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Wärmemengenmesser Es sind Wärmemengenmesser bekannt, die aus einem
Flügelradwassermesser und elektrischen Thermometern bestehen, bei denen jedesmal
nach einer bestimmten Durchflußmenge für eine durch einen Zeitschalter bestimmte
Zeit an einen Elektrizitätszähler eine der Temperaturdifferenz proportionale Spannung
gelegt wird.
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Diese, Geräte haben den Nachteil, daß bei kleiner Durchflußgeschwindigkeit
nur selten gezählt wird und daß dadurch die Genauigkeit der Messung sehr von den
zeitlichen Schwankungen der Temperaturdifferenz abhängt.
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Es sind auch Wärmemengenmesser bekannt, bei denen in gleichen Zeitabständen
ein Kontakt gegeben wird, dessen Dauer der augenblicklichen Durchflußmenge verhältnisgleich
ist; diese Geräte verwenden Differenzdruckmesser als Mengenmesser. Letztere. zeigen
bei kleinen-Durchflüssen ungenau und verursachen bei großen Durchflüssen starke
Drosselverluste. Bei diesem Integrationsverfahren ist jedoch der bei dem ersterwähnten
Wärmemengenrnesser angegebene Nachteil nicht vorhanden.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Geräte der letztgenannten.
Art und vermeidet die Nachteile beider Messerarten, indem sie als Mengenmesser einen
Flügelradmesser benutzt, durch den in Verbindung mit einem Zeitwerk die Kontaktdauer
proportional der Durchflußmenge gemacht wird.
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Die Erfindung besteht darin, daß die Welle des Flügelradmes.sers ein
oder mehrere voneinander getrennte Schlepparme durch je eine Reibungskupplung mitschleppt,
daß die Schlepparme je ein Kontaktglied bilden und mit je einem Gegenkontaktglied
zusammenarbeiten, welches durch das Zeitwerk entweder unmittelbar oder unter Einschaltung
eines Zwischentriebes bewegt wird. Hierdurch werden die Schlepparme zeitweilig berührt,
aufgehalten und entgegen dem Sinne ihrer ihnen vom Flügelradmessererteilten Bewegung
zurückgestellt.
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An Hand der Abbildungen sei der Gegenstand der Erfindung in zwei Ausführungsbeispielen
beschrieben.
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Zunächst stellt Abb. 5 den gesamten Wärmemengenmesser schematisch
dar. Das Teil r bezeichnet ein Zeitwerk, z. B. einen netzgespeisten Synchronmotor,
und Teil einen Flügelradwassermesser. Die Vor- und Rücklaufleitung der Warmwasserheizung
tragen die Nummern: 3 und q., die Thermobatterie die Nummer 5 und der Elektrizitätszähler
die Nummer 6. Zwischen der gleichmäßig umlaufenden Welle des Zeitwerks: r und der
mit veränderlicher Geschwindigkeit umlaufenden Welle des Wassermessers 2 befindet
sich die Kontaktvorrichtung.
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Die A:bb. z und 2 zeigen ein Ausführungsbeispiel der Kontaktvorrichtung.
Die Welle a. trägt ein Kreuz mit den vier Stiften e und wird durch ein gleichmäßig
umlaufendes Zeitwerk, z. B. im Anschluß an ein Wechselstromnetz durch ein Synchronuhrwerk
(siehe z, Abb.5), mit gleichbleibender Geschwindigkeit
angetrieben.
Eine auf der nach oben aus dem Wassermesser fs:x:Abb:e5) herausgeführten Zählerwelid
b bef"xndliche Reibkupplung g1 dreht den Schlepparmd im- Pfeilsinne der Zeichnung
(Abb. i.) mit der Geschwindigkeit der Wassermesserwelle; bis erfindungsgemäß der
von den Stiften e des Drehkreuzes in pendelnde Bewegung gesetzte Kurvenhebel c mit
Kraftschlußfeder o den Schlepparm aufhält bzw. ihn wieder infolge der Wirkung der
Feder zurückdrängt. Während der Berührung der Teile c und d wird der -Stromkreis
der Thermobatterie geschlossen.
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In Abb. z ist der zeitliche Verlauf der Schwenkbewegung des Hebels
d dargestellt. Die Zeiten t, welche dem Ausschlag des Drehkreuzes auf der Welle:a
gegen die in -,der Abb. i gezeichnete Stellung verhältnisgleich sind, sind vom Punkte
A waagerecht, die Schwenkwinkel 9 des Schlepparmes d als Lote auf die waagerechte
Achse durch A aufgetragen. Bei Stillstand des Wassermessers (cp = o) beharrt der
Hebel d in der mit voll ausgezogenen Linien gezeichneten Stellung und -#vi@d nur
in den Zeitpunkten A A' A@' -vom Hebel c berührt. Die Berührungsdauer ist
gleich Null, da der Hebel d der Bewegung des Hebels c nicht folgt. .
