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Mengen-Zähler, insbesondere Wärmemengen-und Kältemengenzähler
Bei dem
Wiederaufbau zerstörter Städte gewinnt die Frage einer zentralen Wärmeversorgung
für Geschäfts- und Wohnhäuser von Block- oder Fernheizwerken aus mittels Dampf-
Warm- oder Heißwasser stark an Bedeutung. Für die Wärmebelieferung mittels Dampf
ist eine hinreichend genaue Messung mit den bekannten Kondensattrommelzählern möglich.
El)enso sind zur Messung der an Großabnehmer, z. 1J. Industriewerke, in Form von
Warm- oder 1 Ieiß'vasser gelieferten Wärmemengen lefriedigend arl>eitende Einrichtungen
bekannt. Sie beruhen meist auf der Komlination von Durchflußströmungsmesserii mit
einem die jeweilige thermoelektrische Temperaturdifferenz zwischen Vor- und Rücklauf
messenden Millivoltmeter. Derartige Geräte sind kompliziert und verhältnismäßig
kostspielig, so daß sie für die Messung der Wärmemengen für die Beheizung von Häusern
und Wohnungen ausscheiden. Für solche Wärmeabnehmer sind andere Geräte bekanntgeworden,
die aus der Zählung der Wasserdurchflußmengen mittels Stauklappen oder mittels bekannter
Wassermesser und der gleichzeitigen Erfassung der Temperaturdifferenzen zwischen
Vor- und Rücklauf durch Bimetallstreifen o. dgl. über mechanische Zwischenglieder
und Getriebe direkt die Wärmemengen zu zählen versuchen. Die in diesen Geräten meist
auftretenden Reibungswiderstände erwiesen sich jedoch als zu groß, so daß die Zähler
sich wegen ihrer Ungenauigkeit und Störanfälligkeit nicht durchsetzen konnten. Eine
andere Lösung besteht darin, daß man sog. Verdunstungszähler direkt an
den
Heizkörpern anbringt. In diesen Geräten ist eine Flüssigkeit enthalten, die je nach
der Temperaturdifferenz zwischen Heizkörperoberfläche und Zimmerluft mehr oder weniger
verdunstet, so daß hieraus ein Rückschluß auf die vom Heizkörper abgegebene Wärmemengen
möglich erscheint. Derartige, an sich einfache und wohlfeile Geräte sind aber einer
etwaigen absichtlichen Beeinflussung durch den Wärmekonsumenten zugänglich, was
neben ihrer Ungenauigkeit ihrer Verbreitung abträglich ist.
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Die nachfolgend beschriebene Bauart eines wohlfeilen Mengenzählers,
insbesondere für die Zählung von Wärmemengen für WohnungswarmwasserheizulSgen, Pumpheizungen
usw., benutzt an sich bekannte Bauelemente wie Flüssigkeitszähler, Flüss igkeitsausdehnungsfaltenrohre,
elektromagnetisch oder mechanisch betätigte Zählwerke, wie sie in der Fernsprechtechnik
bekannt sind, oder an ihrer Stelle Elektrizitätszähler u. dgl. Die Multiplikation
der vom Flüssigkeitsmesser gezählten Mengenwerte mit der jeweiligen Temperaturdifferenz
zwischen Vor- und Rücklauf, welche im gezeichneten Fall z. B. durch zwei miteinander
gekuppelte Ausdehnungsfaltenrohre gegeben und übertragen wird, und die Summierung
der Einzelprodukte aus jeweiliger Flüssigkeitsmenge mal jeweiliger Temperaturdifferenz
wird auf einem neuen Weg erreicht, von dessen vielfach möglichen Varianten nur die
folgenden dargestellt sind: I. Nach Bild A ist in die Warm- oder Heißwasservorlaufleitung
I ein Flügelradflüssigkeitsmengenmesser bekannter Bauart 2, jedoch ohne das übliche
Zählwerk, eingeschaltet. Die Achse 3 des Nfengenmessers 2 treibt über eine Kupplung
4 oder über ein nicht gezeichnetes Übersetzungsgetriebe ins Langsame die Achse 5
eines aus Isolierstoff bestehenden drehbaren Zylinders 6 oder einer in ihrer Wirkung
ähnlichen Vorrichtung, z. B. eine Scheibe nach Bild C, an. In der Oberfläche des
Zylinders 6 sind nach Art von Kollektorlamellen verschieden lange Metallstreifen
7 bündig mit ihr eingelassen und elektrisch leitend miteinander verbunden, z. B.
