Mechanisches Hultipliziergetriebe zur Integration einer zeitlieh variablen Produktgrösse, insbesondere für Nengenmesser auf wärmetechnischem Gebiete. Die Patentliteratur enthält zahlreiche Vorschläge auf verschiedenartige, mehr oder weniger komplizierte mechanische Multipli- ziergetriebe, von denen aber nur ein kleiner Teil Eingang in die Praxis gefunden und sich behauptet hat. Solche Getriebe werden bekanntlich auch bei Wärmezählern verwen det, wobei die Durchflussmenge beispielsweise des Wassers
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die eine und die
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wobei ,r die Zeitvariale bedeutet.
Die Grösse Q wird über Staublende oder dergleichen bezw. über den entsprechenden Wirkdruck in Ver bindung mit Schwimmermanometer oder der gleichen oder auch über Flügelrad und der gleichen laufend erfasst und auf den einen Teil des Multipliziergetriebes verstellungs- oder bewegungsmässig übertragen. Die aus der Temperaturdifferenz in Vor- und Rück- Temperaturdifferenz (4t in C) in Vor- und Rücklauf der Heizung die andere physika lische Grösse ist.
Die Wärmemenge ist bekanntlich mit gewissen Einschränkungen hinsichtlich der Konstanz von spezifischer Wärme c und spezifischem Gewicht y pro portional dem Produkt beider Grössen, d. h. die während der Zeit T umgesetzte Wärme menge ist lauf resultierende Verstellung durch Wärme fühler mit Ausdehnungskörper wird über ein Differentialgetriebe oder dergleichen auf den zweiten Teil des Multipliziergetriebes über tragen.
Aus dem bewegungsmässigen Zusam menwirken beider Teile entsteht eine dritte resultierende Bewegung, deren Winkelweg proportional ist der Wärmemenge, die damit auf ein Zählwerk übertragen und daran abge- lesen werden kann. Nicht bekannt ist die Ver wendung eines Multipliziergetriebes für die Zustandsberichtigung des Zählergebnisses eines Mengenmessers, insbesondere für Was serdampf. Bekanntlich gibt ein Dampfmesser nur dann den richtigen Zählwert an, wenn der Betriebszustand hinsichtlich Druck und Temperatur den demselben zu Grunde geleg ten Eichdaten entspricht.
Ist dies nicht der Fall, so muss eine Berichtigung der abgele senen Dampfmenge G stattfinden, derart, dass G mit dem Faktor
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Gn p. tn sind die Eichdaten für Menge, Druck und Temperatur,<I>G p t</I> die davon abweichenden Betriebsdaten, 1c ist ein Faktor. <I>p</I> und<I>t</I> müssen einem Registrierstreifen als Mittelwerte entnommen werden.
Weichen p und t nur prozentual wenig von p. und tn ab, so gilt angenähert, dass die wirkliche Dampf menge direkt proportional ist dem halben Mehr an Druck und umgekehrt proportional dem halben Mehr an Temperatur. Z. B. bei p = 1,05 pn ist G" = 1,025 G und bei <I>t =<B>1,05</B></I> tn ist Gn = G/1,025. Bei<I>p</I> =1,05 p;, und<I>t</I> = 1,05 t" ist G, = G.
Die vorliegende Erfindung betrifft nun ein mechanisches Multipliziergetriebe zur Integration einer zeitlich variablen Produkt grösse, insbesondere für Mengenmesser auf wärmetechnischem Gebiete, und ist dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr unab hängige Variable die Produktgrösse einzeln oder zu je zweien über je ein vollkommen gleiches Integriergetriebe bestimmen, wobei in diese in Kaskade geschalteten Getriebe von einer unabhängigen Kraftquelle eine gleich förmige Bewegung eingeführt wird und die Summe der die Produktgrösse bestimmenden Impulse an einem Zählwerk ablesbar ist.
In der Abb.l ist der Erfindungsgegen stand beispielsweise schematisch und per spektivisch für einen Wärmezähler mit der gemachten Einschränkung, d. h. während der Messung konstantem spezifischem Gewicht und spezifischer Wärme und sinngemäss auch für einen Dampfmesser mit Zustandsberichti gung dargestellt. 1 ist die besondere Kraft quelle mit gleichförmiger Drehzahl, die aus -Uhrwerk oder Elektromotor bestehen kann. Diese Kraftquelle treibt über Welle 2 und Zahnrad 3 das Zahnrad 4 gleichförmig an. Dieses Zahnrad 4 ist über Hohlwelle 6 im Lager 5 fliegend gelagert.
Zahnrad 4 trägt einen für sich drehbar gelagerten Arm 8, auf dem eine Klinke 10, sowie eine Kurbel mit Laufrolle 13 fest angebracht sind. Der Arm 8 ist durch die Feder 7 über Kurbel 9 ständig bestrebt, sich im LThrzeigersinn zu drehen und die Klinke zum Einfallen zu bringen. Arm 8 kreist mit Zahnrad 4 ständig um das Klinken rad 12 sowie um zwei abgesetzte gleich grosse Scheiben 14, 15. Die Fallklinke 10 kann dann in das bei 17 fliegend gelagerte Klinkenrad 12 einfallen und dasselbe vorschieben, wenn die Laufrolle 13 in die von den beiden Schei ben 14, 15 gebildete Lücke mit dem Winkel (p., einfallen kann.
