DD206211B1 - DEVICE FOR FLOW MEASUREMENT OF STROEMEN MEDIA - Google Patents

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchflußmessung von strömenden Medien. Sie ist anwendbar in der Labor- und Betriebsmeßtechnik der chemischen und biochemischen Industrie, in der Lebensmittelindustrie, der Wasserwirtschaft, der Halbleitertechnik sowie im weitesten Sinne für Transportprozesse von Gasen, Flüssigkeiten sowie breiigen Medien und ermöglicht dort die Messung der Strömungsgeschwindigkeit.The invention relates to a device for flow measurement of flowing media. It is applicable in the laboratory and operational measuring of the chemical and biochemical industry, in the food industry, water management, semiconductor technology and in the broadest sense for transport processes of gases, liquids and pulpy media, where it allows the measurement of flow velocity.

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art

Bekannt sind eine Reihe von Vorrichtungen und Verfahren, allgemein als Durchflußmeßvorrichtungen bezeichnet, durch deren Anwendung Angaben über den Volumen- bzw. Massestrom von Gasen, Flüssigkeiten und breiigen Medien in Leitungen ermöglicht werden. Dabei muß grundsätzlich zwischen Durchflußmeßeinrichtungen ohne und mit elektrischem Ausgangssignal unterschieden werden. Als Durchflußmeßeinrichtungen mit analogem elektrischem Ausgangssignal sind bekannt Staurohr bzw. Normblende mit nachfolgender Ringwaage und mechanisch gekoppeltem Folgepotentiometer, wobei der Differenzdruck als Maß für die durchfließende Menge herangezogen wird. Weiterhin sind bekannt Schwebekörperdurchflußmesser mit elektromechanischer Nachlaufeinrichtung und mechanisch gekoppeltem Folgepotentiometer, wo die Schwebehöhe eines zylindrischen Körpers als Maß für die durchfließende Menge dient. Beim Induktionsdurchflußmesser wird als Maß für die durchfließende Menge eine Spannung benutzt, die in einer senkrecht zu einem Magnetfeld strömenden Flüssigkeit induziert wird.Known are a number of devices and methods, commonly referred to as flow measuring, by the application of information about the volume or mass flow of gases, liquids and mushy media are made possible in lines. In principle, a distinction must be made between flow measuring devices without and with an electrical output signal. As flow measuring devices with an analog electrical output signal are known pitot tube or standard diaphragm with subsequent ring balance and mechanically coupled epi-potentiometer, wherein the differential pressure is used as a measure of the amount flowing through. Furthermore, there are known variable area flowmeter with electromechanical tracking device and mechanically coupled sequence potentiometer, where the fly height of a cylindrical body serves as a measure of the amount flowing through. The induction flow meter uses as a measure of the amount flowing through a voltage which is induced in a liquid flowing perpendicular to a magnetic field.

Der Nachteil dieser Geräte besteht vor allem für die Labormeßtechnik darin, daß entsprechende Meßeinrichtungen voluminös sowie apparativ aufwendig sind und teilweise nur langsames Messen ermöglichen [Götte, K.; Hart, H.; Jeschke, G.: Taschenbuch Betriebsmeßtechnik, S. 310 bis 340,344 bis 346, VEB Verlag Technik, Berlin 19741.The disadvantage of these devices, especially for the laboratory measuring technique, is that corresponding measuring devices are voluminous and costly in terms of apparatus and in some cases permit only slow measuring [Götte, K .; Hart, H .; Jeschke, G .: Taschenbuch Betriebsmeßtechnik, pp 310 to 340,344 to 346, VEB Verlag Technik, Berlin 19741.

Es sind weiterhin Verfahren und Vorrichtungen zur thermischen Durchflußmessung von strömenden Medien bekannt.Furthermore, methods and devices for the thermal flow measurement of flowing media are known.

Temperaturdifferenzmessung: Das strömende Gut wird durch eine beheizte Zone geleitet und die Temperatur vor und nach der Erwärmung gemessen. Die während des Durchströmens des Meßgutes durch die beheizte Zone pro Volumeneinheit aufgenommene Wärmemenge ist eine Funktion der Strömungsgeschwindigkeit.Temperature difference measurement: The flowing material is passed through a heated zone and the temperature measured before and after the heating. The amount of heat absorbed by the heated zone per unit volume during the flow of the measured material is a function of the flow velocity.

