Wärmemesser zum Messen der durch ein strömendes Medium abgegebenen Wärmemenge
Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmemesser zum Messen der durch ein strömendes Medium abgegebenen Wärmemenge, welcher Wärmemesser mit einem Strömungsmesser und zwei Bourdon-Thermometern versehen ist, deren Ausschlagdifferenz ein zwischen dem angetriebenen Organ des Strömungsmessers und einem Zählwerk angeordnetes Kupplungsorgan beeinflusst.
Man kennt bereits einen Wärmemesser dieser Art, wobei der Strömungsmesser einen gezahnten Zylinder antreibt und wobei der zwischen diesem Zylinder und einem Zählwerk angeordnete Kupplungsmechanismus ein Zahnrad besitzt, däs durch einen schwenkbaren Hebel verschoben wird, welcher Hebel durch ein mit beiden Bourdon-Federn verbundenes Hebelsystem bewegt wird.
Die Erfindung hat den Zweck, einen Wärmemesser der obenerwähnten Art derart zu verbessern, dass der zwischen den Bourdon-Federn und dem Zählwerk angeordnete Übertragungsmechanismus des Wärmemessers einfacher ausgeführt werden kann. Erfindungsgemäss treibt jede Bourdon-Feder eine Spindel an und sind diese Spindeln koaxial angeordnet und je mit einem radialen Arm versehen, wobei der eine Arm ein zwischen dem Strömungsmesser und dem Zählwerk des Wärmemessers angeordnetes Kupplungsorgan einschaltet und der andere Arm dieses Kupplungsorgan ausschaltet. Dieses Kupplungsorgan kann aus einem verschiebbaren oder verschwenkbaren Stift oder dergleichen bestehen, welcher Stift durch ein vom Strömungsmesser angetriebenes Organ getragen wird und eine mit dem Zählwerk verbundene Antriebsscheibe angreifen kann.
Bei dieser Ausführung braucht zwischen jeder Bourdon-Feder und der Spindel des entsprechenien Armes nur ein einziger Hebel vorhanden zu sein, so dass die Zahl der Drehpunkte des zwischen den Bourdon-Federn und dem Zählwerk angeordneten Ubertragungsmechanis- mus so klein wie möglich ist und der Wärmemesser nicht nur einfacher, sondern auch empfindlicher wird und beim Richten leichter verstellt werden kann.
Ein Wärmemesser dieser Art zeigt bekanntlich das Produkt M (T1-T2) an, worin M die durchgeströmte Menge des Mediums, z. B. des Wassers, T1 die Temperatur des zugeführten und T2 die Temperatur des abgeführten Mediums ist. Die Person, die in einer bestimmten Zeitspanne eine Wassermenge M durch eine Heizvorrichtung strömen lässt und darin dieses Wasser um T1-T2 = t" abkühlen lässt, nimmt in dieser Zeitspanne daher ebensoviel Wärme ab und würde dafür also ebensoviel bezahlen wie eine andere Person, die in derselben Zeitspanne z. B. eine Wassermenge 1/2 M verbraucht und dieses Wasser um T1-T' = 2t abkühlen lässt.
Aber der grössere Wasserverbrauch M in einer bestimmten Zeitspanne erfordert eine grössere Kapazität der Vorrichtung zur Lieferung von Heizwasser und verursacht grössere Verluste in den Leitungen als der kleinere Wasserverbrauch 1/2 M in derselben Zeitspanne. Ausserdem bringt der Wasserverbrauch mit einer höheren Durchschnittstemperatur (T1-1/2 t)O durch Leitung und Strahlung grössere Wärmeverluste mit sich als der Wasserverbrauch mit einer niedrigeren Durchschnittstemperatur (T,-t)".
Der erste Verbraucher ist deshalb für den Wärmelieferanten unvorteilhafter als der zweite.
