DE2615858A1

DE2615858A1 - Anordnung zur waermemengenmessung

Info

Publication number: DE2615858A1
Application number: DE19762615858
Authority: DE
Inventors: Reinhard Dr Rer Nat Kersten; Egbert Kuhl
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1976-04-10
Filing date: 1976-04-10
Publication date: 1977-10-20

Description

Anordnung zur Wärmemengenmessung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Wärmemengenmessung, wobei ein Wärmeträger über einen Vorlauf einem Wärmeverbraucher oder -erzeuger zugeführt und anschließend aus diesem über einen Rücklauf wieder abgeführt wird und wobei sowohl im Vorlauf wie im Rücklauf die Temperaturen des Wärmeträgers ermittelt werden, enthaltend einen Volumenmesser für den Wärmeträger, einen Analog-Impulsfrequenz-Wandler, eine Schaltvorrichtung und einen die Impulse periodisch zählenden Impulszähler.
Derartige Anordnungen sind bekannt, so z.B. aus dem Prospektblatt "Wärmezähler-Rechenwerk SWM 65 der Firma A.B. Svensk Värmemätning.
Diese bekannten Anordnungen liefern insbesondere dann recht genaue Meßergebnisse, wenn die Temperaturdifferenz zwischen Vorlauf und Rücklauf möglichst groß ist, z.B. über 200 C.
Mit kleiner werdender Temperaturdifferenz, d.h. mit geringer werdendem Wärmeverbrauch bzw. bei erhöhter Durchflußrate, nimmt der Fehler jedoch zu, da zwei Absoluttemperaturfühler nur mit erhöhtem Aufwand ausreichend in ihrer Charakteristik übereinstimmen. Außerdem sind einer erhöhten Genauigkeitsanforderung über einen größeren Absoluttemperaturbereich (z.B. bis 1000 C) Grenzen gesetzt durch die Temperaturabhängigkeit von Dichte und spez. Wärme des Wärmeträgers sowie durch Nichtlinearitäten bei der Thermospannung.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Anordnung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß auch bei kleinen Temperaturdifferenzen und über einen großen Arbeitstemperaturbereich eine hohe Meßgenauigkeit erreicht werden kann, wobei der maximale Fehler höchstens 1 % betragen soll.
Dies geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß im Vorlauf und im Rücklauf je ein erstes Paar in Reihe geschalteter Thermoelemente und ein zweites Paar gegeneinander geschalteter Thermoelemente angeordnet sind, daß die Ausgangsspannung des ersten Paares Thermoelemente nach Verstärkung einem Steuereingang eines Zeitgebers zugeführt ist, dessen Auslöseeingang vom Volumenmesser gesteuert wird und dessen Ausgang einen Schalter betätigt, der eine der Spannungsdifferenz des zweiten Paares Thermoelemente entsprechende Impulsfolge dem Zähler zuführt.
Als Thermoelemente dienen zweckmäßigerweise Kupfer-Konstantan-Elemente. Solche Thermoelemente können in an sich bekannter Weise auch zu sog. Thermosäulen zusammengefaßt sein.
Als Zeitgeber kann zweckmäßigerweise eine mono stabile Kippstufe dienen, die durch vom Volumenzähler abgeleitete Impulse, beispielsweise mittels einer Lichtquelle, einer Lochscheibe und eines lichtempfindlichen Elements, getriggert wird.
An Hand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Darin zeigen Fig. 1 eine bekannte Anordnung, und Fig. 2 eine erfindungsgemäße Anordnung zur Wärmemengenmessung.
Uber einen Vorlauf wird einem Verbraucher 1, z.B. einem Heizkörper, ein elärmeträger, z.B. Wasser, zugeführt und über einen Rücklauf wieder abgeftihrt. Im Rücklauf ist ein Volumenmesser 2. angeordnet, der mit einem Impulsgeber ausgerüstet ist. Dieser besteht im gezeigten Beispiel aus einer Lichtquelle 3, deren Strahl jeweils nach Durchlauf einer bestimmten Wassermenge in einem lichtempfindlichen Element ein Signal erzeugt. Dieses Signal gelangt auf den Triggereingang eines Zeitgebers 17, der beispielsweise eine monostabile Kippschaltung oder ein digitaler Zeitgenerator sein kann. Dabei ist dieser Zeitgeber derart ausgebildet, daß z.B. durch eine Steuerspannung die Dauer der an seinem Ausgang auftretenden Impulse veränderbar ist. Dazu wird ihm die Ausgangsspannung eines Verstärkers 16 zugeführt, an dessen Eingängen die Summenspannung zweier Thermoelemente 12 und 15 liegt. Diese Thermoelemente bilden ständig einen Mittelwert zwischen Vorlauf- und Rücklauftemperatur, und die Dauer des Ausgangsimpulses des Zeitgebers 17 ist auf diese Weise abhängig von dieser Temperatur.
Mittels eines zweiten Paares Thermoelemente 13 und 14, die gegeneinander geschaltet sind, wird die Differenz zwischen Vorlauf- und Rücklauftemperatur ermittelt und dem Eingang eines Analog-Impulsfrequenz-Wandlers 7 zugeführt. Dessen Ausgang ist über einen Schalter 18 mit einem Zähler 11 verbunden. Solange dieser Schalter 18 durch den Ausgangsimpuls des Zeitgebers 17 geschlossen ist, gelangen die Impulse des Wandlers 7 auf den Zähler 11.
Bei bekannten Anordnungen ist die Schließzeit des Schalters 18 konstant, während bei der erfindungsgemäßen Anordnung die Schließzeit nach Maßgabe der von dem ersten Paar Thermoelemente 12, 15 ermittelten mittleren Temperatur veränderbar ist.
Auf diese Weise gelingt es, den Meßfehler über einen großen Temperaturbereich des Wärmeträgers und auch bei geringen Temperaturdifferenzen sehr klein, nämlich unter 1 %, zu halten. Der Schalter 18 ist vorzugsweise ein elektronischer Schalter, während der Zähler 11 je nach Impulsfrequenz ein elektronischer oder mechanischer Zähler sein kann.
PATENTANSPRÜCiE:

