DE7934293U1 - Mechanische zaehlvorrichtung zur waermemengenbestimmung, insbesondere fuer zentralheizungen oder zur warmwasserverbrauchsmessung, welche im transportsystem des energietraegermediums einer heizeinrichtung angeordnet ist - Google Patents

Description

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Walter Opitz
Sven-Hedin-Str« 21

3000 Hannover 51

Mechanische Zählvorrichtung zur Wärmem.engenbestiininum' ···

Die Neuerung bezieht sich auf eine mechanische Zählvorrichtung zur Wärmemengenbestimmung insbesondere für Zentralheizünden oder zur Warmwasserverbrauchsniessung, welche in; TrariB-portsystem des Energieträgermediunis einer Heizeinrichtung angeordnet ist,

Derartige direkt bzw« indirekt messende Zählwerke sollen insbesondere in großen Wohnanlagen die verbrauchten Warmwassermengen möglichst exakt erfassen, so daß die Ungerechtigkeiten einer Pauschalberechnung umgangen werden können. So soll die einem Heizkörper bzw. einem Heizkörpersystem (Etagenheizung) gelieferte und zu berechnende Wärmemenge erfaßt und über den gesamten VerbrauchsZeitraum möglichst exakt summiert werden» Das gleiche gilt für die an den dafür vorgesehenen Zapfstellen verbrauchte Warmwassermenge.

Das Meßsystem soll möglichst unabhängig von der Umgebungstemperatur sowie anderen störenden Einflüssen wie z.B. stark wechselnde Verbrauchsmengen des Energieträgermediums über einen langen Zeitraum präzise arbeiten.

Es ist bekannt zur Lösung dieser Probleme Verdunstungs-Wärmemengenmesser zu benutzen, die z. B. in PS 1083 067 beschrieben werden. Hier wird ein Meßgerät mit linearer Meßskala beschrieben, bei dem das Gehäuse aus zwei Teilen besteht, welche die Vorder- und Rückfront bilden.

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tragen dae dazwischen gelegte Meßrohr, in welchem sich ein hochsiedender Alkohol befindet. Der Erfindungsgecanke beruht darin» das Keßrohr möglichst eindeutjg zu ,justieren, damit die Meßfehler durch Verschiebung so gering wie möglich gehalten werden« Me verdunstete Alkoholmenge aus dem Meßrohr dient als Vergleichsrnaß für die verbrauchte Wärmemenge« Der». artige Geräte aind jedoch wie aus der Literatur hervorgeht, sehr ungenau, so daß dieser Gerätetyp bei den Baugesellfichaften nur als Hilfstoßvorrichtung herangezogen werden kann*

Eine etwas verbesserte Version des vorstehend beschriebenen Verdunstungs-Wärmemengenmessers wird im GM 7822 969 beschrieben« Geschützt werden soll hierbei das Gehäuse, welches aus einem Rückteil sowie einem Vorderteil besteht, wobei die Meßampulle zwischen beiden aufgenommen wird. Am Vorderteil bzw, an den Seiter.wänden des Gehäuses ist ein reversibler Thermometerstreifen befestigt, der mehrere um jeweils 5° C springende, aneinandergereihte Farbfelder aufweist.

Der Anmelder geht von der richtigen Annahme aus, daß sich die Meßflüssigkeit bei der Erwärmung stark ausdehnt und in diesem Zustand abgelesen wird.

Eine korrekte Aussage über den Wärmeverbrauch ist so nicht möglich, da die Aufheizungsgrade der verschiedenen Wohnungsheizungen naturgemäß unterschiedlich sind. Der Thermometerstreifen hat nun die Aufgabe, die zur Zeit der Ablesung vorhandene Temperatur der Meßflüssigkeit anzuzeigen. Es wird nun vorgeschlagen mit Hilfe dieses Temperatur-Korrekturwertes die Ableseergebnisse über eine elektronische Datenanlage zu korrigieren.

