DE2948742A1

DE2948742A1 - Richtungswaermeverlust-anemometerwandler

Info

Publication number: DE2948742A1
Application number: DE19792948742
Authority: DE
Inventors: Robert Sonny Djorup
Original assignee: GEOTEC SA
Current assignee: DJORUP, ROBERT S., WELLESLEY, MASS., US
Priority date: 1978-12-06
Filing date: 1979-12-04
Publication date: 1980-06-19
Also published as: SE7910056L; CH635685A5; GB2038485A; FR2450457B1; NO152884B; NO152884C; US4206638A; BE880256A; GB2038485B; CA1100781A; SE438741B; NO793781L; FR2450457A1; DE2948742C2

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. H. Weickm'ann, DipY.-Fhys.TDr. K. Fincke

Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr. Ing. H. LisKA j 29487A2

8000 MÜNCHEN 86, DEN ' ^¹ ^

POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22

GEOTEC SA

36, Rue de St-Jean

1211 Geneve 18 / Schweiz

Richtungswärmeverlust-Anemometerwandler

Allgemeiner Stand der Technik

1, Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft Im allgemeinen ein Anemometer-Meßgerät für die Bestimmung der Bewegung einer Fluidmasse, die den handler umgibt, oder umgekehrt für die Bestimmung der Bewegung des Wandlers durch das Fluid. Die Erfindung befaßt sich im besonderen mit einem Richtungswärmeverlust-Anemometerwandler für das Abfühlen der Geschwindigkeit und der Richtung der ßewegung eines Fluids, einer Flüssigkeit oder eines Gases, in die der Wandler eingetaucht ist.

2. Beschreibung der bekannten Technik

Es ist in der Technik für Anemometer-Meßgeräte bekannt, Hitzdraht- und Hitzfilmanemometerwandler zu verwenden. Beispiele bekannter thermischer Anemometerfühler und Schaltungen hierfür sind in den U.S.-Patenten Nr. 3,138,025, 3,333,470, 3,352,1s¹», 3,604,261, 3,900,319 und 4,024,761 behandelt. Die vorliegende Erfindung beseitigt verschiedene Nachteile und Unzulänglichkeiten, die bei den bekannten Anemometerfühlerη vorhanden sind.

Zwei bedeutende Unzulänglichkeiten, die als charakteristisch für bekannte Wandler anzusehen sind, sind ihre relative Unempfindlichkeit bei geringen Strömungswinkeln, die parallel oder fast parallel zur Hauptdimensionsachse des Wandlers verlaufen, und ihre Anfälligkeit gegenüber Ungleichheiten in der Oeschwindigkeitsfrequenz von Seite zu Seite. Ein idealer Wandler erzeugt saubere, glatte Achsenkreuzungen, wenn die Polarfrequenzcharakteristik des Wandlers angezeigt oder grafisch dargestellt wird. Bekannte Wandler verlassen sich oft auf

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Kunstgriffe, wie das Einführen eines elektrischen "Zittersi^nals", um das Umschalten der Schleifen von Seite zu Seite zu fördern. Auf diese Weise wird im wesentlichen ein "künstliches" Geschwindigkeitssignal durch die Achsenkreuzungsregion erzeugt, statt eines Signals, das wahrhaftig vom Richtungswandler selbst abstammt.

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In den Fällen, In denen eine Mißhandlung durch die Umgebungsbedingungen zu erwarten ist und eine äußerste Robustheit an erster Stelle steht, kann ein Kompromiß in bezug auf die Leistung geschlossen werden, indem ein einziges die Richtung abfühlendes Leiterpaar für das Messen sowohl der Geschv/indigkeit als auch der Richtung verwendet wird. In einem solchen Fall wird das Richtungsleiterpaar unter der geschützten Leeseite des schweren Mittelstützstabes montiert.

Der Richtungswärmeverlust-Anemometerwandler der vorliegenden Erfindung umfaßt wenigstens zwei ähnliche, thermisch und körperlich getrennte elektrische Widerstandsleiter, Jeder der besagten Leiter hat eine Länge, die wenigstens gleich groß wie die größte Querschnittsdimension des Leiters ist. In einer Ausführungsform der Erfindung besteht Jeder der besagten elektrischen Leiter aus einem hohlen, rohrförmigen, elektrisch nicht leitenden, feuerfesten, zylindrischen Substratstützkörper, der sich über die gesamte Länge des Leiters erstreckt, und aus einem leitenden Uiderstandsfilm, dessen Widerstand einen Temperaturkoeffizienten ohne Nullpunkt hat und der auf der Außenfläche des Substratkörpers haftet und sich über die gesamte Länge des Substratkörpers erstreckt, und aus einem Schutzüberzug, der sich kontinuierlich über die Außenfläche des leitenden VJiderstands films in seiner gesamten Länge erstreckt. In einer anderen Ausführungsform bestehen die elektrischen Leiter aus Drähten mit einem festen Querschnitt. Ein zylindrisches Stützelement ist mittig zwischen und längsseits der beiden elektrischen Widerstandsleiter angeordnet. Das zylindrische Stützelement kann gerade sein oder einen geraden Mittelteil und zwei im rechten Winkel abgebogene Beine haben, so daß sich'eine U-förmlge Gestalt ergibt. Die elektrischen Leiter sind parallel als ein auf begrenzte Weise getrenntes Paar angeordnet, und sie sind parallel und in unmittelbarer Nähe auf dem geraden Mittelteil des zylindrischen Stützelements montiert.

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Verbindende Brückenrr.itte 1 sind auf wirksame './eise zwischen den besagten elektrischen Leitern und dem besagten Mittelstützteil angeordnet, wobei die Ebene, die die parallelen Mittelachsen der zwei Leiter enthält, senkrecht auf der Ebene steht, die durch die Achse des zylindrischen Stützelements bestimmt wird. Die Brückenmittel verschließen den Zwischenraum zwischen den besaiten Leitern und dem besagten zylindrischen Stützelement, so daß eine zusammenhängende Strömung um einen Leiter des aus zwei Leitern bestehenden Paares, unabhängig vom anderen Leiter, vermieden wird. Die beiden Leiter sind auf der geschützten Leeseite des zylindrischen Stützelements befestigt. Jeder elektrische Leiter ist mit elektrischen Anschlußmitteln ausgestattet, wodurch Jeder elektrische Leiter mit Hilfe des durch ihn geschickten elektrischen Stromes elektrisch erhitzt werden kann.

