DE2447617C3 - Kalorimetrischer Strömungswächter - Google Patents
Kalorimetrischer StrömungswächterInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen kalorimetrischen Strömungswächter gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
Es ist ein kalorimetrischer Strömungswächter bekannt, in dessen metallische Hülse eine weitere dünne
metallische Hülse eingesetzt ist, die zur Führung eines Kabels dient, das sechs Einzelleitungen aufweist, mit
denen die beiden Heißleiter und die Heizwicklung für
den beheizten Heißleiter verbunden sind. Im Bereich der den Heißleiter und der Heizwicklung zugewandten
Enden dieser sechs Einzelleitungen ist der Innenraum der dünneren, metallischen Hülse mit Gießharz
dicht ausgegossen, durch das das untere Ende der Bohrung der dünneren metallischen Hülse dicht abgeschlossen
ist. Aus dem Gießharz ragen die beiden Heißleiter heraus und in das Strömungsmedium hinein.
Die dünnere metallische Hülse weist außen einen Bund aur, mit dem sie sich an der unteren Stirnwand
der äußeren metallischen Hülse abstützt. Das obere Ende der dünneren metallischen Hülse weist außen
ein Gewinde auf, auf das eine Kappe aufgeschraubt ist, die sich am oberen Stirnende der äußeren metallischen
Hülse abstützt.
Durch die Verwendung einer dünneren inneren metallischen Hülse und einer Kappe, die auf das obere
Ende der dünneren metallischen Hülse aufgeschraubt ist, wird die Herstellung dieses bekannten Meßkopfes
erschwert und verteuert. Außerdem sind die beiden Heißleiter direkt dem Strömungsmedium ausgesetzt,
so daß diese Heißleiter durch feste Teile im Strömungsmedium beschädigt werden können. Die Fühler
sind auch nicht chemisch resistent. Ferner wird dadurch der Abgleich der elektrischen Brücke erschwert,
da schon kleinste Änderungen der Strömungsgeschwindigkeit einen genauen Abgleich verhindern
(US-PS 3335606).
Ein anderer bekannter kalorimetrischer Strömungswächter weist einen Meßkopf mit einer Hülse
auf, deren Außengewinde senkrecht in ein ein Strömungsmedium aufweisendes Rohr eingeschraubt ist,
und zwei axial abstehende, in das Strömungsmedium hineinragende, stiftförmige Fühler aus wärmeleitendem
Werkstoff, die thermisch isoliert innerhalb der Hülse angeordnet sind und von welchen der eine Fühler
ein nichtbeheiztes und der andere Fühler ein mittels einer Heizwicklung beheiztes Widerstandsthermometer
in einem Gehäuse einschließt. Ferner weist dieser bekannte, kalorimetrische Strömungswächter
eine elektrische Brücke auf, in der die Widerstandsthermometer liegen, die mit einer ein Strömungsüberwachungsrelais
aufweisenden Schaltung verbunden sind (US-PS 3366942).
Aufgabe der Erfindung ist es, einen kalorimetrischen Strömungswächter der im Oberbegriff des Anspruchs
1 angegebenen Art mit stufenloser Einstellbarkeit der zu überwachenden Strömungsgeschwindigkeit
sowie einer Anzeige von Heizkreisfehlern und Fühlerdrahtbrüchen zu schaffen. Gemäß der Erfin-
dung ist diese Aufgabe durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.
Hierbei werden durch den einen Operationsverstärker die Vergrößerungen und Verkleinerungen der
Strömungsgeschwindigkeit ermittelt, während durch den anderen Operationsverstärker der Heizkreis
überwacht und Fühlerdrahtbrüche angezeigt werden. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung
ist die elektrische Brücke so ausgebildet, daß sie bei einer vorbestimmten Temperaturdifferenz zwischen
den beiden Widerstandsthermometern, d. h. zwischen zwei Heißleitern, beispielsweise von 10° C
abgleichbar ist, wodurch dann gleichzeitig eine vorbestimmte Strömungsgeschwindigkeit eingestellt ist.
Diese Temperaturdifferenz zwischen den beiden Heißleitern ist durch Einstellung des Stroms in der
Heizwicklung des beheizten Widerstandsthermometers bzw. Heißleiters erreichbar. Hierbei muß der
Heizstrom natürlich konstant gehalten werden. Zu diesem Zweck ist eine Stabilisierungsvorrichtung vorgesehen,
die ein oder zwei Potentiometer zur genauen Einstellung des Stromes aufweist. Ferner ist zur Erzeugung
der konstanten Bezugsspannung eine Hintereinanderschaltung von zwei Zenerdioden und einer
Diode vorgesehen.
