DE1548913A1

DE1548913A1 - Hitzdrahtanemometer

Info

Publication number: DE1548913A1
Application number: DE19661548913
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Charbonnages de France CDF
Current assignee: Charbonnages de France CDF
Priority date: 1965-03-19
Filing date: 1966-03-18
Publication date: 1969-06-19
Also published as: GB1143549A; NL6603610A; US3464269A; BE678052A; FR1436831A; LU50688A1

Description

Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung oder eines Anemometers mit Hitzdraht zum Messen der Geschwindigkeiten strömender gasförmiger Medien, insbesondere solcher, die messungsbehindernde Stäube oder Teilchen mit sich führen können.

Hitzdrahtanemometer sind bekannte Geräte und finden auf zahlreichen Gebieten Anwendung, u.a. auch beim Aufbau von Ventilationsanzeigegeräten.

Im allgemeinen weisen sie wenigstens einen leitenden Metalldraht, den sogenannten Messfühlerdraht auf, wobei dieser Messfühlerdraht in einen der Zweige einer von einer elektrischen Energiequelle gespeisten Wheatstonebrücke eingeschaltet ist₀ Der durch den durchfliessenden elektrischen Strom erhitzte Messfühlerdraht wird in den

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Strom des Mediums gebracht, dessen Geschwindigkeit man messen will» Das vorbeistreichende Medium kühlt den erhitzten Draht ab und verändert somit seinen elektrischen Widerstand. In der Messdiagonalen der Wheatstonebrücke tritt eine Potentialdifferenz auf, deren Grosse als Repräsentativwert für die GasStromgeschwindigkeit angenommen wird.

Die Verwendung von Geräten dieser Art in staubhaltigen Atmosphären wirft jedoch ein Problem auf. Die unvermeidliche Staubablagerung auf dem Messfühlerdraht stört nämlich den Wärmeaustausch zwischen dem Draht und dem Gasmedium, was bei gleichbleibender Geschwindigkeit des Mediums zu Veränderungen des den Wert der Gasstromgeschwindigkeit darstellenden Signals führt.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung enthält in der an sich bekannten Weise eine Wheatstonebrücke, von der wenigstens ein Zweig aus einem erhitzten Messfühlerdraht besteht, der in einen auch staubhaltigen Gasstrom, dessen Geschwindigkeit man messen will, eingebracht wird, und ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass sie Mittel enthält, den Messfühlerdraht in bestimmten Augenblicken durch Schläge in schwache mechanische Schwingungen zu

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versetzen, so dass bei einer Verwendung des Anemometers in einem staub- oder partikelführenden Gasstrom deren Einfluss auf die Messung beseitigt wird.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung bestellt darin, dass die Mittel zur Erzeugung einer schwachen Schwingung im Messfühlerdraht aus einem Elektromagnet bestehen, dessen Anker so angeordnet ist, dass er mit einem damit fest verbundenen Stift gegen den Drahtträgerblock schlägt.

Die Spule des Elektromagneten ist mit der Stromzuführung der Wheatstonebrücke in Reihe geschaltet.

Parallel zur Spule des Elektromagneten liegt die Anode-Kathodenstrecke eines normalerweise blockierten Thyristors, dessen Steuerelektrode durch eine Anordnung mit Zeitkonstante gesteuert wird, so dass die Spule jeweils zwischen dem Zeitpunkt, an dem die wheatstonebrücke unter Spannung gesetzt wird, und der eigentlichen Abfragung kurzgeschlossen ist.

Zwei gegenüberliegende Zweige der Wheatstonebrücke bestehen jeweils aus einem Messfühlerdraht, wobei diese Drähte entlang zweier orthogonalen Durchmesser in einem durch einen Einsatz gebohrten Kanal mit geringem Durch-

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messer angeordnet sind, in welchem der Drahtträger eingesetzt ist, während die beiden anderen Zweige jeweils von einem Ausgleichsdraht von der gleichen Art wie die Messfühlerdrähte gebildet werden, die in einer mit dem umgebenden Gasmedium in Verbindung stehenden Kammer untergebracht sind, in welcher das Medium im wesentlichen stationär ist*

Es sind verschiedene Ausführungen möglich, von denen die folgenden als Beispiele angegeben werden:

-Die Messfühler- und Ausgleichsdrähte bestehen in identischer Weise aus einem geradlinigen, stromleitenden, metallischen Draht.