durch Metallring 8. Dieser steht seinerseits leitend mit der im Zylinder befestigten
oberen Achse 9 in Verbindung, auf welcher mit möglichst geringer Reibung ein Stromabnehmer
I0, z. B. eine Feder o. dgl., schleift. Ein weiterer Stromabnehmer II, der als Schleiffeder,
Schleifdraht, Bürste, Rolle o. dgl. ausgebildet sein kann, berührt mit geringster
Reibung jeweils einen Punkt oder kleine Fläche der Zylinder- oder Scheibenoberfläche
mit ihren Metallstreifen 7, Lamellen oder Segmenten. Die Formgeltung der Metallstreifen,
Segmente usw. richtet sich nach dem gewollten Zweck. Im gezeichneten Fall sind z.
B. ihre Längen mit gleichen Änderungen, steigend von Metallstreifen zu Metallstreifen,
angenommen. Der Stromabnehmer 1 1 ist an einer in Führungen 12 und I3 senkrecht
verschiebbaren Schubstange 14 befestigt, deren jeweilige Stellung an einem Angriffspunkt
15 von der zwischen Vor-und Rücklauf herrschenden Temperaturdifferenz folgendermaßen
eindeutig gesteuert wird: Im Vorlauf I ist ein Temperaturfühler bekannter Bauart,
z. B. ein Bimetallstreifen oder eine mit einer Ausdehnungsflüssigkeit gefüllte in
den Wasserfluß hineinragende Hülse o. dgl., angebracht. Im gezeichneten Fall ist
wegen des besseren Wärmeübergangs und wegen eines erheblich größeren Volumens ein
an seinem einen Ende verschlossenes Spiralrohr I6 in einer Rohrermeiterung des Vorlaufes
angeordnet, um gleichzeitig den Str(5mungsxviderstand gering zu halten. Das andere
Ende des Spiralrohres I6 ist über eine Leitung 17 mit kleinem Querschnitt mit einem
Faltenrohrausdehner bekannter Bauart I8 verbunden, dessen Gehäuse fest gelagert
ist. Spiralrohr, Verbindungsleitung und Ausdehner sind zusammen mit einer Flüssigkeit
mit hohem Ausdehnungskoeffizienten gefüllt, z. B. mit Toluol, wobei der Flüssigkeitsinhalt
von I7 klein gegen denjenigen von i6 ist. Die Zeitung I7, der Ausdehner I8 und die
Vorlaufleitullg I werden durch Isolierung gegen Wärmeverluste geschützt. Ein Stift
I9 überträgt die Bewegung des Faltenbalges in I8 dergestalt nach außen, daß Gelenkpunkt
20 sich mit steigender Vorlauftemperatur proportional nach oben bewegt. L)ie gleiche
Einrichtung, also Spiralrohr 22 als Wärmefühler und Geber, Verhindungsleitung 23,
nusdehner 24, Stift 25 und Gelenkpunkt 26, ist für den Rücklauf vorhanden, nur in
umgekehrtem Sinn. I)urch eine mechanische Hebelverbindung oder eine sonstige Kupplung
zwischen 20 und 26 wird erreicht, daß der in der Mitte des Verbindungshebels 20
bis 26 angebrachte Gelenkpunkt 27 in Ruhe verbleibt, wenn zwischen Vor- und Rücklauf
keine Temperaturdifferenz besteht, unabhängig davon, welche Höhe die Vor-und Rücklauftemperaturen
aufweisen. Mit wachsender Temperaturdifferenz dagegeii hexvegt sich Gelenkpunkt
27 zwangsläufig und proportional mit ihr nach ohen. 27 ist direkt oder über einen
den Ausschlag von 27 evtl. vergrößernden Hebel oder über ein hydraulisches oder
sonstiges Getriebe bekannter Bauart mit Angriffspunkt 15 der Schul,-stange 14 so
