Gerät zum Messen der in einem stromenden Medium enthaltenen Wärmemenge.
Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Messen der in einem stromenden Medium ent haltenen Wärmemenge in bezug auf eine Bezugstemperatur mit einem zur Durchfüh- rung eines thermischen Kreisprozesses be stimmten, geschlossenen System, das einen Verdampfer, der mittels eines Bruchteils der in dem strömenden Medium enthaltenen Wärmemenge erwärmt wird, sowie einen Kondensator, welcher auf eine Bezugstemperatur abgekühl. t gehalten wird, enthält, wobei die Kondensatmenge als Messgrösse dient.
GerÏte dieser Art werden oft angewandt, nm die durch die Versorgung von Gebäuden mit Wärme und Warmwasser entstehenden Kosten auf die einzelnen Verbraucher gemäss der von jedem Verbraueher verbrauehten Menge zu verteilen. Es kann dabei ein Messgerät für jeden Verbraueher oder für jede Verbrauchsstelle, z. B. einen Heizkörper oder eine Warmwasserzapfstelle, vorgesehen sein, und die Anzeige des Messgerätes dient zur Angabe der verbrauchten Wärmemenge.
Die verbrauchte Wärmemenge wird dabei auf eine Temperatur bezogen, die für alle Verbraucher gleieh ist. Verständlicherweise kann als Bezugstemperatur weder die augen blickliche Raumtemperatur gewählt werden, da diese bei den einzelnen Verbrauchern weitgehend ändert und unterschiedlich ist, noch mit ausreichender Genauigkeit die mittlere Raumtemperatur, welche ebenfalls nicht eine für alle Verbraucher gleiche Grösse hat, Bine Bezugstemperatur, die für alle Verbraucher gleich ist, ist die Temperatur des Speisewassers für die wärmeerzeugende Anlage ; doch kann diese Temperatur nur selten an der Messstelle wirksam gemacht werden.
In diesem Zusammenhang sei bemerkt, dass die Kaltwassertemperatur bei den verschiede- nen Verbrauchern nicht als Bezugstemperatur geeignet ist, da sie von der Raumtemperatur, der Lage der Wohnung, der Besonnung und andern wechselnden Faktoren abhängig ist.
In einigen Fällen, zum Beispiel bei Fernheizungsanlagen, kann man jedoch als Bezugstemperatur die Temperat. ur der Hauptrückführleitung benutzen. Diese Messmethode ist übrigens im Prinzip früher für elektrische Wärmemesser, deren Taststellen bei der Zubzw. Ableitung eines Heizkörpers angebracht werden, vorgeschlagen worden.
Bekannte GerÏte der genannten Art sind mit Mängeln im Hinblick auf die Messgenauigkeit behaftet. Es sind GerÏte der Art vorgeschlagen worden, denen eine begrenzte Menge des in dem geschlossenen System gebildeten Kondensates des Arbeitsmittels entzogen wird, um sie in einem besonderen Messglas zu messen. Das entzogene Kondensat wird nach Beendigung der Registrierperiode dem System wieder zugeführt. Bei Verwendung eines Messglases ist die registrierte Kondensatmenge und damit die Messgenauigkeit prinzipiell jedoch sehr begrenzt.
Das Kondensatmessgerät ist bei Verwendung in GerÏten mit geschlossenem System innen in dem dicht geschlossenen System, in welchem das Arbeitsmittel zirkuliert, angebracht worden. Dies hat. zur Folge, dass beim Ablesen Fehler infolge Kapillarwirkung oder Parallaxe auftreten.
Man hat versucht, diesen Nachteil durch Verwendung mechanischer Registriergeräte, die von der gesamten Kondensatmenge beeinflusst werden, zu vermeiden. Mechanische Zählwerke ertragen indessen nicht, den im System zirkulierenden Dämpfen des Arbeits- mit. tels ausgesetzt zu sein und können ausserdem infolge ihrer Anbringung innen in dem geschlossenen System nicht nachgesehen werden. Weiterhin ist es schwierig, das Messgehäuse der Scheibe gegenüber, durch welche das Zählwerk abgelesen werden soll, abzudichten.