Thermische Markierung des Meßgutes: Es erfolgt vor einer Meßstrecke eine thermische Markierung, beispielsweise durch Zugabe vorgewärmten oder gekühlten Meßgutes. Das Vorbeiströmen der so markierten Zone an einem oder zwei Temperaturmeßfühlern wird zur Ermittlung des Volumenstroms genutzt [DD-WP 124676].Thermal marking of the material to be measured: A thermal marking is made in front of a measuring section, for example by adding preheated or cooled material to be measured. The passage of the zone thus marked on one or two temperature sensors is used to determine the volume flow [DD-WP 124676].

Es sind außerdem Verfahren und Vorrichtungen bekannt, bei denen die Abkühlung eines mit konstanter elektrischer Leistung betriebenen Heizers durch das strömende Meßgut infolge erzwungener Konvention ein Maß für dessen Strömungsgeschwindigkeit ist. Bei diesem Verfahren sind Heizwicklung und Temperaturmeßfühler (Thermoelement, Widerstandsthermometer oder Thermistor) elektrisch und mechanisch getrennt (indirekte Heizung) [DD-WP 69463, DD-WP 136073, DD-WP 127350; Götte, K; Hart, H.; Jeschke, G.: Taschenbuch Betriebsmeßtechnik, S.341 bis 344, VEB Verlag Technik, Berlin 1974].There are also known methods and apparatus in which the cooling of a heater operated with a constant electric power by the flowing material to be measured due to forced convention is a measure of its flow rate. In this method, heating coil and temperature sensor (thermocouple, resistance thermometer or thermistor) are electrically and mechanically isolated (indirect heating) [DD-WP 69463, DD-WP 136073, DD-WP 127350; Gods, K; Hart, H .; Jeschke, G .: Taschenbuch Betriebsmeßtechnik, p.341 to 344, VEB Verlag Technik, Berlin 1974].

Der Nachteil dieser Meßeinrichtungen besteht erstens im relativ komplizierten Aufbau der Sonden infolge der Trennung von Heizer und Temperaturmeßfühler. Es ergeben sich Probleme hinsichtlich des notwendigen guten Wärmekontakts zwischen Heizer und Temperaturmeßfühler. Weiterhin kann die elektrische Isolation von Heizer und Temperaturmeßfühler bei der Durchflußmessung elektrisch leitender Flüssigkeiten Schwierigkeiten bereiten. Daraus resultieren nicht zuletzt relativ große geometrische Abmessungen des Fühlers, die die Strömungsverhältnisse in einem Rohr stören können und die weiterhin erhöhteThe disadvantage of these measuring devices consists firstly in the relatively complicated structure of the probes due to the separation of heater and temperature sensor. Problems arise with regard to the necessary good thermal contact between the heater and the temperature sensor. Furthermore, the electrical insulation of heater and temperature sensor in the flow measurement of electrically conductive liquids can cause difficulties. This results in not least relatively large geometric dimensions of the probe, which can disturb the flow conditions in a pipe and further increased

thermische Zeitkonstanten bedingen. Fühler, die mit getrenntem Heizer und Temperaturmeßfühler aufgebaut werden, stellen Einzelstücke dar, so daß der Austausch meist eine Neueinstellung der nachfolgenden elektronischen Schaltung erforderlich macht.condition thermal time constants. Sensors, which are constructed with separate heater and temperature sensor, represent individual pieces, so that the replacement usually requires a readjustment of the subsequent electronic circuit.

Ein weiterer Nachteil dieser Meßeinrichtungen ist, daß die Trennung von Heizer und Temperaturmeßfühler auch eine Trennung der zugehörigen elektronischen Schaltungen und Stromversorgungen in folgende unabhängige Stufen bedingt:Another disadvantage of these measuring devices is that the separation of heater and temperature sensor also requires a separation of the associated electronic circuits and power supplies in the following independent stages:

— Schaltung zur Bereitstellung der konstanten Leistung für den Heizer- Circuit for providing the constant power for the heater

Der Leistungsbedarf für den Heizer ist hoch, so daß Probleme bei der Dimensionierung von Netzteilen sowie bei der Kühlung und Anordnung der dann erforderlichen Leistungstransistoren auftreten.The power requirement for the heater is high, so that problems in the dimensioning of power supplies and in the cooling and arrangement of the then required power transistors occur.

