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Kippspannwerk für Zweikammergasmesser Die Steuerorgane von Zweikammergasmessern,
meist zwei Doppelsitzventile, werden bekanntlich in der Weise umgeschaltet, daß
während des Membranhubes in einem Spannwerk durch Arbeitsleistung Energie aufgespeichert
wird, welche beim Hubwechsel plötzlich freigegeben und dazu benutzt wird, die Steuerorgane
in die entgegengesetzte Stellung zu bringen.
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Die Aufspeicherung der Energie geschieht meist durch Spannen der UmschlagfederUf
eines bei i (Abb. i) drehbar gelagerten Umschlaghebels U, wobei, wenn deren Gegenende
.ebenfalls (Fall I, Schema Abb. i) an einem Festpunkt, z. B. 4, angreift, der Umschlaghebel
während des Membranhubes durch Anschläge 2"3 eines von der Membran bewegten Führungshebels
F zur Kipplage angehoben wird, -aus der heraus er frei umschlägt.
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Oder aber (Fall II) .es wird zwischen dem Umschlaghebel U, dem Führungshebel
F und der Umschlagfeder Uf eine dreigliedrige kinematische Kette gebildet, indem
z. B. die Feder zwischen beide Hebel als Zugfeder (Schema Abb.2) eingespannt wird.
Der Führungshebel F beschreibt dann während des Membranhubes seinen Winkelweg allein,
wobei die Kraftrichtung der gespannten Feder Ui sich so mitändert, daß mit Durchschreiten
der Totlage beider Hebel ebenfalls der Umschlag des Hebels U erfolgt.
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Abb.3 zeigt ferner schematisch eine Ausführungsform, die aus der Bauart
nach Abb. 2 durch kinematische Umkehrung des Umschlaghebels U und der Umschlagfeder
Up
hervorgeht.
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Da der Umschlaghebel U im Falle I während des Membranhubes bewegt
wird, im Falle II zwar bis zum Umschlagen am Anschlag 6 verweilt, aber mit Erreichen
der Totlage allmählich das von seiner Feder auf ihn ausgeübte Drehmoment verliert,
kann er nicht durch starre Verbindungsglieder direkt mit den Ventilspindeln gekuppelt
werden, die im Gegenteil während des ganzen Hubes eines bestimmten Anpreßdruckes
bedürfen, d. h. unter Federkraft stehen müssen.
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Für die Übertragung der Umschlagbewegung auf die Ventile sind zwei
Lösungen bekannt. Die eine, Abb. q., im Falle II anwendbar, besteht in Zwischenschaltung
je eines Federgliedes B (Blattfedern) zwischen die beiden Ventilspindeln 8 und 9
und den Umschlaghebel U und Festhalten des letzteren durch Abreißkulissen SU, SF
nach erfolgtem Umschlag bis zum Hubende der Membran. Die währenddessen unter Spannung
verbleibenden Federglieder B halten dann den Anpreßdruck der Ventilteller aufrecht.
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Die zweite Lösung, auf Fall I und II anwendbar, besteht in der Zwischenschaltung
eines zweiten, gelenkig mit den Ventilspindeln verbundenen Kipphebels K mit Kippfeder
Kf, der durch Anschläge i i, 12 vom Umschalthebel U beim Umschlag mitgenommen wird,
dann frei in die Gegenlage überschlägt und während des Membranhubes unter
Wirkung
seiner Kippfeder Kt den Anpreßdruck aufrechthält. Diese Lösung ist in Abb. 5 für
Fall I, in Abb.6 für Fall II dargestellt. Das Glied M ist an die Membran, das Glied
T an die Ventilspindel angelenkt, deren Ventile als Anschlag wirken.
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Beide Lösungen besitzen Nachteile. Für die erstgenannte sind Kulissen
bzw. Abreißelemente erforderlich, diese sind kostspielig und umständlich. Die zweite
Lösung hat den Nachteil, daß bei der Mitnahme des Kipphebels I( durch den Umschlaghebel
U grundsätzlich ein Anlaufweg von dessen Totlage bis zum Auftreffen der Mitnehmeranschläge
i i, 12 vorgesehen werden muß, damit das Drehmoment des Umschlaghebels bei Beginn
seiner Belastung durch die zu überwindende Federung des Kipphebels 1( schon genügend
angewachsen ist. Dieser tote Gang zwischen den Hebeln U und I( bedingt Geräusch
beim Auftreffen der Anschläge während des plötzlichen Umschlages des Hebels U. Ferner
wird die Kraft der Umschlagfeder Up für den Anpreßdruck der Ventile nicht
mit ausgenutzt, da der Umschlaghebel U während des Membranhubes sich vom Kipphebel
I( fortbewegt bzw. sein Drehmoment einbüßt. Die Kippfeder 1(t sowohl wie die deren
Kraft überwindende Umschlagfeder Up inüssen also beide ziemlich kräftig gewählt
werden zum Nachteil größeren Druckverlustes und verstärkter Geräuschbildung.
