DE1923216A1 - Control device for fluid circuits - Google Patents
Control device for fluid circuitsInfo
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Description
Steuervorrichtung für Fluidkreisläufe Bei zahlreichen technischen Vorrichtungen oder Geräten. Control device for fluid circuits In numerous technical Devices or devices.
bei welchen Fluide in Leitungen zirkulieren, ist es oftmals wichtig, entweder die Durchflußleistung zu messen oder zu kennen oder, falls diese Durchfiußleistung sich über vorgegebene Grenzen hinaus verändert, eine Alarm-oder auch Abschalteinrichtung auszulösen.In which fluids circulate in lines, it is often important either to measure or to know the flow rate or, if so, this flow rate changes beyond predetermined limits, an alarm or shutdown device trigger.
Falls Falls das Fluid zur Abführung von Wärme verwendet wird (Kühlvorrichtung), kommt zu diesem Erfordernis noch das Erfordernis der Temperaturmessung dazu. In diesem Fall sind Temperatur und Durchflußleistung tatsächlich aufeinander bezogen: Beispielaweise kann eine Temperaturerhöhung des Wassers anzeigen, daß sich entweder das zu kühlende Gerät erhitzt, während die Wasserdurchflußleistung konstant bleibt, oder daß sich die Durchflußleistung bei konstanter Wärmeabführung des zu kühlenden Geräts vermindert.If If the fluid is used to dissipate heat (cooling device), there is also the requirement of temperature measurement in addition to this requirement to. In this case, the temperature and the flow rate are actually one another related: For example, a temperature increase in the water can indicate that either the device to be cooled is heated while the water flow rate is constant remains, or that the flow rate with constant heat dissipation of the to cooling device.
Die entsprechenden Steuervorrichtungen weisen daher im allgemeinen gleichzeitig auf; - eine Vorrichtung zur Steuerung der Temperatur; - eine Vorrichtung zur Steuerung der Durchflußleistung.The corresponding control devices therefore generally have simultaneously on; - a device for controlling the temperature; - a device to control the flow rate.
Die Vorrichtungen zur Messung der Durchflußleistung sind im allgemeinen platzraubend und empfindlich und zu ihrem Betrieb werden in die Fluidströmung Elemente (Spiralen, Schwimmer, Ludions) eingefügt, welche einen hydrodynamischen Widerstand im Kreislauf erzeugen. Im all von Ludions ist darüberhinaus eine besondere Orientierung bezüglich der Schwerkraft erforderlich.The devices for measuring the flow rate are generally Space-consuming and sensitive, and elements in the fluid flow are necessary for their operation (Spirals, floats, ludions) inserted, which have a hydrodynamic drag generate in the cycle. In addition, there is a special orientation in all of Ludions required in terms of gravity.
Schließlich ist bei bestimmten Fluiden infolge ihrer physikalischen Eigenschaften (pastose Fluide, heterogene.After all, certain fluids are due to their physical properties Properties (impasto fluids, heterogeneous.
Fluide) oder chemischen Eigenschaften (korrodierende Fluids de) die Verwendung von bekannten Vorrichtungen nicht möglich.Fluids) or chemical properties (corrosive fluids de) the It is not possible to use known devices.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Beseitigung dieser ser oben erwähnten Nachteile.The present invention enables these to be eliminated ser disadvantages mentioned above.
Sie schafft eine Vorrichtung für einen Fluidkreislauf, welche an einem Leitungsabschnitt dieses Kreislaufs eine erste, auf die Temperatur der Außenwand dieses Abschnitts ansprechende Einrichtung aufweist, dadurch gekennseichnetS daß sie eine zweite, von dem Fluid getrennte Einrichtung aufweist, welche eine Einwirkung auf die Temperatur der genannten Außenwand in einem vorbestimmten Sinne gestattet.It creates a device for a fluid circuit, which on a Line section of this circuit a first, to the temperature of the outer wall this section has appealing device, characterized in that it has a second device which is separate from the fluid and which has an action allowed to the temperature of said outer wall in a predetermined sense.
Die Hinzufügung dieser zweiten Vorrichtung ermöglicht die Erzeugung eines thermischen Gleichgewichts wobei ein Teil der Wärmemenge, welche sie zuführt (oder abführt) durch das Fluid in der Leitung abgeführt (oder zugeführt) wird Dies ist das Grundprinzip verschiedener Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung.The addition of this second device enables the creation a thermal equilibrium with part of the amount of heat that it supplies (or discharges) through the fluid in the line discharged (or supplied) dies is the basic principle of various embodiments of the device according to the invention.
