten Wertes der Strömungsmenge des erwärmten Wassers die von dem Strömungsmesser 14 gemessen wird, ist ein Strömungsmengenintegrierzähler 20 vorgesehen, der über die Welle 18 angetrieben wird. Die Drehung der Welle 19 wird einer Drehsteuervorrichtung 21 zugeführt, die eine Rechenvorrichtung, die weiter unten beschrieben ist, aufweist, in der die Drehung der Welle 19 durch einen Arm 22 der Temperaturdifferenz-Anzeigevorrichtung, die weiter unten beschrieben ist, gesteuert wird. In der Drehsteuervorrichtung wird ein arithmetischer Faktor der Strömungsmenge, der durch die Welle 19 gegeben ist mit einem arithmetischen Faktor der Temperaturdifferenz, der durch den Arm 22 gegeben ist, multipliziert. Das Ergebnis der Multiplikation wird dann einem Kalorienintegrierzähler 24 über eine Welle 23 zugeführt. Da das Produkt aus Flüssigkeitsmenge und Temperatur proportional der Wärmemenge ist, lassen sich die Wärmemengen, die vom Abnehmer abgegeben und verbraucht werden, an dem Zähler 24 in Kalorien ablesen.

Die Temperaturdifferenz-Anzeigevorrichtung oder der Temperaturdifferenzwandler, der vorzugsweise als Temperaturdifferenz-Verschiebewandler ausgebildet ist, wird im folgenden beschrieben. Es sind unter Spannung stehende biegsame Membrane 33 und 34 vorgesehen, die Verschiebungsteile 31 und 32 in Körpern 29 und 30 der Temperaturkühlerbetätigungsteile 27 und 28 aufweisen. Es sind Kammern 35 und 36 vorhanden, die durch die Membrane 33 und 34 in den Körpern 29 und 30 bestimmt sind. Die Kammern 35 und 36 sind über enge Rohre 25 und 26 mit den Temperaturfühlern 13 und 15 verbunden, die mit einer abgeschlossenen Flüssigkeit gefüllt sind, ebenso wie die engen Rohre 25 und 26 und die Kammern 35 und 36.

Halterungsteile 38 und 39 sind starr an einem Rahmen 37 befestigt Das Halterungsteil 38 hat eine Grundplatte 40, an dem das Temperaturfühlerbetätigungsteil 28 befestigt ist sowie eine Bohrung, durch weiche das Verschiebungsteil 32 hindurchgeführt ist und ferner ein Lager 42 mit einer Bohrung 41. Das Halterungsteil 39 weist ein Lager 44 auf, welches mit einer Bohrung 43 versehen ist. Eine bewegbare Platte 45, die im wesentlichen H-förmig ausgebildet ist, weist Füh rungsstangen 46 und 47 auf, die verschiebbar in der Bohrungen 41 und 43 der Lager 42 bzw. 44 angebrach sind und die zwischen den unteren Enden und den obe ren Enden der Platte 45 vorgesehen sind. Ein Vor sprung 48 ist vorgesehen, der die Spitze des Verschie bungsteils 32 des Temperaturfühlerbetätigungsteils 2f berührt. Zwischen der Grundplatte 40 des Halterungs

ίο teils 38 und der bewegbaren Platte 45 sind Federn 4i vorgesehen, die eine Verschiebung der bewegbarer Platte 45 in der Figur nach links bewirken, so daß der Vorsprung 48 immer das Teil 32 berührt.

Das Temperaturfühler-Betätigungsteil 27 ist an einer bestimmten Stelle an der bewegbaren Platte 45 befestigt. Eine Einstellvorrichtung 50 ist an der bewegbaren Platte 45 mit Hilfe eines Stiftes 51 drehbar befestigt und berührt das Verschiebungsteil 31. Die Einstellvorrichtung 50 ist mit einer einstellbaren Schraube 52 ver-

ao sehen, auf die ein Verschiebeeinstellteil 53 geschraubt ist. Durch Drehen der Schraube 52 wird das Verschiebeeinstellteil 53 in axialer Richtung relativ zu der Schraube verschoben.

Der Verschiebungsarm 22 ist nach rechts vorge-

a5 spannt oder in Richtung eines Pfeils D durch eine Feder 54 zwischen einem Teil des Armes und dem Rahmenkörper vorgespannt wodurch ein Ende des Armes 22 immer das Einstellteil 53 und das andere Ende, welches mit dem Steuerteil 21 zusammenwirkt, berührt.

