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Strömungsmesser für Flüssigkeiten, insbesondere Hauswärmemengenmesser
Im
Gegensatz zu Industriewärmezählern sind Hauswärmezähler in praktischer Ausführung
nicht bekannt. Die praktische Verwendung als Hauswärmezähler setzt entsprechende
Größe, Gewicht und Preis neben technischer Vollkommenheit und Zuverlässigkeit voraus.
Trotz sehr vieler Versuche ist es bis jetzt nicht gelungen, eine entsprechende Konstruktion
herauszubringen, weil eine zweckentsprechende Mengenmeß- oder Druckmeßvorrichtung
fehlt. Besonders bei Schwerkraftheizungen liegen die Betriebsbedingungen derart
ungünstig, d. h. die Umtriebskräfte des Heizmediums sind so gering, daß mit denselben
eine Afengenmeßvorrichtung nicht betätigt werden kann.
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Die bekannten Flügelradmesser erfordern einen zu großen Druekabfall
in der Heizleitung, um sie verwenden zu können. Mengenmesser mit Staugerät in Form
von Schwimmerapparaten sind für kleine Differenzdrücke ungeeignet und wären auch
zu teuer und zu schwer. Auch die bekannten Ringwaagen sind bei den erforderlichen
kleinen Dimensionen speziell für Schwerkraftheizung ungeeignet. Spezielle Ringwaagen
kommen wenigstens in den Bereich des Gewünschten, ohne aber restlos zu befriedigen.
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Mehr erreicht als mit einer speziellen Ringwaage wird mit Tauchglockenkonstruktionen.
Auch derartige Einrichtungen befriedigen jedoch nicht restlos, obwohl bereits Tauchglockeneinrichtungen
bekanntgeworden
sind, die den besonderen Ansprüchen bei Hauswärmezählern weitgehend angepaßt sind.
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Gegenstand der vorliegenaen Erfindung ist ein Strömungsmesser für
Flüssigkeiten mit einem Differenzdruckmesser, der sich dadurch auszeichnet, daß
eine zylindersektorförmige, in einem Gefäß um die Zylinderachse drehbare Tauchglocke
angeordnet ist, die auf eine Zähleinrichtung wirkt, wobei das Innere der Tauchglocke,
das sie umschließende Gefäß und die Meßleitungen zum Stauorgan mit einem Gas gefüllt
sind.
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In der Zeichnung ist schematisch eine beispielsweise Ausführungsform
des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
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Darin bedeutet I eine zylindersektorförmige Tauchglocke, die über
einen Arm 2 mit einer Achse 3 fest verbunden ist. Letztere ist in einem die Tauchglocke
1 völlig umschließenden Gehäuse 4 drehbar gelagert und ragt auf der vorderen Seite
des Gehäuses 4 aus demselben heraus. Der untere Teil des Gehäuses 4 ist mit einer
Sperrflüssigkeit 5, wie Wasser, t)l usw., ausgefüllt, während der übrige Teil des
Gehäuses sowie der obere innere Teil der zylindersektorförmigen Tauchglocke 1 beispielsweise
mit Luft angefüllt ist. In das Gehäuse 4 sind unten und oben je eine Meßleitung
6 bzw. 7 eingeführt, wobei die untere Meßleitung 6 in das Innere der Tauchglocke
I soweit hineinragt, daß sich ihr freies Ende oberhalb des Spiegels 8 der Meßflüssigkeit
befindet. In jeder der beiden Meßleitungen ist ein Gefäß g bzw. 10 eingefügt, und
beide Leitungen stehen in Verbindung mit einer Heizleitung I I, und zwar so, daß
die Meßleitung6 vor und die Meßleitung 7 hinter einem in der Heizleitung II eingebauten
Staugerät 12 angeschlossen sind. In der Heizleitung II fließt in der angebenenen
Pfeilrichtung ein flüssiger Wärmeträger. Die durch denselben übertragene Wärmemenge
wird durch die beschriebene Einrichtung gemessen, wobei einerseits die Verdrehung
der Achse 3, die eine Funktion der Durchflußgeschwindigkeit des Mediums ist, als
erste Variable und anderseits die Temperaturdifferenz, die an der Vor- und Rücklaufleitung
der Heizanlage ermittelt wird, als zweite Variable auf ein an sich bekanntes Meßsystem
13, welches ein Multiplizier- und Integriergetriebe umfaßt, einwirken. Die Mittel
für die Messung und Auswertung der Temperaturdifferenz sowie das Meßsystem I3 wurden
in der Zeichnung nicht näher angegeben, da sie für das Verständnis der Erfindung
nicht notwendig sind. Die Durchführung der Achse 3 aus dem Gehäuse muß selbstverständlich
gasdicht sein. Dazu dient z. B. eine Fettkammer 14. Die durch die beschriebene Einrichtung
ermittelten Wärmemengenwerte werden durch ein Zählwerk 15 angezeigt. Die Richtkraft
für das Mengenmeßsystem wird durch den Auftrieb der Glocke und eine Feder 16 erzeugt,
die mit ihrem unteren Ende an einem auf der Achse 3 fest angeordneten Hebel 17 angreift,
während ihr oberes Ende mit einem festen Punkt verbunden ist.
