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Wärntemengenmesser zum Messen der von einem strömenden Medium abgegebenen
Wärmemenge Zum Festen der von einem str(imenden Medium, z. B. vom Wasser in einer
Heizanlage, abgegebenen Wärmemenge hat man Wärmemengenmesser vorgeschlagen, welche
mit einem Strömungsmesser und zwei Bourdonfederthermometer versehen sind, deren
Ausschlag auf ein Zählwerk übertragen wird.
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Die bisher l>ekannten Wärmemengenmesser dieser Art weisen den
Übelstand auf, daß sie nicht genau arbeiten und die vorliegende Ertindung l>ezweckt
nun einen Wärmemengenmesser zu erzielen, der in einem großen Temperaturbereich genau
arbeitet und doch einen einfachen Bau aufweist.
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Ertindungsgemäß treibt der Strömungsmesser eine Zahnwalze an. deren
Zähnezahl sich in axialer Richtung ändert und welche Walze mit einem Zahnrad zusammenarbeitet,
das auf einer Welle axial verschiebbar ist, die das Zählwerk antreibt und welches
Zahnrad durch einen Schwinghebel verschoben wird, der einen festen Drehpunkt hat
und lose am verschiebbaren Zahnrad anliegt, wobei an diesem Hebel ein schwebender
Hebel drehbar gelagert ist und an jedes Ende dieses letzteren eine Bourdonfeder
angreift. Um Klemmen des verschiebbaren Zahnrads auf der Welle zu vermeiden und
doch eine triftige Führung des Zahn rads zu gewährleisten, weist die Welle vorzugsweise
einen winkligen, z. B. einen quadratischen Querschnitt auf. I)a der Schwinghebel
einen festen Drehpunkt
hat, ändert sich seine Lage in bezug auf
das verschiebbare Zahnrad und um dabei eine proportionale Verschiebung des Zahnrads
zu erzielen ist wenigstens eine der miteinander zusammenarbeitenden Flächen des
Hebels und der Nahe des Zahnrads gewölbt.
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In der Zeichnung, in welcher ein Ausführungsbeispiel der Wärmemengenmesser
nach der Erfindung dargestellt ist, zeigt Fig. 1 das Getriebe des Messers in Seitenansicht;
Fig. 2 ist eine Draufsicht des Messers mit waagerechtem Schnitt nach der Linie II-II
in Fig. I; Fig. 3 und 4 zeigen eine Seitenansicht bzw. eine Draufsicht des Schwinghebels
nach einer geänderten Ausführungsform.
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Der Wassermesser I, von welchem nur der obere Teil des Gehäuses in
der Zeichnung dargestellt ist, ist z. B. mit einem nicht dargestellten Flügelrad
versehen, dessen Achse 2 unter Vermittlung eines Zahnradgetriebes 3 eine Zahnwalze
4 antreibt. Die Achse der Walze 4 trägt an ihrem oberen Ende ein Zahnrad 5, das
ein Zähhverk 6 antreibt, auf welchem somit die durch den Messer fließende Wassermenge
abgelesen werden kann.
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Mit 7 und 8 sind zwei Bourdonfedern bezeichnet, welche je zu einem
Thermometer gehören, von denen das eine sich im in die Heizanlage einströmenden
heißen Wasser und das andere sich im rückströmenden abgekühlten Wasser befindet.
Am freien Ende jeder Bourdonfeder ist eine Stange g bzw.
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10 gelenkig befestigt, und diese Stangen sind je mit einem Arm eines
Hebels 1 1 gelenkig verbunden, der auf einem Zapfen I2 drehbar gelagert ist, welcher
von einem auf einer Achse 13 hefestigten Arm 14 getragen wird. Die Achse I3 trägt
weiter einen Hebelarm I5, der auf ein Zahnrad I6 wirkt, das auf einer quadratischen
Achse I7 verschiebbar ist und in die Verzahnung der Walze 4 eingreifen kann. Die
Nabe I8 des Zahnrads I6 ist gewölbt und an dieser gewölbten Fläche liegt das gahelförmige
Ende 19 des Hebels an. Die Achse I7 trägt an ihrem oberen Ende ein Zahnrad 20, das
ein Zählwerk 21 antreibt.