Der zum Messen bestimmte Bruchteil der Wärmemenge in dem strömenden Mit. tel wird in der Regel dem Messgerät mittels eines Teilstromes, dessen Menge zwecks Erreichung eines genauen Messergebnisses zu jedem beliebigen Zeitpunkt ein und den gleichen Bruchteil des Hauptstromes ausmachen soll, zugeleitet. Dies bedingt, dass die Strömungsverhältnisse im Hauptstrom und Teilstrom genau gleich sein müssen. Dies ist indessen bei den bekannten Anordnungen, in denen die Strömung bei wachsender Geschwindigkeit von einer laminaren in eine turbulente Str¯mung übergeht, nicht der Fall. Direkt nach dem iTbergang von der laminaren Strömung ist die turbulente Strömung zudem sehr unregelmässig. Dies gilt in der Praxis indessen oftmals nur für den Hauptstrom, da der Teilstrom gewöhnlich laminar ist.
Sollte auch der Teilstrom turbulent werden können, so würde auch er mit wachsender Geschwindig- keit die genannten Stadien durchlaufen ; doch würde es in solchem Fall pralitisch unmöglich sein, einen genau zusammenfallenden Verlauf der Strömungszustände im Hauptstrom und Teilstrom zu erreichen.
Die bekannten Geräte schliessen somit viele Fehlerquellen ein, und es ist das'Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Gerät zu schaffen, in dem die genannten Nachteile vermieden werden. Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass der Widerstand einer Zweigleitung für den Teilstrom vorwiegend in dem in der Stromungsrichtung gesehen ersten Teil der Zweigleitung vorhanden ist, und dass die Enden der Zweigleitung an der Hauptstromleitung an solchen Stellen angesehlossen sind, die in der Stromungsrichtung des Hauptstromes gesehen mit Abstand voneinander und innerhalb eines Abschnittes der Hauptstromleitung liegen, in dem Mittel zur Erzwingung einer laminaren Strömung im Hauptstrom vorhanden sind,
dass ferner der Kondensator ein Kühlmittel mit konstanter Umwandlungstemperatur enthält und dass als Kondensatmessgerät ein Sehaufelrad vorhanden ist, welches derart eingerichtet ist, dass es durch reibungsfreie Wräfte in der Füllstellung festgehalten werden kann.
Die eingangs erwähnte Fehlerquelle, die bisher durch die ungleiehen Stromungazu- stände im Hauptstrom und im Teilstrom ver ursacht wurde, wird somit dadurch beseitigt, dass im Hauptstrom Mittel zur Sicherung einer laminaren Strömung über den gesamten Stromungsabschnitt, in welchem die Enden der Zweigleitung für den Teilstrom angeschlossen sind, angebracht sind und dass der überwiegende Widerstand im ersten Stück der Teilstromleitung vorhanden ist.
Hierdurch wird eine laminare Strömung in beiden Strömen bei allen vorkommenden Ge- sehwindigkeiten von Null an aufwärts erreicht, so dass die Strömung niemals im turbulenten Gebiet liegt. Man kann damit genaue Proportionalität zwischen Haupt- strom und Teilstrom erreichen.
Eine für alle Messgeräte einer Anlagte konstante Bezugstemperatur an den meus- stellen wird durch das verwendete, eine kon- stante Umwandlungstemperatur besitzende Kühlmitte] des Kondensators erreicht. Ein derartiges Kühlmittel kann aus einem chemi- schen Stoff bestehen, welcher während des Betriebes des Messgerätes beim Umwand Lungspunkt sich teils in festem, teils in flüssigem Zustand befindet.
Durch die genannten Massnahmen wird eine zum Hauptstrom des Mittels genau pro portionale Kondensatmenge des zirkulieren- den Arbeitsmittels erreicht. Die bisherigen L'ngenauigkeiten beim Messen der Konden- satmenge lassen sich durch die genannte Anordnung des Schaufelrades überwinden.
Das vom Gesa. mtstrom des Kondensates des in dem geschlossenen System zirkulierenden Arbeitsmittels betriebene Schaufelrad wird zum Beispiel in Füllstellung von einem äussern Kraftfeld festgehalten, bis die zu strömende Kondensatmenge genügend gross geworden ist, um die Wirkung des Kraftfeldes zu überwinden und das Rad einen Sehritt weiter zur nächsten Füllstellung unter Abgabe der gemessenen Kondensatmenge zu bewegen.