Die Verschiebung des Armes 22 wird über einen Gelenkpunkt 55 an dem Arm 22 in eine Drehbewegung umgesetzt und der Betrag der Verschiebung des Armes wird an einem Temperaturdifferenzzeiger 56 in Form einer Drehung übertragen. Damit dienen der Zeiger 56

und eine Skala 57 zur Anzeige von Temperaturunterschieden.

In F i g. 2 ist der Aufbau der Rechenvorrichtung in einer Ausführungsform für das beschriebene Steuerteil 21 dargestellt. Ein Ende eines Armes 60 ist an der WeI-Ie 19 befestigt die sich mit einer Drehzahl dreht die der Strömungsmenge entspricht die von dem Strömungsmesser 14 gemessen wird, und das andere Ende des Armes 60 ist mit einer Verbindungsstange 61 versehen, die drehbar um eine Welle 62 gelagert ist. Ein He-

beiarm 64, der an seinem einen Ende einen gegabelten Teil 63 aufweist ist an seinem anderen Ende drehbar mit dem anderen Ende der Stange 61 mit Hilfe einer Welle 65 verbunden. Der Arm 60, die Stange 61 und der Arm 64 bilden einen Hebelmechanismus. Durch Drehung der Welle 19 schwingt der Hebelarm 64 um den Hebelarm 66, an dem der eine Arm 63a des gegabelten Teils 63 drehbar befestigt ist An dem anderen Arm 636 des gegabelten Teils 63 ist eine eingeschnittene Rille 67 vorgesehen.

Das eine Ende eines Verschiebungsarmes 68 schwingt um eine Welle 69 an dem Rahmen, wobei die Bewegung mit der Verschiebung des Armes 22 auftritt, der eine Seite des Armes 68 berührt, die durch eine Feder 70 gegen den Arm 22 gedrückt wird An dem drehbaren freien Ende des Hebelarms 68 ragt ein Stift 71 nach oben. Ein anderer Stift 72 ist parallel zu dem Stift 71 angeordnet dadurch, daß ein Verbindungsarm 73 bewegbar mit dem Stift 71 verbunden ist wobei der untere Teil des Stiftes 72 verschiebbar in der eingeschnittenen Rille 67 des gegabelten Armes 636 sitzt

Ein hin- und herschwingender Arm 76 an der Welle 23, die sich zusammen mit einem Rad 74 dreht weist an seinem einen Ende eine eingeschnittene Rille 77 auf.

durch die der Stift 72 verschiebbar hindurchgepaßt ist und er weist an dem anderen Ende eine in einer Richtung wirkende Kupplung 78 auf, die den äußeren Umfang des Rades 74 berührt. An dem Rahmen ist eine weitere in einer Richtung wirkende Kupplung 75 angebracht, die in gleicher Richtung wie die Kupplung 78 wirkt und die ebenfalls die Außenumfangsfläche des Rades 74 berührt..Die Kupplungen 75 und 78 sind bekannte Freilaufkupplungen, die drehbare Andruckrollen aufweisen, die von Federn in entsprechenden Rillen gehalten werden, wodurch sich das Rad 74 im Uhrzeigersinn in der Figur drehen kann und eine Drehung im Gegenuhrzeigersinn verhindert wird.

Wenn man nun annimmt, daß die Strömungsmenge des erwärmten Wassers, welches durch die Rohre 10 und 12 fließt, gleich ist und der Wärmeverlust zwischen den Temperaturfühlern 13 und 15 und dem Abnehmer U vernachlässigt werden kann, dann ist die Wärmemenge, die an dem Abnehmer 11 abgegeben wird, proportional zu dem Produkt der Strömungsmenge des erwärmten Wassers und der Temperaturdifferenz vor und hinter dem Abnehmer 11.

Die Arbeitsweise des Wärmemessers, der oben beschrieben wurde, wird nun dargestellt.