-Der Einsatz, in welchem der Drahtträgerblock untergebracht ist, umfasst in der Strömungsrichtung des Gasmediums gesehen: Eine trichterförmige Verengung, einen. Kanal mit gleichbleibendem Durchmesser, in dessen Inneren die beiden Messfühlerdrähte angeordnet sind, und eine trichterförmige Erweiterung.

-Das in der Strömungsrichtung des gasförmigen Mediums vorne gelegene Ende ist halbkugelförmig ausgebildet und mit einer geeichten öffnung versehen, hierauf folgt ein zylindrischer Kanal mit gleichbleibendem Durchmesser, der grosser ist als die geeichte öffnung und in dem die

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Messfühlerdrähte angeordnet sind; das hintere Ende des Einsatzes ist wieder halbkugelförmig ausgebildet. -Der Einsatz ist zusammengesetzt aus einem zylindrischen Kanal mit gleichbleibendem Durchmesser, in welchem die Messfühlerdrähte angeordnet sind, und an dessen Enden Schläuche angeschraubt werden können.

Weitere Merkmale und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Besehreibung anhand der Zeichnung; in dieser zeigen:

Fig.1a den elektrischen Schaltplan einer erfindungsgemässen Vorrichtung, in welcher die Erregerspule des Elektromagneten mit der Stromzuführung der Brücke in Reihe geschaltet ist,

Fig.1b den elektrischen Schaltplan einer erfindungsgemässen Vorrichtung, in welcher die Spule des Elek tromagneten und die Brücke nicht von derselben Quelle gespeist werden,

Fig.2a,2b,2c drei Schnittansichten eines Drahtträgerblokkes, .

Fig«3a,3b,3c drei Ansichten einer erfindungsgemässen Ausführung s f or m,

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fig.4 den elektrischen Schaltplan einer ersten, möglichen Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ,

Fig.5 und 6 zwei Kurven, die für das Arbeiten der Vorrichtung in einem staubführenden Gasstrom mit gleichförmiger Geschwindigkeit typisch sind, und zwar Fig.5 bei der Vorrichtung bestehend aus dem Einsatz der Fig. 3a bis 3c mit der elektrischen Schaltung nach Fig.1 und Fig«6 bei der Vorrichtung bestehend aus demselben Einsatz der Fig. 3a bis 3c mit der elektrischen Schaltung nach Fig.4,

Fig.7 ein schematischer Schnitt eines Ausführungsbeispieles,

Fig.8 eine Kurve, die für den Betrieb der in Fig. 7 dargestellten erfindungsgemässen Vorrichtung bei Anwesenheit eines Gasstromes von konstanter Geschwindigkeit typisch ist,

Fig.9 ein schematischer Schnitt eines anderen erfindungsgemässen Ausführungsbeispieles,

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Fig. 10 ein Aus führung st» ei spiel nach Fig. 5a, jedoch eingerichtet für die Verwendung in einem nicht staubführenden Gasstrom, und

Fig.11 das elektrische Schaltbild für ein erfindungsgemässes Anemometer bei der Verwendung in einem nicht staubführenden Gasstrom.

Das empfindliche Element der erfindungsgemässen Vorrichtung ist eine Wheatstonebrücke, von der eine Ausführungsform in Fig.1a dargestellt ist. Die vier Zweige dieser Brücke bestehen auf identische Weise aus geradlinigen Drähten D^, ,Dp,G^.,Gp aus elektrisch leitendem Material, beispielsweise aus reinem Platin.

Die Wheatstonebrücke wird durch elektrische Energie aus einer nicht dargestellten Stromquelle mit konstantem Gleichstrom über einen Schalter I,. in Reihe mit der Spule B eines Elektromagneten, dessen Funktion weiter unten erklärt wird, gespeist. Ausserdem enthält die Brücke, wie an sich bekannt ist, ein Ausgleichs-Potentiometer und einen veränderlichen Widerstand R,., der in der Messdiagonalen angeordnet ist.

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BAD ORIGINAL

Die Drähte sind an einem Drahtträgerblock 1 mechanisch "befestigt, von dem in den Fig. 2ä, 2b_t 2 c ein Attsführungsbeispiel in drei schematischen Schnitten dargestellt ist.

