DE2743960A1 - Vorrichtung zur messung des durchsatzes oder der geschwindigkeit eines gasfoermigen stromes - Google Patents

Vorrichtung zur messung des durchsatzes oder der geschwindigkeit eines gasfoermigen stromes

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DE2743960A1
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Jacques Depoitier
Michel Destabelle
Ovidio Monaco
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Institut National des Radioelements IRE
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Institut National des Radioelements IRE
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    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/56—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects
    • G01F1/64—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects by measuring electrical currents passing through the fluid flow; measuring electrical potential generated by the fluid flow, e.g. by electrochemical, contact or friction effects
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
    • G01P5/005—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by using a jet directed into the fluid
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Description

Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Messung des Durchsatzes oder der Geschwindigkeit eines Gasstromes durch Umsetzung in eine elektrische Potentialmessung, mit einem äußeren rohrförmigen Elektrodenpaar, welches mit einer elektrischen Spannungsquelle verbunden ist und vom Gasstrom durchsetzt wird und mit einer gemeinsamen Elektrode, die zwei in Reihe angeordnete elektrische Felder erzeugon,wobei eine Ionenquelle in einer der Elektroden angeordnet ist und die gemeinsame Elektrode mit einem Meßkreis verbunden ist, der auf das Potential dieser Elektrode anspricht.
Eine Vorrichtung dieser Art ist in der belgischen Patentschrift 797 751 beschrieben. Bei dieser bekannten Vorrichtung wird die gemeinsame Elektrode durch eine Stange gebildet, die sich axial durch die beiden äußeren Elektroden erstreckt und koaxial angeordnet ist, wobei die äußeren Elektroden in einem Abstand voneinander angeordnet sind.
Diese bekannte Vorrichtung weist den Nachteil auf, daß sich ein elektrostatisches Störfeld zwischen den äußeren Elektroden ausbildet.
Bei einer anderen Ausführungsform, die in der belgischen Patentschrift 81Il 9^H beschrieben ist, wird eine andere Geometrie der Elektroden verwendet, durch die dieser Nachteil ausgeschaltet wird. Bei dieser Ausführungsform kann man eine Spannungsquelle mit einer geringen Spannung verwenden, und zwar zusammen mit einem elektronischen Meßkreis, um erheblich die Abmessungen der Vorrichtung herab-
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zusetzen und um geringe Gasgeschwindigkeiten in der Größenordnung von Millimetern pro Sekunde zu messen. Gemäß der bei dieser Ausführungsform verwendeten Geometrie sind die äußeren Elektroden konzentrisch angeordnet, und eine dieser Elektroden hat eine Länge, die größer ist als die der anderen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eins Vorrichtung dieser Art zu schaffen, die eine Messung von geringen Gasdurchsätzen mit einer großen Präzision ermöglicht, wobei eine Gasströmung ohne Störungen sichergestellt wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann eine Empfindlichkeit von 1 V pro 5 l/h zwischen 1 und 10 l/h erreichen. Statt des Durchsatzes oder anstelle des Durchsatzes kann diese Vorrichtung auch die Geschwindigkeit des Gasstromes anzeigen. Die beiden Anzeigen werden aus dem Wert des Potentials der gemeinsamen Elektrode gewonnen.
Der Erfindung liegt auch die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung dieser Art zu schaffen, die einen sehr einfachen Aufbau aufweist und geringe Herstellungskosten verursacht.
Weiterhin hat die Erfindung zum Ziel, eine Vorrichtung mit geringen Abmessungen zu schaffen, die leicht zu handhaben ist und bei der eine Niederspannungsquelle verwendet wird, wodurch alle Sicherheitsprobleme ausgeschaltet werden.
Zu diesem Zweck sind gemäß der Erfindung die beiden äusseren Elektroden zu beiden Seiten und im Abstand von der gemeinsamen Elektrode angeordnet, die ebenfalls rohrförmig ist.
80981 Λ / 0 7 91
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die drei Elektroden koaxial angeordnet und weisen einen im wesentlichen gleichen Durchmesser auf.
Bei einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Ionenquelle im Inneren der gemeinsamen Elektrode angeordnet.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sollen in der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert werden, wobei bemerkt wird, daß die Erfindung nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt ist.
Die Figur der Zeichnung zeigt einen schematischen Längsschnitt einer Vorrichtung zur Messung des Durchsatzes eines Gasstromes.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist zwei äußere rohrförmige Elektroden 1 und 2 auf, die über Leitungen 3 mit der Masse bzw. mit dem positiven Pol einer Spannungsquelle für Niederspannung, deren Spannung vorzugsweise zwischen 5 und 15 V liegt, verbunden sind.
Zwischen den äußeren Elektroden 1 und2 ist eine gemeinsame Elektrode 4 angeordnet, die ebenfalls rohrförmig ausgebildet ist und die über eine Leitung 5 niit einer elektronischen Meßschaltung verbunden ist, welche einen Operationsverstärker 6 und eine Schaltung 7 zur Verarbeitung der verstärkten Informationen aufweist.
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_ 7 _ 27Λ3960
Die drei Elektroden 1, H und 2 sind zylindrisch ausgebildet und koaxial zueinander angeordnet.
Diese Elektroden sind in einem Mantel 8 angeordnet, der aus Isolationsmaterial besteht, und in diesem Mantel werden diese Elektroden durch Halterungsringe 9 gehalten. Die Leitungen 3 und 5 sind durch Isolatoren 10 hindurchgeführt.
Die Ionenquelle, die beispielsweise aus einer Pille 11 besteht, ist in der gemeinsamen Elektrode 1J befestigt. Diese Ionenquelle besteht vorzugsweise aus einem Material, welches unter dem Namen AMERICIUM bekannt ist und welches Alphastrahlen emittiert.
Durch die beschriebene Geometrie werden zwei elektrische Felder in Serie erzeugt. Eines dieser Felder liegt zwischen den Elektroden 1 und h und das andere liegt zwischen den Elektroden H und 2. Durch diesen Aufbau werden ferner zwei Ionisationskammern, und zwar eine im Inneren der Elektrode 1 und die andere im Inneren der Elektrode 2, für die Ionen gebildet, die durch die von der Quelle 11 ausgehenden Strahlen aus den Atomen des Gases erzeugt werden, welche sich in Richtung des Pfeiles 12 in Längsrichtung durch das Innere der drei Elektroden hindurchbevfegt.
Das Potential der gemeinsamen Elektrode M ist eine direkte Funktion der Impedanzen dieser Kammern. Dieser Ausdruck Impedanzen umfaßt in seinem weitesten Sinne einen elektronischen Wert, der den Widerstand bestimmt, den ein Kreis bei einem Durchgang von Strom aufweist. Weiterhin ist dieses Potential eine Funktion der Strömungsgeschwindigkeit
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— O —
des Gases, welches mehr oder weniger Ionen, die in der Kammer durch die Elektrode 1 erzeugt werden, zu der Kammer hin versetzt,die durch die Elektrode 2 gebildet wird.
Untersuchungen haben gezeigt, daß, wenn man die Vorrichtung an eine Quelle von 5 bis 15 V anschließt, die optimalen Abmessungen die folgenden Größenordnungen haben:
Länge der Elektroden 1,2=4 cm, Länge der Elektrode 4 = 1 cm, Durchmesser der Elektroden 1, 2, k = 1,3 cm, Dicke der Wand der Elektroden 1, 2, 4 = 1 mm, Abstand zwischen den Elektroden 1, 4 und 1I, 2 = 1,5 cm.
Unter diesen Umständen erhält man eine Empfindlichkeit von 1 V pro 5 l/h Durchsatz zv/ischen 1 und 10 l/h, wobei man eine Spannung verwendet, die zu einem sehr geringen Verbrauch führt, der in der Größenordnung von pA liegt.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt.
8098U/0791