Obwohl es offenkundig ist, daß die hier offengelegten bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung so gut berechnet sind, daß sie die hier genannten Ergebnisse erzielen, wird man zu würdigen wissen, daß Modifizierungen, Abweichungen und Änderungen der Erfindung möglich sind.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

^¹Ir;. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines nichtungswarmeverlust-Ane^ior.eterwandlers, der in ttbereinstimunG mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde·

Fig. 2 zeigt eine vertikale Schnittansicht des in Fig. 1 dargestellten Richtungswärmeverlust-Anenoineterwandlers, und zwar entlang der Linie 2-2 und mit Blick in Richtung der Pfeile.

Pie· 3 1st eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführung3form eines Rlchtuncswärmeverlust-Anemoneterwandlers, der in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde und der einen dritten zylindrischen Fühler als getrennten Geschwindigkeitsmeßfühler verwendet.

Fig. 4 zeigt eine vertikale Schnittansicht des in Fig. 3 dargestellten Richtungswärmeverlust-Anenometerwandlers, und zwar entlang der Linie 4-4 und mit Blick in Richtung der Pfeile.

Fig. 5 zeigt eine vertikale Schnittansicht, die der in Fig. £hnelt und eine dritte Ausführungsform darstellt, in der der dritte zylindrische Fühler mit der mechanischen Unterstützung verbunden ist.

Fi^. 6 zeigt eine vertikale Schnittansicht, die der in Fig. cihnelt und eine vierte Ausführungsform darstellt, in der der dritte zylindrische Fühler vorzugsweise ein Drahtfühler statt eines Filmfühlers ist.

Fi~. 7 zeigt eine vertikale Schnittansicht, die der in Fig. iihnolt und eine fünfte Aus führungs form darstellt, in der die Richtur.p;smeßfühler vorzugsv/eise Drahtfühler statt Filmfühler sind.

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Fir;. B zeigt eine vertikale Schnittansicht, die der in FIs, 5 ähnelt und eine sechste Ausführungsform darstellt, in der die drei Fühler vorzugsweise aus Drähten an Stelle von Filmen bestehen.

9 zeigt eine vertikale Schnittansicht, die der in Fig. k ähnelt und eine siebte Ausführungsform darstellt, in der die Richtungsfühler aus Drähten an Stelle von Filmen bestehen.

Fig. 10 ist eine perspektivische Ansicht eines Richtungswärmeverlust-Anemometerwandlers, der in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde und eine achte Ausführungsform darstellt, die statt einer geformten Auflage vorzugsweise eine gerade stabähnliche Auflage verwendet.

Fig. 11 ist eine vereinfachte elektrische Übersichtszeichnung, die die Erregungs- und Ablesemlttel für einen Zweifühlerwandler nach der Art in den Figuren 1 und 10 veranschaulicht.

Pig, 12 ist eine vereinfachte elektrische Übersichtszeichnung, die die Erregung- und Ableeemittel für einen Dreifühlerwandler nach der Art in Fig. 3 veranschaulicht.

13 ist eine perspektivische Ansicht eines Richtungswärmeverlust-Anemometerwandlers, der in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde und eine neunte Au3führungsform darstellt, die zwei Paare von zylindrischen Fühlern oder vier Fühler für das Abfühlen sowohl der Fluidgeschwindigkeit als auch der Richtung verwendet.

Fig. Ik zeigt eine vertikale Schnittansicht des in Fig. 13 dargestellten Richtungswärmeverlust-Anemometerwandlers, und zwar entlang der Linie Ik - Ik und mit Blick in Pfeilrichtung.

Pig, 15 ist eine graphische Polaritätsdarstellung der Richtungsreaktion dee in Fig. 13 abgebildeten Richtungswärmeverlust-Anemometerwandlers .

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Beschreibung der bevorzugten Ausführung forme η

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen und Insbesondere auf FIr;, bezeichnet die Ziffer 10 allgemein einen Richtungswärmeverlust-Anemometerwandler, der In Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde. Der V/andler 10 umfaßt zwei zylindrische, parallele Fühlelemente oder -glieder, allgemein mit den Ziffern 11a und 11b bezeichnet, die Widerstandermittelnde Elemente sind, deren Länge wesentlich größer ist als ihre Durchmesser. Im typischen Fall können die Fühlglieder lia und 11b einen Außendurchmesser von 0,6 mm bei einer Gesamtlänge von 25 mm haben, so daß das Verhältnis von Länge zu Durchmesser fast ¹J2 zu 1 beträgt, ^uie in den Figuren 1 und 2 gezeigt wird, sind die Elemente 11a und 11b physisch voneinander getrennt, und sie sind längsweise mit Hilfe eines Klebemittels oder eines anderen eine Brücke bildenden Mittels 12a undy\ an ein zylindrisches Stützglied von größerem Durchmesser, das allgemein mit der Ziffer 15 bezeichnet wird, angefügt oder mit ihm verbunden. Die Fühlelemente 11a und lib haben einen ähnlichen Aufbau und sind thermisch getrennt.

Das Paar Fühlelemente 11a und 11b ist unter einem zylindrischen Stützglied, das allgemein mit der Ziffer 15 bezeichnet wird, angeordnet und parallel zu ihm befestigt. Die Körper der Fühlelemente 11a und lib besitzen elektrische AnschluÄmlttel 13a bzw, 13b und

elektrische Anschlußdrähte^an dim einen Ende des Körpers und gleiche Anschlußmittel I¹Ja bzw. I¹Ib und Anschlußdrähte l6a bzw, l6b an dem anderen Ende des Körpers,

Das Stützglied 15 ist als starrer, U-förmiger Draht dargestellt, der aus galvanisiertem oder rostfreiem Stahl bestehen kann. Das Stützglied 15 umfaßt den mittleren, zylindrischen Hauptteil 15a und die beiden integrierten Endbefestigungstelle 15b und 15c, Die Endbefestigungsteile 15b und 15c sind senkrecht zum Mittelteil 15a angeordnet. Die Endbefestlgungsteile 15b und

-yt-

15c halten den Wandler 10 In Betriebsstellung. Die Körper der Fühlelemente 11a und 11b sind gleichmäßig mit einem 'fiderstandsfilm überzogen, und die Anschlußmittel 13a, 13b, I²Ja und I¹Ib bestehen aus einem ähnlichen Material, um Thermoelementanschlußeffekte zu vermeiden und somit dazu beizutragen, den am niedrigsten möglichen Eigenrauschpegel des Wandlers zu erzeugen. Die Verbindungsdrähte l6a, l6b, 17a und 17b sind ebenfalls aus einem Material hergestellt, das dem ähnelt, das für die Anschlußmittel 13a, 13b, l4a und l4b verwendet wurde, um auch das größte Leistungsverhältnis von Signal zu Rauschen zu erzeugen, wodurch der größtmögliche dynamische Betriebsbereich ermöglicht wird. Das gewöhnlich verwendete Material ist vergütetes metallisches Platin, doch können andere Materialien wie Nickel benutzt werden. Alternativmaterialien, die für die Fühlelemente 11a und 11b verwendet werden können, sind in dem U.S.-Patent Nr. 3»352,15Ί beschrieben.