Wenn die Wärme des erwärmten Wassers, welches durch das Rohr 10 fließt, nicht bei dem Abnehmer 11 in irgendeiner Menge gegeben oder verbraucht wird, sondern wenn das erwärmte Wasser durch das Rohr 12 mit der gleichen Temperatur zurückfließt, dann sind die Temperaturen, die durch die Temperaturfühler 13 bzw. 15 festgestellt werden, gleich und folglich befindet sich der Απη 22 in der neutralen Stellung und entsprechend auch der Arm 68, während die Achse des Stiftes 72 mit der Achse der Welle 66, so wie es in F i g. 2 dargestellt ist, übereinstimmt. Selbst wenn die Welle 19 durch Drehung der Ausgangswelle des Strömungsmessers 14 gedreht wird, wodurch der Arm 64 hin- und herschwingt, wird nur der gegabelte Arm 636 um den Stift 72 herumschwingen, und es schwingt auch nicht der Arm 76, so daß das Rad 74 sich nicht dreht und der Kalorienzähler 24 nicht betätigt wird. Wenn das erwärmte Wasser nicht durch den Abnehmer 11 fließt, dann wird der Strömungsmesser 14 nicht betätigt, und folglich dreht sich auch die Welle 19 nicht, so daß der Arm 64 nicht hin- und herschwingL Da sich damit das Rad 74 nicht dreht, wird der Zähler 24 nicht betätigt.

Es wird nun ein Vorgang beschrieben, bei dem eine gewisse Wärmemenge von dem Abnehmer 11 abgegeben und verbraucht wird. Bei diesem Vorgang ist die Temperatur Ti des erwärmten Wassers, welches durch das Rohr 12 fließt, die durch die Wärmemenge gegeben ist, die an dem Abnehmer 11 abgegeben wird, etwas tiefer als die Temperatur Ti des erwärmten Wassers, welches durch das Rohr 10 fließt Wenn das erwärmte Wasser durch den Abnehmer 11 fließt, dann kann die Strömungsmenge durch den Strömungsmesser 14 gemessen werden. Die gemessene Strömungsmenge wird einerseits durch die Welle 18 an dem Strömungsmengenintegrierzähler 20 weitergeleitet, so daß sie integriert von dem Zähler angezeigt wird, und sie wird andererseits durch die Welle 19 dem Steuerteil 21 als arithmetischer Faktor zugeführt.

Da die Temperatur Ti des erwärmten Wassers, welches durch den Temperaturfühler 15 hindurchfiießt, geringer ist, wird sich die Flüssigkeit, die in dem Temperaturfühler 15 abgeschlossen ist, zusammenziehen. Die Volumenänderung der abgeschlossenen Flüssigkeit wird durch das Rohr 26 an die Kammer 36 des Temperaturfühlerbetätigungsteils 28 weitergegeben, wodurch sich die Membran 34 und der Verschiebungsstift 32 in F i g. 1 nach links verschieben. Durch diese Verschiebung des Teils 32 nach links bewegt sich die verschiebbare Platte 45, die durch die Federn 49 über den Vorsprung 48 gegen das Teil 32 gedrückt wird, nach links. Durch eine Verschiebung der bewegbaren Platte 45 nach links wird der Arm 22 in Richtung des Pfeils C verschoben.

ίο Die Temperatur des erwärmten Wassers, welches durch das Rohr 10 fließt, wird gewöhnlich so gesteuert, daß sie im wesentlichen konstant ist Wenn jedoch die Temperatur Ti des erwärmten Wassers in dem Rohr 10 ansteigt dann dehnt sich die abgeschlossene Flüssigkeit in dem Temperaturfühler 13 aus und die Membran 33 und das Verschiebungsteil des Temperaturfühlerbetätigungsteils 27 werden in der Figur nach links verschoben. Durch eine Verschiebung des Teils 31 nach links wird auf die Einstellvorrichtung 50 ein Druck ausgeübt

»o und dadurch diese geringfügig im Gegenuhrzeigersinn bewegt. Der Arm 22, der durch das Einstellteil 53 nach vorn geschoben wird, wird folglich in Richtung des Pfeils Cin ähnlicher Weise, wie es oben beschrieben ist, verschoben. Deshalb wird der Arm 22, wenn sich auch die Temperaturen Ti und Ti unter der Bedingung Ti gegen Ti ändern, in Richtung des Pfeils C gegenüber der Einstellung bei T\ gleich Ti um einen Betrag verschoben, der dem relativen Temperaturunterschied Ti minus Ti entspricht.