Das Arbeitsmittel wird somit nicht weggeführt, sondern zirkuliert unausgesetzt in dem geschlossenen System, wobei der Kon densatstrom das Messgerät beeinflusst und danach seinen Kreislauf fortsetzt. Die Kon densatmenge als solche wird dadurch die grösstmögliehe, ohne dass sie der fortgesetz- ten Teilnahme am Kreislauf entzogen wird.
Durch Anwendung eines Kraftfeldes zum Festhalten des Schaufelrades werden zudem mechanische Festhalteorgane innen im ge schlossenen System vermieden, welche Organe infolge von Reibkräften und Ver schleiss unzuverlässig sein würden.
Das äussere Kraftfeld ist vorzugsweise ein Magnetfeld, doch kann das Kraftfeld auch ein elektrisches oder ein Schwerkraft fjeld sein. Die Verwendung eines Magnetfel. des ist indessen besonders vorteilhaft in einem Gerät, bei welchem das in dem geschlossenen System angebrachte Kondensatmessgerät mittels einer magnetischen Kupplung mit einem ausserhalb des Systems angebrachten Registriergerät gekuppelt ist. In diesem Falle kann der Magnet der Kupp- lung, welcher auf dem Kondensatmessgerät angeordnet ist, auch dazu eingerichtet sein, mit einem stillstehenden Anker derart zu sammenzuarbeiten, dass das Kondensatmess- gerät während des Zulaufes des Kondensates stillgehalten wird, bis eine vorherbestimmte Menge erreicht ist.
Ausführungsbeispiele des erfindungsge- mässen Gerätes werden im folgenden unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert.
Fig. l zeigt schematisch einen Senkrecht- schnitt durch die erste Ausführungsform,
Fig. 2 das Gerät in Draufsicht,
Fig. 3 das Gerät in Seitenansicht, das heisst von rechts in Fig. 1, wobei die Vorderwand des Gehäuses entfernt ist,
Fig. 4 einen Schnitt nach Linie IV-IV in Fig. 2,
Fig. 5 ein Schaufelrad im Kondensatmessgerät in Seitenansicht und mit dem Gehäuse des Schaufelrades im Schnitt nach Linie V bis V in Fig. 6,
Fig. 6 einen Schnitt nach Linie VI-VI in Fig. 3 und 5 und
Fig. 7 sehematisch einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform des erfin dungsgemässen Gerätes.
In der in Fig. l-6 gezeigten Ausfüh rungsform hat das Gerät ein Gehäuse 10, in welchem ein Verdampfergefäss 12 und ein Kondensator 14 untergebracht sind. Im Verdampfergefäss liegt eine Rohrsehlange 16, die vollständig in ein flüssiges Arbeitsmittel eingetaucht ist, und die freien Enden der Schlange sind als Zweigleitung 20 und R ckleitung 22 mit dem Innern einer-Muffe 24 verbunden. Die Muffe 24 ist in eine nicht gezeigte Rohrleitung für das strömende Mittel, dessen Wärmemenge gemessen werden soll, eingefügt. Der Hauptstrom tritt in die Muffe durch einen Stutzen 34 ein und verlässt die Muffe durch einen Stutzen 36.
Die Muffe ist am Gehäuse 10 befestigt, wobei zwischen Afuffe und Gehäuse ein Isolierkörper 38 eingelegt ist, so dass durch WÏrmeleitung keine Wärme zwischen Muffe und Gehäuse ausgetauscht werden kann.
Der Isolierkörper 38 hat einen auskragenden Teil 40, der im grossen und ganzen das Muffeninnere ausfüllt und in dem eine Anzahl zueinander paralleler Lamellen 42 mit zwischenliegenden Kanälen festgemacht sind.
Die Mündungen der Leitungen 20 und 22 sind in der gezeigten Ausführung senkrecht zu den Ebenen der Lamelle. Die M ndung der Zweigleitung 20 ist verhältnismässig weit vom Stutzen 34 entfernt, durch den der Hauptstrom in die Muffe eintritt. Dadurch wird sichergestellt, dass die Strömung an der Abzweigung laminar geworden ist. Zwischen dem Stutzen 34 und den Endkanten der lamelles ist ein Sieb 44 angebracht.