Fig. 2 zeigt einen typischen Querschnitt für einen Richtungswärmeverlust-Anemometerwandler 10 von der in Fig. 1 veranschaulichten Bauart· Man kann sich die relative Qröße der Teile des Wandlers 10 vorstellen, wenn man von der Tatsache ausgeht, daß der Querschnitt des Mittelteils 15a des Stützgliedes in einem solchen Maßstab abgebildet ist, daß sein Durchmesser ungefähr 1,6 bis 1,8 mm beträgt. Wie in Fig. 2 gezeigt, werden die beiden Fühlelemente lla und 11b axial durch den starren Mittelteil 15a des Stützgliedes gestützt, der aus Stahl, Galvanisiertem Stahl, rostfreiem Stahl, Kunststoff oder anderem starren Material bestehen kann und wie in Fig. 1 gezeigt geformt ist, um die Mittel für eine mechanische Halterung u.nd Auflage für den Wandler 10 zu liefern. Das Stützclied 15

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stellt ebenfalls ein Mittel für die aerodynamische Störung der Endströmung entlang den Fühlelementen 11a und 11b dar, die direkt innerhalb des U-förmigen Stützgliedes 15 befestigt sind und parallel zu dem langen geraden Mittelteil oder Querstück 15a verlaufen. Ein typischer Durchmesser des Querschnitts des Stützgliedes 15 beträgt das zwei- bis dreifache des Durchmessers der Fühlelemente 11a und Hb₁ und in dem in den Figuren 1 und 2 gezeigten Aufbau beträgt der Durchmesser 1,6 mm bis 1,8 mm. Die Wirkungsweise eines Jeden Leiters des die Richtung ermittelnden Leiterpaares Ha bzw. Hb ist ähnlich, wenn die auftreffende Strömung innerhalb der Ebene gehalten wird, die durch die Achse 21 des U-förmij-en Stützgliedes 15 bestimmt ist und die,wie in Fig. 2 gezeigt»⁰¹·¹¹⁶ vertikale Ebene ist.

'^rie in Pig. 2 gezeigt, besteht das Fühlelement Ha aus einem elektrisch nicht leitenden, hohlen, rohrförmigen, nichtporösen, aus dichtem Aluminiumoxid bestehenden, feuerfesten, feinen, zylindrischen Stützkörper 18a, auf dessen Oberfläche durch Brennen, Sintern oder andere Auftragverfahren ein dünner Film oder überzug aus metallischem Platin 19a abgelagert ist. Der Stützkörper I3a kann aus anderen geeigneten Materialien, die elektrisch nicht leitend sind, hergestellt werden, wie zum Beispiel Aluminiumsilikat oder Eloxalaluminium oder anderen keramischen Materialien. Der überzug 19a besitzt eine weitere Schicht 20a aus geschmolzener Silika, Glas, Aluminiumoxid, "Teflon" oder anderem schützenden Überzugsmaterial, das den Metalfilm gegen Verschleiß und Abnutzung schützt. Typische Abmessungen des Stützkörpers 18a sind ein Zylinderdurchmesser von 0,6 mm, ein 3ohrungsdurchmesser von 0,3 mm und eine Länge von etwa 25 oder 30 mm. Die Stärke des Metalls 19a liegt normalerweise in der Größenordnung von 2 bis 10 Mikron und kann in Abhängigkeit von dem betreffenden überzu^sverfahren variieren. Ein dichter homogener überzug 19a mit einer einheitlichen Kornstruktur wird normalerweise einen Film mit geringerem '\'ider3tand für die jeweilige Filmstärke ergeben.

Das Fühlelement lib ist in der gleichen '.'.'eise aufgebaut wie das Fühlelement 11a und die gleichen 3ezugsziffern gelten in Verbindung mit dem Buchstaben "b",

Filmmaterialien und Filmaufbauverfahren und -methoden werden ausführlich auf den Seiten 358 bis 365 eines Buches mit dem Titel "Resistance Temperature Transducers" diskutiert, das von Virgil A. Sandborn von der Colorado State University verfaßt und 1972 von der Metrology Press, Fort Collins, Colorado, herausgegeben wurde.

Wie am besten aus der Fig. 2 ersichtlich ist, wird eine Querströmung zwischen den Fühlelementen 11a, 11b und dem Stützteil 15a durch die Verwendung von verbindenden Brücken 12a und 12b vermieden. Das Material für die Brücken 12a und 12b kann ein elastisches, thermisch isolierendes Klebematerial sein, wie zum Beispiel Dow Corning 732, ein Silikonkautschukkleber für Zimmertemperaturen, der den Spalt zwischen dem Stützglied 15a und den Fühlelementen 11a und lib fest verschließt, "Teflon", Silokonharz oder andere Brückenmaterialien können verwendet werden, Die Brücken 12a und 12b können auch gebildet werden, indem man den ganzen Wandler in ungehärtetes Brückenmaterial eintaucht und das Material dann aushärten läßt. Da die zu füllenden Zwischenräume normalerweise weniger als einen Millimeter betragen, kann der Querschnitt der Brücken 12a und 12b durch die Auswirkungen der Oberflächenspannung festgelegt werden,ohne nachteilige Auswirkungen für die Leistung des Wandlers mit sich zu führen.

der
Der Zwischenraum zwischen Jedem^Fühlelemente11a und 11b und den Stützglied 15a wird dazu verwendet, einen überhöhten, · unproduktiven Wärmeverlust von den Fühlelementen zu dem Stützteil 15a zu vermeiden. Der Zwischenraum ist auch ein Mittel zur Erzeugung unsymmetrischer Strömung um die gepaarten Fühlelemente

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/ff ./.