verbunden, daß jeder Temperaturdifferenz eine eindeutige Lage von 14 und damit auch
des Stromabnehmers 1 1 entspricht; d. h. bei größer werdender Temperaturdifferenz
steigt 1 1 nach oben, bei kleiner werdender Temperaturdifferenz geht 1 1 nach unten
und bei Temperaturdifferenz gleich Null steht 1 1 auf dem untersten Punkt, wo ihm
kein Zylindermetallstreifen mehr gegenüberliegt und somit auch keine Kontaktgabe
erfolgen kann. Je höher 1 1 steht. um so mehr illetallstreiien kann i 1 hei einer
l Umdrehung des Zylinders I,erühren und entsprechend viel Kontakte geben. Ein einfaches
elektromagnetisches Zählwerk 28, wie es z. B. aus der Ferllsl>rechtechnik bekannt
ist, zählt mittels eines Klinkwerks oder Sperrklinkenrades 29 die Stromimpulse,
die der Elektromagnet 28 empfängt. Zu diesem Zweck gibt eine Gleich- oder Wechselstromquelle
30, Netzanschluß o. dgl. über eine Verlindut1gsleitung 31 und den Stromal>nehmer
1 1 so oft und so viel Stromstöße nach 28, als bei einer I)rehung des Zylinders
6 der Stromabnehmer 1 1 eine gemaß seiner durch den
Temperaturdifferenzgeber
eingestellten jeweiligen Höhenlage bestimmte Anzahl von Metallstreifen, Kontaktlamellen
usw. 7 berührt. Statt des Zählwerks 28 und 29 können auch Elektrizitätszähler bekannter
Bauart verwendet werden.
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2. Der mit der beweglichen Schubstange 14 bewegliche Stromabnehmer
ii kann auch gemäß Bild B als einfacher Schleifdraht 32, sog. Peitschenkontakt,
an einem drehbaren Hebel 33 angeordilet werden. Der Schleifdraht 32 kann die Lamellen
7 taiigential oder mittels eines besonderen t'unkt- oder Rollenkontaktes 34 praktisch
reilungsfrei berühren. Der Hebel 33 ist um Festpunkt 35 drehl,ar und bestreicht
mit 34 die gesamte Zylinderfläche. Er wird an Punkt 36 durch den Temperaturdifferenzgeber
20, 27, 26 direkt oder indirekt gesteuert. Statt der auf einer Zylinderoberfläche
angeordneten Lamellen 7 können diese auch nach Bild C beliebig in Sternform 37 auf
einer vom Flüssigkeitsmengenmesser 2 angetriebenen Scheibe angeordnet sein, wobei
ein Hebel 38, der um Festpunkt 39 drehbar ist und an Punkt 40 durch den Temperaturdifferenzgeber
gesteuert wird, eine an ihm angebrachte Kontaktfeder, Schleifdraht usw. 41 auf den
Lamellen oder Segmente schleifen läßt.
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Es ist ferner denkbar, daß statt des Zylinders mit seinen Lamellen,
Kontaktsegmenten o. dgl. ein Metallzahnrad mit entsprechend großer Zahnbreite henutzt
wird, dessen Zähne zwecks Erreichung der gleichen wie ollen beschriebenen unterbrochenen
(intermittieren(len) Kontaktgabe zweckentsprechend ausgel)ildet, z. B. ahgefräßt
sind. lAei diesen Gedanken sind u. a. folgende Kombinationen gegeben: a) Der vom
Flüssigkeitsmengenmesser angetriebene Segmentzylinder dreht sich in fester Höhenlage,
während der Temperaturdifferenzgeber die jeweilige Höhenlage des Stromahnehmers
nach Bild 4 oder ß steuert.