Insbesondere umfasst der Block 1 in der Form eines länglichen Zylinders und mit der Längsachse x^rx eine zylindrischen Kanal 10 mit der rechtwinkelig zur χ¹X-AChSe₁ angeordneten y'y-Achse. Eine kreisförmige Hut 11 in der y-y-Achse, die in den Körper des Blockes 1 vorgesehen ist, lässt einen zylindrischen Ring 12 entstehen. Eine zylindrische Schale 13 vom gleichen Durchmesser und mit der gleichen Achse wie der Block 1 ist an einem Ende dieses Blockes starr befestigt. Der Boden der zylindrischen Kammer 14 dieser Schale ist mit vier isolierten Durchführungen 15 versehen, die in die Nut 11 münden und in

denen jeweils eine metallische Hülse 16 eingesetzt ist".

Die Messfühlerdrähte D^ und Dp sind nahe beieinander entlang zwei orthogonalen Durchmessern des Kanäles 10 angeordnet und am Block 1 durch Anlöten an die Metallhülsen 1? befestigt, die jeweils in die am Sing 12 festgemachten isolierten Durchführungen 18 eingesetzt sind.

Die Aüsgleichsdrähte G^ und G^ sind an den Metallhülsen S09S25/O9O3

angelötet und in der Kammer 14- der Schale 13 angeordnet, wobei die verschiedenen Verbindungen zwischen den Messfühlerdrähten und den Ausgleichsdrähten durch biegsame Drähte hergestellt werden, die in geeigneter Weise an die entsprechenden Metallhülsen angelötet sind und in Fig. 2a, 2b, 2c durch voll ausgezogene linien dargestellt werden. Eine in den Block 1 gebohrte öffnung 19 ermöglicht die Verbindung der Drahtbrücke mit dem Rest der elektrischen Apparatur (Potentiometer P, Spule B, Stromquelle, Messgerät) mittels biegsamer Drähte.

Der Drahtträgerblock 1 wird in einen Einsatz eingefügt, der in den zu messenden Gasstrom gebracht wird. Die 3Fig. 3a, Jb, 3c stellen drei Ansichten einer vollständig montierten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung dar, wobei der Pfeil F die GasStrömungsrichtung angibt.

Das erfindungsgemässe Anemometer umfasst, wenn es in einem staubführenden Gasstrom verwendet wird, im wesentlichen folgende Teile:

1. Einen Einsatz, dessen Körper 2 der Länge nach von einem Kanal durchbohrt ist, der sich in Strömungsrichtung folgendermassen zusammensetzt: eine trichter-

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- ίο -

förmige Verengung 20, ein zylindrischer Kanal 21 mit gleichbleibendem Durchmesser, dif-mit dem Durchmesser des Kanales 10 übereinstimmt, und eine trichterförmige Erweiterung 22; die allgemeine Form des Körpers 2 des Einsatzes, -die öffnungswinkel der Verengung und der Erweiterung sind so gewählt, dass im Inneren des Kanals 21 ein stabiler Fluss des Mediums erzielt wird, ohne dass sich an der Aussenfläche des Einsatzes und am Ausgang der Erweiterung Stromfäden ablösen.

Als geeignete Grossen können eine zylindrische Form und öffungswinkel in der Nähe von 90° für die Verengung und etwa 20° für die Erweiterung gewählt werden.

2. Eine zylindrische Querbohrung 23 ist im Körper 2 angebracht, in welche der Block 1 mit leichter Reibung eingepasst ist; diese Bohrung mündet in den zylindrischen Kanal 21 und ihre Tiefe ist so gross, dass die Schale 13 dann auf dem Boden aufsitzt, wenn die Achse des Kanales 10 mit der Achse des Kanales 21 übereinstimmt.

3. Einen Miniaturelektromagnet, der bei 3 schematisch dargestellt ist, ruht in einer Halterung 30, die auf das freie Ende des Blockes 1 aufgesetzt istj der Anker des

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Elektromagneten ist mit einem Stift 51 fest verbunden, dessen Ende sieh in Ruhestellung in der Nähe der äusse~ ren Operfläche des Ringes 12 befindet.

4· Ein Deckel 4 ist mit einer Kammer 40 versehen, iä. der der Rest der elektrischen Apparatur untergebracht ist; die Verbindungen zur Gleichstromquelle einerseits und fcum Messgerät andererseits werden durch Kabel 5 hergestellt·

Wenn das Gerät in den Gasstrom gehalten wird, strömt ein Teil dieses Gasstromes, in den der Einsatz gebracht wird, durch den Kanal 21, wobei die Geschwindigkeit dieses Teilstromes von der des Hauptgasstromes abhängig ist. Se Kammer 14 füllt sich dabei mit einer nichtturbulenten Atmosphäre, die aus einem anderen Teil des Gasstromes gebildet wird.

