DE4116155A1 - Waermemengenzaehler, insbesondere fuer heizungsanlagen oder zur warmwasser-verbrauchsmessung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmemengenzähler, insbesondere für Heizungsanlagen oder zur Warmwasser-Verbrauchsmessung, mit einem Durchsatzmesser für das Wärmeträgermedium, der eine, dem Durchsatz proportionale Rotationsbewegung ausübende Welle aufweist, und mit einem Temperaturfühler, der auf Temperaturänderungen mit Änderungen seiner Abmessungen bzw. Form reagiert.

Aus der deutschen Auslegeschrift 17 73 214 ist ein Wärmemengenzähler bekannt, mit dem die verbrauchte Wärmemenge eines Heizkörpersystems nach Art eines Rotationsviskosimeters gemessen werden soll. Sein mechanischer Aufbau ist überaus kompli­ ziert und kaum für den praktischen Einsatz, auch wegen seiner thermischen Trägheit in Wohnungsgemeinschaften, geeignet.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, einen Wärmemengenzähler der e.g. Art derart auszubilden, daß er autark arbeitet und mittels einfachen, robusten und im langzeitigen Einsatz bewährten Mitteln, wie z. B. Wasseruhr, Thermometer und Zählwerk, arbeitet. Mit dem erfindungsgemäßen Wärmemengenzähler sollen insbesondere in wasserführenden Leitungsanlagen, in offenen Brauchwasserverteilungen oder in geschlossenen Heizanlagen jederzeit absolute Meßwerte ermittelbar sein.

Die Lösung dieser Aufgaben ist in den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 beschrieben.

Die weiteren Ansprüche geben Weiterbildungen oder vorteilhafte Ausbildungsformen des erfindungsgemäßen Wärmemengenzählers an.

Ein besonderer Vorteil des Wärmemengenzählers der erfindungsgemäßen Art besteht darin, daß ein Integratormechanismus verwendet wird, bei dem eine Drehbewegung und eine Linearbewegung zu einer resultierenden Drehbewegung umgewandelt werden. Die Drehzahl der ersten Drehbewegung steht hierbei im linear-proportionalen Verhältnis zum Durchsatz des Wärmeträger­ mediums, die Linear- bzw. Translationsbewegung im linear-proportionalen Verhältnis zur Temperaturdifferenz zwischen einer höheren Wärmeträgertemperatur und einer niedrigeren, im Integratormechanismus festgelegten Anfangszähltemperatur, und die resultierende Drehbewegung im linear-proportionalen Verhältnis zum Wärmefluß des Wärmeträgermediums. Weiterhin können der Temperaturfühler und der gesamte Integratormechanismus sowohl innerhalb als auch außerhalb des Wärmeträgermediums untergebracht sein, wenn dafür gesorgt ist, daß der Temperaturfühler die tatsächliche Temperatur des Wärmeträgermediums mitgeteilt bekommt. Je nach Verwendungs- bzw. Einsatzzweck kann für die mechanische Verbindung zwischen Temperaturfühler und Schubstange auch eine Zahnrad-Zahnstange-Verbindung vorgesehen werden. Das Zählwerk sollte möglichst momentfrei angetrieben werden.

Der erfindungsgemäße Wärmemengenzähler kann auch bei Kreislaufanlagen mit veränderlichen Rücklauftemperaturen eingesetzt werden, wobei aus der rechnerischen Differenz der im Vorlauf und Rücklauf gemessenen Wärmemengen die zu ermittelnde Wärmeabgabe bestimmbar ist. Er stellt eine fremdenergieunabhängige und damit autarke Energiezählung dar, die so abgesichert werden kann, daß eine Manipulation der Meßergebnisse nur unter Beschädigung des Geräts möglich wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels mittels der Figur näher erläutert.

Die Figur zeigt im Schnitt eine das Wärmeträgermedium 1 führende Rohrleitung 2, sowie den Wärmemengenzähler, der zum größten Teil in einer Kapsel 19 untergebracht ist. Die Kapsel ist vorzugsweise über eine Dichtung 20 an der Außenwandung der Rohrleitung 2, angeflanscht. Quer zur Strömungsrichtung des Wärmeträgermediums 1 ist im Rohrquerschnitt ein Durchsatzmesser 3 angeordnet, der vom Wärmeträgermedium 1 in Rotationsbewegungen versetzt wird, deren Drehzahl dem Durchsatz proportional ist. Der Durchsatzmesser 3 ist beidseitig mittels Lagern 5 und 6 gehaltert. Eine der beiden Lagerwellen 4 ist verlängert und reicht bis in den Innenraum der Kapsel 19 hinein. Dort sitzt auf ihrem freien Ende ein Kegelrad 7 entweder fest auf oder ist mit ihr über Kupplungen verbunden.

Ebenfalls im Bereich des Wärmeträgermediums 1, vorzugsweise in einer Ausnehmung 21 zwischen einem Rohrleitungsdurchbruch 22 und der Wandung 13 der Kapsel 19 ist der Temperaturfühler 12 untergebracht. Es handelt sich um einen Bimetallstreifen, dessen eines Ende 23 an der Rohrleitung 2 im Bereich der Ausnehmung 21 befestigt ist. Am anderen Ende 24 befindet sich eine Öse 18 mit Langnut, die mit einem Zapfen 11 an der Schubstange 10 als Zapfen- Nutverbindung zusammenwirkt. Über diese Zapfen-Nutverbindung 11, 18 kann die Schubstange 10 in Doppelpfeilrichtung 25 translatorisch je nach Temperatur des Wärmeträgermediums 1 und damit Verbiegung des Temperaturfühlers 12 bewegt werden.

