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Kippspannwerk für Ventilgasmesser Bei trockenen Gaszählern mit Kippspannwerk
zur Ventilumschaftung ist der die Umschaltung vermittelnde, die langsame Bewegung
des Antriebsmittels (Membran, Membrangestänge) in eine plötzliche Umschaltbewegung
umsetzende Kraftspeicher mit seinen freien Enden einerseits mit dem Antrieb (Membran),
andererseits mit dem Abtrieb (Ventilumschalthebel) verbunden. Als Kraftspeicher
werden Blatt- oder Schraubenfedern verwendet. Diese werden entsprechend der Membranbewegung
gespannt, bis das bezügliche Hebelsystem eine bestimmte Stellung eingenommen hat.
Danach werden sie unter plötzlicher Freigabe und Verstellung des mit ihrem anderen
Ende starr verbundearen, zu den Ventilen führenden Hebels entspannt.
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Für solche Gaszähler liegen verschiedene, sich zum Teil widerstrebende
Aufgaben vor.
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Notwendig ist eine. schnelle Umschaltung der Ventile, damit nicht
ungemessenes Gas den Zähler durchströmen kann, ferner ein fester Aufsatz der Ventile
auf den Ventilsitzen, damit die Ventile sich nicht von selbst öffnen können. Dies
ließe sich zwar mit entsprechend starken Federn erreichen. Hiergegen spricht aber,
daß das mit der Membranbewegung zu spannende Federsystem wesentlich zu der rvechselnden
mechanischen Belastung des Meßwerkes beiträgt und also Ursache zu melrr oder weniger
großen D rucks chwankungen ist. Weiter sind große Umschaltwege wegen der damit verbundenen
wesentlich stärkeren Spannung der Feder nicht möglich.
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Diese Schwierigkeiten werden gemäß der Erfindung dadurch überwunden,
daß die die Umschaltung vermittelnde Blattfeder sich zwiaschen einem vom Memhrangestänge
verstellten Punkt über einen Angriffspunkt des Umschalthebels zu einem Befestigungspunkt
erstreckt. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß der von dem Membrangestänge
verstellte Punkt oder der Angriffspunkt oder auch beide als Gleitführung ausgebildet
sind, in der die Blattfeder in ihrer Längsrichtung frei gleiten kann. Bei dem erfindungsgemäß
ausgefülhrten Gaszähler wird trotz verhältnismäßig schwacher Federspannung eine
hohe Umschaltgeschwindigkeit erzielt. Der Umschalthebel kann einen großen Weg ausführen,
ohne daß die Federspannung merklich zunimmt. Ferner kann das wirksame Stück der
Feder mit wachsendem. Membranausschlag länger werden, da die Feder nur an ihrem
einen Ende fest eingespannt, mit ihrem freien Ende jedoch gleitend geführt ist.
Bei der Erfindung werden stabförmige Federn, vorzugsweise Blattfedern, verwendet.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels
näher beschrieben.
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Abb. 1 zeigt das neue Kippspannwerk in Ansicht im Augenblick vor
dem Umschalten, Abb. 2 im Augenblick nach dem Um- -schalten.
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Bei der Ausführung nach den Abb. I und 2: ist I eine Achse, die von
der nicht dargestellten Gasmess ermembran beim Durchströmen des Gases hin und her
gedreht wird entsprechend der hin und her gehenden Bewegung der Membran. Auf dieser
Achse sitzt eine Scheibe 2, die somit zu dem Membrangestänge gehört. Die Scheibe
trägt auf ihrem Umfang zwei Abreißsegmente 3 und 4.
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Außerdem hat sie einen Hebel 5, der je nach den örtlichen Verhältnissen
verschieden lang sein kann. Der Hebel trägt eine Gieitführung, die im vorliegenden
Falle aus zwei Stiften 6 besteht.
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Diese Gleitführung könnte beispielsweise auch aus einem geschlitzten,
fest oder drehbar am Hebel 5 befestigten Zapfen bestehen.
