-
-
Balgengas zähler
-
Zusatz zu Patent.... (Patentanmeldung P 28 52 231.8) Das Hauptpatent...
(Patentanmeldung P 28 52 231.8) betrifft einen Balgengaszähler, bei welchem zwei
Kammern durch je eine Membran in jeweils zwei Meßräume unterteilt sind, bei welchem
die Bewegung der beiden Membranen über je ein Gestänge auf eine gemeinsame Kurbelwelle
übertragbar ist, bei welchem über die Kurbelwelle ein Zählwerk antreibbar ist, bei
welchm weiterhin von der Kurbelwelle ein Ventilmechanismus gesteuert ist, durch
welchen Gas in Abhängigkeit vom Membranhub abwechselnd auf den einen und den anderen
Meßraum jeder Kammer geleitet wird, während der jeweils andere Meßraum mit einem
Auslaß verbunden ist, derart, daß jede Membran eine hin- und hergehende Bewegung
zwischen zwei Endstellungen ausführt, wobei die Bewegung der beiden Membranen gegeneinander
phasenverschoben sind, und bei welchem die Endstellungen jeder Membran durch Anschläge
bestimmt sind, an denen ein Balgteller zur Anlage kommt.
-
Jede Kammer wird üblicherweise von zwei Schalen gebildet, zwischen
denen die Membran eingespannt ist. Die Membran ist in ihrem Mitteilteil zwischen
Balgtellern eingeklemmt, die einen planen "Spiegel" bilden. Die Bewegung der Membran
wird über ein Gestänge auf eine Kurbelwelle übertragen. Diese Kurbelwelle treibt
einmal ein Zählwerk, und zum anderen wird von der Kurbelwelle ein Ventilmechanismus
gesteuert. Dieser Ventilmechanismus verbindet abwechselnd den einen oder den anderen
Meßraum jeder Kammer mit dem Gaseinlaß, während der jeweils andere Meßraum jeder
Kammer mit dem Auslaß verbunden wird.
-
Die Steuerung erfolgt so, daß die Membran in der Kammer eine hin-
und hergehende Bewegung zwischen zwei Endstellungen ausführt. Wenn die Membran sich
in der einen Endstellung befindet, dann ist der eine Meßraum, der mit dem Gaseinlaß
verbunden war, maximal groß, während der andere Meßraum sein kleinstes Volumen hat.
In diesen Augenblick erfolgt die Umsteuerung. Der kleine Meßraum wird mit dem Gaseinlaß
verbunden und der große Meßraum mit dem Gasauslaß. Dadurch wird die Membran zurückbewegt,
und daß vorher in den großen Meßraum eingeleitete Gas wird von der Membran zum Auslaß
gedrückt, während in den vorher kleinen Meßraum nunmehr neues Gas vom Gaseinlaß
einströmt. Jeder Hub der Membran repräsentiert somit ein vorgegebenes Gasvolumen.
Von der Hubbewegung wird über das Gestänge und die KurbelweAle ein Zählwerk angetrieben.
Es sind zwei derartige Kammern vorgesehen, wobei die beiden Gestänge an zwei im
wesentlichen um 900 gegeneinander winkelversetzten Kurbelzapfen der Kurbelwelle
angreifen. Auf diese Weise wird die Kurbelwelle dann, wenn das eine Gestänge mit
dem Kurbelzapfen in der Totpunktlage ist, über das andere Gestänge und den anderen
Kurbelzapfen angetrieben, so daß ein kontinuierliches Arbeiten des Balgenaaszählers
gewährleistet ist.
-
Es gibt zwei Arten derartiger Balgengaszähler.
-
Bei einer ersten Art solcher Balgengaszähler sind die Meßräume durch
Anschläge begrenzt, an denen der Spiegel zur Anlage kommt. Die Membran bewegt sich
also mit dem Spiegel, also den Balgtellern, in definierter Weise zwischen Anschlägen
auf der einen Seite der Kammer und Anschläge auf der anderen Seite der Kammer. Auf
diese Weise wird weitgehend unabhängig von Verformungen der Membran oder von Spiel
im Gestänge bei jedem Hub der Membran ein genau definiertes Gasvolumen gefördert.
