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Messkörper zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit eines Mediums
Es ist bekannt, strömende Gase über elek- trisch beheizte Drähte zu führen und durch deren Kühlung die Geschwindigkeit dieser Gase zu bestimmen. Diese Methode wird nament- lich in Laboratorien verwendet. Obwohl sie sehr empfindlich und verhältnismässig einfach ist, wehrte ihrer grösseren Verbreitung in der technischen und laboratorischen Praxis die
Empfindlichkeit der Messelemente und die Un- beständigkeit ihrer Kennlinien. Diese Empfind- lichkeit wird durch den Gebrauch meist sehr dünner Drähte verursacht. Der Grund für die
Unbeständigkeit der Kennlinien sind Änderun- gen der Eigenschaften und Form der Drähte 5 während des Betriebes und ferner das Haften- bleiben von Staub auf dem Draht, welches seine Kühlung beeinflusst.
Die sich auf heissen
Drähten bildenden Bläschen verhindern die Ver- wendung von glühenden Hitzedrähten in Flüs- sigkeiten, da diese wesentlich seine Kühlung beeinflussen. In Flüssigkeiten ist es möglich, verlässlich nur bei niedrigen Heiztemperaturen der Drähte zu messen, bei welchen jedoch das
Hitzdrahtanemometer wenig empfindlich ist.
Zwecks Verbesserung der Eigenschaften der
Hitzdrähte wurden Versuche mit dünnen Deck- schichten der Drähte aus Glas oder durch Lage- rung des Drahtes in einem keramischen Rohr unternommen, welches durch den Draht erhitzt und dessen Oberfläche durch den Luftstrom gekühlt wurde. Bemerkenswerte Erfolge wurden jedoch dadurch nicht erzielt. Die Umhüllung des Drahtes mit Glas bereitet bei der Erzeugung Schwierigkeiten, da sich dabei die Drähte überhitzen und ihre Festigkeit verlieren. Das Glas ist als Hülle nicht gut geeignet, da die Körper mit einer Glashülle brüchig sind und springen. Durch verschiedene Wärmedilatation des Glases und Drahtes wird Springen der Glashülle und Lockerung des Drahtes verursacht.
Aus diesen Gründen ist es nötig, eine womöglich dünne Hülle zu verwenden, was eine hohe Oberflächentemperatur der Hülle zur Folge hat, so dass sich diese Körper in ihren Eigenschaften nicht viel von den Körpern ohne Hülle unterscheiden. Auch die zweite Lösung mit einem keramischen Körper brachte keine wesentliche Besserung. Ihr hauptsächlicher Nachteil ist eine Luftschicht innerhalb des keramischen Körpers, welche einerseits einen bestehenden Luftwechsel und dadurch unkontrollierbare Schwankungen der Temperatur verursacht, anderseits der un- bestimmte Kontakt zwischen Draht und kera- mischem Körper, was eine stetige Änderung des
Wärmeübergangskoeffizienten zur Folge hat.
Die Hüllen aus jetzt bekannten keramischen
Stoffen sind auch zu robust, so dass das Ver- hältnis zwischen der Heizenergie und der be- heizten Masse des Körpers sehr unvorteilhaft ist.
Falls der Leiter, wie vorbekannt, gegen eine übermässig schnelle Abkühlung mit einer wärme- isolierenden Schicht aus anderen Stoffen, z. B.
Gummi, im Ganzen oder zum Teil versehen ist, ist diese Schicht nicht genügend elastisch und plastisch, und die angeführten Nachteile werden daher nicht völlig beseitigt.
Gemäss der Erfindung ist ein Messkörper zur
Messung der Strömungsgeschwindigkeit eines
Mediums, welcher nach dem Prinzip eines durch das strömende Medium gekühlten elektrisch be- heizten Drahtes arbeitet, wobei dieser Draht mit einer gegenüber dem Medium chemisch neutralen und bei Betriebstemperaturen noch plastisch oder elastisch bleibenden Schicht überzogen ist, dadurch gekennzeichnet, dass als Schicht ein Lacküberzug auf Silikonbasis vorgesehen ist.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung, ist der Messkörper in an sich bekannter Weise in eine feste Schutzhülle aus Metall eingelegt.
Ein so ausgestalteter Messkörper hat gegen- über den bisher verwendeten eine Reihe von Vorteilen, von welchen der bedeutendste ein beständiger Wärmeübergangskoeffizient ist, der sich im Betrieb durch eine grosse Beständigkeit der Eichkurve äussert. Diese Beständigkeit der Eichkurve wird durch drei Eigenschaften des Körpers erzielt : Erstens ist der Heizdraht mit einem chemisch neutralen Medium (Lacküberzug auf Silikonbasis) umhüllt, so dass Oxydationen oder andere chemische Änderungen, sowie Beschädigungen der Oberfläche des Drahtes ausgeschlossen sind. Wenn der Draht gut gealtert ist, sind unter diesen Bedingungen seine physikalischen Eigenschaften konstant.
Zweitens kann der in dem Körper eingekittete Heizdraht seine geometrische Form nicht ändern (besonders in der Ausführung mit einer festen Hülle),
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so dass sich die Bedingungen für die Wärmeabführung vom Draht auf die Körperoberfläche nicht ändern. Drittens kann schliesslich die den Draht umhüllende Kittschicht (Lackierung) wegen ihrer Elastizität oder Plastizität weder abspringen noch Risse bekommen, wodurch gleichfalls konstante Wärmeleitung gewährleistet ist.
Durch diese drei Eigenschaften wird eine-soweit bekannt-bisher unerreichte Beständigkeit der physikalischen Eigenschaften des Messkörpers und seiner Eichkurve erzielt.
Mit Erfolg kann man diese Körper auch für Messungen in Flüssigkeiten verwenden, da ihre Hülle vollkommen dicht ist und die Stromzuführungen leicht isoliert werden können ; die wesentlich niedrigere Oberflächentemperatur dieser Körper erniedrigt auch die Möglichkeit einer Luftblasenbildung auf der Oberfläche. Die Wärmeträgheit des Körpers ermöglicht auch bei veränderlicher Geschwindigkeit des Mediums, die Mittelwerte zu messen. Alle diese Vorteile ermöglichen es, verhältnismässig genaue Geschwindigkeitsmessungen auch dort auszuführen, wo es mit bestehenden Messkörpern überhaupt unmöglich oder sehr unvollkommen war, namentlich im Bereich von kleinen Geschwindigkeiten (im Bereich von dm/sek bis m/sek).
Messkörper dieser Art finden eine weite Verwendung in vielen wissenschaftlichen und tech- nischen Zweigen. In vielen Fällen war das Fehlen eines geeigneten Messkörpers dieser Art sehr unangenehm fühlbar.
Diese Messkörper finden Verwendung insbesondere in der Meteorologie, Bioklimatologie oder Antropoklimatologie, beim Messen der Lüftungsintensität in Bergwerken und an verschiedenen Arbeitsstellen, beim Messen der Strömung des Mediums in Maschinen usw., ungeachtet der weiten Verwendung in der Luftfahrt, insbesondere in der Aerodynamik und Hydromechanik.
PATENTANSPRÜCHE : 1. Messkörper zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit eines Mediums, welcher nach dem Prinzip eines durch das strömende Medium gekühlten elektrisch beheizten Drahtes arbeitet, wobei dieser Draht mit einer gegenüber dem Medium chemisch neutralen und bei Betriebstemperaturen noch plastisch oder elastisch bleibenden Schicht überzogen ist, dadurch gekennzeichnet, dass als Schicht ein Lacküberzug auf Silikonbasis vorgesehen ist.