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Die Achse 7 trägt den Ventilumschalthebel 8 und überträgt die hin
und her schwenkenden Bewegungen dieses Hebels auf das Umschaltgestänge der Gasmesserventile,
die der Einfachheit halber auch nicht veranschaulicht sind. Der Hebel 8 trägt an
seinem anderen freien Ende einen Querteil 9 mit zwei aus der Ebene dieses Querteils
g herausgebogenen Zungen, Lappen oder Vorsprüngen 10 und II, die mit den Abreißsegmenten
3 bzw. 4 zusammenwirken. In der Nähe der Ventilumschaltachse 7, die im Gasmessergehäuse
gelagert ist, ebenso wie die Membrangestängeachse I, ist das eine Ende einer Blattfeder
12 befestigt. Diese Befestigung kann beispielsweise aus einem geschlitzten Ansatz
I3 des Hebels 8 bestehen, wobei das Federende von einer Stiftschraube 14 festgehalten
wird, die in den Ansatz I3 eingeschraubt ist. Das zweite Ende der Feder 12 gleitet
frei zwischen den beiden Führungsstiften 6 des Hebels 5. Zwischen diesen beiden
Punkten, und somit auch zwischen den beiden Achsen I und 7, liegt die Angriffsstelle
der Feder 12 am Ventilumschalthebel 8. Sie besteht aus einer Gleitführung, die im
vorliegenderl Beispiel ebenfalls aus zwei im Hebel 8 vorgesehenen Stiften 15 besteht.
Natürlich kann diese Führung auch irgendeiner anderen Art sein.
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Die Feder 12 wird zwischen den beiden Stiften I5 geführt und greift
damit am Hebel 8 an.
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Die Wirkunlgsweise des neuen Kippspann. werkes ist die folgende.
Die Abb. I zeigt das Kippspannwerk in dem Augenblick unmittelbar vor dem Umschalten
des Hebels 8 von links nach rechts. Die von der Membran geschwenkte Scheibe 2 dreht
sich so, daß der Hebel 5 sich im Sinne des Pfeiles 21 bewegt. Sobald der Vorsprung
10 das Abreißsegment 3 verläßt, schaltet die Feder 12 den Hebel 8 von links nach
rechts im Sinne des Pfeiles 22. Der Hebel 8 gelangt auf diese Weise in die in der
Abb. 2 veranschaulichte =IJage. Kurz danach ändert sich auch der drehsinn der Scheibe
2, die nunmehr den Hebel 5 in Richtung des Pfeiles 23 (Abb. 2) von rechts nach links
bewegt. Dabei gleitet der Vorsprung I I auf das Abreißsegment 4 auf und hält den
Ventilumschalthebel 8 in dieser Endlage fest, so daß auch die Ventile in der neuen
Schaltstellung bleiben müssen.
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Die Abreißsegmente 3 und 4 haben dabei eine nach dem Abreißende zu
zunehmende keilartige Gestalt. Dadurch wird erreicht daß die geschlossenen Ventile
kräftig auf ihren Sitz gedrückt werden, so daß ein zunge. messenes Durchströmen
des Gases nicht möglich ist.
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Die Feder 12 und die übrigen Teile sind dabei so angeordnet, daß
nach dem Umschalten die Feder immer noch unter Spannung steht, wie das aus Abb.
2 an der gebogenen Gestalt der Feder erisichtlich ist.
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Dadurch wird erzielt, daß nach Umschalten des Hebels 8, beispielsweise
wie dargestellt, von links nach rechts, die Feder bei Beginn der Bewegung des Hebels
5 von rechts nach links diese rückwärtige Bewegung des Membrangestänges unterstützt.
Das hat den VorteiI, daß der Widerstand des Kippspannwerks verringert wird, so daß
auch der Gasdruckabfall im Gasmesser kleiner wird. Eine völlige Entspannung der
Feder erfolgt in einer Zwischenlage zwischen den beiden Endstellungen des Ventilumschalthebels
8.
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Die Feder nimmt in den beiden Endlagen etwa symmetrischeq Gestalten
an, ohne daß sich ihre räumliche Lage wesentlich verändert.
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Die Spannung der Feder im Zusammenkang mit den Abreißsegmenten verhindert
zuverlässig ein Hängenbleiben des Kippspannwerkes zwischen den beiden Endlagen,
d. h. ein Offenlassen der Ventile und ein ungemessenes Durchströmen des Gases durch
den Gasmesser. Die Länge des Hebels 5 richtet sich nach den örtlichen Verhältnissen.