— Schaltung zur Auswertung des Temperatursignals- Circuit for evaluation of the temperature signal

Bei der Verwendung von Thermoelementen ist der Einsatz von empfindlichen Spannungsverstärkern oder Kompensatoren erforderlich. Für Widerstandsthermometer oder Thermistoren benötigt man Widerstandsmeßeinrichtungen, die zumeist Brückenschaltungen darstellen.When using thermocouples, the use of sensitive voltage amplifiers or compensators is required. Resistance thermometers or thermistors require resistance measuring devices, which are mostly bridge circuits.

In K. W. Bonfig, „Technische Durchflußmessung mit besonderer Berücksichtigung neuartiger Durchflußmeßverfahren", Vulkan-Verlag Essen 1977, S. 117 bis 118 sind Vorrichtungen beschrieben, bei denen Meßfühler sowohl als Heiz- als auch als Meßelement geschaltet sind.In K. W. Bonfig, "Technical flow measurement with special consideration of novel flow measurement", Vulkan-Verlag Essen 1977, p 117-118 devices are described in which sensors are connected both as a heating and as a measuring element.

Es sind außerdem Vorrichtungen bekannt, bei denen zur Empfindlichkeitsbereichserweiterung Umgehungsleitungen eingesetzt werden [DE 2350848]. Hierdurch wird jedoch keine unterschiedliche Empfindlichkeit in Abhängigkeit von der Durchströmungsrichtung erreicht.Devices are also known in which bypass lines are used for the sensitivity range extension [DE 2350848]. As a result, however, no different sensitivity depending on the flow direction is achieved.

Zur Kompensation des Temperatureinflusses auf das Meßergebnis sind schließlich Anordnungen bekannt, die einen zweiten Thermofühler einsetzen, der sich zwar im Medium befindet, aber nicht vom zu messenden Medium umströmt wird [DD-WP 957061.To compensate for the influence of temperature on the measurement result finally arrangements are known which use a second thermocouple, which is indeed in the medium, but is not flowed around by the medium to be measured [DD-WP 957061.

Ein genereller Nachteil aller voranstehend beschriebenen Lösungen ist darin zu sehen, daß keine von ihnen zur Messung von mit geringen Strömungsgeschwindigkeiten frei oder in Leitungen strömenden Medien herangezogen werden kann.A general disadvantage of all solutions described above is the fact that none of them can be used for measuring free flowing at low flow rates or in lines media.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Die Erfindung beinhaltet das Ziel, die Durchflußmessung von strömenden Medien mit geringem ökonomischem und gerätetechnischem Aufwand mittels einer Vorrichtung durchzuführen, in der bestehende Nachteile überwunden worden sind.The invention includes the aim of carrying out the flow measurement of flowing media with little economic and device-technical effort by means of a device in which existing disadvantages have been overcome.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu beschreiben, die in Abhängigkeit von der Durchströmungsrichtung ein unterschiedliches elektrisches Ausgangssignal liefert und für die Lösung vielseitiger Meßprobleme geeignet ist, so für frei strömende Medien, für strömende Medien in Leitungen und bei der Prüfung, ob überhaupt eine Strömung/Bewegung eines Mediums stattfindet.The invention has for its object to describe a device which provides a different electrical output signal depending on the flow direction and is suitable for the solution of versatile measurement problems, so for free flowing media, for flowing media in lines and in the test, if ever a flow / movement of a medium takes place.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung gelöst, bei der der auf einen Thermistor gerichtete Medienstrom in einem trompetenförmig gestalteten Abschluß eines Rohres mündet. Das den Medienstrom dem Thermistor zuführende Rohrende ist in an sich bekannter Weise düsenförmig ausgeführt. Durch diese Anordnung ergeben sich unterschiedliche Empfindlichkeiten in Abhängigkeit von der Strömungsrichtung.According to the invention, this object is achieved by a device in which the directed to a thermistor media flow opens in a trumpet-shaped completion of a pipe. The media stream leading to the thermistor tube end is designed nozzle-shaped in a conventional manner. This arrangement results in different sensitivities as a function of the flow direction.