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Nachstehend beschriebene Erfindung weist demgegenüber eine Reihe von
Vorteilen auf. Sie besteht aus zwei Maßnahmen. Erstens wird die Mitnahme des Kipphebels
1( durch den Umschlaghebel U dadurch bewirkt, daß Mitnehmeranschläge des Umschlaghebels
U nicht am Kipphebell( selbst, sondern seitlich an dessen FederI(f angreifen. Dadurch,
daß die Kippfeder 1(f nachgiebig ist, wird erreicht, daß kein hartes Aufprallen
der Anschläge stattfindet und daß der tote Gang zwischen den Anschlägen und der
mitzunehmenden Feder sehr klein gehalten werden oder sogar fortfallen kann, da die
quer wirkende Gegenkraft derselben erst von o aus wächst.
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Ferner wird zweitens der Umschlaghebel U an den Führungshebel F derart
angelenkt, daß die Reibung zwischen beiden während des Membranhubes auf den Umschlaghebel
ein Drehmoment überträgt, durch welches dieser auf den Kipphebel oder dessen Feder
im Sinne der Verstärkung des Anpreßdruckes der Ventilteller einwirkt. Da die Reibung
durch die Kraft der Umschlagfeder hervorgerufen wird, wird dieselbe somit für den
Anpreßdruck indirekt mit ausgenutzt.
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Jede der beiden Maßnahmen behält, auch einzeln angewandt, ihre Bedeutung.
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In den Abb.7 bis 9 ist :ein solcher Mechanismus dargestellt. Die Ventilgehäuse
V1 und V2 sind beispielsweise in die zylindrische Zwischenwand der Kammern eines
zweikammerigen Ventilgasmessers eingebaut zu denken, welche nicht weiter angedeutet
ist. Die Ventilspindeln 2 i und 22 werden durch Gabeln 23 und 2¢ mitgenommen. Diese
befinden sich an zwei Winkelhebeln I(i und I(2, welche an den Punkten 25 und 26
drehbar gelagert sind und gemeinsam die Stelle des obengenannten Kipphebels I( vertreten.
Die einander entgegengerichteten Hebelenden der Winkelhebel I(1 und I(2 werden durch
die Kippfeder 1(t, welche als Druckfeder wirkt, in die entgegengesetzten Stellungen
getrieben, so daß die Ventile beispielsweise die in Abb. 7 gezeichnete Lage einnehmen.
In der Mitte zwischen den Achsen 25 und 26 befindet sich parallel dazu die Achse
29 des Führungshebels F. Diese dient, wie Abb. 8 zeigt, zur einen Hälfte zur Lagerung
des Führungshebels F in einem etwa zur Grundplatte G gehörigen Lager 30, zur anderen
Hälfte ,als Lagerbolzen 3 i für die Buchse 32 des Umschlaghebels U. An der Buchse
32 ist stirnseitig zum Zapfen 3 i der hülsen- oder kastenförmige Anschlag 33 befestigt,
welcher mit dem mittleren Teil der Kippfeder 1(t lose Fühlung besitzt. Der Anschlag
33 kann auch in mehrere Anschläge unterteilt sein. Am Zapfen 35 des Umschlaghebels
U greift über den Lenker 36 die Umschlagfeder Up an, indem sie zwischen diesem
und dem Zapfen 37 des Führwigshebels Fals federndes Zugorgan wirkt. Die Umschlagfeder
U f wird zweckmäßig so gewickelt, daß ihre Gänge in der gezeichneten Endlage
ganz oder beinahe geschlossen sind, um die Ventilteller nicht zu überlasten. Die
Mitnahme des Führungshebels von der Membran aus in der wechselnden Richtung des
Pfeiles 38 geschieht mit Hilfe eines Verbindungsgliedes 39 in beliebiger Weise.
Die Wirkungsweise ist folgende.