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Wird der Schlepparm d durch den Flüssigkeitsmesser mitgenommen, so
wächst der Winkel rp mit der Zeit linear; im Zeitwinkeldiagramm der Abb. 2 stellt
sich -die Zunahme von #p als eine je nach der Drehgeschwindigkeit des Flüssigkeitsmessers
mehr oder weniger steil verlaufenden Gerade (0,2,5-o, 5-0,75 vmax) dar. Wird
der Sch- lepparm dagegen stets in Berührung mit dem Kurvenhebel c gehalten, so erfolgt
die zeitliche Änderung von T nach einer Gesetzmäßigkeit, die im Zeitwinkeldiagramm
der Abb. 2 durch die zwei Kurven ACBDA' und: A'C'B'D'A" dargestellt ist. Dies geschieht,.
wenn die Drehgeschwindigkeit der Flüssigkeitsmesserwelle b einen gewissen, mit vm,
bezeichneten Wert erreicht bzw. überschreitet, der alsdann die Meßgrenze bildet.
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Da keine Kontaktunterbrechung mehr stattfindet, ist der Strom .dauernd
geschlossen. Bei geringerer Durchflußmenge, z. -13. bei o,25 vmar, dreht
sich der durch den Flüssigkeitsmesser angetriebene Schlepparm d in def Zeit t gleichmäßig
vom Zeitpunkte A bis zum Zeitpunkte D um den Winkel p entsprechend der Geraden
AD im Zeitwinkeldi.agramm (Abb. 2). Im Zeitpunkte D trifft der Kurvenhebel
c in der gestrichelt- angedeuteten "Läge (Abb. i) mit Arm d zusammen und 'schließt
dadurch den durch Thermoelemente gespeisten Stromkreis. Der Arm d wird alsdann -
gezwungen, der bei Berührung mit c gültigen Gesetzmäßigkeit -der Drehung zu. folgen-
und dreht sich gemäß dem Kurvenstück 15A' des Zeitwinkelcliagrammes zurück, bis
er im Zeitpunkte A' wieder seine Anfangslage (tp = ö) angenommen hat. In diesem
Augenblicke wird der Kurvenhebel c durch den nächsten Stift e des Drehkreuzes plötzlich
in entgegengesetzter Richtung bewegt und von dem ihm langsamer folgenden Schlepparm
d unter Unterbrechung des Stromkreises der Thermobatterie abgehoben, und es wiederholt
sich das gleiche Spiel- während der nächsten Schaltperiode (Abb. 2) ; (p wächst
zunächst gemäß der Geraden von A' nach D' und geht sodann- auf o zurück von
D' nach A". Die Zeitdauer des Stromschlusses währt von D bis
A' bzw. von D' bis A" und ist also etwa gleich 1/4 der Schaltperiode.
Der Gesamtverlauf der Änderung von (p bzw. der Bewegung des Schlepparmes d ist für
diesen Fall im Zeitwinkeldiagramm durch die Kurve ADA'D'A" dargestellt.
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Wird die Durchflußgeschwindigkeit 1(2 v"x" so verläuft die gleichförmige
Drehbewegung des Armes d entsprechend der steileren Geraden von A bis
B hzw. von A' bis B'; der Arm d wird von dem Hebel c schon. vom Punkte
B bzw. B' an unter Kontaktgabe gemäß der Kurve BDA' bzw. B'D'A" des
,Zeitwinkeldiagrammes gedreht, wobei die Kontaktdauer jedesmal etwa gleich der Hälfte
der ganzen Periode ist.
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Ebenso geht bei 3/4 vmax die gleichförmige Schwenkung entsprechend
der Geraden vom-Punkte A bis C bzw. A' bis C und die der Kurve folgende von
C über BD bis A' -bzw. von C über B'D' bis A" entsprechend einer Kontaktdauer
von etwa j e 3/4 der ganzen Periode.
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Der Hebel c (Abb. i) übt durch seine Kraftschlußfeder sehr verschieden
große und verschieden gerichtete Kräfte auf die Zeitw erkswelle a aus, was bei nicht
zu kräftigem Zeitwerk unter Umständen wegen. auftretenden toten Ganges unerwünscht
ist. Dieser Übelstand wird durch die Anordnung Abb. 3 und q. vermieden, die sich
insofern auch noch von der -vorbeschriebenen Anordnung unterscheidet, als die Stifte
c (Abb. 3) selbst die Gegenkontaktglieder bilden, die mit der Welle a des Zeitwerkes
starr verbunden sind und insofern als der Strom durch Abgleiten dieser Stifte c
von der Kontaktbahn p des Hebels d im Zeitpunkte A' der Abb. q. unterbrochen wird.
