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Wärmemengenzähler Zusatz zum Patent 70S 387 Das Hauptpatent betrifft
ein Verfahren zur Wärmemengenzählung, bei dem unter Ausnutzung eines Temperaturgefälles
ein Stofftransport innerhalb eines geschlossenen Gefäßes stattfindet, das dadurch
gekennzeichnet ist, daß eine mindestens annähernd proportionale Beziehung zwischen
der den Stofttransport verursachenden Wärmemenge und der beförderten Stoffmenge
geschaffen wird, indem dem Stofftransport mit steigender Temperatur zunehmende Widerstände
entgegengestel lt werden. Als temperaturabhängige Widerstände, die die Diffusionskonstante
des zu befördernden Stoffes beeinflussen, die also als Sperrmittel wirkten, werden
Flüssigkeiten vorgeschlagen, während als zu befördernde Stoffe feste, flüssige oder
gasförmige dienen können. In einem.Zusatzpatent ist im weiteren Verfolg des Erfindungsgedankens
vorgeschlagen worden, als zu befördernden Stoff ein Gas und als Sperrmittel eine
Lösung zu verwenden. Als besonders zweckmäßig ist das System Äthan in Wasser mit
Beimischungen von Athylalkohol angegeben worden.
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Eine Zählvorrichtung, die mir derartigem (Gasflüssigkeits- bzw. Gaslösungssystem
arbeitet, ist nun Gegenstand der vorliegenden Erfindung. deren Kennzeichen darin
besteht, daß ein auf zumindest nahezu der Heizkörpertemperatur gehaltenes, zur Abscheidung
des Gases dienendes Gefäß durch Wärmeleitwiderstände mit einer wärmeleitenden Umhüllung
verbunden ist, innerhalb welcher zutnindest das eine tiefere Temperatur annehmende
Zählrohr. aus dem das Gas entnveicht, angeordnet ist. Zwar sind im Hauptpatent Angaben
über die Ausgestaltung einer \torrichtung zur Anwendung des darin enthaltenen
Verfahrens
zur Wärmemengenzählung gemacht worden, jedoch geht die vorliegende Erfindung rvesentlich
darüber hinaus und bietet demgegenüber eine Reihe von Vorteilen, die im Laufe der
Beschreibung noch näher erwähnt werden sollen.
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Weitere Verbesserungen und Ausgestaltungen der Erfindung bilden den
Inhalt der Ansprüche 2 bis 12.
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In der Zeichnung sind in Fig. I ein Längsschnitt und in Fig. 2 ein
Querschnitt durch einen ÄVärmemengenzähler gemäß der Erfindung dargestellt.
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Das U-förmig ausgebildete Meßgefäß (Fig. 1 und 2) hat einen mit Zählrohr
bezeichneten Schenkel I von geringem Ouerschnitt, der auf niedriger Temperatur gehalten
wird und dessen Meniskusstellung 2 die verbrauchte Wärmemenge anzeigt. Der Raum
3 über der Sperrflüssigkeit ist beispielsweise mit Äthan gefiillt, das sich entsprechend
seinem Partialdruck in der Flüssigkeit löst und in den anderen Schenkel hineindiffundiert,
sobald eine Temperaturdifferenz besteht. In dem Raum 4, der durch den unmittelbar
am Heizkörper befestigten Teil 5 des Zählers auf höherer Temperatur gehalten wird,
dem sogenannten Abscheidungsgefäß, scheidet sich das Gas wieder aus und gelangt
in das Ausgleichsgefäß 6. Um auf jeden Fall eine Ausscheidung des Gases im Abscheidungsgefäß
4 herbeizuführen und jede Übersättigung zu vermeiden, ist in seinem oberen Teil
eine kleine Gaskammer 7 vorgesehen, z. B. derart, daß das Verbindungsrohr 8 zum
Ausgleichsgefäß 6 etwas in das Abscheidungsgefäß 4 hineinragt. Dadurch entsteht
eine Art Uberlauf, der zusammen mit dem an sich kleinen Volumen der Gaskammer 7
dafür sorgt, daß die durch die Flüssiglieitsdampfspannungr bei Temperaturänderung
auftretende Volumenänderung möglichst gering bleibt. Aus dem gleichen Grunde, nämlich
um den Flüssigkeitsstand im Zählrohr 1 weitgehend unabhängig von der jeweils herrschenden
Temperatur zu machen, ist das Gesamtflüssigkeitsvolumen möglichst klein gehalten,
ebenso auch das Volumen des.Zählrollres I, dessen Meniskusstellung als Zähleranzeige
dient.
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Umgekehrt ist dafür das Volumen des Ausgleichsgefäßes 6 im Verhältnis
dazu groß ausgebildet, beispielsweise etwas größer als das Volumen der vorhandenen
Flüssigkeit, damit diese bei Ausdehnung im wesentlichen in das Ausgleichsgefäß 6
eintritt und das Volumen im Zählrohr 1 möglichst wegin beeinflußt. Das Ausgleichsgefäß
und das Zählrohr 1 sind in einer gemeinsamen Metallhülse 9 untergebracht, damit
beide sich möglichst genau auf gleicher Temperatur befinden.
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Eine Rückdiffusion des in 6 vorhandenen Gases wird jedoch dadurch
vermieden, daß das Verbindungsrohr 8 nach dem heißerelì Teil einen so geringen Querschnitt
aufweist, daß es einen vergleichsweise großen Diffusionswiderstand bietet.