Pie Vorrichtung arbeitet dabei auf folgende Weis«: Jedesmal, wenn eine Spannung mittels des Schalters !„.. an die Wheatstonebrücke gelegt wird, schlägt der Stift 51 gegen den Ring 12,' der die Drähte trägt. Der Schlag genügt, um die Drähte in schwache Schwingungen zu versetzen, was das Abfallen des Staubes bewirkt, der sieh seit der vorhergehenden Abfragung auf den Messfühlerdrahten D* und D^ niedergeschlagen hat.

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« 12 -

Nach einem anderen Ausführungsbeispiel, das im Scnaitplan der ?ig. 1b dargestellt ist, werden die Spule B und die Messbrücke nicht von derselben Stromquelle gespeist , so dass man die Messbrücke kontinuierlich unter Spannung hai- ' ten kann und über den Schalter I-, vor Qeder Abfragung durch Ip wenigstens einen Stoss erzeugen kann.

üin elektrischer Strom von konstanter Stärke fliesst durch die Brücke und heizt die vier Drähte auf eine bestimmte Temperatur auf. Wenn kein Gasstrom vorhanden ist, kann man die Punkte M und N mit Hilfe des Potentiometers P auf das gleiche Potential einregulieren und damit den Nullpunkt der Ablessung auf dem Messgerät festlegen, welches 'zwischen diese beiden Punkte gelegt ist (Nulleinstellung).

Wenn ein Gasstrom über die Messfühlerdrähte streicht, kühlen sieh diese ab, dadurch sinkt ihr elektrischer Widerstand«

la die Temperatur der Ausgleiehsdrähte konstant bleibt, entsteht zwischen den Punkten M und N ein Potentialunterschie.d; Diese Grosse, die von der GassträmungsgesQhwindigkeit abhängt, wird nach ichliessen des Schalters J₂ (^ei-geistliche Abfragung) gemessen.

erkennt man einige Vorzüge dieser Anordnung?

BAD OfIiGJNAL

-durch Verwendung von zwei .Messfühlerdrähten kann man die unsymmetrischen Spannungen, die zwischen den Punkten M und N auftreten, verdoppeln,

-durch die Anordnung entlang zweier orthogonaler Durchmesser des Kanales 21 kann man die Einwirkung des Gasstromes auf die Messfühler D^ und Dq der Wheatstonebrücke besser verteilen,

-die Unterbringung der Ausgleichsdrähte in einer Kammer, die einen Teil des Gasstromes ohne Strömung oder Turbulenz enthält, verbessert die Abgleichung, die von Veränderungen der GasStromzusammensetzung abhängig ist, verhindert die Nullabweichung, verringert die Empfindlichkeitsschwankungen, die infolge des Katharometereffektes eintreten, der dann in Er schwingung tritt, wenn die Ausgleichsdrähte in einer abgedichteten Kammer angeordnet sind, die mit einem Standardgas von anderer Art oder Zusammensetzung als der Gasstrom, dessen Geschwindigkeit man messen will, gefüllt ist.

Um den Einfluss des Staubes auf das Verhalten des erfindungsgemässen Gerätes zu untersuchen, hat man dieses in die Achse eines LabOratoriumsganges mit rechteckigem Querschnitt gebracht, der von einem konstant auf 0,25 m/s Geschwindigkeit gehaltenen Luftstrom durchströmt wurde. Die Kurve in Fig.5 zeigt die Veränderungen des Signales,

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3AD Oa¹G(NAL

das von der Brücke als Funktion ihrer Betriebszeit abgegeben wurde.

Im Zeitraum 0 - t ist der Luftstrom rein, der Elektro-

o .

magnet ist kurzgeschlossen: Das von der Brücke abgegebene Signal stellt die Bezugsgrösse 100 % dar.

Die Verstaubung des Luftstromes beginnt im Zeitpunkt t . Sie wird für den restlichen Versucht konstant auf 18 800 Kohleteilchen pro cnr gehalten, davon sind 91»4- % -^- 5/u.