11a und Hb₁ so daß eine Differentialbestiiranung der Strömungsrichtung vorgenommen werden kann. Der Zwischenraum zwischen dem Fühlelement 11a oder 11b und dem Stützglied 15a betrSrjt normalerweise weniger als der Durchmesser des betreffenden Fühlelements. Je nach der in einem gegebenen Fluid zu messenden Höchstgeschwindigkeit ist es möglich, nicht eine verbindende Brücke 12a oder 12 b zu verwenden, wenn die Oberfläche des Fühlelements 11a bzw, 12b ausreichend nahe am Stützglied liegt, so daß sich das Fühlelement in der Grenzschicht des Stützgliedes 15a befindet, wodurch ein hoher Widerstand gegen die Strömung zwischen dem Stützglied 15a und dem Fühlelement hervorgerufen wird. Das allein kann die verbindende Strömung um die Fühlelemente 11a und 11b verhindern, was nötig ist, um eine Bestimmung der Richtung vornehmen zu können. Der gleiche Effekt kann durch eine Modifizierung der Querschnittsgestalt des mittleren Stützteils 15a erreicht werden, In Jedem Fall muß ein eindeutiger Unterschied in der Strömung um die gepaarten Fühlelemente 11a und 12b zusammen mit dem mittleren Stützteil 15a erzwungen werden, so daß das Paar der Fühlelemente effektiv einen Unterschied in der Strömung von Jeder Seite des Handlers IO feststellen kann,

Wie in Fig, 2 dargestellt, halbiert die Achse 21 des mittleren Stützgliedteils 15a den Winkel φ zwischen den Achsen 22a und 22b der Fühlelemente, Der Winkel θ sollte groß genug sein, um zu verhindern, daß das Fühlelement 11a mit dem Fühlelement 11b in Kontakt gerät und sollte nicht 60 Grad übersteigen, um zu vermeiden, daß die Fühlelemente 11a und 11b in das Staugebiet des mittleren Stützteils 15a gelangen, wenn es durch eine Strömung

die belüftet wird innerhalb der Ebene, die durchxparallelen Achsen der Fühlelemente 11a und 11b gegeben ist. Bei den dargestellten Proportionen, wo der Durchmesser des mittleren Stützteils 15a etwa das Dreifache des Durchmessers der Fühlelemente 11a und 11b beträgt, ist 30 Grad ein praktischer Viert für den Winkel &,

Als typisches Beispiel besitzt der mittlere Stützteil 15a einen Durchmesser, der das Zwei- bis Vierfache des Durchmessers der Fühlelemente 11a und 11b beträgt, um die strukturelle Festigkeit zu geben und um einen ausreichenden Wirbelstrom zu erzeugen, der über die Fühlelemente 11a und 11b gleitet, wenn Fluidströmung über den mittleren Stützteil 15a gegen die Elemente 11a und 11b passiert.

Für einen Wandler 10 in oben angegebenen Maßstab beträgt der Widerstand der Platinfilme 19a und 19b bei Zimmertemperatur 2 Ohm bis 6 Ohm, Optimaler Filmwiderstand wird am besten durch die Kennzeichen der elektronischen Regeleinrichtung bestimmt, der zum Steuern des Wandlers 10 verwendet wird, und solche Faktoren, wie die zur Verfügung stehende Stromspannung, Art der verwendeten Verstärker, Auswahl der Betriebsverfahren und ähnliche Punkte,unterliegen alle der Kontrolle des Instrumentenbauers,

Ein großes Verhältnis von Länge der Fühlelemente 11a und 11b zu Durchmesser der Elemente wird eine Winkelsensibilität gegenüber Luftströmung oder Fluidströmung erzeugen, wenn sich der Strömungsvektor von der senkrecht zu den zylindrischen Achsen der Elemente 11a und 11b verlaufenden Strömung entfernt, Das Messen der Riohtung wird durch die Fühlelemente 11a und 11b durchgeführt, da die auftretende Strömung um 36O Qrad in der Ebene variiert, die von den parallelen Achsen der Fühlelemente 11a und 11b eingeschlossen wird. Die Richtung des Richtungssignals kann durch das elektrische Messen der Änderungen der relativen Widerstandswerte eines Jeden Fühlements 11a und 11b bestimmt werden, wenn sie miteinander in einer 3rückenschaltung verglichen werden. Eine ausgezeichnete Beschreibung dieses Verfahrens befindet sich auf den Seiten 77 bis 30 des Buches von Dr, Ing. Herbert Strickert, das den Titel "Hitzdraht- und Hltzfilmanemometrie" trägt und 197¹» vom VE3 Verlag Technik, Berlin, herausgegeben wurde.

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Pig. 3 ist eine perspektivische Ansicht eines Iüichtungswarmeverlust-Anemometerwandlers 10a nach der in Fig. 1 gezeigten 3auart, der modifiziert wurde durch den Zusatz eines dritten zylindrischen Fühlelements oder -gliedes lic, das über und parallel zu den Stützgliedteil 15a in einer solchen Weise montiert ist, daß das Fühlelement lic abstandsgleich und parallel zu den Fühlelementen 11a und 11b angeordnet ist. Fig, 4 ist eine Querschnittsansicht des Wandlers 10a. Die gleichen Bezugsziffern, die für das Beschreiben der Ausführungsform in Fig. 1 und Fig. 2 benutzt wurden, werden verwendet, um die verschiedenen Teile de3 Wandlers 10a zu kennzeichnen. Das Fühlelement lic ist geringfügig länger als der gerade Mittelteil 15a des Stützgliedes 15. Es besitzt Anschlußmittel 13c und I¹Ic an Jedem Ende und Anschlußdrähte l6c und 17c in einer ähnlichen Weise wie die Anordnung der Fühlelemente 11a und lib. Es werden keine brückenbildenden Mittel oder Klebemittel verwendet, wie das bei den Fühlelementen

die
11a und 11b der Fall war durch/yVerwendung der 3rückenmittel 12a und 12b.

Das dritte Fühlelement Ho wird über seine gesamte Länge als freier Zylinder betrieben, wodurch es als ein die Geschwindigkeit abfühlendes Element, da3 eine Richtungsansprechcharakteristik ohne Vorzeichenbestimmung hat, auf Qrund seines großen Verhältnisses von Länge zu Durchmesser in großem Umfang auf die gleiche Weise funktioniert wie die einzelnen zylindrischen Fühlelemente Ha und Hb, Eine Strömung aus entgegengesetzten Richtungen über den freien Zylinder erzeugt identische Ergebnisse, wenn das Fühlelement Hc gleichförmig hergestellt wurde. Ein solches Vorgehen bei der Geschwindigkeitsmessung umgeht alle Ungleichheiten von der einen zur anderen Seite, wenn die Strömung aus allen Winkeln innerhalb der Ebene, die parallel zu der durch die Achsen der Richtungepaare Ha und Hb eingeschlossenen Ebene liegen, auf das Fühlelement Hc gerichtet wird. Folglich ist es möglich, eine ausgezeichnete Übereinstimmung

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mit einem Kosinussatz zu erhalten, wonach maximale Leistung erzielt wird, wenn die aufstoßende Strömung senkrecht zur Achse des Fühlelements lic verläuft, und minlnale Leistung erzielt wird, wenn die aufstoßende Strömung parallel zur langen Achse des Fühlelements lic verläuft.