Claims

PATENTANSPRÜCHE: Anordnung zur Wärmemengenmessung, wobei ein Wärmeträger über einen Vorlauf einem Wärmeverbraucher oder -erzeuger zugeführt und anschließend aus diesem über einen Rücklauf wieder abgeführt wird und wobei sowohl im Vorlauf wie im Rücklauf die Temperaturen des Wärmeträgers ermittelt werden, enthaltend einen Volumenmesser für den Wärmeträger, einen Analog-Impulsfrequenz-Wandler, eine Schaltvorrichtung und einen die Impulse periodisch zählenden Impulszähler, dadurch gekennzeichnet, daß im Vorlauf und im Rücklauf je ein erstes Paar in Reihe geschalteter Thermoelemente (12, 15) und ein zweites Paar gegeneinander geschalteter Thermoelemente (13, 14) angeordnet sind, daß die Ausgangsspannung des ersten Paares Thermoelemente (12, 15) nach Verstärkung (16) einem Steuereingang eines Zeitgebers (17) zugeführt ist, dessen Auslöseeingang vom Volumenmesser (2) gesteuert wird und dessen Ausgang einen Schalter (18) betätigt, der eine der Spannungsdifferenz des zweiten Paares Thermoelemente (13, 14) entsprechende Impulsfol;e dem Zähler (11) zuführt.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Thermoelemente Kupfer-Konstantan-Thermoelemente sind.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, (1aclurctl gekennzexcilnett daß die gegeneinander geschalteten Thermselemen-te (13, 14) als eine n-fache Thermosäule ausgebildet sind.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitgeber (17) eine monostabile Kippschaltung mit veränderbarer Impulsdauer ist.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitgeber (17) ein digitaler Zeitgenerator mit veränderbarer Zeitdauer ist.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (18) ein elektronischer Schalter ist.