Der erste Teil der Zweigleitung 20 ist enger als die R ckleitung 22. Dadurch wird erreicht, dass Temperatur und Viskosität in dem f r den Widerstand massgebenden Stüek des Teilstromkreislaufes weitm¯glichst gleicher Grosse wie im Hauptstrom werden.
Die konstruktiven Einzelheiten der Muffe und ihrer Verbindung mit dem Verdampfer des Messgerätes können natürlich auf versehiedene Weise abgeändert werden. Auch kann ein technisches iquivalent f r die Muffe angewendet werden, zum Beispiel eine Ausweitung des Muffenquerschnittes, wodurch eine laminare Strömung im Hauptstrom in dem Abschnitt, von dem der Teilstrom abgezweigt wird, erreicht wird.
Das Verdampfungsgefäss 12 ist ein BehÏlter, von dessen Oberseite ein aufwärtsge- riehteter Stutzen 26 ausgeht, dessen oberes Ende ein Stück über dem Boden einer VorkÏmmer 28 liegt. Eine in dem Kondensator 14. vorgesehene Rohrsehlange 30 geht von der Vorkammer 28 aus, vergleiche Fig. 1. Die Sehlange kann eine wesentliche Länge senkrecht zur Figurebene haben, oder sie kann mehrteilig in Form einer Serie parallel an gebrachter Rohre sein, wie Fig. 2 zeigt.
Um die Sehlange herum ist der KondensatorbehÏlter mit einem K hlmittel gef llt.
Wenn das Kühlmittel ein einheitlieher Stoff ist, weleher bei der betreffenden Temperatur zwei Zustandsformen aufweist, dann ist die rmwandlungstemperatur gegeben, wenn der Druck konstant ist. Vorzugsweise verwendet man einen Stoff, der sich in Gleichgewicht zwisehen festem und flüssigem Zustand befin det, mit einem Schmelzpunkt, weleher etwas über der maximalen Tagesdurchschnittstempe- ratur der Umgebung, das heisst der Raumtemperatur, liegt. Man wird einen Stoff wÏhlen, der geringe spezifische Wärme in festem, cloch grosse spezifische Wärme in flüssigem Zustand hat. Weiterhin soll der Stoff eine gro¯e Schmelzwärme aufweisen.
Ein geigne- tes Kuhlmittel ist Kalziumehloridhexahvdrat mit einem Schmelzpunkt von etwa 29¯ C. Bei geeigneter Abmessung kann man bei maximaler sekundlicher Zapfmenge Warmwasser durch die Leitung ununterbrochen während etwa 11/2 Stunden zapfen, bevor die Mess- genauigkeit verringert wird, das hei¯t bevor die gesamte Masse geschmolzen ist.
Der Kondensatorbehälter 14 kann aus wärmeisolierendem Material hergestellt oder mit einer solehen Isolierung versehen sein, damit der Wärmeaustauseh mit der Umgebung in gewissem Grade unterbunden wird ; anderseits kann das Kühlmittel mit wärmeleitendem NIaterial, zum Beispiel Kupferspänen gemischt sein, so dass die ganze Masse zur Wärmeabnahme von der Sehlange 30 wirken kann.
Vom Boden der Vorkammer 28 geht ein Ablauf 27 aus, dessen anderes Ende zu einem Mess-und Registrierwerk 32 führt, das aus einem Zählwerk 31 und einem Gehäuse 33, in welehem ein Messrad 29 gelagert ist, besteht.
Vom Boden des Gehäuses 33 führt eine Rück laufleitung 15 zum Verdampferbehälter 12.
Wenn Wasser aus der Hauptleitung, in der die Muffe 24 eingeschaltet ist, gezapft wird, entsteht zwischen den Mündungen der Leitungen 20 und 22 ein Druekabfall, wodurch ein Teilstrom durch die Zweigleitung20, die Verdampferschlange 16 und die Rück- leitung 22 hervorgerufen wird. Der Teilstrom gibt seine Wärme an das flüssige Arbeitsmittel 18 im Gefäss 12 ab, und die entstehenden Arbeitsmitteldämpfe steigen durch den Stutzen 26 in die Vorkammer 28 auf.
Einige dieser DÏmpfe werden sofort kondensiert durch Ber hrung mit der Wand zwischen der Vorkammer und dem K hlmittelbehÏlter 14, und das Kondensat dieser DÏmpfe wird am Boden der Vorkammer gesammelt und lÏuft vonhierdurchdenAblauf27 zum Messrad 29.