Diese Scheiben sind wie ersichtlich am Umfang beispielsweise auf je 180" abgesetzt. Stehen sie in genau gleicher Stellung, so läuft die Laufrolle je hälftig auf dem kleineren und grösseren Laufkreis. Die Klinke 10 @s-ird dabei auf 180 ausklinken und auf weitere l80 einfallen, bezw. das Klinkenrad maximal vorschieben. Sind die beiden Scheiben um 180 gegeneinander ver stellt, so kann die Laufrolle 13 nur auf dem grösseren Laufkreis rollen bez-,v. das Klinken rad nicht vorgeschoben werden.
Der jeweilige Vorschub des Klinkenrades ist proportional zum Winkel 9," da mit dem Einfallen der Laufrolle in die gebildete Lücke das Einfal len der Fallklinke in das Klinkenrad und dessen entsprechender Vorschub verbunden ist. Anstatt nur ein Arm 8 mit. Klinke und Tastrolle können zwei solche Arme diametral auf Zahnrad 4 angeordnet werden.
Damit kann erreicht werden, dass bei maximaler Verstellung der beiden Scheiben bezw. bei 100% Menge die Klinke 10 ständig in Ein griff bleibt, d. h. das Klinkenrad ständig ohne Stillstand rotiert.
Die feste Scheibe 14 ist über Zapfen 20 bei 21 befestigt. Die bewegliche Steuer scheibe 15 sitzt auf Hohlwelle 19, welche ihrerseits in 11 gelagert ist und Zahnrad 18 trägt. In dieses Zahnrad greift die Zahn stange 24 eines Schwimmers 25 ein. Dieser Schwimmer bewegt sich im Plus- oder Minus schenkel eines nicht weiter gezeichneten bei spielsweisen Schwimmerdifferenzdruckmano- meters auf und ab. Natürlich können für die Erfassung von G auch Ringwagen usw. ver wendet werden. Um die Zeichnung nicht zu komplizieren, ist angenommen, dass der Schwimmerweg bereits proportional der Menge sei.
Die Radiziervorrichtung ist also der Ein fachheit halber nicht gezeichnet. Es wird also Steuerscheibe 15 entsprechend der momen tanen Menge (dm3/h) verdreht und ist dem zufolge der Vorschub des Klinkenrades in einer bestimmten Zeit proportional der Menge (Q bezw. G kg). Von Welle 16 aus könnte ein Zählwerk 40 für diese unberechtigte Menge angetrieben werden. Die Bewegung der Welle 16 wird nun über Zahnräder 22, 23, 2,6 auf Zahnrad 27 übertragen, von da in vorstehend beschriebener Art über Klinken rad 28 auf das Zählwerk 39. Das Zählwerk 39 gibt die Wärmemenge
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an.
Steuerscheibe 39 wird von einem Diffe rential 32, 33, 34 über Zahnrad 35 und 31 und Hohlwelle 43 in Abhängigkeit von zwei nicht gezeichneten Wärmefühlern in Vor- und Rücklauf der Heizung über Ausdeh nungskörper 38 und Zahnstangen 3 7 ver stellt. Scheibe 29 ist über Zapfen 40 in 41. festgelagert. Die Wege der Zahnstangen 37 sind direkt proportional den Temperaturen in Vor- und Rücklauf (t1, tz), während die Ver drehung des Zahnrades 31 direkt proportional der Differenz 4T dieser beiden Temperaturen ist. Demzufolge ist auch die Verdrehung der Steuerscheibe 30 direkt proportional dt in Celsius.
Ein- und Ausklinken der Klinke im Klinkenrad 28 vollzieht sich wie vorstehend bereits beschrieben. Feste Scheibe 29 und bewegliche Scheibe 30 bilden im allgemeinen die Lücke ggt. Ist Q =100 % und<I>d t,</I> =100,% , so wird einerseits das Zahnrad 27 während einer Umdrehung des Zahnrades 4 um seinen maximalen Betrag gedreht.
Das Klinkenrad 28 wird dabei gleichzeitig während einer Um drehung von 27 um einen maximalen Betrag gedreht, d. h. WE/h <I>=</I> c <I>.</I> Q 100 . dt 100, d. h. TVE pro Stunde ist ein Maximum = 100.
Bei doppelt und diametral angeordneten Armen 8 würden sich hierbei die beiden Wel len 16 und 42 synchron und ohne Unterbruch drehen. Ist Q <I>= o</I> oder dt <I>= o</I> oder dt und Q = o, so bleiben die Welle 16 und 42 stehen und <I>WE</I> pro Stunde ist o, d. h. es wird rich tigerweise nicht gezählt. Ist Q = 100 und dt <I>=</I> 50, so ist richtigerweise WE pro Stunde = 50. Bei Q = 50 und t = 100 ist wieder iVE pro Stunde = 50.