In einer Leitung ist ein zusätzlicher Strömungswiderstand vorhanden, dessen Wert im Bereich nahe Null bis unendlich liegt. Um den Strömungswiderstand herum ist eine Umwegleitung angeordnet, in der ebenfalls ein von nahe Null bis unendlich einstellbarer Strömungswiderstand eingebaut ist. Das Ganze bildet ein Leitungssystem, in dem ein Thermistor in den Hauptströmungslinien des mittels Leitungselementen geführten strömenden Mediums angeordnet ist. Der Thermistor ist sowohl als Heizelement als auch als Temperaturmeßelement geschaltet und ist gegebenenfalls von einer Umhüllung umgeben. Er ist an eine Konstantstromquelle angeschlossen, von der aus Abgriffe zu einer Spannungsmeßschaltung führen, welche Teilschaltungen zur Nullpunktverschiebung, Verstärkung, Ausfilterung von Signalschwankungen, Linearisierung der Kennlinie sowie zur Bildung eines elektrisch analogen Einheitssignals aufweist. An die Spannungsmeßschaltung ist ein Gerät zur Meßwertdarstellung mit anzeigenden, registrierenden, speichernden oder alarmgebenden Fähigkeiten angeschlossen. In einem Strömungsschatten ist ein zweiter geheizter Thermistor eingebracht. Von diesem führen ebenfalls Abgriffe zur Spannungsmeßschaltung, an der jedoch die Spannungsabfälle der beiden Thermistoren entgegengesetzt gerichtet anliegen. Der erste Thermistor arbeitet als Meßthermistor und der zweite als Vergleichsthermistor.There is an additional flow resistance in a pipe whose value is in the range near zero to infinity. Around the flow resistance around a detour line is arranged, in which a likewise adjustable from near zero to infinity flow resistance is installed. The whole forms a conduit system in which a thermistor is arranged in the main flow lines of the flowing medium guided by conduit members. The thermistor is connected both as a heating element and as a temperature measuring element and is optionally surrounded by a sheath. It is connected to a constant current source from which taps lead to a Spannungsmeßschaltung having sub-circuits for zero shift, amplification, filtering out signal fluctuations, linearization of the characteristic and to form an electrically analog unit signal. Connected to the voltage measuring circuit is a device for displaying measured values with indicating, registering, storing or alarming capabilities. In a flow shadow, a second heated thermistor is introduced. From this also taps lead to the voltage measuring circuit, but at the opposite applied the voltage drops of the two thermistors. The first thermistor operates as Meßthermistor and the second as Vergleichsthermistor.

Durch eine elektronische Stromquelle wird dem Thermistorstromkreis ein konstanter Strom zugeführt, der den Thermistor oder die Thermistoren auf eine stationäre Temperatur aufheizt. Diese liegt weit über der Temperatur des strömenden Meßgutes und der Umgebungstemperatur. Dadurch greifen normale Schwankungen dieser beiden Temperaturen nur noch wenig auf die Temperatur des Thermistors oder der Thermistoren durch.An electronic power source supplies a constant current to the thermistor circuit which heats the thermistor or thermistors to a steady state temperature. This is far above the temperature of the flowing material to be measured and the ambient temperature. As a result, normal fluctuations of these two temperatures only have a low effect on the temperature of the thermistor or of the thermistors.

Im weiteren Ausbau der Erfindung ist der einstellbare Strömungswiderstand als Schlauchklemme realisiert. Gegebenenfalls ist der Strömungswiderstand der Umwegleitung sogroß bemessen, daß das Leitungssystem sich ohne Umwegleitung darstellt. Nach Ausschaltung der Umgebungseinflüsse und Konstanthaltung weiterer Größen, die potentiell auf die Temperatur des ersten Thermistors einwirken können, ist dieser Thermistor als Meßelement zur Bestimmung einer physikalischen Größe geeignet, die eine definierte, reproduzierbare Änderung seiner Temperatur hervorruft. In dem vorliegenden Falle der Durchflußmessung wird eine Temperaturänderung des Thermistors als Maß für die Änderung der Strömungsgeschwindigkeit benutzt, da bei unverändertem Thermistorheizstrom eine zusätzliche Abkühlung in erster Linie auf die erzwungene Konvektion durch das strömende Gut zurückzuführen ist. Bei Aufheizung des Thermistors mit konstantem Strom und Abkühlung durch das strömende Gut sind die Temperatur des Thermistors und somit sein elektrischer Widerstand nicht nur eine Funktion derIn the further development of the invention, the adjustable flow resistance is realized as a hose clamp. Optionally, the flow resistance of the bypass line is sized so large that the line system is without detour line. After elimination of environmental influences and keeping constant other variables that can potentially affect the temperature of the first thermistor, this thermistor is suitable as a measuring element for determining a physical quantity that causes a defined, reproducible change in its temperature. In the present case of the flow measurement, a temperature change of the thermistor is used as a measure of the change in the flow velocity, since with unchanged Thermistorheizstrom additional cooling is primarily due to the forced convection by the flowing Good. When heating the thermistor with a constant current and cooling by the flowing Good the temperature of the thermistor and thus its electrical resistance are not only a function of