Anhand der Figuren wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt Figur 1 die Anordnung der grundlegenden Vorrichtung, Figur 2 eine Anwendung dieser Vorrichtung auf die Toxperaturregelung eines Fluid und Figur 3 eine Anwendung der Vorrichtung auf die Messung von Druchflußleistungen.The invention is explained in more detail, for example, with the aid of the figures. FIG. 1 shows the arrangement of the basic device, and FIG. 2 shows an application this device to the temperature control of a fluid and FIG. 3 an application of the device on the measurement of flow rates.
In Figur 1 läßt man den Kanal 1 des zu steuernden Fluid kreislaufes durch einen gut wärmeleitenden Metallblock 2 gehen, welcher beispielsweise aus Kupfer oder Aluminium besteht.In Figure 1, the channel 1 of the fluid circuit to be controlled is left go through a highly thermally conductive metal block 2, which, for example, made of copper or aluminum.
besteht. In aiesem Block oder in gutem Wärmekontakt mit demselben ordnet man einen elektrischen Widerstand 3 an, welcher durch eine mittels des Rheostaten 5 regelbare Spannungsquelle 4 gespeist wird. Schließlich ordnet man vorzugsweise auf der gegenüberliegenden Seite des Heizwiderstandes ein temperaturempfindliches Element 6, wie ein Thermometer, einen Bimetallstreifen oder ein Kontaktthermometer, in gutem Wärmekontakt mit dem Block an.consists. In or in good thermal contact with this block one arranges an electrical resistance 3, which by means of the rheostat 5 controllable voltage source 4 is fed. Finally, it is preferable to arrange a temperature-sensitive one on the opposite side of the heating resistor Element 6, such as a thermometer, a bimetal strip or a contact thermometer, in good thermal contact with the block.
Diese Vorrichtung arbeitet in der folgenden Weise: Wenn sich der Dauerbetrieb in dem Fluidkreialauf eingestellt hat und ein bestimmter, natürlich in einem bestimmten Intervall von Werten liegender Strom im Widerstand fließt, so stellt sich ein Gleichgewichtzustand zwischen der durch die elektrische Energie zugeführten Wir menge und der durch das Fluid abgeführten Wärmemenge ein. Der Xetallblock nimmt eine stabile Gleichgewichtstemperatur an, welche von der Temperatur des Fluids und dessen Durchflußleistung abhängt.This device works in the following way: When there is continuous operation in the fluid circuit and a certain one, of course in a certain one If the current flows in the resistor at an interval of values, a state of equilibrium is established between the amount of electricity supplied by the electrical energy and that of the Fluid dissipated amount of heat. The Xetallblock assumes a stable equilibrium temperature which depends on the temperature of the fluid and its flow rate.
Wenn eine dieser beiden Großen fest bleibt, so ieht man, daß man auf diese Weise nach Eichung der Temperaturmeßvorrichtung über eine Einrichtung verfügt, welche eine Kenntnis der anderen Große vermittelt.If one of these two greats remains firm, one feels that one is on this way, after calibration of the temperature measuring device, it has a device, which conveys a knowledge of the other greats.
Ein bevorzugtes Arbeitsverfahren besteht darin, daß man eine Temperaturablesevorrichtung mit Grenzen von der Art eines maximum-Minimum-thermometers wählt. Dies ist in der Tat ein Verfahren, welches die Ausnützung der den Gegenschaltungsmethoden eigentümlichen Empfindlichkeitserhöhungsowie eine bequemere Anwendung gestattet.A preferred method of operation is to have a temperature reading device with limits of the type of a maximum-minimum thermometer. This is in the Indeed, a procedure which exploited the counter-switching methods peculiar to the method Increase in sensitivity as well as a more convenient application.