Man erkennt daß der Arm 22 immer um einen Wert verschoben wird, der dem Unterschied zwischen den Temperaturen Ti und Ti entspricht, die von den Temperaturfühlern 13 und 15 bestimmt werden. Der Temperaturunterschied wird in das Steuerteil 21 als ein weiterer arithmethischer Faktor durch den Arm 22 eingegeben. Gleichzeitig wird durch eine Verschiebung des Arms 22 der Zeiger 56 über den Gelenkpunkt 55 gedreht, so daß der Zeiger 56 den Temperaturunterschied auf der Skala 57 anzeigt.

Um eine Verschiebung des Arms 22 zu verhindern wenn die Verschiebungsteile 31 und 32 um denselben Betrag verschoben werden, kann man vorzugsweise die Stellung des Einstellteils 53 mit Hilfe der Schraube 52 voreinstellen, und dadurch läßt sich die Temperaturdifferenz-Verschiebungswandler-Kennlinie gut korrigieren.

An Hand von F i g. 2 wird nun der arithmetrischc Vorgang in dem Steuerteil 21 der auf die Strömungsmenge, die wie weiter oben beschrieben ist durch die Welle 19 eingegeben wird, und den Temperaturunterschied, der durch den Arm 22 eingegeben wird, ange wandt wird, beschrieben.

Wenn sich die Welle 19 mit einer Drehzahl propor tional zur Strömungsmenge, die von dem Strömungs meter 14 gemessen wird, dreht dann schwingt der Hebelarm 64 um die Welle 66 ebenso wie der gegabelte Arm 636. Der Arm 22 wird durch eine Temperaturän derung, die so festgestellt wird, wie es oben beschrie ben ist in Richtung des Pfeils C verschoben, wodurcf sich der Arm 68 in einer Stellung befindet, die in Rieh tung des Pfeils C gedreht ist Durch die beschrieben« Drehbewegung des Arms 68 wird der Stift 72 in dei Figur von der Achse der Welle 66 nach rechts verscho ben, so daß er in eine Stellung gelangt, die sich an dei offenen Seite am vorderen Ende der eingeschnittene! Rille 67 des Armes 636 befindet, d. h. am Grunde de; eingeschnittenen Rille 77 oder an einer Wand, die dei Welle 23 näher ist.

Folglich wird die Schwingungsbewegung des Armes 63fe über den Stift 72 auf den Arm 76 übertragen, wodurch der Arm 76 um die Welle 23 herumschwingt. Da die am Ende des Armes 76 in einer Richtung wirkende Kupplung 78 das Rad 74 berührt, wird bei der Rückwärtsschwingungsbewegung des Armes 76 die Kupplung 78 bei ihrer Drehung im Uhrzeigersinn reibend in die Außenumfangsfläche des Rades 74 eingreifen, wodurch sich dieses im Uhrzeigersinn dreht. Während der Drehung des Armes 76 im Gegenuhrzeigersinn rutscht die Kupplung 78 über die Außenumfangsfläche des Rades 74, welches gegenüber einer Drehung im Gegenuhrzeigersinn durch die in einer Richtung wirkende Kupplung 75 festgehalten wird, so daß es sich nicht im Gegenuhrzeigersinn dreht. Entsprechend der Schwingungsbewegung des Armes 76 dreht sich das Rad mit Unterbrechungen, und diese Drehung wird auf den Zähler 24 über die Welle 23 übertragen und führt dazu, daß der Zähler 24 die Zahl der Kalorien, die bei dem Abnehmer 11 abgegeben werden, anzeigt. *o

Die Welle 19 dreht sich schneller, wenn die Strömungsmenge erhöht ist, so daß die Frequenz der unterbrochenen Drehung des Rades 74 anwächst, und daß sich der Stift 72 näher an die Welle 23 schiebt, und zvar um so viel, wie es dem Temperaturunterschied entspricht, und daß der Schwingungsbereich des Armes 76 ebenso wie der Drehwinkel des Rades 74 während der unterbrochenen Drehung groß ist, so daß die auf dem Zähler 24 angezeigte Zahl rasch ansteigt. Wenn der Unterschied zwischen der Temperatur Ti an dem Temperaturfühler 13 und der Temperatur T2 an dem Temperaturfühler 15 gering wird, dann verschiebt sich der Arm 22 in Richtung des Pfeils D. Dann entfernt sich der Stift 22 weiter von der Welle 23, nähert sich jedoch mehr der Achse der Welle 66, so daß der Schwingungsbereich des Armes 76 gering wird und die Integriergeschwindigkeit für den auf dem Zähler 24 angezeigten Wert geringer wird.