Eine mechanische Unterstützung kann für das dritte Fühlelement lic vorgesehen werden, indem seine Anschlußdrahte l6c und 17c an den Stützbeinen 15b und 15c mit Hilfe eines Klebemittels befestigt v/erden, das dem Klebemittel ähnelt, das für die verbindenden Brücken 12a und 12b verwendet wurde, wobei das Klebemittel an beiden Enden des Teils lic aufgetragen wird,

Fiß. h veranschaulicht einen typischen Querschnitt durch den Richtungswärmeverlust-Anemometer 10a, wie er in Fig, 3 dargestellt ist, Es wird gezeigt, daß das zusätzliche dritte Fühlelement lic über dem mittleren Stützgliedteil 15a angeordnet ist. Ein Platinfilm 19c ist über einem Substrat 18c angeordnet,und er wird durch einen Film η auf die gleiche V/eise geschützt wie die ^ühlelemente Ha und 11b, Man kann eehen, daß zwischen dem dritten Element lic und dem mittleren Stützteil 15a ein nicht ausgefüllter Raum besteht. Die in Flg. 4 gezeigte v/andleranordnung ermöglicht maximale Geschwindigkeitssensibilität bei minimalem Härmeverlust durch das Stützglied 15, bedingt durch '•/armeleitung über Brückenmittel,

5 veranschaulicht den Querschnitt eines modifizierten Dreielementenwandlers 10b, der dem Wandler 10a in Fig. 4 gleicht, aber als Zusatz eine verbindende Brücke 12c zwischen dem dritten Fühlelement lic und dem mittleren Stützteil 15a besitzt. Die gleichen in Fig. 3 und Fig. 4 benutzten Bezußsziffern werden zum Kennzeichnen der verschiedenen Tei,le des Wandlers 10b verwendet.

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Zl

Pig, 6 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform eines Dreielementenwandlers 10c, in dem das die Geschwindigkeit messende Element, das in der in Piß, 3 gezeigten Ausführungsform als das oberste Ft^element lic abgebildet wurde, durch ein langes,feines Drahtmeßelement 23c ersetzt wurde, das in diesem Fall durch ein Klebemittel 12c mit dem mittleren Stützteil 15a verbunden ist. Das aus Draht bestehende Fühlelement 23c kann aus Jedem geeigneten Material hergestellt werden, wie zum Beispiel Platin, Wolfram, Edelmetallegierunßen, Nickel und Nickellegierungen, Ein Platindraht mit einem Durchmesser von 0,025^ mm und einer Länger von 25,4 mm hat fcei Zimmertemperatur einen Widerstand von 5 Ohm, Gewisse Legierungen haben bei Zimmertemperatur einen höheren Widerstand, sie haben aber auch einen niedrigeren Widerstandstemperaturkoeffizienten als reine Metalle, Wolfram ist stärker als Platin und es oxidiert etwas, aber es hat in der Kitzdraht-Anemometertechnik weitgehende Verwendung gefunden, weil es leicht in fein ausgezogenen Größen erhältlich ist. Die 3rücke 12o trägt beträchtlich dazu bei, den feinen Draht des Fühlelemente 23c zu stützen, Drähte mit größerem Durchmesser können benutzt werden, sofern die Auslegung des elektrischen Regelgeräts dem wesentlich geringeren Widerstand des Fühlelements 23c angepaßt wird. Die die Richtung messenden Elemente lla und 11b sind in der gleichen Anordnung gezeigt, wie In den Ausführungsformen der Pig, I und Pig. 2 beschrieben.

Eine ausgezeichnete Diskussion der Hitzdrahttechnik und -herstellung ist im Kapitel V des bereits erwähnten Buches "Resistance Temperature Transducers" von Virgil A, Sandborn und im Kapitel 2 des bereits erwähnten Buches "Hitzdraht- und Hitzfilmanemometrie" von H, Strickert enthalten, obwohl der letztere Band weniger praktische Informationen enthält als der erste Band, dafür aber die Verwendung und den Einsatz von Hitzdrähten und Hitzfilmen in der Anemometrie ausführlich untersucht.

Fig, 7 veranschaulicht einen Querschnitt eines modifizierter. Zweielementenwandlers 1Od, der der gleiche wie in Fig. 1 und Fig. 2 abgebildete Wandler 10 ist, der aber aus Draht bestehende Fühlelemente 23a und 23 b an Stelle der aus Film bestehenden Fühlelemente 11a und 11b besitzt. Die Stromdrähte 24a und 24b werden mit den Meßdrähten 23a und 23b an ihrem Jeweiligen Ende durch geeignete Mittel, wie Schweißen oder Löten, miteinander verbunden. Die gleichen Bezugsziffern, die in Fi^, 1 und Pig, 2 verwendet wurden, werden zum Kennzeichnen der verschiedenen Teile des Wandlers 1Od benutzt. Man sollte sich vor Augen führen, daß die Verwendung von aus Draht bestehenden Fühlelementen eine beträchtliche Verkleinerung der Wandlergröße ermöglicht. So lange das Stützglied 15 ausreichende mechanische Festigkeit hat, um die Wandleranordnung zu stützen, kann es dazu verwendet werden, die beiden Meßelemente 23a und 23 in einer bestimmten Lage zueinander anzuordnen. Auf Grund der gegenwärtig verfügbaren Drahtgrößen und der Mikroherstellungsmethoden können Wandler von kleiner Größe hergestellt werden, die der Größe eines Reiskorns nahekommen.

Fig. 8 stellt einen Querschnitt eines modifizierten Dreielementenwandlers 1Oe dar, der dem Wandler 10b in Pig, 5 gleicht, in dem aber aus Draht bestehende Elemente 23a, 23b und 23c die Filmelemente 11a, 11b und lic ersetzen. Die gleichen Bezugsziffern, die in Fig. 5 und Fig. 7 benutzt wurden, werden zum Kennzeichnen der verschiedenen Teile des Wandlers 1Oe verwendet, Alle drei Drahtelemente 23a, 23b und 23c sind mit dem mittleren Stützteil 15a durch Brückenmittel 12a, 12b und 12c verbunden. Die Stromdrahtverbindungen 24a, 24b und 24c sind mit den entsprechenden Drahtmeßelementen 23a, 23b und 23c an ihren Enden durch geeignete Mittel, wie Schweißen oder Löten, verbunden. Die Strondrähte 24a, 24b und 24c können aus den gleichen Materialien bestehen wie die Meßdrahtelenente

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23a, 23b und 23c, haben aber einen wesentlich größeren Durchmesser, um die Handhabung zu erleichtern und den Strondrahtwiderstand herabzusetzen.