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Selbst dieser hohe Heßaufwand mit seinen zusätzlichen Fehler-bzw. Rechenfehlermöglichkeiten, kann die systembedingten Nachteile der Verdunstungsmessung nicht beseitigen. Prüfungen der Verdunstungsmesser zeigen z.B. folgende Erkenntnisse :

" unter gleichen Bedingungen zeigte der Wärmemesser in eine.": beheizten Raum mit geöffneten Penstern einen geringeren Verbrauch an als das Gerät in einem Zimmer mit geschlossenen Fenstern ... Hierzu kommt, daß die Wärmemesser den Wärmeübergang von einer warmen zu einer benachbarten kalten Wohnung unberücksichtigt lassen ..."
(Die Zeit, lir.: 37, Seite 25)

Bei einer weiteren bekannten Ausführungsform wird im Voroder Rücklauf des Wärmeträgers einer Heizeinrichtung ein Flügelrad angeordnet, das mittels Magnetkupplung über ein temparaturgesteuertes hydraulisches Getriebe das Zählwerk kraftschlüasig mit dem Flügelrad koppelt. Die zwei hydraulischen Kupplungsteile sind nach Art der Rotationsviskosimeter konzipiert und wirken einander entgegen. Das eine wird vom Vorlauf, das andere vom Rücklauf aufgeheizt. Da hier lediglich eine kraft- und keine forschlüssige Verbindung besteht und darüber hinaus die Abstände für die Wirkung der Magnetkräfte zu groß gewählt wurden, kann eine schlupffrei^ Funktion nicht erwartet werden« Der Systemfehler ist derart groß, daß ein exakter Betrieb nicht möglich erscheint.

Bekannt ist auch ein weiterer Wärmemengenzähler aus der OS 2 716 787. Er wird vom Wärraeträgermedium durchströmt und besitzt zv/ei Teiriperaturmeßfühler, die am Vorlauf und RUölclauf angeordnet sind« Zusätzlich wird eine Vorrichtung zur Wirbelerzeugung benötigt, mit der dem Strom des WärmeträgermediumB eine nichtaxiale Qeachwindigkeitskomponente vermitteibar ist»

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Ferner wird eine koaxial in der Leitung sitzende Turbine benötigt, der eine Zählvorrichtung zugeordnet ist. Die Wirbelerzeugungseinrichtung wird durch die Meßfühler im Vorlauf und Rücklauf derart angesteuert, daß die Anr hl der Turbinenumdrehungen dem Produkt aus der Strömungsmenge und der Temperaturdifferenz entspricht. Die verbrauchte Wärmemenge kann somit direkt abgelesen werden.

Das Gerät mag brauchbar funktionieren so lange es von einem Fachmann justiert und gewartet wird. Bei den geringsten Ablagerungen verändern sich die Strömungskomponenten des wirbelnden Wassers und ergeben somit einen nicht nachprüfbaren Systemfehler. Pur einen wartungsfreien jahrelangen Dauergebrauch ist diese Konstruktion mit Sicherheit nicht geeignet.

Die bekannten Lösungen sind entweder - wie die Verdunstungs-Wärmemengenmesser - prinzipiell ungenau und ergeben keine reproduzierbaren Messwerte oder sie sind wie die beschriebenen Flügelrad-Meßsysteme technisch derart kompliziert, daß eine störungsfreie sichere Punktion mit ausreichender Meßgenauigkeit nicht realisierbar ist.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, eine me/ichanische Zählvorrichtung zur Wärme:nengenbesti:iin.ung zu beschreiben, die exakt und wartungsfrei über lange Zeit betrieben werden kann. Der Einfluß der Umgebungstemperatur sowie Justierungsungenauigkeiten von Meßelementen sollen ausgeschaltet und eine direkte Messung des Energieträgers möglich sein. Da3 ließgerät muß eichfähig und die Ergebnisse exakt reproduzierbar sein. Darüber hinaus soll «ine einmalige Installation ohne periodisch auszuwechselnde bzv/. verschleißende Teile ermöglicht werden₆

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Diese Aufgabe wird neuerungsgemäß dadurch gelöst, daß im 'Iransportrohr des Energieträgermediums ein Rotorkörper (3) angebracht ist, dessen Umdrehungen über ein starres Untersetzungsgetriebe (13,7) auf ein addierendes Zählwerk (9) mittels Zahnräder (12,1) übertragen werden, wobei das Addierwerk (9) in einem von der Mengenzähleinheit getrennten Gehäuseteil (1) untergebracht ist und zwischen den Übertragungselementen der Meßwerte eine selbsttätig lös- bzw. herstellbare formschlüssige Verbindung (11,12) besteht.