Der erfindungsgemässe Wärmemesser kann nun noch derart verbessert werden, dass er bei einem für den Wärmelieferanten unvorteilhaften Wärmeverbraucher in einem bestimmten Messbereich einen höheren Wert anzeigt als ein gleichartiger Wärmemesser bei einem zweiten Verbraucher. Diese Verbesserung kann dadurch erreicht werden, dass der auf die Temperatur des zuströmenden Mediums wir kende Arm frei drehbar auf seiner Spindel angeord net und durch eine Feder belastet ist, die diesen Arm gegen einen an dieser Spindel befestigten Mitnehmer zu drücken versucht, und dass zwischen beiden Armen ein verstellbares Anschlagorgan angeordnet ist, mit
Hilfe dessen der kleinstmögliche Winkel zwischen den beiden Armen eingestellt werden kann.
Bei dieser Ausführung wirkt der Wärmemesser derart, dass, wenn ein Verbraucher durch Verwen dung einer grossen Strömungsintensität des durch strömenden Mediums dieses Medium weniger als auf den Wert abkühlen lässt, der der Einstellung des zwischen beiden Armen vorhandenen Anschlagorgans entspricht, der Wärmemesser das Produkt dieses letzteren Wertes und der durchgeströmten Medium menge anzeigt, was mehr ist, als wenn der Wärmemesser in der Weise gemäss der ersterwähnten Ausführung genau das Produkt des Temperaturunter schiedes zwischen der Einfuhr und der Abfuhr der Heizvorrichtung und der durchgeströmten Wassermenge angegeben hätte.
Dadurch, dass der auf die Temperatur des zu strömenden Mediums wirkende Arm frei drehbar auf seiner Spindel angeordnet ist, kann dieser Arm unter Zwischenschaltung des Anschlagorgans durch den anderen Arm verdreht werden, ohne dass die Bourdon Feder belastet wird, wenn die Temperatur des abgeführten Mediums zu viel zunimmt. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Arme nicht mehr aus gelenkig miteinander verbundenen Teilen zu bestehen brauchen.
Zur Erläuterung dient die Zeichnung, die zwei Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise darstellt; darin zeigen:
Fig. 1 teilweise einen senkrechten Durchschnitt und teilweise eine Ansicht des Antriebes des Wärmemessers,
Fig. 2 einen waagrechten Querschnitt nach der Linie II-II in Fig. 1,
Fig. 3 teilweise einen Durchschnitt und teilweise eine Ansicht eines Kupplungsorgans,
Fig. 4 teilweise einen senkrechten Durchschnitt und teilweise eine Ansicht einer Variante des Antriebes nach Fig. 1-3 und
Fig. 5 einen waagrechten Querschnitt nach der Linie II-II in Fig. 4.
Der Wärmemesser 1, von dem nur der obere Teil des Gehäuses dargestellt ist, treibt ein Zahnrad 2 an. Mit 3 und 4 sind zwei Bourdon-Federn angegeben, die je einen Teil je eines Thermometers bilden, dessen Temperaturfühler durch ein Rohr 5 mit der entsprechenden Feder verbunden ist. Bei Verwendung des Wärmemessers in einer mit warmem Wasser gespeisten Heizanlage steht der mit der Bourdon-Feder 4 verbundene Fühler mit dem der Anlage zuströmenden warmen Wasser und der andere Fühler mit dem die Anlage verlassenden abgekühlten Wasser in Verbindung. An einem freien Ende jeder Bourdon-Feder 3 bzw. 4 ist ein Hebel 6 bzw. 7 befestigt, der je einen ortsfesten Drehpunkt 8 hat und von dem das andere freie Ende die Gestalt eines Zahnsegmentes 9 hat.
Das Zahnsegment 9 des Hebels 6 greift in einem Ritzel 10 ein, das an einer drehbar gelagerten Spindel 11 befestigt ist, auf der am oberen Ende ein radial gerichteter Arm 12 fest angeordnet ist. In gleicher Weise wirkt das Zahn segment 9 des Hebels 7 mit einem Ritzel 13 zusammen, das an einer drehbar gelagerten Spindel 14 befestigt ist.