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In der Zeichnung ist die Tauchglocke I in ihrer Ruhelage gezeichnet,
d. h. für den Fall, daß in der Heizleitung 11 der Wärmeträger nicht fließt. Das
Flüssigkeitsniveau in den beiden Gefäßen 9, 10 ist in diesem Falle gleich hoch.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, weisen diese Gehäuse vorteilhafterweise eine
Erweiterung auf. Die Verhältmsse sind aus.Gründen der Temperaturkompensation so
gewählt, daß in der Ruhelage der Glocke das mit Luft erfüllte Volumen oberhalb des
Niveaus des Gefäßes 9 in der Meßleitung 6 und Tauchglocke.I gleich ist demjenigen
oberhalb des Niveaus im Gefäß 1o, in der Meßleitung 7 und Gehäuse 4. Das Gefäß 10
weist demzufolge ein kleineres Volumen auf als das Gefäß 9. In der Zeichnung sind
die beiden Gefäße g und Io im Verhältnis zur Tauchglockeneinrichtung verzerrt, d.
h. zu klein gezeichnet.
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Der vom Staugerät 12 erzeugte Differenzdruck wird auf die Gefäße
g, 10 einerseits und auf die Tauchglocke anderseits gesetzmäßig verteilt. Die gezeichneten
Erweiterungen in den Gefäßen g, 10 bewirken beim Ausfahren aus der Ruhestellung
eine andere Druc!kverteilung auf Gefäße und Tauchglocke als im oberen Meßbereich.
Bei einem zylinderförmigen Gefäß würde eine bestimmte Niveauverschiebung eine entsprechende
Verdrehung der Tauchglocke bewirken. Es ist leicht einzusehen, daß demgegenüber
durch die Erweiterung aus volumetrischen Gründen eine größere Verdrehung der Tauchglocke
erfolgt. Aus der Ruhelage heraus wird daher fast der ganze Druck des Staugerätes
auf die Tauchglocke übertragen, die damit gezwungen wird, eine größere Verdrehung
auszuführen als ohne die Erweiterungen in den Gefäßen g und 10.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung ist nun die folgende:
Strömt beispielsweise Wasser oder ein anderes Heizmedium in Richtung des Pfeiles
durch das Staugerät 12, welches in der Leitung II eingebaut ist, so tritt zwischen
den beiden Gefäßen g und 10 eine dynamische Druckdifferenz auf. Dadurch steigt das
Wasserniveau im Gefäß g beispielsweise vom eingezeichneten Niveau oO/o auf I 00
°/o, während das Wasserniveau im Gefäß 10 von o°/o auf I004/e absinkt. Ein steigendes
Wasserniveau im Gefäß g bewirkt eine Kompression des Gases in der Leitung 6, also
auch unter der Glocke I, während das Absinken des Wasserniveaus im Gefäß 10 eine
Verkleinerung des Gasdruckes oberhalb der Glocke I im Gehäuse 4 zur Folge hat. Dadurch
entsteht zwischen der Unter- und Oberseite der Glocke ebenfalls ein Differenzdruck,
und zwar in dem Sinne, daß die Glocke I nach oben gedreht wird. Diese Drehung überträgt
sich auf die Achse 3 und auf den Hebel 17.
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Die Drehung der Achse 3 wirkt auf das Zählwerk I5 des Meßsystems I3
ein und beeinflußt in an sich bekannter Weise das Zählerresultat. Bei Wärmemengenzählern
muß noch die Temperaturdifferenz zwischen Vor- und Rücklaufleitung auf das Meßsystem
I3 übertragen werden, welche Temperaturdifferenz mit der Menge des Heizmediums,
die durch die Tauchglocke in der beschriebenen Weise übertragen wird, multipliziert
wird. In der Zeichnung ist die Temperaturmeßvorrichtung nicht dar-
gestellt
worden, da sie für die Erfindung nicht wesentlich ist. Die auf die Tauchglocke I
wirkende Wirkkraft entspricht nach dem Ausführungsbeispiel der auf die Tauchglocke
I wirkenden Druckdifferenz.
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Die Richtkraft, d. h. die Gegenkraft, die der Wirkkraft das Gleichgewicht
hält, wird derart gebildet, daß die aus der Sperrflüssigkeit 5 austauchende Tauchglocke
1 an Auftrieb verliert, während die Feder 16 an Spannung ebenfalls verliert. In
der Nullstellung der Tauchglocke I ist die Feder I6 so vorgespannt, daß die Glocke
in der Sperrflüssigkeit gerade schwimmt, also unten nicht aufliegt; bei i000/o ist
die Feder hingegen entspannt, so daß die Wirkkraft nur dem Gewicht der nunmehr fast
ganz ausgetauchten Tauchglocke das Gleichgewicht hält.
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Die beschriebene Einrichtung hat den Vorteil, daß die Bewegungsübertragung
von der Tauchglocke des Meßsystems vollständig zwangsläufig erfolgt, was sich bezüglich
der Meßgenauigkeit günstig auswirkt. Auch für den Transport der Einrichtung ist
es von großer Bedeutung, daß die Konstruktion robust ist. Vorteilhaft ist ferner
auch, daß mit der beschriebenen Einrichtung besonders kleine Wärmemengenmesser gebaut
werden können.
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Wie ersichtlich, arl>eitet die beschriebene Einrichtung als pneumatischer
Messer und kommt daher mit dem Wärmeträger nicht in Berührung. Bei Wegiassung der
beiden Gefäße g, lo kann die Einrichtung ohne weiteres als reiner Gasmesser Verwendung
finden. Wird außerdem noch das dann überflüssige Zählwerk I5 fortgelassen, so kann
die Einrichtung außerdem als Zug- und Druckmesser, z. B. für Rauchgase, benutzt
werden.
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PATENTANSPRVCHE: 1. Strömungsmesser für Flüssigkeiten mit einem Differenzdruekmesser,
insbesondere als Hauswärmemengenmesser, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Gefäß
eine zylindersektorförmige, um die Zylinderachse drehbare Tauchglocke angeordnet
ist, die auf eine Zähleinrichtung wirkt, und daß das Innere der Tauchglocke, das
sie umschließende Gefäß und die Meßleitungen zum Stauorgan mit einem Gas gefüllt
sind.