9 zeigt einen Querschnitt eines modifizierten Dreielementenwandlers 1Of, der dem Wandler 10a in Fig. 4 gleicht, der aber ein einzelnes Filmmeßelement lic für das Messen der Geschwindigkeit und Drahtmeßfühler 23a und 23b für das Messen der Richtung besitzt. Die gleichen Bezugsziffern, die in Fig, h und Fig. 7 verwendet wurden, werden zum Kennzeichnen der verschiedenen Teile des Wandlers 1Of benutzt,

Pi";, 10 zeigt die Perspektivansicht eines V/andlers 10g mit zwei Filmelementen, der eine Modifizierung des Wandlers in Fig. 1 und Fig. 2 darstellt, der ein gerades Stützglied 15 statt des U-förmigen Drahtstützgliedes in Fig, 1 und Fig. 2 besitzt. Die gleichen Bezugsziffen, die in Fig, 1 und Fig. 2 benutzt wurden, werden zum Kennzeichnen der verschiedenen Teile des Wandlers 10g verwendet, Axialströmung entlang der Länge des geraden Stützgliedes 15 wie auch die Strömung quer zum geraden Stützglied 15 erzeugen einen Wirbelstrom wie im Falle des U-förmigen aus Draht bestehenden Stützgliedes 15, das im vorangegangenen Teil beschrieben wurde. Die Verwendung des geraden Stützgliedes 15 eignet sich auch für den Drelelementenwandler der Fig. 3 und gleichfalls beim Einsatz von Drahtmeßelementen statt der verschiedenen Filmmeßelemente, Der Einsatz von mehreren Wandlern 10g, die auf ein und demselben geraden Stützglied 15 angeordnet sind, würde Fluidströmungsuntersuchungen im Mikromaßstab ermöglichen, bei denen es erwünscht ist, das fortlaufende Richtungsverhalten des um Körper strörenden Fluids zu untersuchen, wie zum Beispiel bei Testmodellen in Windtunnel,

T⁷Ir¹;. 11 ist ein vereinfachtes übersichtsscherna eines elektrischen Erregungs- und Abgabeschaltkreises, der für den betrieb der in den Figuren I₁ 7 und 10 dargestellten Wandler nit zwei Elementen verwendet werden kann und der zur Erzeugung von Geschwindlgkeits- und Richtungssignalen durch den gesicherten Wandler dienen kann. Das die Richtung ermittelnde Elementenpaar 11a und 11b oder 23a und 23b wird als zwei Zweige einer vierzweigigen Wheatstonebrücke dargestellt, die außerdem aus den Widerständen 25 und 26 besteht. Die Widerstände 25 und 26 dienen dem Abgleich der Brücke, wenn das Pluidmedium, das den Wandler umgibt, im Ruhestand ist oder Nullgeschwindigkeit hat· Die Erregung der in Fig. 11 gezeigten Brücke erfolgt an den Punkten 29 und 30. Der Drückenabgleich zwischen den Punkten 27 und 28 wird festgestellt und durch einen Differentialverstärker 37 verstärkt, wodurch ein Signal 38, das ein Maß für den Grad des Abgleiche oder Nichtabgleichs der Richtungsbrücke ist, abgegeben wird. Das Signal 38 zeigt den Nichtabgleich durch Ausschwingen zum positiven oder negativen Pol an, wenn eines der beiden gepaarten Meßfühlerelemente 11a oder 11b mit größerer Geschwindigkeit belüftet wird, Die Drücke, die durch die Widerstände 25 und 26 und das Paar der Meßfühlerelemente 11a und lib gebildet wird, kann als ein Einzelwiderstand angesehen werden, der wiederum ein Zweig einer zweiten Wheatstonebrücke ist, die durch einen Netzwiderstand 31 in Reihe mit der ersten '..'heatstonebrücke, der Richtungsbrücke, und den Widerständen 32 und 33 gebildet wird. Die Widerstände 32 und 33 dienen dem Abgleich der zweiten Brücke bei einem Betriebspunkt, der durch die "erte der Widerstände 32 und 33 bestimmt wird. Jeder der Widerstände 32 oder 33 kann zum Zeitpunkt des Brückenentwurfs variiert werden, oder ein Potentiometer oder ein Stellwiderstand kann für den einen oder anderen Widerstand, aber nicht für beide, verwendet werden. Das gestattet die Auswahl des Betriebspunktes und der Gerätesensibilität durch das Bedienungspersonal. Der

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Verstärker 35 ist ein Differentialverstärker nit einer hohen Stromleistung, die ar. Punkt 40 in der Art eines geschlossener. Kreises zur 3rÜcke zurückgeführt wird. Der Einganp zur. Verstärker 35 liegt quer zur Brücke an den Funkten 30 und 34, und Aufmerksamkeit muli dem Phasenabgleich geschenkt werden, um sicherzustellen, daß negative Rückkopplung verwendet wird.

Der Differentialverstärker 36 ist an den Punkten 29 und 30 quer zur Richtungsbrücke angeschlossen und dient der Bestimmung der Fluidgeschwindigkeit an den Meßelenenten 11a und 11b, als bildeten sie ein einziges Meßelement, Die Meßelenente 11a und 11b funktionieren zusammen mit den Widerständen 25 und 26 als eine einzige Widerstandsquelle gegenüber dem Verstärker 36, Diese !/iderstandsquelle reagiert auf alle Schwankungen ihrer Bestandteile, Die Meßelemente 11a und 11b sind tatsächlich Widerstände ohne Nulltemperaturkoeffizienten, und wenn Platin für den Film verwendet wird, dann hat der Temperaturkoeffizient einen hohen positiven Wert, Diese Tatsache gestattet das Einstellen von Vierten für die Widerstände 32 und 33, so daß den Brückenabgleichwiderstandswerten, die für den Brückenabgleich notwendig sind, genügt wird, wenn der gesamte Parallelschaltungswiderstand der Richtungabrtlcke, als einziger ''lderstand genommen, zusammen mit dem Netzwider3tand 31 im Gleichgewicht steht mit den Widerständen 32 und 33, indem auf beiden Gelten der Brücke die gleichen Widerstandsverhältnisse vorliegen. Die aktive Seite besteht aus dem Widerstand 31 und der Hichtungsbrücke. Die Bezugsseite umfaßt die Widerstände 32 und 33,

Wenn die Meßelemente 11a und 11b kalt sind oder nicht in Betrieb sind, dann ist ihr Widerstand geringer als ihr Betriebswert, und durch das Regeln ihres Betriebswertes durch Einstellen dee 3ezugswiderstandsverhältnisse3 können die Hitzwiders tandswerte, die zum Selbstabglelch der Brücke erforderlich 3ind, ausgewählt v/erden. Alle Einstellungen v/erden geregelt durch negative Rückkopplung vom Verstärker 35 zum Punkt 40 an dar brücke.