Folglich wird die Drehung der Welle 19 an der Welle 23 mit einer Drehzahl abgenommen, die durch den Betrag der Verschiebung des Armes 22 stufenlos steuerbar ist, wodurch der Zähler 24 die verbrauchten Kalorien anzeigt, die dem arithmetrischen Wert entsprechen, der sich sowohl aus der Strömungsmenge als auch aus der Temperaturdifferenz ergibt

Das obige Ausführungsbeispiel wurde insbesondere an Hand der Erwärmung des Abnehmers 11 beschrieben, es kann jedoch die erfindungsgemäße Anordnung ebenso zur Kühlung eines Abnehmers 11 verwendet werden.

Wenn gekühlt werden soll, ist die Temperatur des gekühlten Wassers, welches durch das Rohr 10 fließt etwa 5°C. Bei dem Abnehmer 11 nimmt das Wasser Wärmemengen auf, wodurch die Temperatur des Wassers, welches durch das Rohr 12 fließt, beispielsweise auf 15° C ansteigt

Während des Betriebes, bei dem die Temperatur T2, die von dem Temperaturfühler 15 angezeigt wird, größer ist als die Temperatur Ti, die von dem Temperaturfühler 13 angezeigt wird, wird der Arm 22 weiter in Richtung des Pfeils D verschoben, als dann, wenn die Temperaturen Ti und Ti gleich sind, und zwar auf Grund der Bewegung der Teile 31 und 32 der Temperaturfühlerbetätigungsteile 27 und 28.

Wenn der Arm 22 in Richtung des Pfeils D verscho- (■■$ ben wird, dann wird der Arm 68 auch in Richtung des Pfeils D verschoben und der Stift 72 wird bis auf den Grund der eingeschnittenen Rille 67 oder zu der offenen Seite am vorderen Ende der eingeschnittenen Rille 77 verschoben. Ähnlich wie bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel schwingt der Arm 63/> durch Drehung der Welle 19 und der Arm 76 schwingt entsprechend, wodurch das Rad 74 sich mit Unterbrechungen dreht und folglich die absorbierten Kalorien auf dem Zähler 24 über die Welle 23 anzeigt.

Wenn der Wärmemesser sowohl beim Erwärmen als auch beim Kühlen verwendet wird, so wird der Ausschlag der unterbrochenen Drehung des Armes 76 verschieden sein, was davon abhängt, daß der Stift 72 näher an die Welle 23 als an die Achse der Welle 76 oder andererseits weiter von der Welle 23 weggeschoben werden kann. Wenn dieser Unterschied nicht vernachlässigbar ist, dann kann vorzugsweise eine Vorrichtung vorgesehen sein, die den Unterschied auf der Welle 23 korrigiert und es kann eine Vorrichtung vorgesehen sein, die die Richtung in der Mitte des Armes 22 umkehrt, wobei diese Vorrichtung dazu dient, den Arm unveränderlich in eine Richtung zu verschieben, beispielsweise in der Richtung C, und zwar sowohl für Erwärmung als auch für Abkühlung. Es ist deshalb wünschenswert, eine Vorrichtung vorzusehen, die durch eine umgekehrte Kennlinie den Arm 22 eine Kennlinie annehmen läßt, bei der Veränderungen in dem Schwingungsbereich de? Armes 76 bei einer Verschiebung des Stiftes 72 auftreten.

F i g. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform des Steuerteils 21. Bei der obigen Ausführungsform, die in F i g. 2 dargestellt ist, wiederholt das Rad 74 unterbrochene Drehungen, die sich in einem Zeitdiagramm eines Umlaufs beispielsweise in Form einer sogenannten Halbweggleichrichtung darstellen lassen. Bei der Ausführungsform nach F i g. 3 hätte jedoch das Zeitdiagramm einen Umlaufzyklus dadurch, daß diese Vorrichtung so aufgebaut ist, daß sich das Rad 74 immer dreht, wodurch eine genauere und gleichmäßigere Anzeige der gemessenen Wärmekalorien erreicht wird.