Das durch den Wassermesser angetriebene Zahnrad 2 greift in eine Verzahnung 16 einer koaxial um die Spindel 11 gelagerten Scheibe 17 ein, die einen radialen Arm 18 trägt, an dem ein Halter 19 befestigt ist. In einer Bohrung des Halters 19 kann ein Schieber 20 verschoben werden, der an seinem oberen Ende einen Stift 21 trägt. Im Halter 19 ist ausserdem eine Welle 22 drehbar gelagert, die durch ein rundes Loch 23 des Schiebers 20 hindurchgeführt ist und in diesem Loch einen exzentrischen Teil 24 aufweist so dass bei Verdrehung dieser Welle der Schieber verschoben wird. Der Schieber ist mit einem Stift 25 versehen der in einen Schlitz 26 des Halters 19 greift und den Schieber gegen Verdrehung sichert. Quer zur Welle 22 sind zwei Stifte 27 und 28 angeordnet, die miteinander einen Winkel von etwa 900 einschliessen. Weiter ist die Welle 22 durch einen Arm 29 beschwert.
Koaxial um die Spindel 14 ist eine Scheibe 30 drehbar gelagert, welche mit einer Kronverzahnung 31 versehen ist, in die der Stift 21 des Schiebers 20 greifen kann. Die Scheibe 30 bildet ein Ganzes mit einem Zahnrad 32, in das das Antriebsrad 33 eines Zählwerkes 34 eingreift.
Die Lage des Armes 12 wird durch die Bourdon Feder 3, und die Lage des Armes 15 wird durch die Bourdon-Feder 4 beeinflusst, so dass der zwischen den Armen 12, 15 eingeschlossene Winkel von der Temperaturdifferenz des kalten und des warmen Wassers abhängig sein wird. Nimmt die Temperatur des warmen Wassers zu, so bewegt sich der Arm 15 in die Richtung des Pfeiles a und wird der Winkel zwischen den Armen 12 und 15 daher grösser. Strömt nun Wasser durch die Anlage, so wird der Arm 18 mit dem Halter 19 durch den Wassermesser in die Richtung des in Fig. 2 angegebenen Pfeiles b gedreht werden.
Während dieser Drehung stösst der Stift 27 gegen den Arm 15, so dass die Welle 22 eine Viertelumdrehung gedreht wird und der Schieber 20 nach unten verschoben wird. Dadurch wird der Stift 21 in die Kronverzahnung 31 der Scheibe 30 gezogen, so dass diese Scheibe durch den Wassermesser mitgenommen wird. Das Zählwerk 34 wird dann angetrieben. Durch die Verdrehung der Welle 22 wird der Stift 28 nach unten geschwenkt, so dass er ein wenig später gegen den Arm 12 stösst. Infolgedessen wird die Welle zurückgedreht, wodurch der Schieber 20 wieder hochgeschoben und der Stift 21 wieder aus der Verzahnung 31 gehoben wird, so dass das Zählwerk 34 wieder zum Stillstand kommt. Die Endlagen der Welle 22 werden durch eine darauf sitzende, Aussparungen aufweisende Scheibe 35 und einen am Halter 19 angeordneten Anschlagstift 36 bestimmt.
Es wird klar sein, dass die Verdrehung der Scheibe 30, die das Zählwerk 34 antreibt, sowohl von der Drehung des Zahnrades 2 des Wärmemessers als auch vom zwischen den Armen 12 und 15 eingeschlossenen Winkel, daher von der durch die Bourdon-Federn 3 und 4 angegebenen Temperaturdifferenz abhängig ist.
Die Arme 12 und 15 weisen je ein Gelenk 37 auf, so dass die Stifte 27, 28 des Halters nur bei der in Fig. 2 durch den Pfeil b angegebenen Drehrichtung durch die Arme 12, 15 umgelegt werden.
Mit dem Hebel 6 ist ein Arm 38 und mit dem Hebel 7 ist ein Arm 41 verbunden. Jeder dieser Arme weist ein Zahnsegment 40 auf, mit dem über ein Ritzel ein Zeiger 39 bzw. 42 angetrieben wird. Die Zeiger 39, 42 zeigen auf einer Skala die Temperatur des abgeführten bzw. des zugeführten Wassers an.