ORIGINAL IHSPECTtD

Die RUckkopplungsschleife verstellt automatisch den durch die gesarate Brückenkombination fließenden Strom, bis der Widerstand der Meßelemente lla und 11b den Widerstandswert erreicht hat, der die Brücke zum Abgleich bringt. Wenn der Stromkreis erstmalig eingeschaltet wird, muß am Ausgang des Verstärkers 35 eine kleine Offsetspannung vorhanden sein und die Elemente müssen die Umgebungstemperatur haben, so daß der winzige Brückenstrom, der als Ergebnis der Offsetspannung fließt, ausreicht, um ein kleines Fehlersignal zwischen den Punkten 30 und 3^ zu erzeugen, wodurch der Schaltkreis selbststätig in den Betriebszustand geschaltet wird. Die im Vorangegangenen beschriebene Betriebsweise wurde als konstante Temperaturmethode (konstante Widerstandsmethode) der Hitzdraht- oder Hitzfilmanemometrie beschrieben,

In einer typischen Schaltung beträgt der Widerstand eines Jeden MeAelements lla und 11b bei Zimmertemperatur 3 Ohm, Vorsicht ist geboten, wenn die temperaturempfindlichen Widerstandswerte gemessen werden. Der Netzwiderstand beträgt 2 Ohn, und er hat einen niedrigen Widerstandstemperaturkoeffizienten und «ine angemessene Größe, so daß Eigenheizung den Nennwiderstand bei veränderten Stromwerten nicht bemerkenswert verändert. Für den Wandler 10 in Fig, 1 und FIg, 2, der im Maßstab der angegebenen Beispiele gebaut ist, liegen die typischen Nullgeschwindigkeitsstromwerte im Bereich von 0,1 A, und bei maximaler Strömung konnten im Extremfall Stromwerte von fast 1 A gemessen werden. Der '''iderstand 32 betragt 499 Ohm und kann ein Präzisionsfilm- oder Drahtwiderstand sein. Die Werte der Widerstände 25 und 26 betragen Je 20.000 0hm oder 30,000 0hm, so daß ein unnötiges Aufladen der Meßelemente lla und 11b vermieden wird. Ein Wert von etwa 2.2^5 0hm für den Widerstand verursacht den Qesamtwiderstand der Richtungsbrücke, auf 9 Qhm anzusteigen, wodurch die Brücke abgeglichen wird. Die sich ergebende Oberflächentemperatur der Meßelemente lla und 11b liegt im Bereich von 125 bis 135 Grad Celsius.

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- J/-29A87/.2

Der Ausgang 38 ist^{ZlVe pOx} "und gibt an, welcners «' 11a oder lib, von der auf treffenden Fluldstr'tnunii betroffen wird. Das fleßelement, das der Strömung zugekehrt ist, hat einen niedrigeren Widerstand als das rieße lernen t, das von der .Str'Jnum; abgekehrt ist und dessen Widerstand ansteigt, während der gesamte Reihenwiderstand !constant bleibt. Jer Ausgang 39 ist einpolig und liefert ein Maß für die Geschwindigkeit,das unlinear ist und angibt₍wie groß der VJSrmeverlust des Fluidstromes

Die Verstärker 35, 36 und 37 können Festkörperschaltkreis-Funktionsverstärker sein, die durch positive und negative Energiequellen von 12 oder 15 Volt gespeist werden. Betrieb bei 15 V kann an den Ausgängen 33 und 39 wenigstens 10 Volt-Signalausschl&ge erzeugen. Werden zwei oder mehrere 3rückenschaltungen nach Fig. 11 verwendet, im Zusammenhang mit der Anordnung von zwei oder mehr Wandlern, dann nuß eine korrekte Elektroinstallation vorliegen, ura unerwünschte Kreuzkopplungen zwischen den Wandlern zu vermeiden, die zu Fehlleistungen führen würden.

?1.<3ζ« 12 ist ein vereinfachtes Übersichtsschema ft'.r einen elektrischen Erregungs- und Abgabeschaltkreis, der für den Betrieb der in den Figuren 3, 5, 6, 3 und 9 darrestellten Wandler mit drei Elementen verwendet werden kann und der zur Erzeugung von Seschwindigkeits- und Richtungssignalen durch den gesteuerten 'Wandler dienen kann. Der Hauptunterschied zwischen dem Schaltkreis in Fig. 12 und den Schaltkreis in Fig. 11 be3teht darin, daß. die Richtungsbrücke, Meßelemente 11a und 11b und "iderstände 25 und 26, Jetzt aus der durch Rückkopplung gesteuerten Brücke entfernt wurde, die Jetzt durch das dritte die Geschwindigkeit messende Element lic und die Widerstände 31, 32 und 33 gebildet wird. Die Richtungsbrücke ist Jetzt dem

ORIGINAL INSPECTED

rtromaus^ang des Verstärkers 35 am Punkt 40 untergeordnet und funktioniert als ein konstanter Temperaturwandler, so lan.~e wie die Ileßelemente ähnliche !iiderstandswerte wie für den Schaltkreis in Pic· H beschrieben haben.

Die Arbeitsweise des Schaltkreises in Pig. 12 gleicht der des Schaltkreises in Fig. 11. Jedoch ist die Anpassung an das Uindsignal genauer, von Seite zu Seite, da das Meßelement lic für alle Vlindgeschwindigkeitsmessungen benutzt wird statt der beiden Meßelemente 11a und 11b, die niemals so genau angepaßt werden können, daß sie als passive 'iiderstände und als aktive wärmeübertragende Meßelemente identisch sein können.

Ea ist diese Fehlanpassung, ganz gleich wie gering sie ist, die eine unterschiedliche Empfindlichkeit oder "Kurvenungleichheit" hervorruft, wenn die kombinierte graphische Darstellung von Geschwindigkeit und Richtung, bei konstanter Fluidgeschwindigkeit, aufgestellt und untersucht wird.