Claims (8)

  1. MÜLLER-BOItE · I)ElI I L · Sv IiÖX · fl 13ItTIS L·
    PAT E Ji TA N W ALTE
    DR. WOLFGANG MÜLLER-BOR* (PATENTANWALTVON 1927-1975) DR. PAUL DEUFEL. DIPL.- CHEM. DH ALTRED SCHON. DIPL.-CHEM. WEBNEH HERTEL, DIPL.-PHY3.
    Hl/Gei.-J :
    SEP.
    Institut National des Radio-Elements !Tationaal. Instituut voor Radio-Elementen I.R.E.
    11, Rue d'Egraont, Brüssel, Belgien.
    Vorrichtung zur Messung des Durchsatzes oder der Geschwindigkeit eines gasförmigen
    Stromes
    Patentansprüche
    Θ Vorrichtung zur Messung des Durchsatzes oder der Geschwindigkeit eines gasförmigen Stromes durch Umwandlung in eine Messung eines elektrischen Potentials mit einem Paar äußerer rohrförmiger Elektroden, die mit einer elektrischen Spannungsquelle verbunden sind und vom Gasstrom durchsetzt werden und mit einer gemeinsamen Elektrode zwei in Reihe angeordnete elektrische Felder bilden, wobei eine Ionenquelle in einer der Elektroden angeordnet ist und eine gemeinsame Elektrode vorgesehen ist, die mit einem Meßkreis verbunden ist, der auf das Potential dieser Elektrode anspricht, dadurch gekennzeichnet, daß
    8098 1 4/079 1
    S IfOXCIIE-V 96 ■ SIIBEBTSTR. 1 · POSTFACH 800720 · ICADET,: MU E UO ΡΛΤ · TEI.. (0S3) 47 100.1 ■ TELEX .VS4 355
    die beiden äußeren Elektroden zu beiden Saiten und im Abstand von der gemeinsamen Elektrode angeordnet sind, die ebenfalls rohrförmig ausgebildet ist.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionenquelle im Inneren der gemeinsamen Elektrode angeordnet ist.
  3. 3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Elektroden koaxial angeordnet sind und einen im wesentlichen gleichen Durchmesser aufweisen.
  4. Ί. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der gemeinsamen Elektrode im Bereich der Größenordnung eines Viertels der Länge der äußeren Elektroden liegt.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der gemeinsamen Elektrode und jeder der äußeren Elektroden im Bereich der Größe des Durchmessers der Elektroden liegt.
  6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennseiehnet, daß diese durch eine Spanmingsquelle mit geringer Spannung gespeist werden.
  7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 "bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionenquelle eine Alphastrahlenquelle ist.
    809814/0791
  8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 75 dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkreis eine elektronische Schaltung aufweist.
    8098 U/079 1
DE19772743960 1976-10-05 1977-09-29 Vorrichtung zur messung des durchsatzes oder der geschwindigkeit eines gasfoermigen stromes Pending DE2743960A1 (de)

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