Um eine ausreichende Korrosionsbeständigkeit der mechanischen Zählvorrichtung sicherzustellen, ist es in einer Ausbildung der Neuerung sinvoll, Unterteil bzw. Oberteil aus Grauguß herzustellen.

In einer weiteren Ausbildung des neuerungsgemäßen Gegenstandes kann als Material auch Rotguß, Messing, Aluminium oder auch heißwasserbeständiger Kunststoff z.B. PE benutzt werden» Es sollte auf jeden Pail darauf geachtet werden, daß zwischen der Rohrleitung und dem Material der mechanischen Zählvorrichtung kein spürbares elektrolytisches Spannungsgefälle entsteht.

Versuche haben gezeigt, daß bei hohen Wassergeschwindigkeiten und geraden Flügelzahlen des Flügelrades (3) störende, wenn auch geringfügige Resonanzen auftreten, welche zu Verschleißerscheinungen in der Lagerung führen. Bei einer Variation der Neuerung wird deshalb mit ungerrden Fl-'igelzahlen vorzugsweise mit 5 Flügeln gearbeitet.

Um die Montage zu vereinfachen, wird vorgeschlagen, beide Enden mit Normgewinde Cz.E. 3/4") auszustatten, um mittels Überwurfmuttern oder bekannten Zwischenstücken eine Verbindung zum vorhandenen Rohrleitungssystem herzustellen.

Um die Lebensdauer des mechanischen Zählsystei^s zu erhöhen soll die Achse (4) des Flügelrades (3) aus nitriertem Stahl gefertigt werden. Durch die hohe Oberflächenhärte kann einerseits die Verschleißfestigkeit optimiert auf der anderen Seite ein Verziehen vermieden werden, das vorzugsweise bei der Härtung hochwertiger Stähle auftritt.

Um die mechanische Zählvorrichtung wartungsfrei zu gestalten, wurde mit einer wassergeschmierten Lagerung, gekennzeichnet durch die Lagerkombination Stahl in Polyäthylen-Schalen gearbeitet.

Ein Problem stellt die Abdichtung des Innenraumes (β) des Untersetzungsgetriebes (7) dar. Wenn an der Dichtungsstelle (5) keine großen Reibkräfte auftreten sollen, muß mit ejndringendem Wasser gerechnet werden. Dies führt jedoch erfahrungsgemäß auch zu Ablagerungen bzw. Korrosionserscheinungen an den Kleinteilen des Getriebes. In einer Ausführung der Neuerung wird deshalb vorgeschlagen, daß die Zahnräder (7) und Dichtungen (5) derart onge Arbeitsspalte besitzen, daß vorzugsweise niedrigviekoses Öl benutzt wird. Bei einem spezifischen Gewicht unter 1 wird sichergestellt, daß das nachdringende Wasser, welches unterhalb der Dichtungsstelle (5) über eine Ausgleichsbonrung drn Raum der Übertragungswelle (13) ausfüllen bz¹'. verlassen kann, gf.gen du σ darüber gelagerte ölpolster (6) stößt und bedingt durch die verschiedenen spezifischen Gewichte rieht eindringen kann.

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Um eine hohe Meßgenauigkeit der Zählvorrichtung zu gewährleisten, (bei der Umrechnung in den Wärmeverbrauch) wird neuerun^sge.viß vorgeschlagen, einen Regelthermostat im lleizungssyote;n zu benutzen« Hierdurch wird Verhindert, daß deir. Heizkörper überschüssige, nicht in Raumheizung umzusetzende Energie zugeführt wird. Es empfiehlt eich neuerungsgemäß bei einer weiteren Variante die Zählvorrichtung vor jeden Heizkörper zu schalten.