Während des Zeitraumes t_Q - t,- bleibt der Elektroefceemagnet kurzgeschlossen; man stellt ein rasches Schwächerwerden des von der Brücke abgegebenen Signales fest, das nach etwa 25 Minuten um bis zu 25 % des Eingangssignales abgesunken ist. Da sich die Staubansammlung, die sich auf den Messfühlerdrähten absetzt, verstärkt, wird auch ihre Brüchigkeit grosser und weniger festsitzende Teile lösen sich ab; das hat zur Folge, dass vorübergehend die Empjjfindlichkeit der Brücke teilweise wiederhergestellt wird.

Ein durch den Elektromagnet zum Zeitpunkt t,, auf den Ring abgegebener Schlag bewirkt eine fast völlige Befreiung der Messfühlerdrähte von dem abgelagerten Staub und bringt das abgegebene Signal auf seinen Anfangswert zurück.

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Im Zeitraum t^ - tg ist der Elektromagnet erneut kurzgeschlossen und man kann die gleiche Erscheinung fest?? stellen wie vorher. Ein Schlag auf den Sing zum Zeitpunkt tp "bringt das Signal auf seine Anfangshöhe zurück.

Im vorliegenden Versuch wurde das Signal mit Hilfe eines elektronischen Potentiometers registriert. Mana kann sich vorstellen, dass die Messung mit Hilfe ijedes anderen Mittels durchgeführt werden kann,. z.B. durch Umsetzen der Unsymmetrie^Brückenspaiinung in.eine variable Frequenz, Wobei die Unterschiede der Frequenz, die vom Spannungs-Frequenz-Umsetzer abgegeben wird, eine Funktion der Veränderungen der unsymmetrischen Spannung sind.

Es kann dabei vorkommen, dass die Selbstinduktivität
der Elektromagnet spule B das Arbeiten des Messgerätes oder des Umsetzers beeinträchtigt.

Fig.4- ist das Schaltbild eines Ausführungsbeispieles,
das diese Gefahr verringert.

Die Einheit, die aus dem Widerstand R, der Kapazität G und dem Thyristor Th besteht, liegt parallel ζμ dejp !in*, hext aus der in Reihe geschalteten Diode D und ipu2.e I₁ und ermöglicht somit eine Kurzschliegsuiig d§r- §p.ule_f

9 Q 9 8 2 § / Q 9 Q 3 BAD ORK3INAL

"bevor das Signal selbst abgerufen wird (Schliessen des Schalters I2 und Inbetriebnahme des Messgerätes). Die Zeit, während der die Spule B unter'Spannung steht, wird durch die jeweiligen Werte von R und 0 so geregelt, dass sie etwas geringer ist, als die Zeitspanne zwischen dem Schliessen des Schalters I. und des Schalters Ip, wobei die Diode D dazu dient, dass an den Klemmen von Th eine ausreichende Spannung erhalten bleibt.

Aus dem Schema in Fig.4 ersieht man folgendes:

-Die Brücke enthält nur einen Messfühlerdraht und einen Ausgleichsdraht,

-die Zweige E'^, und R'p, cLie cLie Brücke ergänzen, bestehen aus Festwiederständen,

-der veränderliche Widerstand R₂, in Reihe mit einem der Festwiderstände R'p, tritt an die Stelle des Potentiometers P von Fig.1.

Diese Schaltungsanordnung hat die gleichen Merkmale wie die vorige, mit Ausnahme der unsymmetrischen Spannung, die im Messungsfall mittels eines Umsetzes ohne Schwierigkeit reduziert werden kann.

Es wurde eine Anordnung, bestehend aus dem Einsatz, der

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in Fig. 3a, 3b, 3c dargestellt ist, und der elektrischen ■ Vorrichtung nach dem Schema der Fig. 4 untersucht.

Eine Eichung in einem Windkanal, wobei als Bezugsgrössen die Werte eines Flügelradanemometers dienten, hat gezeigt,

dass das Gerät sehr empfindlich ist, sein Messbereich zwischen 0 und 6 m/s liegt, wobei bis 2 m/s eine ziemlich grosse Genauigkeit erzielt wird.

Es wurde nachgeprüft, wie sich das Gerät in einem konstanten, sehr staubhaltigen Luftstrom von 0,25 m/s verhält. Die konstante "Verstaubung, die nach einer Stunde Betrieb einsetzte, hatte folgende Merkmale: 38 100 Teilchen pro cm^, davon 91 #«c5vU.

Die Brücke wurde im 5-Minuten-Zyklus für jeweils 6,6 s unter Spannung gesetzt; die Abfragung erfolgte in der fünften Sekunde. .