Ein anderer Teil der Dämpfe gelangt von der Vorkammer in die Kondensatorsehlange 30 und gibt hier seine WÏrme an das Kühlmittel ab, welches dadurch teilweise schmilzt, im übrigen jedoch seine Temperatur beibehält.
Das Kondensat fliesst in der Schlange zuriiek zur Vorkammer und von hier durch den Ablauf 27 zum Messrad 29. Nachdem das Kon densat gemessen ist, fliesst es zum Gefäss 12 zurüelç und nimmt aufs neue an dem Kreis- laut teil.
In der in Fig. 4, 5 und 6 gezeigten Ausf hrungsform des Messrades weist dieses zwei um die Radachse 25 angebrachte, symmetrische Kammern 35 und 37 auf. Das Messrad wird in Füllstellung mit Hilfe eines magnetischen Kraftfeldes festgehalten. Die Achse 25 ist in der einen Stirnwand 23 des Gehäuses 33 gelagert, und an demjenigen Ende des Messrades, das gegen die andere Stirnwand 21 des Gehäuses zeigt, ist ein Magnet 11 befestigt. An der Stirnwand 21 des Gehäuses liegt ein Ring l mit zwei nach innen vorstehenden Ankern 19, die einander diametral gegenüberliegen Die zwei innern Enden dieser Vorsprünge 19 sind, wie aus Fig. 5 ersichtlich, dergestalt abgekropft, dass sie den lTagnetpolen gegenüberliegen.
WN ährend die eine der Kammern 35 oder 37 in Füllstellung unter der Mündung des Ablaufes 27 liegt, wird das Rad in der in Fig. 4 und 6 gezeigten Stellung stillgehalten, wobei die Magnetkraftlinien von den Magnetpolen zu den Ankern 19 durch den Ring 17 geschlossen sind. Wenn eine ausreichende Kon densatmenge in die naeh oben offene Kammer des Messrades geflossen ist, wird die Kraft des Magnetfeldes überwunden, und das Rad 29 dreht sieh einen Schritt weiter, wobei das zugelaufene Kondensat ausgeleert wird.
Wenn sich das Messrad um 180 gedreht hat, sind die Magnetpole von neuem vor die Anker 19 gekommen, und das Rad wird dadurch wäh- rend des nachfolgenden Füllens der andern Kammer 37 oder 35 festgehalten.
Auf der Achse 39 des Zählwerkes 31 ist, wie aus Fig. 3 ersichtlich, ein zum Beispiel aus weichem Eisen gefertigter Anker 41 befestigt, der in der Nähe der Stirnwand 21 des Gehäuses 33 liegt. Der Anker 41 ist mit Hilfe einer Mutter 43 auf der Achse 39 festgehalten, und die Ankerenden sind gegen die Stirnwand 21 gebogen, um dieser und damit dem Magneten 11 so nahe wie möglich zu kommen.
Die Ausdehnung des Ankers in einer senkrecht zur Acilse 39 gelegenen Ebene ist im grossen und ganzen gleich der Diametrallänge des Magneten 11. Wenn das Messrad 29 und damit der Magnet 11 sich drehen, dann dreht das Magnetkraftfeld den Anker 41 ebenfalls, wodurch das Messrad und das Registrierwerk 31 magnetisch gekuppelt sind. Der Magnet 11 erfüllt somit eine doppelte Funktion, da er sowohl als Kupplungsmagnet wie als Festhalteorgan dient.
Die versehiedenen Teile des GerÏtes können in versehiedener Weise abgeändert werden. Bei kleineren Apparaten kann die Ausführung, zum Beispiel wie in Fig. 7 gezeigt, durch Fortlassen der Schlange 30 sowie dadurch, dass man die Kondensation ausschliesslich an der Unterseite des Kondensator- behälters 45 vor sieh gehen lϯt, vereinfacht werden. Weiterhin kann das Verdampfer- gefäss fortgelassen werden, in welchem Falle sich das flüssige Arbeitsmittel auf dem Boden des Gehäuses 10 befindet und das Messrad 29 zwischen dem Kondensator und der Verdampfersehlange angebraeht ist.
Device for measuring the amount of heat contained in a flowing medium.