Bei Drehung der Welle 19, die durch den Strömungsmesser 17 hervorgerufen wird, dreht sich eine Welle 100 und Hebelarme 105 und 106 mit gabelartigen Enden 103 und 104 schwingen um Wellen 107 und 108 über Stangen 101 und 102. Entsprechend wird eine Verschiebung des Armes 22 über einen Arm 109, eine Welle 110, einen Arm 111 und Stangen 112 und 113 auf die Arme 114 und 115 übertragen. Entsprechende Enden der Arme 114 und 115 sind drehbar auf festen Achsen 116 und 117 gelagert, die anderen Enden sind über Stifte 118 und 119 und Arme 120 bzw. 121 mit Stiften 122 bzw. 123 verbunden. Die Stifte 122 und 123 sind in entsprechend eingeschnittene Rillen 126 und 127 eingepaßt, die in den Armen 124 bzw. 125 der gabelartigen Teile 103 und 104 vorgesehen sind, und sie sind ferner in eingeschnittene Rillen 130 bzw. 131 der Schwingungsarme 128 und 129 eingepaßt, die um die Welle 23 drehbar gelagert sind. Die Arme 128 und 129 sind L-förmig, und sie weisen jeweils an den Enden in der gleichen Richtung wirkende Kupplungen 132 bzw. 133 auf, die in die äußere Umfangsfläche des Rades 74 eingreifen.

Wenn sich die Welle 19 auf Grund einer Strömungsmenge, die durch das Strömungsmeter 14 gemessen wird, dreht, dann schwingen die Arme 105 und 106 hin und her. Bei einer Verschiebung des Armes 22, die einem Temperaturunterschied, der durch die Temperaturfühler 13 und 15 festgestellt wird, entspricht bewegen sich die Stifte 122 und 123 in den eingeschnittenen

Rillen 126, 130 bzw. 127, 131. Durch eine Schwingung^ bewegung der Arme 124 und 125 schwingen die Arme 128 und 129 in entgegengesetzten Richtungen zueinander. Entsprechend drehen sich die Kupplungen 132 und 133 in entgegengesetzten Richtungen zueinander, wodurch das Rad 74, welches in eine der Kupplungen eingreift, durch Reibung eine ständige Drehung ausführt. Dementsprechend erzeugt die Welle 23 eine stetige und genaue Anzeige der Kalorien an dem Zähler, ohne daß eine unterbrochene Drehung auftritt.

F i g. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform des Temperaturdifferenz-Verschiebungswandlers. Gemäß der Ausführungsform haben hohle Betätigungszylinder 150 und 151, die die Temperaturfühlerbetätigungsteile 167 und 168 bilden, an ihren einen Enden Flansche 154 und 155, die zusammen mit Führungsteilen 152 und 153 Durchlaßöffnungen bilden. In den Durchlaßöffnungen sind Stößel 156 bzw. 157 als Verschiebungsteile verschiebbar eingesetzt. An den Enden der Stößel 156 und

157 sind Kolben 158 bzw. 159 vorgesehen. An dem anderen Ende des Stößels 156 ist ein kugelförmiges Kontaktteil 160 vorgesehen, welches die Berührungsfläche vermindert. Abgedichtete Balge 161 und 162 werden zwischen den Führungen 152 und 153 und den Kolben

158 bzw. 159 unter Spannung gehalten und es entstehen dadurch Arbeitskammern 163 und 164 zwischen den Zylindern 150 bzw. 151 und den Kolben 158 bzw. 159. Die Betätigungskammern 163 und 164 sind mit den Temperaturfühlern 15 und 13 durch Rohre 26 bzw. 25 verbunden, in die eine Betriebsflüssigkeit eingeschlossen ist. Es können auch sogenannte O-Ringe und ähnliche Dichtvorrichtungen an Stelle der Balge 161 und 162 verwendet werden, damit verhindert wird, daß Flüssigkeit von den Kammern 163 und 164 in die hohlen Teile der Zylinder 150 und 151 gelangt.

Von dem Flansch 155 ragt ein Zylinder 165 nach außen, der aus dem gleichen Stück besteht wie der Flansch. Der Stößel 157 ist mit seinem vorderen Ende in den hohlen Teil des Zylinders 165 verschiebbar eingepaßt. Ein kugelförmiges Kontaktteil 183 ist am vorderen Ende des Zylinders 165 vorgesehen, welches einen Arm 166 berührt.