-
Solche Balgengaszähler haben daher auch über längere Zeiträume hinweg
eine erhöhte Genauigkeit. Nachteilig ist bei diesen Balgengaszählern jedoch die
Notwendigkeit einer sehr genauen Justage. Es muß dafür gesorgt werden, daß die Anlage
des Spiegels an den Anschlägen genau mit dem Totpunkt des Kurbeltriebs zusammenfällt.
Anderenfalls tritt eine Klemmung auf. Das kann dazu führen, daß die Druckdifferenz
am Zähler höher wird als es die Vorschriften zulassen. Die andere Alternative ist,
daß der Totpunkt des Kurbeltriebs schon erreicht wird, bevor die Membran mit ihrem
Spiegel an den Anschlägen zur Anlage kommt. Das bedeutet, daß das bei jedem Membranhub
geförderte Gasvolumen kleiner als angenommen, und im starkem Maße abhängig ist von
der Geschwindigkait der Hin- und Herbewegung der Spiegel und Membran.
-
Diese Justage der Gestänge ist eine komplizierte und zeitraubende
Arbeit, insbesondere da mehrere voneinander abhängige Parameter verändert werden
müssen.
-
Es sind Gaszähler bekannt, bei denen keine Anschläge vorhanden sind.
Die Umkehrpunkte der Membran sind lediglich durch die Ventilsteuerung und damit
durch das Gestänge und die Kurbelwelle bestimmt. Dabei werden die geschilderten
Justageprobleme vermieden. Es besteht jedoch die Gefahr, daß sich die Eichung des
Balgengaszählers
im Laufe der Zeit z.B. infolge einer Dehnung der
Membran und Spiel im Gestänge verändert.
-
Das Gestänge, durch welches die Bewegung der Membran auf die Kurbelwelle
übertragen wird, ist üblicherweise in folgender Weise aufgebaut: Innerhalb der Kammer
ist ein Klappenhebel angeordnet, der an einem Ende schwenkbar in der Kammer gelagert
ist und mit dem anderen Ende an dem Balgteller angelenkt ist. Der Klappenhebel wird
somit nach Maßgabe der Bewegung der Membran verschwenkt.
-
Eine Stange, die mit dem Klappenhebel verbunden ist und sich in Richtung
der Schwenkachse des Klappenhebels erstreckt, ist abdichtend aus der Kammer herausgeführt,
so daß sie sich byi Verschwenkung des Klappenhebels um ihre Längsachse dreht. Auf
diese Weise wird die Bewegung der Membran und des Klappenhebels abdichtend aus der
Kammer herausgeführt. Außerhalb der Kammer ist ein Stangenarm mit der Stange verbunden,
der bei Verdrehung der Stange eine Schwenkbewegung ausführt.
-
Eine Schubstange ist mittels Lagern einerseits dem Stangenarm und
andererseits an einem Kurbelzapfen der Kurbelwelle angelenkt.
-
Die Erfindung nach dem Hauptpatent... (Patentanmeldung P 28 52 231.8)
strebt an, einen Balgengaszähler der eingangs definierten Art, bei welchem die Endstellungen
jeder Membran durch Anschläge bestimmt sind, so auszubilden, daß eine genaue Justage
des Gestänges entfallen kann, ohne daß die geschilderten Nachteile eintreten.
-
Nach der Lehre des Hauptpatentes wird das dadurch erreicht, daß in
das Gestänge ein Federglied eingebaut ist, welches bei Überschreiten eines vorgegebenen
Widerstandes in Kraftübertragungsrichtung nachgibt.
-
Für den Einbau dieses Federglieds macht das Hauptpatent verschiedene
Vorschläge.