Die Kontaktbahn p des Hebels d hat die Gestalt einer Kurve, die auf die Stifte c
nur Kräfte entgegen der Drehrichtung ausübt. Während der Berührung ist die Drehwinkelzeitkurve
ein Kurvenstück, wie es in Abb. q, dargestellt ist. Bei maximaler Durchflußgeschwindigkeit
vmax des Flügelradmessers bewegt sich der Hebel d entsprechend
der
Geraden A nach Bin der einen Richtung, dagegen von B nach A' gemäß
der Kurve BDA' in der entgegengesetzten Richtung unter Kontaktgabe der Stifte c
an der Kurve p bis in seine Ausgangsstellung zurück. Im Zeitpunkt A' gleitet der
Kontaktstift c von der Kontaktbahn am Schlepparm d ab. Die Schaltdauer ist dann
etwa gleich der halben Periode. Bei halber Durchflußgeschwindigkeit verläuft die
Schwenkbewegung von d zunächst nach der Geraden von A nach D und darauf
in entgegengesetzter Richtung von D bis A'
(Schaltdauer etwa gleich
1I4 Schaltperiode). Man könnte durch andere Oberflächengestaltung der berührenden
Teile zwar eine längere Kontaktdauer erzielen, jedoch würde der Nachteil eintreten,
daß die Rückwirkung auf das Zeitwerk ihre Richtung wechselt. Um die volle Drehperiode
von c als Schaltdauer zu erhalten, ist es vorzuziehen,' einen zweiten über den ersten
liegenden Schlepparm d und ein zweites gegen das erste um 9o° versetztes Armpaar
auf der Welle a (in Abb. 3 durch die äußerste gestrichelte Lage angedeutet) vorzusehen,
das mit dem zweiten Schlepparm zusammenarbeitet. Hierbei verdoppeln sich auch die
Schaltzeiten.
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Der-- in Abb. z und 4 dargestellte parabolische Verlauf der zeitlichen
Änderung von y ist gleichbedeutend mit einer gleichmäßigen Winkelbeschleunigung
der Schlepparme und eine Notwendigkeit, die sich auf normale Ausführung bezieht,.
bei der genaue Verhältnisgleichheit zwischen Wassermenge und Zeigerwellendrehung
des Flügelradwassermessers bei jeder Belastung gegeben ist. Dadurch, daß sich im
Getriebe ein beliebig zu gestaltendes Kurvenorgan c bzw. p befindet, ist aber die
Möglichkeit einer Integration, auch falls diese Verhältnisgleichheit nicht vorhanden
ist oder der Flüssigkeitsmesser falsch anzeigt, gegeben.
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Bei Verwendung einer Synchronuhr als Zeitwerk kann es mitunter vorkommen,
daß die Netzspannung ausbleibt. Die Abb. 6 und 6a stellen eine einfache Vorrichtung:
dar, die in diesem Falle die beiden zum Zähler 6 führenden Leitungen mehr oder weniger
kurzschließt, um wesentliche Meßfehler zu verhindern. Auf der Wassermesserwelle
b befindet sich erfindungsgemäß ein nur durch eine Schleppfeder g2 mitgenommenes
Zahnrad f2, das in das Zahnrad fi eingreift. letzteres ist durch zwei Mitnehmerstifte
h und i mit der Achse der Zeituhr a gekuppelt.
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Solange die Uhr läuft, eilt der Arm h mit seinem. Stift vor und dreht
das Rad f1 im Pfeilsinne der Zeichnung, wobei die Reibung des Rades f2 auf seiner
Schleppfeder g2 überwunden wird und die Tendenz besteht, die Wassermesserwelle b
in ihrem normalen Drehsinne ein wenig zu drehen, was zur Überwindung der Eigenreibung
des Wassermessers vorteilhaft sein kann. Es sei hier ausdrücklich hervorgehoben,
daß die normalen als Trockenläufer gehenden F lügelradmesser eine ziemlich bedeutende
Eigenreibung besitzen, die sich besonders bei sehr geringem Wasserdurchfluß durch
Fehlanzeige bemerkbar macht. Jede konstante, auf den Messer in seinem Drehsinne
wirkende Kraft, -die kleiner als der Wert der Eigenreibung ist, wird daher die Fehler
des Messers verringern. Danach kann die Spannung der Schleppfeder g2 des Rades f2
bemessen werden. Bleibt dagegen die Uhrwerkswelle a stehen, so dreht
b
durch Rad f2 das Rad f1 im Drehsinne der Zeichnung, vorwärts. Der den Stift
des Armes der Nabe h umfassende Schlitz des Rades f1 eilt vor und hebt sich von
diesem Stift ab; sodann kommt der zweite den Stift i umfassende Radschlitz mit Stift
i in Berührung und stellt dadurch eine elektrische Verbindung zwischen den beiden
Schleiffedern m und n her, von denen m auf einem mit dem Stift i verbundenen Schleifring
ruht und die andere, n, auf einer Nabe h der das Rad f i tragenden
Uhrwerkswelle schleift. Durch diese elektrische Verbindung werden die beiden nach
dem Zähler 6 (Abb. 5) führenden Leitungen entweder kurzgeschlossen, wenn die Weiterzählung
nicht zweckmäßig ist, oder unter Vorschaltung eines Widerstandes nur teilweise kurzgeschlossen.
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Es sei noch darauf hingewiesen, daß sich die gleiche Integriervorrichtung
vorliegender Erfindung auch bei Anwendung von Widerstandsthermometern benutzen läßt;
ferner auch für solche Wärmemengenmesser, bei denen die eine Temperatur festliegt
und die nur von einer Temperatur beeinflußt werden. AnStelle vonFlügelradwassermessern
können auch sonstige rotierende Wassermesser benutzt werden.