Ferner ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung zur genauen Justierung des Stromes in
der Heizwicklung im Stromkreis zwischen dem einen Operationsverstärker und dem als Komparator ausgebildeten,
dritten Operationsverstärker eine rote und eine grüne Leuchtdiode vorgesehen. Wenn die Strömung
langsamer als der eingestellte Schwellenwert wird, leuchtet die rote Lampe auf, während wenn die
Strömung schneller wird, die grüne Lampe aufleuchtet.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 einen Axialschnitt durch einen Meßkopf eines Strömungswächters gemäß der Erfindung,
Fig. 2 einen Axialschnitt durch einen Stift des Meßkopfes gemäß Fig. 1,
Fig. 3 eine elektronische Schaltung des Strömungswächters gemäß der Erfindung,
Fig. 4 eine Draufsicht und
Fig. 5 eine Ansicht von links eines Gehäuses für die elektronische Schaltung gemäß Fig. 3.
Gemäß Fig. 1 weist ein Meßkopf eine metallische Hülse 2 auf, dje ein Innengewinde 3 und ein Außengewinde
4 besitzt, mit dem der Meßkopf lineine entsprechende
Gewindebohrung eines Rohres dicht eingeschraubt werden kann, in dem ein Strömungsmedium
fließt. Hierbei kann es sich um ein gasförmiges, flüssiges oder granulöses Strömungsmedium handeln.
Der Meßkopf 1 weist ferner einen Isolierblock 5 mit einem Außengewinde 6 auf, mit dem der Isolierblock
5 in das Innengewinde 3 der metallischen Hülse 2 dicht eingeschraubt ist. Der Isolierblock 5 ist
mit zwei durchgehenden Bohrungen 7 versehen, die am unteren Ende ein Gewinde 8 aufweisen. In die
Gewinde 8 beider Bohrungen 7 sind metallische Stifte 10 mit einem entspreche, .der. Außengewinde 9 dicht
eingeschraubt. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, die einen Axialschnitt eines Stiftes 10 darstellt, weist der Stift
10 eine Sackbohrung 11 auf. In der Sackbohrung 11 ist eine Hülse 12 aus Kupfer angeordnet, die an ihren
beiden Enden Erweiterungen 13 aufweist. In die obere Erweiterung 13 der Hülse 12 ist ein Heißleiter
14 eingelegt, der mit zwei Zuleitungen 15 versehen ist. Der Heißleiter 14 kann natürlich auch in die untere
Erweiterung 13 eingelegt sein. Auf die Hülse 12 ist eine Heizwicklung 16 aufgewickelt, die Anschlußleitungen
17 aufweist. Der gesamte Innenraum des Stifte? 10 ist mit einem Gießharz ausgegossen. Der andere
Stift 10 ist ebenfalls mit einer Hülse 12 aus Kupfer und einem Heißleiter 14 versehen. Jedoch ist auf diese
Hülse 12 eine Heizwicklung 16 nicht aufgewickelt, so daß der Heißleiter 14 nicht beheizt wird. Die hohlen
Stifte 10 können entweder au einem gut wärmeleitenden, druck- und biegefesten sowie chemisch nicht angreifbaren
Kunststoff oder aus Metall, insbesondere nichtrostendem Stahl bestehen. Zum Ausgleich der
hohlen Stifte 10 wird ein gut wärmeleitendes Gießharz verwendet, so daß die beiden Heißleiter 14 von dem
Strömungsmedium schnell abgekühlt werden.
Wie Fig. 3 zeigt, befinden sich die beiden Heißleiter 14, die identisch ausgebildet sind, in einer elektrischen
Brücke 18, die außerdem Widerstände 19 bis 22 aufweist. Die beiden hintereinandergeschalteten
Widerstände 21 und 22 dienen als Kompensationswiderstände zur Schaltpunktstabilisierung innerhalb eines
weiten Temperaturbereiches des Strömungsmediums. Die elektrische Brücke 18 ist so berechnet, daß
bei einer Temperaturdifferenz von 10° C die Brücke im Gleichgewicht ist, was gleichzeitig dem Schaltpunkt
(Schwellwert) entspricht. Die Temperaturdifferenz von 10° C wird dadurch erreicht, daß der Heizwicklung
16 des beheizten Heißleiters 14 ein einstellbarer
jo Strom zugeführt wird. Der Strom kann mit Hilfe
zweier Potentiometer 23 und 24 genau eingestellt werden. Hierbei dient das Potentiometer 23 zur
Grobeinstellung und das Potentiometer 24 zur Feineinstellung. Um im Betrieb den Strom in der Heiz-
r> wicklung 16 konstant zu halten, ist eine Stabilisationsvorrichtung
25 vorgesehen. Eine weitere Stabilisationsvorrichtung 26 dient dazu, die Betriebsspannung
für die gesamte elektronische Schaltung konstant zu halten.
4Ii Die Ausgangsspannung der elektrischen Brücke 18
wird zwei als Differenzverstärker arbeitenden Operationsverstärkern
27 und 28 zugeführt. Hierbei dient der Operationsverstärker 27 zur Überwachung der
Strömungsgeschwindigkeit und der Operationsver- > stärker 28 zur indirekten Heizkreis- und Fühlerdrahtbruchüberwachung.
Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 27 gelangt über eine Entkopplungsdiode 29 an einen als
Komparator arbeitenden Operationsverstärker 30,
-,o mit desse Ausgang ein Strömungsüberwachungsrelais
31 verbunden ist. Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 28 wird einem Schwellwertschalter
zugeführt, der aus einer Zenerdiode 32 und einem Transistor 33 besteht. Dieser Schwellwertschalter er-
)-, regt über einen Verstärker, der aus einem Transistor
34 besteht, ein Störungsreiais 35.