In einer weiteren Ausführungsform der Neuerung wird das Xe^lrad (11) an die Achse (4) des Flügelrades eingearbeitet« Zs Ist jedoch ohne weiteres m'jglich, die Achse (4) mit dem Kegelrad (11) - welches nicht den Durchmesser der Αοϊΐ3β be-3:itzeri .uu!3 - durch ein bekanntes Mit Sei wie ζ.ϊί. Kleben, Hartlü t~i:. .;::W. zu verbinden» Auch formschlüssig Verbindunger si-.ά ..-.ögl-: eh

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Z:. --i\~T /.-«:.tir /n Aujfür.rungsforiu hat es sich als sinnvoll Vier -ijs^-Lotel it, ir. "Jnt-vrt'iil (2) der mechanischen Zählvorrichtung VJT ie- jewindestück (13) den Sitz fir ein bekanntes Tr.er..ij3tütv=r:til mit einzugießen bzw. (bei Kunststoffaus-

Aus fT.rui'.jscei.rpiel der !Teuerung ist in der Zeichnung e stellt 'ri -./ird ia folgenden näher beschrieben.

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Jijur 1: Die geschnittene Seitenansicht der mechanischen Zählvorrichtung sit Messraum und Plügeirad.

7ijv:r ?'. Schnitt der Vorderansicht mit Übertragung welle und U^.tersetzurigggetriebe.

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Figur 1i Das Flügelrad (3), Welches auf der Achse (4) sitzt, füllt den Durchfluß» bzw. Meßraum (H) möglichst spaltfrei aus. Hierdurch soll eine Minirnierung der Schlupfverluste sichergestellt sein« Pas Oberteil

(1) wird mittels Plattendichtung auf das Unterteil

(2) aufgesetzt und formschlüssig verbunden» Beide knden (1O) des Durohflußrohres sind mit Normgewinde versehen, um eine schnelle und sichere Verbindung zur Rohrleitung herzustellen»

Figur 2: Das vorzugsweise fünfflügelige Flügelrad (3) sitzt mit seiner Stahlachse (4) in Kunststofflagerschalen (8)« An der Stirnseite der Achse (4) ist ein Kegelrad bzw. eine Kegelverzahnung (11) angebracht, welche über ein weiteres Kegelrad (12) über die Welle (13) auf das im Oberteil (1) befindliche Untersetzungsgetriebe w)^ist in Öl gelagert und betätigt das zeichnerisch nicht dargestellte Addierwerk, welches die Meßwerte über den Verbrauchszeitraum hin summiert. Das Oberteil (1) ist mit einer Deckplatte versehen, die über Dichtung und Befestigungselemente (15) absolut luft- und öldicht verklemmt ist.

Figur 3! In der Draufsicht auf die mechanische Zählvorrichtung ist die Anzeige des Addierwerkes dargestellt. Das Fenster wird in bekannter Weise aus einem wärmebeständigen Glas bzw. Kunststoff gebildet, v/obei eine funktionsfähige und sichere Abdichtung hergestellt werden muß.

* v/irkt. Dieses Untersetzungsgetriebe (7)

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Die neuerungsgemäßen Vorteile vorliegender Anmeldung bestehen vor allem darinj daß über eine direkte Messung des Energieträgermediums die Einflüsse der Umwelt baw« der Handhabung (Umgebungstemperatur üsw«) ausgeschaltet wurden« l)ie Messungen sind exakt reproduzierbar, das Gerät ist eichfähig und funktioniert über lange Zeiträume wartungsfrei mit hoher Messgenauigkeit» Darüber hinaus sind keinerlei periodisch verschleißende Auswechselteile vorgesehen, so daß eine einmalige Installation ausreichend ist und die Ablesung durch den Wohnungsinhaber vorgenommen werden kann«

Claims (1)