-
Auf dem größten Teil des Hubs wird der vorgegebene Widerstand nicht
überschritten. Das Gestänge wirkt so, als wenn es aus starren Teilen aufgebaut wäre.
Erst in der Nähe des Totpunkts der Kurbelwelle, wenn die Membran an ihren Anschlag
gelangt, tritt eine Klemmung auf. Es wirkt eine Kraft in Kraftübertragungsrichtung,
durch welche der vorgegebene Widerstand überwunden wird und das Federglied nachgibt.
Trotz des Anschlags kann daher das Gestänge mit der Kurbelwelle durch den Totpunkt
hindurchgehen. Die Anforderungen an die Genauigkeit der Justage können dadurch erheblich
vermindert werden.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Federglied so vorzusehen,
daß es auf dem größten Teil des Hubs praktisch nicht in Längsrichtung beansprucht
wird und eine Beanspruchung in Längsrichtung nur im Bereich des Totpunkts auftritt,
so daß der zu überwindende Widerstand relativ klein gehalten werden kann, ohne die
Bewegungsübertragung über das Gestänge zu beeinträchtigen.
-
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß (a) jeder Kurbelarm
der Kurbelwelle aus zwei in Längsrichtung gegeneinander verschiebbar geführten Hälften
besteht und (b) die beiden Hälften jedes Kurbelarmes durch ein Federglied auseinandergedrückt
werden.
-
Der Kurbelarm wird im wesentlichen nur in Umfangsrichtung beansprucht,
wo die übertragenen Kräfte von der Führung starr aufgenommen werden. Nur im Bereich
des Totpunkts tritt eine wesentliche Beanspruchung in Längsrichtung auf, und dort
soll das Federglied auch zur Vermeidung einer Klemmung nachgeben können.
-
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Die Erfindung ist nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen unter
Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert: Fig. 1 zeigt schematisch
eine der Kammern eines Balgengaszählers mit der Membran, dem Gestänge und der Kurbelwelle.
-
Fig. 2 zeigt schematisch in Seitenansicht die Kurbelwelle mit den
daran angelenkten Schubstangen und den über diese wirksamen Kräften zur Erläuterung
der Erfindung.
-
Fig. 3 ist eine zugehörige Draufsicht.
-
Fig. 4 zeigt eine erste Ausführung des als Federglied ausgebildeten
Kurbelarms.
-
Fig. 5 zeigt eine zugehörige Draufsicht.
-
Fig. 6 zeigt einen Kunstoff-Spritzteil, aus welchem bei einer anderen
Ausführungsform der Kurbelarm hergestellt wird.
-
Fig. 7 zeigt den aus dem Kunstoff-Spritzteil hergestellten Kurbelarm.
-
In Fig. 1 ist mit 10 eine Kammer bezeichnet, die von zwei schalenförmigen
Blechteilen 12 und 14 gebildet ist. Zwischen Flanschen der Blechteile 12 und 14
ist eine Membran 16 eingespannt, welche die Kammer 10 in zwei Meßräume 18 und 20
unterteilt. Die Membran 16 ist in ihrem Mittelbereich zwischen Balgteller 22,24
eingeklemmt, die einen "Spiegel" bilden. Auf dem Boden
jedes der
schalenförmigen Teile 12 und 14 sind Anschläge 26 bzw. 28 gebildet, an denen die
Balgteller 22,24 in den Endstellungen der Membran zur Anlage kommen.
-
An dem Balgteller 24 ist ein Klappenhebel 30 angelenkt, der in einem
Schwenkpunkt 32 in der Kammer 10 gelagert ist. Mit dem Klappenhebel 30 ist eine
Stange 34 verbunden, die sich in Richtung der Schwenkachse des Klappenhebels 30
erstreckt und abdichtend aus der Kammer 10 herausgeführt ist. Die Stange 34 dreht
sich bei einer Verschwenkung des Klappenhebels 30 um ihre Längsachse.
-
Außerhalb der Kammer 10 ist ein Stangenarm 36 mit der Stange 34 verbunden.