Dies Es ist möglich, den Rheostaten 5 so einzustellen, daß beispielsweise bei konstanter Fluiddurchflußleistung die ar Thermometer abgelesene Temperatur innerhalb der normalen bedingungen, insbesondere der Fluidtemperatur, in der Umgebung eines in den Maximum-Minimum-Grenzen dieses Thermometers gelegenen Wertsgehalten wird, welche man sehr eng wählen kann, wodurch ermöglicht wird, daß die Alarmvorrichtung bei sehr geringen Temperaturänderungen ausEelöst und die Empfindlichkeit der Ablesung erhöht wird. this It is possible to set the rheostat 5 so that that, for example, the ar thermometer read at constant fluid flow rate Temperature within normal conditions, especially fluid temperature, in the vicinity of one in the maximum-minimum limits of this thermometer Value is held, which one can choose very narrowly, which makes it possible that the alarm device is triggered in the event of very small changes in temperature and the sensitivity the reading is increased.
Ein besonders grundlegender Fall wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung gelöst: das ist der Fall eines zufA1ligen Abschaltens des Fluidkreislaufes. Bei den bekannten Vorrthtungen, welche einen Alarm auslösen, wean die Fluidtemperatur sich erhöht, bringt ein Stehenbleiben des Fluids das Thermometer auf die Umgebungstemperatur und die Sicherheitsvorrichtung spricht nicht an.A particularly fundamental case is provided by the device according to the invention solved: this is the case of an accidental shutdown of the fluid circuit. at the known devices that trigger an alarm, such as the fluid temperature increases, stalling of the fluid brings the thermometer to ambient temperature and the safety device does not respond.
Erfindungsgemäß unterbricht der Stillstand des Fluids die Abführung der durch den Heizwiderstand zugeführten Wärmemenge, die Temperatur des Metallblocks erhöht sich zunehmend und die Sicherheitsvorrichtung spricht an.According to the invention, the standstill of the fluid interrupts the discharge the amount of heat supplied by the heating resistor, the temperature of the metal block increases progressively and the safety device responds.
Die Regelung der Auslöseschwelle kann entweder durch Einstellung des Wärmemeßelements oder vorzugsweise durch Einstellung des im Widerstand fließenden elektrischen Stromes erfolgen.The tripping threshold can be regulated either by setting the Heat measuring element or preferably by adjusting the flowing in the resistance electric current.
Figur 2 zeigt eine Ausführungsform der Vorrichtung mit Regelkette.FIG. 2 shows an embodiment of the device with a rule chain.
Im Fall der Figur 2 handelt es sich darum, die Temperatur eines eines Fluids zu steuern, welches dazu bestimmt ist, ein Gerät auf einer bestimmten Temperatur zu halten.In the case of Figure 2, it is the temperature of a one To control fluids, which is intended to keep a device at a certain temperature to keep.
Die durch das Fluid aus dem Gerät 9 ab geführte Wärmemenge wird über einen Wärmeaustauscher 8 auf ein Primrfluid übertragen, welches beispielsweise aus einem stEdtischen Versorgungsnetz stammt.The amount of heat carried out by the fluid from the device 9 is over a heat exchanger 8 transferred to a primary fluid, which, for example, from comes from an urban supply network.
Die Steuerung der Temperatur des Sekundärfluids errolgt durch Regelung der Durchflußleistung des Primärfluids vom Neßblock 10 aus mit hilfe des wärmeempfindlichen Bimetallelements 6, welches hier vom Maximum-Minimum-Typ ißt, von der elektrischen Spannungsquelle 11 gespeist wird und über Relais 12 das am primären Fluidkreislauf angeordnete Elektroventil 7 steuert.The temperature of the secondary fluid is controlled by regulation the flow rate of the primary fluid from the Neßblock 10 with the help of the heat-sensitive Bimetallic element 6, which eats here of the maximum-minimum type, of the electrical Voltage source 11 is fed and via relay 12 that on the primary fluid circuit arranged solenoid valve 7 controls.
Der mittlere Arbeitspunkt kann entweder durch Regelung des wärmeempfindlichen Elements oder durch Regelung des im Widerstand fließenden elektrischen Stromes gewählt werden.The mean operating point can either be controlled by the heat-sensitive Element or selected by regulating the electric current flowing in the resistor will.
In diesem letzteren Fall kann beispielsweise der Strom durch das wärmeempfindliche Element gesteuert werden und die Stellung der Regelvorrichtung kann das Elektroventil steuern.In this latter case, for example, the current through the thermosensitive Element can be controlled and the position of the regulating device can be the solenoid valve steer.
Figur 3 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, welche zur Messung von Durchflußleistungen bestimmt ist.Figure 3 shows another embodiment of the invention, which for Measurement of flow rates is intended.