Da der Elektromagnet jedesmal dann erregt wurde, wenn eine Spannung an die Brücke gelegt wurde, sieht man (Fig.6), dass sich das von der Brücke abgeggebene Signal während der ersten vierzig Minuten nach dem Beginn der Verstaubung leicht abschwächt und dann um einen Mittelwert stabilisiert. Die Abschwächung des Signales ist sehr

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gering und entspricht einer etwa um 10 % nach unten abweichenden Ablesung der gemessenen Geschwindigkeit. Die Ursache für diese Abschwächung des Signales ist die Staub ablagerung, die in der Nähe der Befestigungspunkte der Messfühlerdrähte erhalten bleibt.

Die untersuchte Anordnung stellt ein gutes Ventilations-Anzeigegerät dar, das bei kleinen Strömungsgeschwindigkei ten sehr empfindlich ist. Seine Verwendung ist angezeigt in Stollen von ziemlich grossen Abmessungen, z.B. in Berg werksstollen.

Die in Fig.7 im senkrechten Schnitt gezeigte Vorrichtung ist bei höheren Gasströmungsgeschwindigkeiten verwendbar.

In analoger Weise ist bei der Vorrichtung wie in Fig. 59· bis 3c der Einsatz ebenfalls mit einem Drahtträger nach Fig. 2a, 2b, 2c versehen und enthält einen zylindrischen Körper 2\ im vorliegenden Fall ist jedoch die Stirnwand des Einsatzes in GasStrömungsrichtung F bei 41 halbkugelförmig ausgebildet und enthält eine geeichte Öffnung 6, anschlieasend folgt ein zylindrischer Kanal 42, dessen Durchmesser konstant und grosser als der der geeichten Öffnung 6 ist, und in welchem die Messfühlerdrähte angeordnet sind. Das hintere Ende 43 des Einsatzes ist ebenfalls halbkugelförmig.

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Hierbei ist zu bemerken, dass bei dieser Ausführungsform die Messfühlerdrähte in einem ausreichenden Abstand von der geeichten öffnung 6 angebracht werden müssen, um den Einfluss der Gasstromturbulenz beim Austritt aus der Eichöffnung abzuschwächen.

Unter solchen Umständen ist das abgegebene Signal stabil, wobei der Anwendungsbereich des Gerätes durch Einsetzen geeichter Öffnungsteile mit verschiedenen Durchmessern gewählt wird. So erstreckt sich durch Einpassen eines Rohrstückes mit 5 mm Durchmesser der Anwendungsbereich auf 0,25 m/s bis 5 m/s, während der Anwendungsbereich durch Einpassen eines Rohrstückes mit 5 mm Durchmesser 0,6 m/s bis 15 m/s beträgt.

Das Verhalten eines derartigen, mit einer elektrischen Vorrichtung nach dem Schaltschema der Fig. 1 versehenen Gerätes wurde in einem kohlestaubführenden Luftstrom mit konstanter Geschwindigkeit von 1,10 m/s erprobt.

Die Verstaubung des Luftstromes beginnt im Zeitpunkt t (siehe Fig.8). Bei kurzgeschlossenem Elektromagnet stellt man 2 Stunden 30 Minuten nach dem Beginn der Verstaubung eine langsame Abschwächung des von der Brücke abgegebenen Signales um ungefähr 25 % des Anfangssignales fest.

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Ein durch den Elektromagneten bewirkter Schlag zum Zeit-

punkt ty, stellt die ursprüngliche Höhe des Signales wieder her.

Das in Fig. 7 dargestellte Gerät ist als Luftstromanzeigegerät bei höheren Strömungsgeschwindigkeiten verwendbar, z.B. bei der Messung von Gasstromgeschwindigkeiten in Leitungen.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Fig.9 gezeigt. Die in dieser Figur gezeigte Vorrichtung besteht im wesentlichen aus dem zylindrischen Einsatz, der einen zylindrischen Kanal 44 mit konstantem Durchmesser enthält, in dem die Messfühlerdrähte D,, ,D^ angeordnet sind, die von dem in den Einsatz eingepassten Drahtträger 1 nach Fig. 2a bis 2c gehalten werden. In diesem Fall sind die Enden 45,4-6 des Einsatzes konisch ausgefiihrt und in geeigneter Weise zum Anschrauben von Schläuchen ausgebildet.