An dem Stangenarm 36 ist eine Schubstange 38 angelenkt, die andererseits an einem
Kurbelzapfen 40 der Kurbelwelle 42 angelenkt ist. Bei der Bewegung der Membran 1
6 aus der dargestellten Endstellung nach rechts, wird der Klappenhebel 30 verschwenkt
und damit die Stange 34 verdreht. Da bewirkt außerhalb der Kammer 10 eine Verschwenkung
des Stangenarmes 36, die über die Schubstange 38 auf den Kurbelzapfen 40 und die
Kurbelwelle 42 übertragen wird. Die Kurbelwelle 42 wird dadurch gedreht. Durch die
Kurbelwelle 42 ist ein (nicht dargestellter) Ventilmechanismus steuerbar, durch
welchen in der dargestellten linken Endstellung der Membran 16 der Meßraum 20 vom
Gaseinlaß auf den Gasauslaß umschaltbar ist, während umgekehrt der bisher mit dem
Gasauslaß verbundene Meßraum 18 jetzt mit dem Gaseinlaß verbunden wird. Dadurch
wird der Gasdruck jetzt auf die linke Seite der Membran 16, wodurch die Membran
16 nach rechts bis gegen den Anschlag 28 bewegt wird. Hierdurch wird das vorher
in den Meßraum 20 eingetretene Gas in den Gasauslaß gedrückt. Diese Bewegung bewirkt
ein Weiterdrehen der Kurbelwelle 42.
-
Ein entsprechend ausgebildetes zweites System arbeitet mit einer Phasenverschiebung
zu dem dargestellten ebenfalls auf die Kurbelwelle 42. Das ist in Fig. 2 und 3 dargestellt,
wobei entsprechende Teile des zweiten Systems in gleicher Weise bezeichnet sind
wie in Fig. 1, wobei an diese Bezugszeichen jedoch zur Unterscheidung ein Strich
(') angebracht ist.
-
Man sieht, daß wenn sich der Kurbelmechanismus des ersten Systems
mit dem Kurbelzapfen 40 und dem Kurbelarm 44 in der Nähe seines Totpunktes befindet,
der Kurbelarm 44' des zweiten Systems im wesentlichen quer zur Kraftangriffslinie
der Schubstange 38' liegt.
-
Es ist nun der Kurbelarm 44 aus zwei Hälften aufgebaut, die in Längsrichtung
gegeneinander verschiebbar sind und durch ein Federglied auseinandergedrückt werden.
-
Fig. 4 und 5 zeigen eine erste Ausführungsform eines solchen Kurbelarms
44. Der Kurbelarm 44 besteht aus zwei in Längsrichtung gegeneinander verschiebbar
geführten Hälften 46 und 48. Die beiden Hälften 46,48 des Kurbelarms 44 werden durch
ein Federglied 50 auseinandergedrückt. Dabei ist die eine Hälfte 46 des Kurbelarms
44 von einem flachen Bauteil gebildet, der längs gegenüberliegender Kanten parallele,
einander zugewandte Führungsrinnen 52 und 54 aufweist. Die andere Hälfte 48 des
Kurbelarms 44 ist ein ebenfalls flacher Bauteil, der in den Führungsrinnen 52,54
in Längsrichtung beweglich geführt ist. Das Federglied 50 ist eine Spreizfeder.
-
Im einzelnen enthält die Hälfte 46 eine Rückwand 56 von rechteckiger
Grundform. An der Rückwand 56 ist längs des in Fig. 4 oberen Randes eine L-förmige
Leiste
58 angebracht, deren einer Schenkel 60 längs dieses oberen Randes verläuft und dessen
anderer Schenkel 62 im Abstand von dem in Fig. 4 linken Rand der Rückwand 56 angeordnet
ist. An dem in Fig. 4 unteren Rand der Rückwand 56 sitzt eine Leiste 64. Weiterhin
enthält die Hälfte 46 eine U-förmige Frontplatte 66 mit einem Ausschnitt 68. Die
Frontplatte 66 ist mit den Leisten 58 und 64 verbunden. Die beiderseits des Ausschnitts
68 gebildeten, nach innen über den Schenkel 60 der Leiste 58 und die Leiste 64 vorstehenden
Schenkel der U-förmigen Frontplatte 66 bilden mit der Rückwand 56 die Führungsrinnen
52 und 54.