Strömungsgeschwindigkeit, sondern auch der Fühlerparameter, der geometrischen Anordnung, des Druckes und der Eigenschaften des Meßgutes, wie z. B. des Feuchtegehalts, weshalb das Gerät unter Betriebsbedingungen kalibriert werden muß. Aufgrund der sehr hoch gewählten Fühlertemperatur gehen Temperaturschwankungen des Meßgutes und der Umgebung nur wenig in die Messung ein.Flow rate, but also the sensor parameters, the geometric arrangement, the pressure and the properties of the measured material, such. As the moisture content, which is why the device must be calibrated under operating conditions. Due to the very high selected sensor temperature, temperature fluctuations of the material to be measured and the environment are only a small part of the measurement.

Zur Auswertung des Signals wird der Heizstrom durch den ersten Thermistor gleichzeitig als konstanter Meßstrom für die Widerstandsbestimmung benutzt. Nach dem Ohmschen Gesetz ist dann der Spannungsabfall dem Thermistorwiderstand direkt proportional. Da Thermistoren einen negativen Temperaturkoeffizienten besitzen, entspricht eine Widerstandszunahme einer stärkeren Abkühlung, d. h. einer erhöhten Strömungsgeschwindigkeit des Meßgutes. Der Spannungsabfall am ersten Thermistor wird von einer elektronischen Spannungsmeßschaltung ausgewertet, die erstens durch eine Einrichtung zur Nullpunktverschiebung charakterisiert ist. Damit kann der Grundwiderstand des Thermistors kompensiert werden, so daß bei ruhendem Meßgut das Ausgangssignal der Meßeinrichtung Null ist. Weiter ist eine Einrichtung zur Einstellung der Verstärkung vorhanden. Damit kann die jeweilig maximale Strömungsgeschwindigkeit auf 100 % des Ausgangssignals abgebildet werden. Die Variabilität dieser Verstärkungseinstellung gestattet es, in Verbindung mit der Einstellung des Strömungswiderstandes in der Umwegleitung, den Meßbereich der Vorrichtung in weiten Grenzen an unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten bzw. Medien anzupassen. Außerdem ist ein Schaltungsteil mit Tiefpaßverhalten vorhanden. Die obere Grenzfrequenz wird so gewählt, daß Schwankungen des Ausgangssignals infolge Turbulenzen bzw. Oszillationen der Strömungsgeschwindigkeit bei Verwendung diskontinuierlicher Pumpen unterdrückt werden. Es ist auch ein Schaltungsteil vorhanden, mit dem ein nichtlinearer Zusammenhang zwischen elektrischem Eingangs- und Ausgangssignal eingestellt werden kann. Mit Hilfe dieses Schaltungsteils kann der Einfluß des nichtlinearen Zusammenhangs zwischen Änderung der Strömungsgeschwindigkeit und Änderung des Thermistorwiderstandes auf die Kennlinie der Gesamtschaltung kompensiert werden, und es ist schließlich ein Schaltungsteil vorhanden, mit dem das elektrische Signal im zu erfassenden Bereich der Strömungsgeschwindigkeit auf ein elektrisch analoges Einheitssignal abgebildet wird. Dieses Konzept ermöglicht ein Anschluß von anzeigenden registrierenden, alarmgebenden und weiteren MSR-Geräten mit Einheitssignaleingang, die Einbeziehung in Meßwerterfassungssysteme sowie die Ankopplung an Prozeßrechner.To evaluate the signal, the heating current is used by the first thermistor simultaneously as a constant measuring current for the determination of resistance. According to Ohm's law, the voltage drop is directly proportional to the thermistor resistance. Since thermistors have a negative temperature coefficient, an increase in resistance corresponds to a greater cooling, i. H. an increased flow velocity of the measured material. The voltage drop at the first thermistor is evaluated by an electronic voltage measuring circuit, which is characterized firstly by a device for zero offset. Thus, the basic resistance of the thermistor can be compensated, so that when the measured material is at rest, the output signal of the measuring device is zero. Further, there is a means for adjusting the gain. Thus, the respective maximum flow velocity can be mapped to 100% of the output signal. The variability of this gain setting makes it possible, in conjunction with the adjustment of the flow resistance in the detour line, to adapt the measuring range of the device within wide limits to different flow velocities or media. In addition, a circuit part with low-pass behavior is present. The upper cut-off frequency is chosen so that fluctuations in the output signal due to turbulence or oscillations of the flow velocity when using discontinuous pumps are suppressed. There is also a circuit part with which a non-linear relationship between electrical input and output signal can be adjusted. With the aid of this circuit part, the influence of the non-linear relationship between change in the flow rate and change of the thermistor resistance can be compensated for the characteristic of the overall circuit, and there is finally a circuit part, with which the electrical signal in the range to be detected flow rate to an electrically analogue unit signal is shown. This concept enables the connection of registering, alarming and other MSR devices with standard signal input, the inclusion in measured value acquisition systems as well as the connection to process computers.