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1>) Der Segmentzylinder rotiert nicht, wird alter axial von dem
Temperaturdifferenzgeber verscholaien. Auf seiner Außen- oder Innenfläche rotiert
in fester Höhenlage der vom Flüssigkeitsmengenmesser angetriebene Stromabnehmer.
e) l)er Segmentzylinder steht fest, während auf seiner tußen- oder Iiinenfläche
der vom Flüssigkeitsmengenmesser angetriebene Stromabnehmer rotiert, dessen Höhenlage
gleichzeitig vom Temperaturdifferenzgeber gesteuert wird. d) An die Stelle des Segmentzylinders
tritt eine Segmentel)ellez die vom Flüssigkeitsmengenmesser durch ein Getriehe hin
und her bewegt wird, während die relative 1 auge des Stromabnehmers vom 1 eml)eraturdifferenzgel)er
gesteuert wird. e l)ie Segmentel>ene steht fest, während der Stromal)llellmer
vom Flüssigkeitsmengenmesser vorwiegend in der Längsrichtung der Segmente hin und
her hessegt wird und gleichzeitig in seiner relativen l age zu den Segmenten vom
Temperaturdifferenzgeler gesteuert wird.
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Statt durch elektrische Kontaktgabe können auch rein mechanische
Impulse von dem rotierenden Zylinder, Zahnrad, Scheibe usw. auf ein Zählwerk in
folgender einfacher Weise übertragen werden: Die beschriebenen Metallstreifen, Lamellen,
Segmente, Zähne usw. werden aus magnetisierbarem Material hergestellt. Ihnen steht,
ohne sie direkt zu berühren, an Stelle des Stromabnehmers, Schleiffeder usw. 1 1
oder 34 oder 41 mit geringstem Abstand ein maguetischer Anker, z. B. ein Gabelmagnet
mit seinen Polen gegenüber, so daß der Magnetfluß dieser Pole sich jeweils über
eine oder über mehrere Lamellen scl;iließen kann und damit den Magnet zum Ansprechen
und Ausschlag bringt. Der Magnet oder Aitker wird, genau wie beim Stromabnehmer
II beschrieben, in der gleichen Weise von dem Temperaturdifferenzgeber in seiner
Stellung derart gesteuert. daß er bei Rotation des Zylinders oder der Scheibe jeweils
mehr oder weniger Segmenten, Lamellen usw. gegenübersteht und beim jedesmaligen
N%rbeigang eines oder mehrerer Segmente entsprechend viele kleine Bewegungen, ähnlich
wie der Anker der bekannten elektrischen Läutewerke oder Zählwerke ausführt, welche
zur Betätigung eines Mengenzählwerks ausreichen. Auf diese Weise wird die gesamte
Einrichtung unabhängig von einer l>esonderen Stromquelle und besteht lediglich
aus mechanischen Teilen unter Zuhilfenahme von Magneten.
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Die gleiche Wirkung ist auch ohne Benutzung magnetischer Materialien
dadurch erzielbar, daß die verschieden langen Segmentstreifen erhaben oder vertieft,
z. B. als Zähne ausgebildet werden und über einen Tasthebel, der vom Temperaturdifferenzgeber
vorwiegend in der Längsrichtung der Segmente hin und her geschoben wird, mehr oder
weniger Impulse an das Zählwerk übermitteln.
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3. I)ie angegebene Einrichtung eignet sich auch für solche Mengenzählungen,
bei denen nicht, wie vorbeschrieben, zwei voneinander unabhängige zeitlich variable
Meßgrößen gleichzeitig miteinander multipliziert und gezählt werden sollen, sondern
hei denen nur eine einzige zeitlich variable Meßgröße erfaßt und über einen beliebigen
Zeitraum summiert werden soll. Dies ist z. B. der Fall bei allen Meßgeräten, welche
lediglich Durchflußmengen zählen sollen und auf der Durchflußmengenmessung nach
dem Stau- oder Differenzdruckverfahren beruhen. Diese Druckdifferenzen werden dann
an Stelle der unter I. und 2. erwähnten Temperaturdifferenzen auf den beweglichen
Stromahrrehmer 1 1 oder den beweglichen Magnetgeber usw. übertragen. Dahei wird
der rotierende Teil, wie Zylinder. Scheibe o. dgl., nicht mehr von dem zu messenden
Medium selbst, sondern durch eine motorische Hilfseinrichtung gleichmäßig angetrieben,
z. B. durch einen kleinen Synchronmotor, Uhrwerk o. dgl.
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Gaiiz allgemein können auf diese Weise alle Meßwerte erfaßt und summiert
werden, die sich in der Zeiteinheit ändern. Ändert sich zusätzlich dahei noch eine
zweite Größe, wie z. B. bei Dampfmengenmessungen das spezifische Volumen in Abhängigkeit
vom jeweiligen Dampfdruck, so kann auch diese Änderung mit dem vorbeschriebenen
Ver-
fahren miterfaßt und in die Zählung einbezogen werden.