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I)ie Thermometer und somit auch die Bourdonfedern 7 und 8 sind mit
Quecksilber gefüllt, das unter einem sehr hohen Druck von z. B. I50 at steht. Die
Federn, welche vorzugsweise eine gleiche Form haben, sind derart angeordnet, daß
l>ei Ausdehnung des Quecksilbers das freie Ende der Federn sich nach parallelen
Linien a bzw. b bewegt. Falls das einströmende Wasser die gleiche Temperatur wie
das rücklaufende Wasser hat, bleibt der Drehpunkt I2 des schwebenden Hebels 11 auf
seinem Platz. Zufolge der Temperaturdifferenz, welcher die Thermometer unterworfen
sind, wird der Drehpunkt 12 des schwebenden Hebels II jedoch versetzt, so daß die
in festen Lagern gestützte Achse I3 gedreht wird und der Hebelarm 15 das Zahnrad
I6 auf der Welle I7 verschiebt. Dieses Zahnrad gelangt dadurch zum Eingriff mit
der Verzahnung der Walze 4, so daß die Walze das Zahnrad 16 und daher auch die Welle
I7 dreht, welche das Zählwerk 2I antreil)t. Da die Zähnezahl auf der Walze nach
oben hin größer wird, wird das Zahnrad 16 entsprechend der Verschiebung, welche
es vom Hebel 15 erhält. üi)er eine größeren Winkel gedreht so daß die Anzeige des
Zählwerks 2I sowohl voll der l)rehung des Flügelrads des Wassermessers wie vom Ausschlag
der Bourdonfedern 7, 8 abhängig ist. Der Mechanismus zum Verschiel>en des Zahnrads
16 und die Änderung der Zähnezahl der Walze 4 sind derart. daß auf dem Zählwerk
das Produkt der durchströmenden Wassermenge mit der Temperaturdifferenz, d. h. die
Wärmemenge, abgelesen wird. Der Mechanismus ist dahei derart ausgebildet. daß die
Verschiebung des Zahnrads 16 in geradem Verhältnis zu der von den heiden Hourdonietlerthermometern
angegebenen Temperaturdifferenz steht. Die Größe der Verschiebung des Zahnrads 16
kann geändert werden durch Verstellen des l)rebzapfens 12 des schwebenden Hebels
1 1 in einem Schlitz des ITebelarms 14, wodurch die wirksame Länge dieses Arms geändert
wird.
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Es sei bemerkt, daß l>eim in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel
die Zähnezahl auf dem unteren Teil der Walze 4 gleichbleibt. so daß fiir diesen
Teil der Verschiebung ctes Zahnrads 16 unabhängig von der Temperaturdifferenz eine
konstante Mindestwärmemenge auf clas Zählwerk registriert wird. Diese Mindestwärmemenge
kann z. B. his eine Temperaturdifferenz von 200 C gültig sein.
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Der nicht mit Zähnen besetzte Teil der Walze 4 soll einen etwas kleineren
Radius als der Grund der Zähne hahen, damit Drehung des verschiel)-haren Zahnrads
I6 durch Reibung am ungezahnten Teil des Walzenumfangs vermieden wird. Auch ist
der Tatsache Rechnung zu tragen. daß hei einer unterbrochenen Verzahnung das angetriebene
Rad bereits gedreht wird, ehe die Zähne völlig ineinander eingreifen, so daß der
Drehwinkel des Rads größer ist als der Winkel. welcher der Länge des gezahnten Bogens
der antriebenden Walze entspricht.
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Bei der Ausbildung des Schwinghebels nach Fig. 3 und 4 ist das gabelförmige
Ende 19 des Hel>els 15 zu einem selbständigen Teil gebildet, der mittels eines
Zapfens drehbar in einem Blöckchen 22 gelagert ist. Dieses Blöckchen ist seinerseits
drehbar auf einem am Hebel 15 befestigten Stift 23, so daß die Gabel 19 um zwei
senkrecht zueinander gerichteten Achsen drehen kann. wodurch die Gabel eine genau
vertikale Bewegung ausfiihren kann und ein triftiges Anliegen der Walze 19 an der
gewölbten Fläche der Nabe 18 des Zahnrads gewährleistet ist.
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Der beschriebene Wärmemengenmesser kann auf Wassermessern jeder Art,
die mit einem trocken laufenden Zählwerk versehen sind, angeordnet werden, wobei
dann nur dieses Zählwerk zu entfernen ist. Die Genauigkeit und die Anlaufgrenze
des Wassermessers werden durch die Anordnung des Wärmemengenmessers günstig beeinflußt,
da an der Stelle des trocken laufenden Zählwerks nur
die Zahnwalze
4 und zwei einfache Zählwerke treten.
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Der Wärmemengenmesser nach der Erfindung kann falls erwünscht für
Doppeltarif eingerichtet werden. Tn diesem Falle werden die einzelnen Zählwerke
6, 21 für Wasser und Kalorien, beide oder nur das Zählwerk für Kalorien, durch Doppeltarifzählwerke
ersetzt, so daß z. B. ein besonderer Nachttarif berechnet werden kann. Ein solches
Doppeltarifzählwerk kann aus zwei einzelnen Zählwerken l)estehen. die von einem
Differentialgetriebe, das mittels eines durch einen Zeitschalter erregten Relais
umgeschaltet wird, abwechselnd angetriel)en werden.
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Es sei bemerkt, daß statt des inneren Endes der Bourdonfedern 7.
8 auch das äußere Ende derselhen fest sein kann. so daß in diesem Falle die Stangen
9 und to am inneren Ende der Federn angreifen müssen. Die Zäliiiezabl der Walze
4 könnte statt nach aufwärts auch nach unten größer werden.