Zwecks erhöhter Störgrößenunterdrückung ist in einem Strömungsschatten der zweite geheizte Thermistor angebracht, von dem ebenfalls Abgriffe zur Spannungsmeßschaltung führen, wobei die Spannungsabfälle des ersten und zweiten Thermistors entgegengesetzt gerichtet an der Spannungsmeßschaltung liegen.For increased Störgrößenunterdrückung the second heated thermistor is mounted in a flow shadow of the taps also lead to Spannungsmeßschaltung, the voltage drops of the first and second thermistors are oppositely directed to the voltage measuring circuit.

Die Erfindung beinhaltet vielseitige Vorteile. Die Vorrichtung zur Durchflußmessung ist in der Meßbereichswahl sehr variabel, sie reagiert richtungsempfindlich und mit geringer Zeitverzögerung auf die Strömung und besitzt einen sehr geringen Energieverbrauch. Bei Einsatz eines zweiten Thermistors innerhalb dieser Vorrichtung ist die Störgrößenunterdrückung (Druck, Feuchte, Temperatur, Fremdstoffablagerungen usw.) als besonderer Vorteil zu nennen. Die Erfindung ist für die Lösung folgender Meßprobleme besonders geeignet: Nachweis von geringsten bis mittleren Strömungsgeschwindigkeiten von frei strömenden Medien, wie der NachweisThe invention includes many advantages. The device for flow measurement is very variable in the Meßbereichswahl, it responds sensitive to direction and with little time delay on the flow and has a very low energy consumption. When using a second thermistor within this device, the interference suppression (pressure, humidity, temperature, impurity deposits, etc.) is to be mentioned as a particular advantage. The invention is particularly suitable for the solution of the following measurement problems: Detection of lowest to medium flow velocities of freely flowing media, such as detection

— der Bewegung von Raumluft, von Rauchgasen oder von Flüssigkeiten- The movement of room air, flue gases or liquids

— von Strömungswirbeln- of flow vortex

— der Strömungsrichtung in frei strömenden Medien- The flow direction in free flowing media

— der Relativbewegung eines Bewegungssensors gegenüber ruhendem Medium- The relative movement of a motion sensor against dormant medium

Messung von geringsten bis mittleren Strömungsgeschwindigkeiten von strömenden Medien in Leitungen, wie z. B.Measurement of lowest to medium flow velocities of flowing media in lines, such. B.

— bei der Begasung von Flüssigkeiten in Reaktoren- in the fumigation of liquids in reactors

— bei der Lösung von Dosierungsproblemen durch genaue Messung und Regelung des Mischungsverhältnisses von Gas- und FlüssigkeitsströmenIn solving dosing problems by accurately measuring and controlling the mixing ratio of gas and liquid streams

— bei der Messung des Atemvolumens von Sportlern- when measuring the breathing volume of athletes

— bei der Messung der Ansaugluftmenge von Kfz- When measuring the intake air amount of car

— bei der Messung und Überwachung der Benzinzufuhr in Kfz- when measuring and monitoring the fuel supply in a car

— bei der Messung und Überwachung von Kühlmittelkreisläufen- in the measurement and monitoring of coolant circuits

— bei der Realisierung von Lage- und Abstandssensoren zur Positionierung von Manipulatoren Gewinnung von Informationen mit Ja-Nein-Aussage, z. B.- in the realization of position and distance sensors for positioning of manipulators extraction of information with a yes-no statement, eg. B.