The invention relates to a device for measuring the amount of heat contained in a flowing medium in relation to a reference temperature with a certain to carry out a thermal cycle, closed system that uses an evaporator, which by means of a fraction of the amount of heat contained in the flowing medium is heated, and a condenser, which is cooled to a reference temperature. t is held, the amount of condensate serving as a measured variable.
Devices of this type are often used in order to distribute the costs arising from the supply of buildings with heat and hot water to the individual consumers according to the amount consumed by each consumer. There can be a measuring device for each consumer or for each point of consumption, e.g. B. a radiator or a hot water tap, can be provided, and the display of the measuring device is used to indicate the amount of heat consumed.
The amount of heat consumed is related to a temperature that is the same for all consumers. Understandably, neither the instantaneous room temperature can be selected as the reference temperature, since this changes and differs widely for the individual consumers, nor the mean room temperature with sufficient accuracy, which is also not the same size for all consumers, a reference temperature that applies to all consumers is the same, is the temperature of the feed water for the heat generating plant; but this temperature can only rarely be made effective at the measuring point.
In this context it should be noted that the cold water temperature is not suitable as a reference temperature for the various consumers, as it depends on the room temperature, the location of the apartment, the sunshine and other changing factors.
In some cases, for example with district heating systems, the Temperat. Use only the main return line. Incidentally, this measuring method is in principle earlier for electrical heat meters, the sensing points of which are used in Zubzw Deriving a radiator attached has been proposed.
Known devices of the type mentioned have defects with regard to the measurement accuracy. Devices of the type have been proposed from which a limited amount of the condensate of the working medium formed in the closed system is withdrawn in order to measure it in a special measuring glass. The withdrawn condensate is returned to the system at the end of the registration period. When using a measuring glass, however, the registered amount of condensate and thus the measuring accuracy is in principle very limited.
When used in devices with a closed system, the condensate measuring device is installed inside the tightly closed system in which the working medium circulates. This has. As a result, errors occur when reading as a result of capillary action or parallax.
Attempts have been made to avoid this disadvantage by using mechanical recording devices which are influenced by the total amount of condensate. Mechanical counters, however, do not endure the vapors of working with circulating in the system. means to be exposed and can also not be looked up due to their installation inside the closed system. Furthermore, it is difficult to seal the measuring housing from the disk through which the counter is to be read.
The fraction of the amount of heat in the flowing mit to be measured. tel is usually fed to the measuring device by means of a partial flow, the amount of which should make up the same fraction of the main flow at any given point in time in order to achieve an exact measurement result. This means that the flow conditions in the main flow and partial flow must be exactly the same. However, this is not the case with the known arrangements in which the flow changes from a laminar to a turbulent flow with increasing speed. Immediately after the transition from laminar flow, turbulent flow is also very irregular. In practice, however, this often only applies to the main flow, since the partial flow is usually laminar.
If the partial flow could also become turbulent, it would also pass through the stages mentioned with increasing speed; but in such a case it would be practically impossible to achieve an exactly coincident course of the flow conditions in the main flow and partial flow.
The known devices thus include many sources of error, and it is the aim of the present invention to create a device in which the disadvantages mentioned are avoided. This is achieved according to the invention in that the resistance of a branch line for the partial flow is predominantly present in the first part of the branch line viewed in the direction of flow, and that the ends of the branch line are connected to the main flow line at those points which are seen in the direction of flow of the main flow at a distance from each other and within a section of the main flow line in which means are present for forcing a laminar flow in the main flow,
that furthermore the condenser contains a coolant with a constant conversion temperature and that a Sehaufelrad is present as the condensate measuring device, which is set up in such a way that it can be held in the filling position by frictionless forces.
The source of error mentioned at the beginning, which was previously caused by the uneven flow conditions in the main flow and in the partial flow, is thus eliminated by the fact that in the main flow means to ensure a laminar flow over the entire flow section, in which the ends of the branch line for the partial flow are connected, are attached and that the predominant resistance is present in the first piece of the partial flow line.
As a result, a laminar flow is achieved in both flows at all occurring speeds from zero upwards, so that the flow is never in the turbulent area. You can thus achieve exact proportionality between the main flow and partial flow.
A constant reference temperature at the metering points for all measuring devices in a system is achieved by the cooling medium] of the condenser used, which has a constant conversion temperature. Such a coolant can consist of a chemical substance which is partly in a solid and partly in a liquid state at the conversion point during operation of the measuring device.