Ein Zylinderteil 169 weist ein Befestigungsteil 171 auf, welches an dem Rahmen 37 mit Schrauben 170 befestigt ist, wobei der Flansch 154 des Temperaturfühierbetätigungsteils 167 mit der einen Seite des Befestigungsteils 171 mit Schrauben 172 verbunden ist. Das Schraubenloch 173 des Flansches 154 ist in einer länglichen Rille eingeschnitten, wodurch die Achse des Stößels 156 relativ zur Achse des Zylinders 165 versetzt werden kann. Der Zylinder 165 ist verschiebbar in den Zylinderteil 169 eingesetzt, so daß die Kontaktteile 160 und 183 normalerweise auf der gleichen Achse liegen. Über dem Stößel 157 ist eine Verschiebungsausgangsachse 174 vorgesehen, die durch eine längliche Rille 175 in den Zylinder 165 und eine längliche Rille 176 in dem Zylinderteil 169 nach außen ragt. Bei Verschiebung der Ausgangsachse 174 wird ein Zeiger 181 gedreht, wodurch ein Temperaturunterschied auf einer Skala 182 angezeigt wird.

Zwischen den Kontaktteilen 160 und 183 befindet sich ein Arm 166, der auf einer Achse 177 am oberen Ende des Zylinderteils 169 drehbar gelagert ist und der durch eine längliche Rille 178 des Zylinderteils 169 hindurchragt Zwischen den Flanschen 154 und 155 sind Zugfedern 179 und 178 vorgesehen, durch deren nachgiebige Kräfte die Kontaktteile 160 und 183 immer bei de Seiten des Armes 166 berühren.

Im folgenden wird die Arbeitsweise der obigen Anordnung beschrieben. Es sei angenommen, daß vor einer Betätigung kein oder ein nur äußerst geringer Temperaturunterschied zwischen zwei Temperaturfühlern vorliegt, und folgHch sind die Temperaturfühler Betätigungsteile 167 und 168 entsprechend im Gleichgewicht.

Wenn nun die Temperatur an dem Temperaturfühler, der mit dem Temperaturfühlerbetätigungsteil 167 verbunden ist, um einen bestimmten Wert Δ t anwächst, dann vergrößert die in dem Temperaturfühler abgeschlossene Flüssigkeit ihr Volumen, und das so vergrößerte Volumen wirkt in der Betätigungskammer 163. Der Kolben 158 kann durch Einwirkung auf seine Oberfläche die beschriebene Arbeitsweise ausführen und der Stößel 156 wird in der Figur um die Strecke Δ 1 nach links verschoben, wobei durch die Führung 152 geführt wird. Da der Zylinder 165 verschiebbar in dem Zylinderteil 169 angeordnet ist, wird der Zylinder 165 durch die Verschiebungskraft des Stößels 156 über den Arm 166 in dem Zylinderteil 169 verschoben, so daß der Temperaturfühlerbetätigungsteil 168 mit dem Zylinder 165 um die Strecke Δ 1 nach links verschoben wird.

Dadurch wird wiederum die Ausgangsachse 174 um den Betrag der Verschiebung des Stößels 156 verschoben, so daß durch den Zeiger 181 der Temperaturunterschied zwischen den beiden Temperaturfühlern angezeigt wird. Der Betrag der Verschiebung der Achse 174 kann auf irgendeine Weise auf das Steuerteil 21 als arithmetrischer Faktor der Temperaturdifferenz übertragen werden.

Wenn man annimmt, daß der Temperaturfühler, der mit dem Temperaturfühlerbetätigungsteil 168 verbunden ist, in der Temperatur nur um einen bestimmten Wert Δ t erhöht wird, wobei die Betätigungskammer

164 durch die Ausdehnung des Volumens beeinflußt wird, dann kann der Kolben 159 die Arbeitsweise übernehmen und der Stößel 157, der durch die Führung 153 geführt wird, wird um eine Strecke Δ 1 in dem Zylinder

165 in der Figur nach rechts verschoben. Durch Verschiebung des Stößels 157 tritt an der Achse 174 eine Verschiebung auf, die dem Temperaturunterschied ebenso wie bei dem oben beschriebenen Beispiel entspricht. Selbst wenn sich die Temperaturen an beider Temperaturfühlern, die mit den Temperaturfühlerbetätigungsteilen 167 und 168 verbunden sind, gleichzeitig ändern, dann wirken die Stößel 156 und 157 und dei Zylinder 165 durch eine Kombination der beschriebe nen Arbeitsvorgänge, wodurch man eine relative Ver Schiebung der Achse 174 erhält, die dem Temperatur unterschied entspricht