— Überwachung von Lüftern- Monitoring of fans

— Überwachung der Strömung von Flüssigkeiten oder Gasen in Rohrleitungen (Strömungswächter)- Monitoring the flow of liquids or gases in pipelines (flow monitors)

— Überwachung der Atmung von Patienten- Monitoring the breathing of patients

— Raumsicherung- room security

— Zählung von Gasblasen- Counting of gas bubbles

— Erfassung von nichtmetallischen, durchsichtigen Gegenständen.- Detection of non-metallic, transparent objects.

Ausführungsbeispielembodiment

An einem Ausführungsbeispiel soll die Erfindung näher erläutert werdenIn one embodiment, the invention will be explained in more detail

Es zeigen Show it

Fig. 1: ein Schema der Vorrichtung zur Durchflußmessung von strömenden Medien Fig. 2: ein Schema ohne Umwegleitungen mit 2 Thermistoren.Fig. 1: a diagram of the device for flow measurement of flowing media Fig. 2: a scheme without detour lines with 2 thermistors.

Zwischen den Rohren 5 und 6 befindet sich der Thermistor 7, der sowohl als Heizelement als auch als Temperaturmeßelement geschaltet ist. Im Falle der Strömungsmessung von Flüssigkeiten ist der Thermistor 7 von einer Umhüllung 8 umgeben, die am Befestigungsort des Thermistors 7 guten Wärmekontakt zu diesem hat und dort eine hohe Wärmeleitfähigkeit besitzt. Der übrige Teil der Umhüllung 8 hat eine geringere Wärmeleitfähigkeit. Die Masse der den Thermistor 7 umgebenden Umhüllung ist gering. Die Rohrinnendurchmesser der Rohre 5 und 6 unterscheiden sich stark an den Rohrstellen, die an den Thermistor 7Between the tubes 5 and 6 is the thermistor 7, which is connected both as a heating element and as a temperature measuring element. In the case of the flow measurement of liquids, the thermistor 7 is surrounded by a sheath 8, which has good thermal contact with the latter at the attachment location of the thermistor 7 and has a high thermal conductivity there. The remaining part of the enclosure 8 has a lower thermal conductivity. The mass of the surrounding the thermistor 7 enclosure is low. The tube inner diameter of the tubes 5 and 6 differ greatly at the tube locations, which are connected to the thermistor. 7

angrenzen. Während der Abschluß des Rohres 5 düsenförmig gestaltet ist, um die Strömungslinien auf den Thermistor 7 zu konzentrieren, ist die Öffnung des Rohres 6 trompetenförmig. Durch diese Gestaltung der Rohröffnungen wird eine unterschiedliche Empfindlichkeit der Vorrichtung in beiden Strömungsrichtungen, d. h. die Richtungsempfindlichkeit, erreicht. Ein zweiter Thermistor 12 befindet sich außerhalb der Strömung im zu messenden Medium. Hier ist er im Strömungsschatten des düsenförmigen Rohres 5 angeordnet. Die Thermistoren 7 und 12 werden vom gleichen Heizstrom durchflossen. Von beiden Thermistoren führen Abgriffe zur Spannungsmeßschaltung 10, wobei die an den Thermistoren 7 und 12 vorhandenen Spannungsabfälle entgegengesetzt gerichtet an der Spannungsmeßschaltung 10 anliegen.adjoin. While the termination of the tube 5 is nozzle-shaped to concentrate the flow lines on the thermistor 7, the opening of the tube 6 is trumpet-shaped. Due to this design of the tube openings, a different sensitivity of the device in both flow directions, d. H. the directional sensitivity reached. A second thermistor 12 is located outside the flow in the medium to be measured. Here it is arranged in the flow shadow of the nozzle-shaped tube 5. The thermistors 7 and 12 are traversed by the same heating current. From both thermistors taps lead to the voltage measuring circuit 10, wherein the voltage drops applied to the thermistors 7 and 12 are applied in opposite directions to the voltage measuring circuit 10.