Die Schubstange 10 reicht mit ihrem, der Zapfen-Nutverbindung 11, 18 abgewandten freien Ende durch eine Öffnung mit Führung 26 in einem schräg in die Ausnehmung 21 ragenden Teil 29 der Rohrleitung 2 hindurch ebenfalls in den Kapselinnenraum 30. Dort ist ein Lauf­ rad 8 über ein Radlager 9 am freien Ende der Schubstange 10 ange­ ordnet, wobei die Laufradachse und die Translationsachse (Doppel­ pfeil 25) miteinander fluchten. Parallel zueinander ausgebildet sind auch eine Fallinie 27 des Kegelrades 7, die Mantellinie 28 einer Rolle 14 und die Translationsachse 25. Die Rolle 14 dient als Antrieb für das Zählwerk 17 über die Welle 15. Die Rolle 14 ist ebenfalls am Teil 29 mittels eines Gehäuselagers 16 gehaltert. Der Innenraum 30 der Kapsel 19 kann über eine Öffnung 31 mit dem Wärmeträgermedium 1 gefüllt werden.

Das Kegelrad 7, das Laufrad 8 sowie die Schubstange 10 bilden den Integratormechanismus von Durchsatz und Temperatur des Wärme­ trägermediums 1. Hierbei korrespondiert das Laufrad 8 gleichzeitig mit der Kegeloberfläche und der stützenden und abgreifenden Ober­ fläche der Rolle 14, d. h. die Rotationsbewegungen der Welle 4 werden auf die Rolle 14 übertragen. Die Drehzahl des Laufrades 8 und damit die Drehzahl der Rolle 14, hängt sowohl von der Drehzahl der Welle 4 des Durchsatzmessers 3 als auch von der momentanen Stellung der Schubstange 10, also der Temperatur des Wärmeträger­ mediums, ab. Bei einer unteren Grenztemperatur kann hierzu die Schubstange-Bimetall-Konstellation derart geeicht sein, daß das Laufrad 8 sich im Bereich der Spitze des Kegelrades 7 befindet. Drehungen der Welle 4 und somit des Kegelrades 7 bewirken dann keine Antriebsübertragung auf das Laufrad 8 und damit auch auf die Rolle 14 mit dem Zählwerk 17. Je höher die Temperatur des Wärme­ trägermediums 1 steigt, desto näher wird das Laufrad 8 in Richtung Basisfläche des Kegelrades 7 vom Temperaturfühler 12 über die Zapfen-Nutverbindung 11, 18 und die Schubstange 10 gezogen. Hier­ durch vergrößert sich der Laufweg des Laufrades 8 um das Kegelrad 7 pro Umdrehung und proportional zur Drehzahl der Welle 4 und somit zum Durchsatz des wärmeführenden Mediums 1. Die gleiche Geschwindigkeitserhöhung erfährt auch über die Rolle 14, die Welle 15 und das Zählwerk 17.

Claims (5)

1. Wärmemengenzähler, insbesondere für Heizungsanlagen oder zur Warmwasser-Verbrauchsmessung, mit einem Durchsatzmesser (3) für das Wärmeträgermedium (1), der eine, dem Durchsatz proportionale Rotationsbewegung ausübende Welle (4) aufweist, und mit einem Temperaturfühler (12), der auf Temperaturänderungen mit Änderungen seiner Abmessungen bzw. seiner Form reagiert, dadurch gekennzeichnet, daß ein freies Ende der Welle (4) auf ein Kegelrad (7) drehend einwirkt, daß die Änderungen der Abmessungen bzw. der Form des Temperaturfühlers (12) Translationsbewegungen einer Schub­ stange (10) verursachend übertragbar sind, daß an der Schubstange (10) ein Laufrad (8) angeordnet ist, welches sowohl mit dem Kegel­ rad (7) als auch mit einer Rolle (14) korrespondiert, derart, daß Drehungen des Kegelrades (7) in Drehungen der Rolle (14) umgesetzt werden, und daß die Rolle (14) mit einem Zählwerk (17) verbunden ist.

2. Wärmemengenzähler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fallinie des Kegelrades (7) und die Translationsachse der Schubstange (10) parallel zueinander ausgerichtet sind und daß die Länge der Fallinie zumindest dem Weg der translativen Bewegungs­ möglichkeit der Schubstange (10) entspricht.

3. Wärmemengenzähler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (12) ein Bimetall ist, dessen eines Ende (23) fest verankert und dessen anderes Ende (24) über eine mechanische Verbindung (11, 18) mit der Schubstange (10) beweglich verbunden ist.

4. Wärmemengenzähler nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Drehachse des Laufrades (8) mit der Translationsachse der Schubstange (10) fluchtet und daß das Laufrad (8) auf den Mantelflächen des Kegelrades (7) und der Rolle (14) abrollt.

5. Wärmemengenzähler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Verbindung (11, 18) eine Zapfen-Nutverbindung ist.