Im ersten Fall hat die Welle 16 (im Mittel) volle und Welle 42 halbe Drehzahl, im letzteren Fall Welle 16 halbe und Welle 42 ebenfalls. Ist Q=50 und 1t=50, so ist WE pro Stunde =25. Welle 16 dreht sich mit halber und Welle 42 mit Viertels-Drehzahl.
Bei der Ausbildung des Multipliziergetrie- bes ist zu beachten, dass die Zeitintervalle zwischen den einzelnen Zählwerkvorschüben (Impulsen) des Zählwerkes 39 den ungünstig sten Betriebsbedingungen auch entsprechen, d. h. die Impulse auf das Zählwerk 39 müssen sich in solchem zeitlichem Abstand folgen, dass die Schwankungen der Variablen in jedem Fall vom Getriebe erfasst werden.
Es kann dies auf zwei Arten erreicht werden: Entweder wird die Umlaufszahl n" der antreibenden bezw. nicht regulierten Welle so hoch gewählt, dass beim kleinsten praktisch auftretenden Wert der ersten Variablen bezw. Variablenpaar, das auf Zählwerk 40 ein- wirkt, sich noch genügend rasche Zählwerk vorschübe (Impulse) für das Produkt bezw. die zu messende Menge auf Zählwerk 39 ergeben, oder es wird bei zeitlich ausreichen- der Anzahl Vorschübe (Impulse) für Zähl iverk 40, die Vorschubzahl für das Zählwerk 39 dadurch erhöht,
dass durch die Zahnräder 22, 23, 26, 27 eine Übersetzung ins Schnelle eingeführt: und so die Drehzahl des Rades 27 und damit die Vorschubzahl für das Zähl werk 39 auf den gewünschten Wert gebracht wird.
Die Umdrehzahl der antreibenden Welle 6 (Fig. 1) sei beispielsweise n" = 60 U/min. Auf Zählwerk 40 wird davon jede Sekunde ein Impuls. gegeben. Ist die erste Variable bezw. Variablenpaar wertmässig nur 10 % des max. Variablenwertes, dann erfolgt ein Im puls auf das Zählwerk 39 mindestens alle 10 Sekunden.
Die zweite Variable bezw. das Variablenpaar kommt also alle 10 Sekunden zur Auswirkung. Ist für das Zählwerk 40 eine Umdrehungszahl ausreichend, die für das Zählwerk 39 eine zu kleine Impulszahl liefern würde, so kann durch eine Übersetzung ins Schnelle 22, 23, 26, 27 die Drehzahl von 27 so erhöht werden, dass die auf das Zählwerk 39 einwirkenden Impulse sich rasch genug folgen.
Ist die Drehzahl 71" = 4 U/min. und die Übersetzung l0:1, so ist der Impulsinter vall auf Zählwerk 4.0 15 Sekunden und bei wertmässig<B>10%</B> der ersten Variablen bezw. Paar der Impulsintervall ebenfalls längstens 15 Sekunden.
Das beschriebene 3Iultipliziergetriebe ist auch für Mengenmesser, insbesondere Dampf messer mit Zustandsberichtigung, verwendbar. An die Stelle des einen Temperaturfühlers beim Wärmezähler tritt ,einfach ein Druck fühler für die Druckberichtigung. Nur die beiden Zahnstangen 37 sind so anzuordnen, dass bei gleichzeitig wachsendem oder sinken dem<I>p</I> und<I>t</I> die Verstellungen sich im Dif ferential mehr oder weniger aufheben, wäh rend bei Veränderungen von<I>p</I> und<I>t</I> in ent gegengesetztem Sinne die Verstellungen sich addieren.
Sie sind also beide auf der gleichen Seite des Differentials anzuordnen und nicht auf entgegengesetzten Seiten wie beim Wärmezähler gemäss Fig. 1. Das Zählwerk 39 gibt die berichtigte Dampfmenge an.
Da beim beschriebenen Multiplizierge- triebe, im Gegensatz zu den bekannt gewor denen Einrichtungen ähnlicher Art, welche teilweise Zylinderzahnräder, Reibkegel usw. verwenden, nur Zahnräder, Steuerscheiben usw. als Konstruktionselemente vorgesehen sind, ergibt sich der Vorteil, dass dasselbe verhältnismässig sehr gedrängt. aufgebaut werden kann. Dies kommt besonders bei dem Ausführungsbeispiel gemäss der Fig.2 zum Ausdruck, bei welchem eine gleichachsige Anordnung gewählt wurde. Diese Disposition kommt mit zwei Zahnrädern und zwei Klin ken aus.
Dabei wurden in der Zeichnung entspre chende Teile gleichlautend wie in der Fig. 1 beziffert, so dass eine nochmalige Beschrei bung der @Virkungsweise sieh erübrigt.