Die Konstantstromquelle 9 treibt durch den Thermistor 7 einen konstanten Strom, der sowohl als Heizstrom als auch als Meßstrom zur Bestimmung des Thermistorwiderstandes dient. Der Spannungsabfall über dem Thermistor 7 als Maß für die Strömungsgeschwindigkeit wird mit einer Schaltung zur Spannungsmessung 10 gemessen. Diese beinhaltet Schaltungsteile zur Nullpunktverschiebung, zur Verstärkung und Meßbereichswahl, zur Ausfilterung von Signalschwankungen, zur Linearisierung der Kennlinie und zur Erzeugung eines elektrisch analogen Einheitssignals. Die Schaltung zur Spannungsmessung 10 gewährleistet damit die Signalaufbereitung zur Gewinnung eines der Strömungsgeschwindigkeit proportionalen Ausgangssignals. An die Schaltung zur Spannungsmessung 10 ist ein Gerät zur Meßwertdarstellung angeschlossen, das je nach Ausführung das Ausgangssignal anzeigt, registriert, speichert oder Alarm gibt. Für die schaltungstechnische Realisierung der Konstantstromquelle 9 und der Schaltung zur Spannungsmessung 10 ist die Verwendung von integrierten Operationsverstärkern besonders günstig.The constant current source 9 drives through the thermistor 7 a constant current, which serves both as a heating current and as a measuring current for determining the thermistor resistance. The voltage drop across the thermistor 7 as a measure of the flow velocity is measured with a voltage measurement circuit 10. This includes circuit components for zero offset, for gain and Meßbereichswahl, for filtering out signal fluctuations, for linearization of the characteristic and for generating an electrically analog unit signal. The voltage measurement circuit 10 thus ensures the signal conditioning to obtain an output signal proportional to the flow rate. To the circuit for voltage measurement 10, a device is connected to the measured value representation, which displays the output signal, registers, stores or alarm depending on the version. For the circuit implementation of the constant current source 9 and the circuit for voltage measurement 10, the use of integrated operational amplifiers is particularly favorable.

Claims (2)

Vorrichtung zur Durchflußmessung von strömenden Medien mit einem in einem Leitungssystem, in dem ein Strömungswiderstand vorhanden ist, dessen Wert im Bereich nahe Null bis unendlich liegt, um den herum gegebenenfalls eine Umwegleitung angeordnet ist, in der gleichfalls ein von nahe Null bis unendlich einstellbarer Strömungswiderstand realisiert ist, eingebrachtem Thermistor, angeordnet in den Hauptströmungslinien des mittels Leitungselementen geführten strömenden Mediums, wobei dieser sowohl als Heizelement als auch als Temperaturmeßelement geschaltete Thermistor an eine Konstantstromquelle angeschlossen ist, von der aus an den Punkten A und B Abgriffe zu einer Spannungsmeßschaltung führen, welche Teilschaltungen zur Nullpunktverschiebung, zur Verstärkung, zur Ausfilterung von Signalschwankungen, zur Linearisierung der Kennlinie sowie zur Bildung eines elektrisch analogen Einheitssignals aufweist, und mit der ein Gerät zur Meßwertdarstellung mit Anzeige, Registrierung oder Speicherung des Signals bzw. mit Alarmierungseinrichtung verbunden ist, und einem in einem Strömungsschatten eingebrachten Kompensationsthermistor, von dem ebenfalls Abgriffe zur Spannungsmeßschaltung führen, wobei die Spannungsabfälle des Thermistors und des Kompensationsthermistors entgegengesetzt gerichtet an die Spannungsmeßschaltung anzulegen sind und der auf den Thermistor gerichtete Abschluß des Rohres düsenförmig ausgeführt ist, gekennzeichnet dadurch, daß der auf den Thermistor (7) gerichtete Abschluß des Rohres (6) trompetenförmig gestaltet ist.Device for flow measurement of flowing media with a in a line system in which a flow resistance is present, whose value is in the range near zero to infinity, around which optionally a detour line is arranged, in which also realized from near zero to infinity flow resistance is introduced thermistor disposed in the main flow lines of the guided by means of line elements flowing medium, which is connected both as a heating element and as a temperature measuring thermistor connected to a constant current source, from which lead at points A and B taps to a Spannungsmeßschaltung, which subcircuits for zero shift, for amplification, for filtering out signal fluctuations, for linearization of the characteristic and for forming an electrically analog unit signal, and with a device for display of measured values with display, registration ode r storage of the signal or alarm device is connected, and introduced in a flow shadow compensation thermistor, also lead taps from the voltage measuring circuit, the voltage drops of the thermistor and the compensation thermistor are oppositely applied to the Spannungsmeßschaltung and directed to the thermistor termination of the Pipe is nozzle-shaped, characterized in that the thermistor (7) directed conclusion of the tube (6) is designed trumpet-shaped. HierzuFor this 2 Seiten Zeichnungen2 pages drawings