As a result of the measures mentioned, a condensate quantity of the circulating working medium which is exactly proportional to the main flow of the medium is achieved. The previous inaccuracies in measuring the amount of condensate can be overcome by the above-mentioned arrangement of the paddle wheel.
That of the Gesa. The flow of condensate from the working fluid circulating in the closed system is held, for example, in the filling position by an external force field until the amount of condensate to flow has become large enough to overcome the effect of the force field and move the wheel one step further to the next filling position To move the measured amount of condensate.
The working fluid is therefore not carried away, but circulates continuously in the closed system, whereby the condensate flow influences the measuring device and then continues its cycle. The amount of condensate as such thus becomes the greatest possible without it being withdrawn from continued participation in the cycle.
By using a force field to hold the paddle wheel in place, mechanical retaining organs are also avoided inside the closed system, which organs would be unreliable due to frictional forces and wear.
The external force field is preferably a magnetic field, but the force field can also be an electric or a gravity field. The use of a magnetic field. This is, however, particularly advantageous in a device in which the condensate measuring device installed in the closed system is coupled by means of a magnetic coupling to a recording device installed outside the system. In this case, the magnet of the coupling, which is arranged on the condensate measuring device, can also be set up to work with a stationary armature in such a way that the condensate measuring device is kept still while the condensate is flowing in until a predetermined amount is reached .
Embodiments of the device according to the invention are explained in more detail below with reference to the drawing.
Fig. 1 shows schematically a vertical section through the first embodiment,
2 the device in plan view,
3 shows the device in a side view, that is to say from the right in FIG. 1, with the front wall of the housing removed,
Fig. 4 shows a section along line IV-IV in Fig. 2,
5 shows a paddle wheel in the condensate measuring device in side view and with the housing of the paddle wheel in section along line V to V in FIG. 6,
6 shows a section along line VI-VI in FIGS. 3 and 5 and
Fig. 7 schematically shows a section through another embodiment of the device according to the invention.
In the embodiment shown in Fig. L-6, the device has a housing 10 in which an evaporator vessel 12 and a condenser 14 are housed. In the evaporation vessel lies a pipe string 16 which is completely immersed in a liquid working medium, and the free ends of the coil are connected as a branch line 20 and return line 22 to the interior of a sleeve 24. The sleeve 24 is inserted into a pipeline, not shown, for the flowing medium whose heat quantity is to be measured. The main flow enters the socket through a nozzle 34 and leaves the socket through a nozzle 36.
The sleeve is fastened to the housing 10, an insulating body 38 being inserted between the sleeve and the housing so that no heat can be exchanged between the sleeve and the housing by thermal conduction.
The insulating body 38 has a protruding part 40 which by and large fills the interior of the sleeve and in which a number of mutually parallel lamellae 42 are fixed with channels in between.
In the embodiment shown, the mouths of the lines 20 and 22 are perpendicular to the planes of the lamella. The opening of the branch line 20 is relatively far away from the nozzle 34 through which the main flow enters the socket. This ensures that the flow at the junction has become laminar. A screen 44 is attached between the nozzle 34 and the end edges of the lamellae.
The first part of the branch line 20 is narrower than the return line 22. This ensures that the temperature and viscosity in the part of the partial flow circuit, which is decisive for the resistance, are as large as possible the same as in the main flow.
The structural details of the sleeve and its connection to the evaporator of the measuring device can of course be modified in various ways. A technical equivalent can also be used for the socket, for example an expansion of the socket cross-section, whereby a laminar flow is achieved in the main flow in the section from which the partial flow is branched off.
The evaporation vessel 12 is a container, from the top of which an upwardly directed nozzle 26 extends, the upper end of which lies a little above the bottom of an antechamber 28. A pipe length 30 provided in the condenser 14 emanates from the antechamber 28, see FIG. 1. The length of the pipe can have a substantial length perpendicular to the plane of the figure, or it can be in several parts in the form of a series of pipes attached in parallel, as in FIG. 2 shows.
The condenser tank is filled with coolant around the length of the pipe.
If the coolant is a uniform substance which has two forms of state at the relevant temperature, then the transformation temperature is given when the pressure is constant. A substance is preferably used which is in equilibrium between the solid and liquid state, with a melting point which is somewhat above the maximum daily average temperature of the environment, i.e. room temperature. One will choose a substance that has little specific heat in a solid, but large specific heat in a liquid state. Furthermore, the substance should have a large heat of fusion.