Unter Umständen kann die Führung für das freie Federende auch innerhalb des Umfanges
der Scheibe 2 liegen. Soll jedoch die Feder 12 unmittelbar nach dem Umschalten noch
gespannt bleiben, um die rückwärtige Bewegung des Membranhebels 5 zu unterstützen,
so ist es vorteilhafter, den Hebel 5 länger zu gestalten. An Stelle der Abreißsegmente
3, 4 und der Vorsprünge I0, 11 des Umschalthebels können auch andere Sperrmittel,
beispielsweise Sperrklinken, verwendet werden.
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Zweckmäßig ist es, die Ventilteller selbst nachgiebig zu gestalten,
z. B. durch Federn oder auf andere Weise, oder sie auf dem
Ventilgestänge
nachgiebig zu befestigen, damit der durch die keilartige Form der Abreißsegmente
erzielte Rückdruck elastisch aufgenommen werden kann. Besonders vortellhaft ist,
daß der Umschalthebel verhältnismäßig große Wege machen kann, ohne daß die Spannung
der Blattfeder dabei merklich zunimmt. Auch hierdurch wird der Widerstand des Kippspannwerkes,
also auch der Druckabfall im Gasmesser, verringert.
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Die Veränderlichkeit der Federspannung wird weiterhin dadurch verringert,
daß das zwischen den Führungen 6 und 15 eingespannte wirksame Stück der Feder mit
wachsendem Membranausschlag länger wird. Der Vorteil dieser geringen Veränderlichkeit
der Federspannung wird dadurch voll ausgenutzt, daß sie am Anfang des neuen Hubes:
der Membran die Bewegung des Membrangestänges bis zur vollen Entspannung der Feder
unterstützt. Erst nach dieser Entspannung wird die Feder 9 mit symmetrischer Gestalt
neu gespannt. Der Vorteil liegt in der Verringerung der Druckverluste im Gasmesser
und in dem Festhalten der Ventile auf ihrem Sitz in dem Augenblick, in welchem der
Umschalthebel ein Abreißsegment verläßt und nach der anderen Seite geschnellt wird.
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Die, Anordnung des Angriffspunktes der Feder am Ventilhebel zwischen
den beiden Federenden und zwischen den beiden Drehachsen I und 7 hat den Vorteil,
daß das Trägheitsmoment des Umschaltmechanismus, biestehend aus Umschalthebel mit
den zu den Ventilen führenden Hebeln, außerordentlich klein wird. Außerdem kann
man die wirksame Länge der Feder mit wachsendem Membranausschlag länger werden lassen,
und umgekehrt. Auch kann das Hebelsystem so angeordnet werden, daß sein Schwerpunkt
bei den Umschaltbewegungen nicht oder nur wenig-gehoben zu werden braucht. Schließlich
kann erreicht werden, daß das von der Feder auf den Ventilumschalthebel ausgeübte
Drehmoment zu Beginn der Kippbewegung am größten, in der Endlage am kleinsten ist.
Bei vielen Konstrtiktionen ist das Umge-Behrte der Fall, was den Nachteil hat, daß
die Ventile mit der größten Beschleunigung auf ihren Sitz treffen und so ein klappendes
Geräusch erzeugen. Durch die Erfindung wird also auch das Ventilgeräusch vermindert.
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Besonders vorteilhaft ist die Erfindung für Gasmesser. in welchen
das Kippspannwerk, wie es an sich bekannt ist, außerhalb des gasgefüllten Raumes
liegt, weil die Anzalil der erforderlichen Hebel und Gelenke verringert wird, wodurch
die Ventilumschaltung leichter erfolgt. Von den Führungen 6 bzw. 15 kann die Führung
6 gleitend, die Führung 15 fest sein. Es können die beiden Führungen aber auch umgekehrt
angeordnet sein, d. h. die Führung 6 fest und die Führung 15 gleitend. Es können
auch beide Führun,gen gen gleitend sein, wie in dem in den Abb. I und 2 veranschaulichten
Beispiel das der Fall ist.
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Die Befestigung des Federendes nach den Abb. I und 2 wird vorzugsweise
so nah wie nur möglich an die Ventilachse 7 verlegt, um die räumlichen Lagenveränderungen
der Feder beim Umschalten möglichst herabzusetzen.