Zwei Zenerdioden 36 und 37 sowie eine Diode 38 bilden eine feste Bezugsspannung, die an den anderen
Eingang des Operationsverstärkers 30 gelegt ist.
bo Diese Bezugsspannung bildet einen Bezugspunkt für
die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 27, die ja, wie bereits erwähnt, ebenfalls an den Operationsverstärker
30 angelegt ist.
Im Stromkreis zwischen den beiden Operationsver-
h<i stärkern 27 und 30 befinden sich eine rote Leuchtdiode
39 und eine grüne Leuchtdiode 40, die zum Festlegen des Schaltpunktes und zur Anzeige des
Strömungszustandes dienen. Ist der Schaltpunkt er-
5 6
reicht, sind beide Leuchtdioden 39 und 40 dunkel. Die elektronische Schaltung gemäß Fig. 3 ist in ei
Ist die Strömung langsamer als der eingestellte nem Kasten 45 gemäß den Fig. 4 und 5 aus Isoliersteg
Schwellwert, dann wird das Ausgangssignal des Ope- untergebracht, der aus einem Unterteil 46 und einer
rationsverstärkers 27 positiv gegenüber dem Bezugs- Oberteil 47 besteht. Im Unterteil 46 sind drei Kabel
punkt. Dadurch werden Transistoren 41 und 42 lei- 5 einführungen 48 bis 50 vorgesehen, von denen di
tend, so daß die rote Leuchtdiode 39 aufleuchtet. Wird Kabeleinführung 48 zur Einführung der Meßkopflei
die Strömung schneller, dann wird durch das negative tungen, die Kabeleinführung 49 zur Einführung de
Signal über Transistoren 43 und 44 die grüne Leucht- Netzleitung und die Kabeleinführung 50 zur Einf üh
diode 40 zum Aufleuchten gebracht. . rung der Ausgangsleitungen dient.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentansprüche:1. Kalorimetrischer Strömungswächter miteinem Meßkopf aus1.1 einer Hülse ητΰ A"-jiengewinde zum senkrechten Einschrauben in ein ein Strömungsmedium aufweisendes Rohr, und1.2 zwei axial abstehenden, in das Strömungsmedium hineinragenden, stiftförmigen Fühlern aus gut wärmeleitendem Werkstoff, die thermisch isoliert innerhalb der Hülse angeordnet sind und von denen der eine Fühler ein nichtbeheiztes und der andere Fühler ein mittels einer Heizwicklung beheiztes Wider-Standsthermometer in einem Gehäuse einschließt,und mit einer elektrischen Brücke, in der die Widerstandsthermometer liegen, die mit einer ein Strömungsüberwachungsrelais aufweisenden Schaltung verbunden sind,dadurch gekennzeichnet, daßdie elektrische Brücke (18) mit den Eingängen von zwei als Differenzverstärker ausgebildeten Operationsverstärkern (27,28) verbunden ist,von denen der eine Operationsverstärker (27) mit seinem Ausgang mit dem einen Eingang eines als Komparator ausgebildeten, dritten Operationsverstärkers (30) verbunden ist,4.1 an dessen Ausgang das Strömungsüberwachungsrelais (31) angeschlossen und4.2 an dessen anderen Eingang eine konstante Bezugsspannung angelegt ist zur Ermittlung des Strömungszustandes bezogen auf die eingestellte, vorbestimmte Strömungsgeschwindigkeit,während der Ausgang des anderen, an die Brücke (18) angeschlossenen Operations-Verstärkers (28) mit einem Schwellwertschalter (32,33) verbunden ist, der zur Heizkreis- und Fühlerdrahtbruchüberwachung mit einem Störungsrelais (35) in Verbindung steht. 4r>2. Strömungswächter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Brücke (18) bei einer vorbestimmten Temperaturdifferenz zwischen den beiden Widerstandsthermometern (14), z. B. von 10° C, abgleichbar ist. w3. Strömungswächter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturdifferenz zwischen den beiden Widerstandsthermometern (14) durch Einstellung des Stromes in der Heizwicklung (16) des beheizten Widerstands- v, thermometers (14) erreichbar ist.4. Strömungswächter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Konstanthaltung des Stromes in der Heizwicklung (16) eine Stabilisationsvorrichtung (25) vorgesehen ist, die ein ho oder zwei Potentiometer (23, 24) zur genauen Einstellung des Stromes aufweist.5. Strömungswächter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der konstanten Bezugsspannung eine Hintereinan- *,■-, derschaltung von zwei Zenerdioden (36, 37) und einer Diode (38) vorgesehen ist.6. Strömungswächter nach Anspruch 1, da-durch gekennzeichnet, daß im Stromkreis zwischen dem einen Operationsverstärker (27) und dem als Komparator ausgebildeten, dritten Operationsverstärker (30) eine rote (39) und eine grüne Leuchtdiode (40) vorgesehen sind.
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