1. Walter Opitz
   Sven-Hedin-Str. 21

   Hannover 51

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   1.) Mechanische Zählvorrichtung zur Wärmemengenbestimmung insbesondere für Zentralheizungen oder zur Warmwasser-"verbrauchsmessung, welche im Transportsystem des Energieträgermediums einer Heizeinrichtung angeordnet ist

   dadurch gekennzeichnet,

   daß im Transportrohr des Energieträgermediums ein Rotorkörper (3) angebracht ist, dessen Umdrehungen über ein starres Untersetzungsgetriebe Ü3,7) auf ein addierendes Zählwerk (9) mittels Zahnräder (12,7) übertragen werden, wobei das Addierwerk (9) in einem von der Kengenzähleinheit getrennten Gehäuseteil (i) untergebracht ist und zv/ischen den Übertragungselementen der Meßwerte eine selbsttätig lös- bzw. herstellbare formschlüssige Verbindung (11,12) besteht.

   2.) Mechanische Zählvorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet,

   daß das Gehäuseoberteil (1) sowie das Gehäuseunterteil (2) aus Grauguß gefertigt sind.

   3.) Mechanische Zählvorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet,

   daß das Gehäuseoberteil (1) und das Gehäuseunterteil (2) aus Messing gefertigt sind.

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   4.) Mechanische Zählvorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet,

   daß das Gehäuseoberteil (1) und das Gehäuseunterteil (2) aus Aluminium gefertigt sind.

   5.) Mechanische Zählvorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet,

   daß das Gehäuseoberteil (1) und. das Gehäuseunterteil (2) aus heißwasserbeständigem Kunststoff z.B. PE gefertigt sind.

   6.) Mechanische Zählvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5

   dadurch gekennzeichnet,

   daß das Flügelrad (3) eine ungerade Flügelzahl besitzt,

   7.) Mechanische Zählvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6

   dadurch gekennzeichnet,

   daß das Flügelrad (3) vorzugsweise 5 Flügel besitr.t.

   8.) Mechanische Zählvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7

   dadurch gekennzeichnet, daß das Unterteil (2) an seinen ^nden (1O) Normgewinde besitzt, die eine einfache Verbindung mit vorhandenen Stahlrohrleitungen ermöglichen.

   9.) Mechanische Zählvorrichtung nach, einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8

   dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (4) des Flügelrades (3) aus oberflächen gehärtetem (z.B. nitriertem) Stahl gefertigt wird«

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   10j ) !Mechanische Zählvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9

   dadurch gekennzeichnet,

   daß die Achse des Flügelrades (4) in Kunststoff-Gleitlagern aus PE geführt wird,

   111) Mechanische Zählvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10

   dadurch gekennzeichnet,

   daß die Zahnräder (7) und Dichtungen (5) derart enge Arbeitsspalten besitzen, das vorzugsweise niedrigviskoses Gel benutzt wird,

   12.) Mechanische Zählvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11

   dadurch gekennzeichnet, daß sie mit tinea Kegel thermostat verbunden ist.

   13·) Mechanische Zählvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12

   dadurch gekennzeichnet,

   daS sie vor jeden Heizkörper eines Zsntralheizungs-SjEieia geschaltet ist.

   14.) "'-'.·'jh^ni3ehe Zählvcrrir?hv.t\r na-.:h einen: oder uehreren eier Ansprüche 1 bis 13

   dadur ch gekennzeichnet, da2 das Kegelrad (11) an die Achse (4) des Flügelrades

   [Z) abgearbeitet wird.

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   15«) Mechanische ZählVöfDichtungen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14

   dadurch gekennzeichnet,

   daß das Kegelrad (11) an die Achse (4) dies Flügelrades (3) durch Klebung oder durch bekannte Formschluß- bzw· Kraftschlußmittel angebracht ist«

   16.) Mechanische Zählvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15

   dadurch gekennzeichnet,

   daß im Unterteil (2) zwischen dem Laufbereich (14) des Flügelrades (3) und dem Gewindestück (10) ein Thermostatventil mit eingegossen ist.