Eine Eichung als Durchflussmesser hat gezeigt, dass das abgegebene Signal sehr stabil bleibt, die Empfindlichkeit gut ist und das Gerät sofort anspricht. Der Messbereicht des Gerätes liegt zwischen 10 und 250 l/h.

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Selbstverständlich verringert auch hier die Verwendung des Elektromagneten den Einfluss des Staubes auf die Empfindlichkeit, die Stabilität und die Genauigkeit des Gerätes in gleiher Weise wie bei den obengenannten Ausführungsb e ispi e1en.

Aus der Beschreibung ersieht man, dass die Inbetriebnahme eines Elektromagneten, sooft an die Wheatstonebrücke eine Spannung angelegt wird, eine wirksame Entstaubung der Messfühler der Brücke ermöglicht und den Einfluss des Staubes auf das Signal, welches die Geschwindigkeit des Gasstromes darstellt, in den das Gerät erfindungsgemäss eingeführt wird, weitgehend verringert, wobei die noch bestehende Fehlabweichung der Geschwindigkeit annehm bar wird.

Schliesslich können alle erfindungsgemassen Ausführungen des Anemometers leicht und vorteilhaft auch bei nicht staubführenden Gasströmungen verwendet werden, wie in Fig. 10 und 11 gezeigt wird.

In diesem Fall braucht nur der Elektromagnet 3 mit seiner Spule B aus der Vorrichtung entfernt zu werden, um eine Vorrichtung mit den obengenannten Merkmalen und Vorzügen zu erhalten.

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Es bleibt selbstverständlich innerhalb des Rahmens der Erfindung, wenn man an der in Einzelheiten beschriebenen Vorrichtung mechanische oder elektrische Veränderungen vornimmt, wie z.B. das Anbringen von Sicherheits-

{ vorrichtungen, die die Verwendung des Gerätes in explo-

■ ent

_t siven oder/flammbaren Gasströmen ermögliche^ oder die

' Verwendung eines Einsatzes, der sich von den oben lediglich hinweisend und nicht erschöpfend beschriebenen Ein-

■ sätzen unterscheidet.

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche

\1j Hitzdrahtanemometer eines Typs, der eine Wheatstonebrücke enthält, von der mindestens ein Zweig aus einem Messfühlerdraht (D) "besteht, der durch den Durchfluss eines elektrischen Stromes erhitzt wird und in eine auch staubführende Gasströmung gebracht wird, deren Geschwindigkeit man messen will, dadurch gekennzeichnet , dass es Mittel enthält, um durch Stösse, die in bestimmten Zeitabständen erfolgen, wenigstens einen Messfühlerdraht (D) in schwache, mechanische Schwingungen zu versetzen, so dass bei einer Verwendung des Anemometers in einem Gasstrom, der Staub oder Teilchen mit sich führt, der Einfluss dieser letzteren auf die Messung ausgeschaltet wird (Fig.1a).

2. Hitzdrahtanemometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die Messbrücke kontinuierlich gespeist wird, jedoch vor der eigentlichen Abrufung des Sig— nales der Messbrücke wenigstens ein Stoss erzeugt wird.

3. Hitzdrahtanemometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die Messbrücke diskontinuierlich gespeist wird, wobei die Stösse jeweils dann erzeugt werden, wenn die Brücke unter Spannung gesetzt wird (!ig.1a).

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4-, Hitzdrahtanemometer nach Anspruch 1, gekennzeichnet sowohl durch einen Drahtträgerblock (1), in dem sich eine Halterung (11) befindet, die gegebenenfalls zur Aufnahme der Mittel bestimmt ist, die die Stösse gegen den Drahtträger erzeugen, als auch durch einen Einsatz (2), welcher den Drahtträgerblock (1) aufnimmt, und in den Gasstrom, dessen Geschwindigkeit man messen will, eingeführt wird (Fig.10).

5. Hitzdrahtanemometer nach den Ansprüchen 1 und 4, da-

/ durch gekennzeichnet , dass die Mittel,

ι die dazu bestimmt sind, die Messfühlerdrähte (D.,D2)

in schwache Schwingungen zu versetzen, aus einem Elektromagneten (3) bestehen, dessen Anker über einen mit ihm fest verbundenen Stift (31) dem Drahtträgerblock , (1) Stösse versetzt (Fig.3a). ■ ,

[ 6. Hitzdrahtanemometer nach Anspruch 5, dadurch g e -

■J kennzeichnet, dass die Spule B des Elek-

/ tromagneten (3) mit der Stromzuführung der Wheatstonebrücke in Reihe geschaltet ist (Fig.1a).

j 7· Hitzdrahtanemometer nach Anspruch 5_t dadurch g e -

kennzeichnet , dass die .-Spule (B) des

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Elektromagneten (3) von einer Quelle gespeist wird, die mit der Stromversorgungsquelle der Wheatstonebrücke nicht identisch ist (Fig.1b). .