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Ebenso wie Wärmemengen können auch Kältemengen mit der vorbeschriebenen
Einrichtung gezählt werden, wenn die betreffenden Kältemengen an strömende flüssige,
dampf- oder gasförmige Medien gebunden sind.
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PATENTANSPROCHE: I. Mengen-Zähler, insbesondere Wärmemengen- und
Kältemengenzähler, bestehend aus an sich bekannten Elementen, wie Flüssigkeitsmengenmesser,
Wärmefühlern, mechanisch oder elektrisch gesteuertem Zählwerk, Elektrizitätszähler
u. dgl., welche getrennt voneinander die sich in der Zeiteinheit ändernden Durchflußmenge
und die sich unabhängig davon in der gleichen Zeiteinheit ändernden Temperaturunterschiede
zwischen Vor- und Rücklauf messen, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks fortlaufender
Multiplikation und Addition dieser Werte ein elektrisch gesteuertes Zählwerk, Elektrizitätszähler
o. dgl. aus einer beliebigen Stromquelle über eine vom Flüssigkeitsmengenmesser
angetriebene Vielfachkontaktvorrichtung mit verschieden langen Kontaktsegmenten
Stromstöße erhält, wobei die Vielfachkontaktvorrichtung entweder vom Flüssigkeitsmengenmesser
angetrieben und der die Kontaktsegmente berührende Stromabnehmer als beweglicher
Schleifkontakt, Rollenkontakt oder in ähnlicher Weise ausgeführt und so gelagert
ist, daß er zwangsläufig durch die von dem oder den Temperaturfühlern gegebenen
wechselnden Temperaturunterschiede vorwiegend in der Längsrichtung der Kontaktsegmente
hin und her verschiebbar ist, oder daß der Stromabnehmer vom Flüssigkeitsmengenmesser
angetrieben ist, während die Vielfachkontaktvorrichtung von dem Temperaturdifferenzgeber
relativ in ihrer Lage zu dem Stromabnehmer verschiebbar ist, oder daß die Vielfachkontaktvorrichtung
fest steht, während der Stromabnehmer vom Flüssigkeitsmengenmesser angetrieben und
gleichzeitig seine relative Lage zur Vielfachkontaktvorrichtung vom Temperaturdifferenzgeber
gesteuert ist.
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2. Mengen-Zähler, insbesondere Wärmemengen- und Kältemengenzähler,
bestehend aus an sich bekannten Elementen, wie Flüssigkeitsmengenmesser, Wärmefühlern,
mechanisch oder elektrisch gesteuertem Zählwerk, Elektrizitätszähler u. dgl., welche
getrennt voneinander die sich in der Zeiteinheit ändernden Durchflußmengen und die
sich unabhängig davon in der gleichen Zeiteinheit ändernden Temperaturunterschiede
zwischen Vor- und Rücklauf messen, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks fortlaufender
Multiplikation und Addition dieset werte ein unmittelhar mechanisch oder durch elektrische
Übertragung gesteuertes Zählwerk, Elektrizitätszähler o. dgl. seine Impulse aus
einer beliebigen Stromquelle dadurch erhält, daß ein beweglicher magnetischer Anker,
der zwangsläufig durch die von dem oder den Temperaturfühlern gegebenen wechselnden
Temperaturunterschiede zwischen Vor- und Rücklauf vorwiegend in der Längsrichtung
verschieden langer magnetisierbarer Metallstreifen hin und her verschiebbar ist,
welche auf der Oberfläche einer von dem Flüssigkeitsmengenmesser angetriebenen Trommel,
Scheibe, Ebene o. dgl. angebracht sind, bei deren Vorbeigang anspricht und das Zählwerk
betätigt, oder daß die z. B. als Zähne ausgebildeten Segmentstreifen über einen
Tasthebel, der vom Temperaturdifferenzgeber vorwiegend in der Längsrichtung der
Segmente oder Zähne hin und her verschiebbar ist, mehr oder weniger Impulse an das
Zählwerk übermitteln.