Die Leitung, in welcher das Fluid strTmt, ist von zwei Blocks 2 und 12 umgeben. Der in der Strömungsrichtung des Fluids erste block 12 weist keinen neizwiderstand, sondern lediglich ein wärmeempfindliches Element 13 auf.The line in which the fluid flows is of two blocks 2 and 2 12 surrounded. The first block 12 in the direction of flow of the fluid has none temperature resistance, but only a heat-sensitive element 13.
Der Der in Strömungsrichtun0 des Fluids zweite Block 2 ist wie bei der in Figur 1 gezeigten Vorrichtung ausgebildet. Of the The second block in the direction of flow of the fluid 2 is designed as in the device shown in FIG.
Die wärmeempfindlichen Elemente sind beispielsweise Thermoelemente.The heat-sensitive elements are, for example, thermocouples.
Der erste Block gibt ein elektrisches Signal el als lineare Funktion der Temperatur des Fluids und unabhängig von der Durchflußleistung desselben ab.The first block gives an electrical signal el as a linear function the temperature of the fluid and regardless of the flow rate of the same.
Der zweite Block gibt ein gleichzeitig auf die Temperatur des Fluids und auf seine Durchflußleistung bezogenen elektrisches Signal der Form e1 = e1 + e ab wobei #2 den Teil bereichtet, welcher auf dem stablilen thermischen Zustand zwischen dem Heizwiderstand und dem in bewegung befindlichen Fluid beruht Die Auswertung der beiden Spannungen ei und O2 durch ein.The second block gives a simultaneously on the temperature of the fluid and electrical signal of the form e1 = e1 + related to its flow rate e ab where # 2 reports the part which is based on the stable thermal state The evaluation is based between the heating resistor and the fluid in motion of the two voltages ei and O2 through a.
Gegenschaltung in einem Differenzverstärker 14 lut daher ein zu #e porportionales Signal auftreten, welches unabhängig von der Temperatur des Fluids und nur an seine Durchflußleistung gebunden ist. Man gibt dieses Signal auf ein Voltmeter 11, welches direkt in Durchflußleistungen geeicht ist.Opposite circuit in a differential amplifier 14 is therefore a to #e proportional signal occur, which is independent of the temperature of the fluid and is only linked to its flow rate. You give this signal on Voltmeter 11, which is directly calibrated in terms of flow rates.
Eine besonders einfache Ausführungsforn zur Auswertung der in den beiden Metallblocks gemessenen Temperaturen besteht darin, die beiden Thermoelemente direkt gegeneinander zu schalten schalten una nach eventueller Verstärkung die erhaltene spannung auszuwerten.A particularly simple embodiment for evaluating the in the Temperatures measured on both metal blocks is the two thermocouples to switch directly against each other switch and after possible reinforcement evaluate the voltage received.
Die Erfindung ist natürlich nicht auf die dargestellten una beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und der Fachmann ist in der Lage, zahlreiche änderungen vorbunehmen.The invention is of course not limited to the ones shown and described Embodiments are limited and the person skilled in the art is able to make numerous changes to undertake.
beispielsweise ist in üer vorangehenden beschreibung mehrfach.auf eine Wärmezuführung durch einen elektrischen Widerstand hingewiesen worden. Es ist jedoch klar, daß dieser Vorgang in seinem weitesten Sinn zu verstehen ist. Insbesondere kann diese Wärmezufuhr auch durch irgend ein anderes Mittel, wie beispielsweise eine Fltlssigkeit oder ein Gas, erfolgen, welches eine Hifileitung des Blocks 2 in Figur 1 durchsetzt.For example, in the previous description, there are several a heat supply through an electrical resistor has been pointed out. It is however, it is clear that this process is to be understood in its broadest sense. In particular this heat can also be supplied by some other means, such as for example a liquid or a gas, which is an auxiliary line of the block 2 interspersed in Figure 1.
Gleichermaßen kann man dts Heizelement durch ein Kthlelement ersetzen, wenn der Temperaturbereich dies erfordert, wie beispielsweise durch eine Kühlmittel, eine mit dem Peltier-Effekt arbeitende Vorrichtung und dergleichen.You can also replace the heating element with a cooling element, if the temperature range requires it, for example by a coolant, a device using the Peltier effect and the like.
PatentansprücheClaims
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