Ein Abgleich von Unterschieden im Aufbau, durcr den die Kennlinien der Temperaturfühlerbetätigungs teile 167 und 168 durch Unterschiede in der Herste! lung, dem Zusammenbau und durch andere Bedingun gen beeinflußt werden, werden nun beschrieben. Bevoi eine Einstellung vorgenommen wird, sollten die Achsei des Stößels 156 und des Zylinders 165 in der gleichei Linie liegen. Die Stellung des Betätigungszylinders 150 die durch eine Befestigung mit einer Schraube 172 ii der länglichen Rille 173 gegeben ist, ist so eingestellt daß beispielsweise die Achse des Stößels 156 nach obei gegenüber der Achse des Zylinders 165 versetzt isi Wenn der Abstand zwischen der Achse 177 und de Achse des Stößels 156a ist, dann ist der Abstand zwi sehen der Achse 177 und der Achse des Zylinders 165a' und wenn man annimmt, daß eine Verschiebung on

eine Strecke 1' in dem Zylinder 165 durch eine Verschiebung um eine Strecke 1 vorgenommen wird, die in dem Stößel 156 erzeugt wird, dann erhält inan eine

a'

Formel: I' = — . 1. Nach dieser Formel kann der Ab- ₅ Wert eingestellt werden.

stand a so eingestellt werden, daß die Größe der Verschiebungen I und Γ gleich ist Der Abstand s kann durch eine Einstellung der Befestigung des Zylinders 150 mit Hilfe der Schraube 172 auf einen gewünschten

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche: 2

1. Wärmemesser zur Messung der in einem Wärmetauscher von einem strömenden Wärmeträger abgegebenen oder aufgenommenen Wärmemenge· mit einem Strömungsmengenmesser zur Messung der Strömungsmenge des durch den Wärmetauscher hindurchströmenden Wärmeträger, mit zwei Temperaturfühlern für den Wärmeträger, von denen der eine in Strömungsrichtung des Wärmeträgers vor und der andere hinter dem Wärmetauscher angebracht ist, mit einem mit den beiden Temperaturfühlern verbundenen Temperaturdifferenzwandler, der die Stellung einer Verschiebungsvorrichtung entsprechend der Differenz zwischen den von den Temperaturfühlern festgestellten Temperatur einstellt, und mit einer Bewegungsumsetzvorrichtung, die die Drehung der Ausgangswelle des Strömungsmessers über Schwingarme in eine Drehschwingbe- ao wegung umwandelt, deren Amplitude entsprechend der Stellung der Verschiebungsvorrichtung des Temperaturdifferenzwandlers einstellbar ist, d a durch gekennzeichnet, daß die Bewegungsumsetzvorrichtung zwei Schwingarme (636; »5 76) aufweist, in die beide ein zu ihrer Schwingungsebene quer angeordneter, bewegbarer Kopplungsstift (72) eingreift, der von einem durch die Verschiebungsvorrichtung (22, 68, 73) des Temperaturwandlers verschiebbaren Halterungsarm (68) derart gehaltert ist, daß der Stift in Schwingungsrichtung der Schwingarme freibewegbar ist und daß der Stift in Längsrichtung der Schwingungsarme entsprechend der Stellung der Verschiebungsvorrichtung (22, 68, 73) gegenüber der Schwingachse des ersten Schwingarms (636) in beiden Richtungen verschiebbar ist.

2. Wärmemesser nach Anspruch !, dadurch gekennzeichnet, daß sich in den nebeneinanderliegenden Enden des ersten und des zweiten Schwingarms Schlitze (67, 77) befinden, die den Stift aufnehmen, daß sich die Schlitze in den beiden Schwingarmen in entgegengesetzter Richtung öffnen, daß die beiden Schwingarme verschieden hoch angeordnet sind und daß der Stift durch die Schlitze der beiden Schwingarme senkrecht zu diesen eingesetzt ist.

3. Wärmemesser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schwingarm an dem von dem Schlitz abgewandten Ende eine in einer Richtung wirkende Kupplung (78) aufweist, die mit einem in einer Richtung drehbaren Drehkörper (74) gekuppelt ist, der eine äußere Umfangsfläche enthält, die mit der Kupplung in Eingriff ist, und nur dann eine schwingende Bewegung des zweiten Schwingarms überträgt, wenn diese in Förderrichtung der Kupplung verläuft.