A suitable coolant is calcium chloride hexahydrate with a melting point of about 29¯ C. If the dimensions are suitable, hot water can be drawn continuously through the line for about one and a half hours with the maximum amount drawn per second, before the measurement accuracy is reduced, that is before the entire mass has melted.
The condenser container 14 can be made of heat-insulating material or provided with such an insulation so that the heat exchange with the environment is prevented to a certain extent; on the other hand, the coolant can be mixed with thermally conductive material, for example copper chips, so that the entire mass can act to remove heat from the wire rod 30.
A drain 27 extends from the bottom of the antechamber 28, the other end of which leads to a measuring and recording mechanism 32, which consists of a counter 31 and a housing 33 in which a measuring wheel 29 is mounted.
A return line 15 leads from the bottom of the housing 33 to the evaporator container 12.
When water is tapped from the main line in which the sleeve 24 is switched on, a pressure drop occurs between the mouths of the lines 20 and 22, which causes a partial flow through the branch line 20, the evaporator coil 16 and the return line 22. The partial flow gives off its heat to the liquid working medium 18 in the vessel 12, and the working medium vapors that arise rise through the nozzle 26 into the antechamber 28.
Some of these vapors are immediately condensed by touching the wall between the antechamber and the coolant tank 14, and the condensate of these vapors is collected at the bottom of the antechamber and flows through the drain 27 to the measuring wheel 29.
Another part of the vapors passes from the antechamber into the condenser tube 30 and here gives off its heat to the coolant, which thereby partially melts, but otherwise maintains its temperature.
The condensate flows in the queue back to the antechamber and from here through the outlet 27 to the measuring wheel 29. After the condensate has been measured, it flows back to the vessel 12 and takes part in the circle again.
In the embodiment of the measuring wheel shown in FIGS. 4, 5 and 6, the measuring wheel has two symmetrical chambers 35 and 37 attached around the wheel axle 25. The measuring wheel is held in the filling position with the help of a magnetic force field. The axle 25 is mounted in one end wall 23 of the housing 33, and a magnet 11 is attached to that end of the measuring wheel which points against the other end wall 21 of the housing. On the end wall 21 of the housing there is a ring 1 with two inwardly protruding armatures 19 which are diametrically opposite one another. As can be seen from FIG. 5, the two inner ends of these projections 19 are cropped off in such a way that they are opposite the magnetic poles.
While one of the chambers 35 or 37 is in the filling position below the mouth of the outlet 27, the wheel is held still in the position shown in FIGS. 4 and 6, the magnetic lines of force from the magnetic poles to the armatures 19 being closed by the ring 17 . When a sufficient amount of condensate has flowed into the chamber of the measuring wheel, which is open at the top, the force of the magnetic field is overcome and the wheel 29 rotates one step further, whereby the condensate that has flowed in is emptied.
When the measuring wheel has rotated through 180, the magnetic poles have come again in front of the armature 19, and the wheel is thereby held during the subsequent filling of the other chamber 37 or 35.
As can be seen from FIG. 3, an armature 41 made of soft iron, for example, is attached to the axis 39 of the counter 31 and is located near the end wall 21 of the housing 33. The armature 41 is fixed on the axis 39 with the aid of a nut 43, and the armature ends are bent against the end wall 21 in order to come as close as possible to this and thus to the magnet 11.
The extension of the armature in a plane perpendicular to the Acilse 39 is by and large equal to the diametrical length of the magnet 11. When the measuring wheel 29 and thus the magnet 11 rotate, the magnetic force field also rotates the armature 41, whereby the measuring wheel and the Register 31 are magnetically coupled. The magnet 11 thus fulfills a double function, since it serves both as a coupling magnet and as a retaining element.
The various parts of the device can be modified in various ways. In the case of smaller apparatuses, the design, for example as shown in FIG. 7, can be simplified by omitting the coil 30 and by allowing the condensation to proceed exclusively on the underside of the condenser container 45. Furthermore, the evaporator vessel can be omitted, in which case the liquid working medium is located on the bottom of the housing 10 and the measuring wheel 29 is attached between the condenser and the evaporator coil.