Der Wärmemesser nach Fig. 4 und 5 unterscheidet sich von demjenigen nach Fig. 1, 2, 3 durch das Folgende:
Die Spindel 14 trägt in der Nähe ihres unteren Endes einen frei drehbaren, radial gerichteten Arm 15 und einen fest mit ihr verbundenen Mitnehmer 43, der mit einem radialen Stift 44 gegen einen axialen Stift 45 des Armes 15 stossen kann, wenn die Spindel 14 bei zunehmender Temperatur des der Anlage zuströmenden Wassers in der Richtung des Pfeiles a in Fig. 5 verdreht wird. Eine Feder 46, die einerseits am Stift 45, anderseits am Mitnehmer 43 befestigt ist, versucht, den Arm 15 mit seinem Stift 45 gegen den Mitnehmerstift 44 gedrückt zu halten.
Durch einen Bolzen 47 ist ein Anschlagorgan 48 schwenkbar und festsetzbar am Arm 12 befestigt.
Dieses Anschlagorgan ist mit einem axialen Stift 49 versehen, gegen den der Arm 15 stossen kann. Mit Hilfe dieses Anschlagorgans kann der minimale Winkel zwischen den Armen 12 und 15 eingestellt werden. Der Zweck dieser Einstellung wird hiernach näher erläutert werden.
Die Lage des Armes 12 ist, wie bereits mitgeteilt worden ist, durch die Bourdon-Feder 3 und daher durch die Temperatur des die Heizanlage verlassenden Wassers bestimmt und die Lage des Stiftes 44 des Mitnehmers 43 wird durch die Bourdon-Feder 4 und daher durch die Temperatur des der Anlage zuströmenden Wassers gesteuert. Nimmt nun die Temperatur des Wassers bei dem Zufluss der Anlage zu, so wird der Stift 44 in der Richtung des Pfeiles a verdreht, aber nimmt die Temperatur des Wassers beim Abfluss der Anlage zu, so wird der Arm 12 in der Richtung des Pfeiles a verdreht. Kommt der Mitnehmer 44 mit dem Stift des Armes 15 in Berührung, so wird dieser Arm durch den Stift 44 mitgenommen.
Mit Hinweis auf die Beschreibung des ersten Ausführungsbeispieles wird es klar sein, dass der Winkel, um welchen das Zählwerk 34 verdreht wird, vom zwischen den Armen 12 und 15 eingeschlossenen Winkel abhängig ist. Entspricht dieser Winkel zwischen den Armen 12 und 15 dem Winkel zwischen dem Mitnehmerstift 44 und dem Arm 12, so wird die Verdrehung des Zählwerkes 34 proportional der durch die Bourdon-Federn 3 und 4 angegebenen Temperaturdifferenz sein. Der minimale Winkel zwischen den Armen 12 und 15 ist aber durch die Anschlagorgane 48, 49 bestimmt. Wird das Anschlagorgan 48 verdreht, so kann man den minimalen Winkel verstellen.
Ist nun die Temperaturdifferenz zwischen dem zugeführten und dem abgeführten Wasser, das heisst ist die Abkühlung des Wassers in der Anlage kleiner, als mit dem durch die Anschlagorgane 48, 49 eingestellten Winkel zwischen den Armen 12 und 15 übereinstimmt, so wird der Mitnehmerstift 44 sich irgendwo zwischen diesen Armen befinden und wird die Verdrehung des Zählwerkes 34 nicht mehr der wirklichen Temperaturdifferenz entsprechen, sondern mit der durch den eingestellten Winkel zwischen diesen Armen simulierten Temperaturdifferenz übereinstimmen, so dass das Zählwerk mehr anzeigt, als der Wirklichkeit entspricht.
Ist dagegen die Abkühlung des Wassers so gross, dass durch die Rückdrehung der Arme 12 und 15 in bezug auf den Mitnehmerstift 44 der Arm 15 mit seinem Stift 45 gegen den Stift 44 stösst, so dass der Arm 15 nicht weiter mit dem Arm 12 zurückgeht, sondern eine der Anfangstemperatur des Wassers entsprechende Lage einnimmt und behält, so wird der zwischen den Armen 12 und 15 eingeschlossene Winkel der gemessenen Temperaturdifferenz proportional sein und wird das Zählwerk 34 das Produkt dieser Temperaturdifferenz und der Menge durchgeströmten Wassers, daher die abgegebene Wärmemenge, genau anzeigen.
Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen ist es nicht nötig, dass der Stift 21 in die Zähne der Scheibe 30 eingreift. Die Scheibe 30 könnte auch durch Reibung mitgenommen werden.