8. Hitzdrahtanemometer nach den Ansprüchen 5 und. 6, dadurch gekennzeichnet , dass die Spule (B) des Elektromagneten (3) parallel zur Anode-Kathode eines normalerweise "blockierten Thyristors (!Dh) liegt,

dessen Steuerelektrode durch eine Einheit (R,0) mit .

Zeitkonstante gesteuert wird, so dass die Spule jeweils zwischen dem Zeitpunkt, an dem die Brücke unter Spannung gesetzt wird, und der eigentlichen Abfragung kurzgeschlossen ist (Fig.4-).

9. Hitzdrahtanemometer nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , dass der Drahtträger (1) aus einem länglichen, zylindrischen Block ' besteht, der sowohl einen zylindrischen Kanal (10) enthält, dessen Achse (y'y) senkrecht zur Hauptachse

(x'x) des zylindrischen Blocks (1) liegt, und in wel- \

ehern die Messfühlerdrahte (D^₁Dg) angebracht sine, j

als auch eine kreisförmige Nut (11) in der Achse des ι

zylindrischen Blocks aufweist, die einen zylindrischen \

die ι

Ring (12) um den Kanal (10) abgrenzt, in dem/Mess- }

fühlerdrähte (D,. und Dp) angeordnet sind (Fig.2b).

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10. Hitzdrahtanemometer nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet , dass die Messfühlerdrähte (D^,Dp) in ihrem zylindrischen Kanal (10) entlang zwei "benachbarten, orthogonalen Durchmessern dieses Kanales angeordnet sind (Mg. 2b).

11. Hitzdrahtanemometer nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet , dass zwei gegenüberliegende Zweige der Wheatstonebrücke jeweils aus einem Messfühlerdraht (D^,Dp) bestehen, wobei die beiden anderen Zweige jeweils aus einem Ausgleichsdraht (0.,Op) von der gleichen Art wie die Messfühlerdrähte bestehen und in einer Höhlung liegen, in der das umgebende Gasmedium im wesentlichen stationär ist.

12. Hitzdrahtanemometer nach den Ansprüchen 9 und 11, da- \ durch gekennzeichnet , dass die Höhlung, ' in welcher die Ausgleichsdrähte (C^,Co) angebracht / sind, aus einer zylindrischen Schale (13) in der gleichen Achse und vom gleichen Durchmesser wie der Block \ (1) des Drahtträgers besteht (Pig.2b).

ί 13. Hitzdrahtanemometer nach den Ansprüchen 1 bis 12, da-

\ durch gekennzeichnet , dass der Einsatz

(2), in welchen der Drahtträgerblock (1) eingepasst ist in der Strömungsrichtung des Gasmediums eine Ver-

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engung (22), einen Kanal mit gleichbleibendem Durchmesser (21), in dessen Inneren die Messfühlerdrähte angeordnet sind, und eine Erweiterung (20) enthält (Fig.3a)·

14. Hitzdrahtanemometer nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet , dass das in der i Strömungsrichtung des gasförmigen Mediums vorne gelegene Ende des Einsatzes (2), in welchen der Drahtträgerblock (1) eingebracht ist, halbkugelförmig ausgebildet und mit einer geeichten öffnung (41) versehen ist, auf die ein zylindrischer Kanal mit gleichbleibendem Durchmesser (43) folgt, der grosser ist als der Durchmesser j der geeichten öffnung (41), und in dem die Messfühlerdrähte angeordnet sind, und das hintere Ende ebenfalls halbkugelförmig ausgebildet ist (Fig.7). ,

15· Hitzdrahtanemometer nach den Ansprüchen 1 bis 12, da- /

durch gekennzeichnet , dass der Einsatz j

(2) einen zylindrischen Kanal (10) von gleichbleiben- \ dem Durchmesser enthält, in welchem die Messfühlerdrähte

(D^₁Dp) angeordnet sind und an dessen Enden (45,46) ' (

Verbindungsschläuche angeschlossen werden können (Fig.9). '>

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