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Der feststehende Teil 10 des Zählergehäuses trägt um die Achse 11
drehbar den vorderen Teil 9. der als gemeinsame l-Iülle für das AIeßrohr ausgebildet
ist. Die Verbindung des Gehäuses mit dem Heizkörper stellt der Teilt her, der unmittelbar
an dem Heizkörper anliegt. Zwischen dem Teil 5 und dem Gehäuse 10 sind Wärmeisolatoren
12 vorgesehen, wodurch der Wärmekontakt, der zwischen diesen beiden Teilen durch
Schrauheu 13 hergestellt wird, mittels deren Einschraubtiefe veränderbar ist. Dadurch
wird der Vorteil erreicht, daß der Zähler genau auf die Empfindlichkeit des Zählrohres
einstellbar ist, was von Fall zu Fall vorgenommen werden muß, wenn die Zählrohre
bei der Herstellung in ihrer Zählempfindlichkeit nicht ganz gleichmäßig anfallen.
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Durch die Anordnung des Zählergehäuses wird, wie es bereits im Hauptpatent
beschrieben ist, im Gegensatz zu den bisherigen Zählern eine Wärmedurchflußmessung
und damit die Anzeige des tatsächlichen Verbrauches erreicht, da das Zählergehäuse
mit dem kälteren Teil des Zählrohres eine nur wenig tiefere Temperatur hat als die
Heizkörperoberfläche, während der gut svärmeleitende Nietallkörper 5, der das Abscheidungsgefäß
4 mantelförmig umschließt, und damit dieser wärmere Teil des Meßgefäßes selbst,
die Temperatur des Heizkörper erreicht. Um Wärmeverluste des letzteren Teiles zu
vermeiden, wird er von dem feststehenden, etwas kälteren Teil 10 möglichst vollständig
überlappt, und zwar durch eine Isolations- oder Luftschicht von ihm getrennt.
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Der vordere kippbare Teil ist so ausgebildet, daß er mit möglichst
großen Flächen 17 (Fig. 2) an dem festen Teil 10 anliegt. Um zwischen diesen Flächen
einen guten NVärmekontakt herzustellen, ist der kippbare Teil keilförmig und aus
gut wärmeleitendem Stoff ausgebildet und wird heim Schließen des Zählers fest an
die ebenfalls gut wärmeleitende Gehäusewandung angepreßt. Die in vorderen Teil des
Zählers befindliche Glasscheibe 14 würde, da sie sich in unmittelbarer Nähe des
Ableserohres befindet, als schlechter Wärmeleiter zu Fehlmessungen Anlaß gehen.
Aus diesem Grund ist das Zälilrohr von einer Metallhülse 15 derart umgeben, daß
vorn nur ein kleiner Schlitz zur Erkennung das Meniskus offen bleibt. Die Metallhülse
kann zweckmäßig als Träger für die Skala dienen. Sie wird mit dem kippbaren Teil
9 an ihrem oberen Ende durch
Verschrauben oder Einpressen in guten
Wärmekontakt gebracht.
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Im einzelnen ist die Aufgabe der vorher beschriebenen Konstruktionsteile,
dafür zu sorgen. daß innerhalb des die Wärme nach außen abgebenden Gehäuses das
Zählrohr überall die gleiche Temperatur aufweist, mit Ausnahme der vor Wärmeabgabe
weitgehend geschützten Flüssigkeitsoberfläche an der dem Heizkörper zugekehrten
Überlaufstelle.
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Durch all diese Maßnahmen wird erreicht, daß das Meßgefäß einem Temperaturunterschied
ausgesetzt ist, der demjenigen gleich ist, der innerhalb der wärmeleitenden Verbindung
der beiden verschiedene Temperaturen aufweisenden Teile des Gehäuses herrscht. Die
in den beiden Gehäuseteilen auftretende Temperaturdifferenz gibt, multiplaziert
mit einer Dimensionskonstante und der Leitfähigkeit des Schraubenmaterials. den
Wärmefluß durch den Zähler an. Er ist naturgemäß gleich der von dem Gehäuse nach
außen abgegebenen Wärmemenge unabhängig von dem an dem Heizkörper herrschenden Wärmeübergang
und daher ein Maß für den Wärmeübergang.
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Die Wiedereinstellung des Nullpunktes nach erfolgter Zählung wird
durch Ankippen des vorderen Gehäuseteiles um die Achse 1 1 in die Waagerechte erreicht,
wobei dieSperrflüssigkeit aus dem Zählrohr I in den Ausgleichsbehälter 6, der Schwere
folgend, fließt.
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Um die Neufüllung des Meßgehäuses mit Gas zu erleichtern, sind die
beiden Schenkel des Gefäßes nicht völlig parallel angeordnet, sondern es schneiden
sich ihre Achsen unter einem sehr spitzen Winkel unterhalb des Gerätes. Das Zählrohr
hat demnach im gekippten Zustand noch eine Neigung zum Verbindungsrohr, wenn der
andere Schenkel waagerecht liegt, wodurch das Abfließen der Flüssigkeit besser gelingt.
Da das VerbindungsrohrS nur einen geringen Querschnitt aufweist, würde diese Überführung
infolge der Oberflächenspannung Schwierigkeiten machen, und es ist daher ein Glasfaden
I6 in diesem Verbindungsrohr vorgesehen, der in bekannter Weise einen ungleichförmigen
Querschnitt des Rohres herstellt. Ferner ist der Verbindungsteil der beiden Schenkel
des Meßgefäßes winklig zu der Richtung des Schenkels angeordnet, und zwar derart,
daß er mit dem Zählrohr einen spitzen Winkel bildet. Dadurch wird im angekippten
Zustand eine Art Überlauf erzielt, und es stellt sich immer der gleiche Nullpunkt
im Knick des Rohres ein.
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Der im anderen Schenkel nach oben steigende Gasüberschuß fängt sich
in dem Überlauf 7, diesen füllend, und steigt in das Ausgleichsgefäß 6, womit der
Zähler wieder betriebsfähig wird.