-
Der Schenkel 60 weist einen Ausschnitt 70 auf.
-
Die andere Hälfte 48 des Kurbelarms 44 enthält einen Vorderteil 72
der den Kurbelzapfen 42 trägt und rechts von dem Ausschnitt 70 zwischen den Führungsrinnen
52 und 54 geführt ist. Im Bereich des Ausschnitts 70 ist in der Hälfte 48 ein Ausschnitt
74 vorgesehen, an den sich eine in den Vorderteil 72 sich erstreckende Ausnehmung
76 anschließt. Links von dem Ausschnitt 74 in Fig. 4 bildet die Hälfte 48 einen
Mittelteil 78, der wieder zwischen den Führungsrinnen 52 und 54 geführt ist. An
dem in Fig. 4 linken Ende weist die Hälfte 48 schließlich eine Nase 80 im Abstand
von dem Mittelteil 78 und links von dem Schenkel 62 der Leiste 58 auf.
-
Zwischen der Rückwand 56 und der Frontp tt-e 66 erstreckt sich ein
Querbolzen 82 in dem Raum zwischen Nast: 80 und Schenkel 62.
-
Das Federglied 50 ist eine U-förmige Spreizfeder, deren beide Schenkel
84 und 86 an ihren Enden bei 88 und 90 nach außen abgewinkelt sind.
-
Die eine Abwinklung 88 greift in die Ausnehmung 76.
-
Die andere Abwinklung 90 greift um den Querbolzen 82.
-
Somit ist der Schenkel 84 des Federglieds 50 an der Hälfte 46 abgestützt,
und der Schenkel 86 greift an der Hälfte 48 an und sucht diese nach rechts in Fig.
4 aus der Hälfte 46 herauszudrücken. Diese Bewegung ist dadurch begrenzt, daß die
Nase 80 an dem Querbolzen 82 zur Anlage kommt.
-
Der Kurbelarm 44 ist zusammendrückbar gegen die Wirkung des Federglieds
50, dessen Schenkel 86 sich durch den Ausschnitt 70 der Leiste 58 und in den Ausschnitt
74 der Hälfte 48 erstreckt.
-
Eine andere Ausführung des Kurbelarms 44 ist in den Figuren 6 und
7 dargestellt.
-
Auch dort wird eine Hälfte 92 des Kurbelarms 44 von einem flachen
Bauteil gebildet, der längs gegenüberliegender Kanten parallele, einander zugewandte
Führungsrinnen 94,96 aufweist. Die andere Hälfte 98 des Kurbelarms 44 ist ein ebenfalls
flacher Bauteil, der in den Führungsrinnen 94,96 in Längsrichtung beweglich geführt
ist. Das Federglied ist eine U-förmige Spreizfeder 100. Bei der Ausführung nach
Fig. 6 und 7 sind die eine Hälfte 92 des Kurbelarms 44, die andere Hälfte 98 des
Kurbelarms und die Spreizfeder 100 als ein einziger Kunststoff-Spritzteil 102 (Fig.
6) aus elastischem Kunststoff hergestellt. Die beiden Hälften 92,98 sind an je einem
Ende durch einen die Spreizfeder 100 bildenden Streifen miteinander verbunden.
-
Die beiden Hälften sind an ihren anderen Enden, wie in Fig. 7 gezeigt,
ineinandergeschoben, wobei der Streifen zu einer U-förmigen Spreizfeder 100 elastisch
umgebogen ist.
-
Eine solche Konstruktion vereinfacht und verbilligt die Herstellung
ganz außerordentlich.