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In den Abb.7 und 9 ist die Stellung des Kippspannwerkes nach dem Umschlagen
dargestellt. In dieser Lage übt die fast entspannte Umschlagfeder Uf auf die Kippfeder
,(i noch eine Zwängung aus, die zur Verstärkung des von derselben herrührenden Anpreßdruckes
der Ventile erheblich beiträgt. Beim Vorschreiten des Verbindungsgliedes 39 und
Übergang des Zapfens 37 des Führungshebels F in die Lage des Punktes 40 wird die
Feder U f gespannt. Da der kastenförmige Anschlag 33 mit Hilfe der Buchse
32 auf der Achse 31 des Führungshebels gelagert ist und durch die Spannung der Feder
Uf an dieser Stelle ein Reibungsdruck entsteht, erfährt der Umschlaghebel U ein
Drehmoment, welches im Drehsinne des Führungshebels F gerichtet ist. Hierdurch wird
die Zwängung der Kippfeder
1(f durch den Kastenanschlag 33 während
des gesamten Hubes verstärkt und der dadurch erreichte hohe Anpreßdruck so lange
aufrechterhalten, bis der Umschlag 'erfolgt. Daß die Kippfederl(f hierbei etwa S-förmig
umgebogen wird, bedeutet zwar eine kleine Minderung ihrer Spreizkraft, doch spielt
dies gegenüber dem quer durch sie auf die Winkelhebel I(1, I(2 direkt übertragenen
Drehmoment keine Rolle. Der Umschlag kommt ruckweise zustande, indem die Gegenkraft
der S-förmig gezwängten Feder I(f plötzlich die am Zapfen 3 i auftretende Reibung
der Buchse 32 überwindet und dadurch den Umschlaghebel in eine Lage vorschnellt,
in welcher die Kraftrichtung der Umschlagfeder bereits genügend Hebelarmlänge, bezogen
auf die Achse 29, besitzt, um mit Sicherheit die Umschaltung zu vollenden.
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Der Effekt der vorliegenden Konstruktion beruht also einerseits darin,
daß zwischen den Hebeln harte Anschläge zwischen unnachgiebigen Teilen vermieden
werden, wobei als nachgiebige Anschläge schon zum Getriebe gehörige federnde Elemente
benutzt werden und infolgedessen zwischen diesen kein oder nur geringer toter Gang
vorgesehen zu werden braucht. Die Umschlagfeder sowie die gegenseitige Reibung des
Umschlag- und Führungshebels werden anderseits zur Verstärkung des Anpreßdruckes
der Ventile mit herangezogen. Demgemäß können beide Federn verhältnismäßig schwach
gewählt werden. Es entsteht somit der dreifache Vorteil geringsten Kraftbedarfs,
gleichwohl aber großen Anpreßdruck und geringer Geräuschbildung.
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Abgesehen hiervon bietet der vorliegende Mechanismus aber auch bauliche
Vorteile. Durch ihn wird es möglich, die Ventile weit auseinanderliegend in die
zylindrische Zarge, welche bei Ventilgasmessern mit rundem Gehäuse als Trennwand
der Meßkammern dient, einzubauen, wodurch der zwischen den Ventilen befindliche
Raum für Einbau des Zählwerks frei wird. Ferner lassen sich die drei Achsen 25,
26 und 29 bequem in einer einfachen streifenförmigen Grundplatte anbringen, welche
ohne Berührung des Gehäusebodens mit ihren Enden an der Meßkammerzarge befestigt
sein kann. Dadurch werden Beschädigungen des Werkes bei Einbeulung des Gehäuses
vermieden.
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Die in Abb. 8 dargestellte Anordnung der Achse 29 und des Lagerbolzens
31 mit den Hebeln F und Ü kann auch entsprechend Abb. i o so vorgesehen werden,
daß auf der Grundplatte ein fester Zapfen 4.1 angeordnet wird, auf -dem sich mit
einer Buchse 4.2 der Hebel F dreht. Auf dieser läuft dann die Buchse 43 des Umschlaghebels,U.
Fernerkann entsprechend Abb. i i eine Anordnung getroffen werden, bei welcher der
Umsteuermechanismus, wie üblich, in einer besonderen Kammer untergebracht wird,
so daß die empfindlichen Teile desselben vor Ablagerungen geschützt bleiben. In
diesem Falle werden die Lager der Winkelhebel in der dargestellten Weise so ausgebildet,
daß die Grundplatte zwischen den Hebelnl(1 und I(2 und ihren Gegenschenkeln 23 und
2¢ hindurchgeht. Auf diese Weise vermag die Grundplatte den Teil einer Zwischenwand
zu bilden, mittels deren das Umsteuerwerk innerhalb der betreffenden Meßkammer gesondert
eingekapselt werden kann.
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Da die Widerstandskraft der Kippfeder 1(f (Abb.7 bis 9) in der Achsrichtung
und quer zu derselben zweierlei Bedingungen zu genügen hat, ist es mitunter vorteilhaft,
hierfür zwei gesonderte Federn zu benutzen, von denen die eine den Axialdruck, die
andere die Biegungsbeanspruchung aufnimmt. Entsprechend Abb. 12 werden dann zweckmäßig
die Federn ineinandergesteckt. Die innere Feder 5o ist geschlossen gewickelt und
beläßt den mit Zapfen versehenen Köpfen 51, 52 etwas Spiel in der Achsrichtung.
Die äußere, schwächere Feder 53 drückt die Köpfe auseinander. Sie wird am besten
entgegengesetzt gewickelt.