13 ist eine perspektivische Ansicht eines Rlchtungswärmeverlust-Anemometerwandlers 10h nach der in Fig. 1 und Fir.» 2 dargestellten Art, der modifiziert wurde durch den Zusatz eines oberen zweiten Paares von zylindrischen Fühlelementen oder -gliedern lld und He, die über und parallel zu dem Mittelteil 15a des Stützgliedes 15 montiert sind. Die gleichen ßezugsziffern, die in Fig. 1 und Fig. 2 verwendet wurden, dienen dem Kennzeichnen der verschiedenen Teile des Wandlers 10h, Die Fühlelemente Hd und He sind symmetrisch parallel zu den Fühlelementen Ha und Hb angeordnet, obgleich die Fühlelemente Hd und He etwas weiter voneinander entfernt sein können, oder weniger, als die Fühlelemente Ha und Hb voneinander entfernt sind. Die Fühlelemente Hd und He werden durch kleine !!engen von Klebemitteln 4la und 4lb an jedem Ende des Leiters und Klebemittel 42a und 42b an den entgegengesetzten Enden in ihrer Stellung gehalten. Die Fühlelemente Hd und He

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sind nit elektrischen Anschlußmitteln 13d und 13e ar. dem einen Ende bzw,1^d und l4e an den anderen Ende versehen und nit Strondrähten 17d und 17e bzw.l6d und l6e verbunden.

Das ','eglassen einer kontinuierlichen Verbindungsbrücke zwischen den Fühlelementen lld und He und dem .Mittelteil 15a des Stützgliedes 15 kann in Verbindung mit dem Verstellen der 'Jinkelanordnung um das Stützglied 15 vorteilhaft dazu verwendet werden, das räumliche und polare Ansprechen auf die Fluidströnung zu modifizieren. Allgemein wird ein Elementen?aar, das eine versperrte oder unterbrochene Strömung über einen Teil seines Querschnitts aufweist, bei einer 3oO Grad-Flächenströmung in einer Polarkurve eine polare Frequenzcharakteristik erzeugen, die größer ist als eine ideale Kosinusfunktion. Bei einem Elementenpaar, das eine freie Strömung über seinen Umfang hat, ist die allgemeine Polarfrequenz gewöhnlich kleiner als eine ideale Kosinusfunktion, Diese Charakteristika könnenelektrisch kombiniert werden und für Jene Anwendungen verarbeitet werden, die die bestmögliche Polarcharakteristik vom Wandler verlangen.

Pig. 14 zeigt einen typischen Querschnitt eines Richtungswärmeverlust-Anemometerwandlers 10h nach der in Fig. 13 abgebildeten Art, Das zusätzliche Paar der Fühlelemente Hd und He ist über dem in Pig, I gezeigten Wandler montiert. Obwohl im Falle beider Fühlelementenpaare mit Film ausgestattete Fühlelemente abgebildet werden, so können doch die Elemente Ha und Hb zusammen mit den Elementen Hd und He, entweder als einzelne Paare oder auch beide Paare, aus rundem Draht mit festem Querschnitt hergestellt werden. Die Verwendung von Drahtelementen erlaubt die Herstellung wesentlich kleinerer Anomometerwandler-Anordnungen, da die Größe der verfügbaren praktischen Keramikoxidmaterialien zusarrnen mit den ihnen innewohnenden mechanischen Stärkebegrenzungen der entscheidende Faktor sind, wenn Filmwandler hergestellt werden. Eine Reduzierung der Größe der Filmwandler kann durch die Verwendung von Substratmaterialien aus der Glas- oder Quartzfamilie erreicht werden.

Fin;, 15 ist eine graphische Darstellung der polaren Richtungsfrequenz eines VJärmeverlust-Anenometerwandlers 10h aus Fig. 13, in der die Lage der Darstellung einen Blick hinunter auf den Wandler lOh darstellt, wobei die Frequenzebene parallel zu der Ebene verläuft, die die Parallelachsen der die Richtung ermittelnden Elemente 11a und 11b oder der die Richtung ermittelnden Elemente Hd und He enthält. Der ideale Kosinus 43 ist als zwei Kreise um den Radius R aufgetragen, wovon ein Kreis positive und der andere negative Polarität hat. Ein Beispiel für die Frequenz, die von einem Elementenpaar Ha und Hb, das durch eine Brücke oder anderweitig mit dem zylindrischen Stützglied verbunden ist, erwartet werden kann, ist durch die Kurve 45 gezeigt, bei der die Leistung außerhalb der idealen Kosinusfunktion liegt. Die Frequenz eines Elementenpaars Hd und He, das nicht durch eine Brücke oder anderweitig verbunden ist, fällt innerhalb die ideale Kosinusfunktion und ist durch die Kurve 44 dargestellt.

Obwohl die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung dargestellt und beschrieben wurden, versteht es sich, daß von mit der Technik Vertrauten Änderungen, tfeglassungen und Substitutionen vorgenommen werden können.

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Claims

Patentansprüche '--' ^: ·-■·- -

Ein Richtungswärmeverlust-Anemotneterwandler, dadurch gekennzeichnet,

(a) daß er wenigstens zwei ähnliche, thermisch und physisch setrennte zylindrische elektrische Widerstandsleiter umfaßt,

(b) daß jeder der besagten Leiter eine Länge hat, die wenigstens gleich groß wie die grüßte Querschnittsdimension des Leiters 1st,

(c) daß ein zylindrisches Stützglied mittig zwischen und längsseits der zwei besagten elektrischen Widerstandsleiter angeordnet ist,

(d) daß das besagte zylindrische Stützglied einen geraden Mittelteil und einen Befestigungsteil an Jedem Ende des besagten Mittelteils hat,

(e) daß die besagten elektrischen Leiter als ein paralleles, begrenzt getrenntes Paar angeordnet und parallel zu und in unmittelbarer Nähe auf dem geraden Mittelteil des zylindrischen Stützgliede· montiert sind,

(f) daß der besagte gerade Mittelteil de· zylindrischen stützgliedes so angeordnet ist, daß eine Ebene, die die parallelen Mittelachsen der besagten zwei elektrischen Widerstandeleiter enthält, mit einem Zwischenraum vom zylindrischen Mittelteil des Stutzgliedes angeordnet 1st und senkrecht auf einer Ebene steht, die die Mittelachse des besagten geraden Mittelteils des Stützgliedes enthält und sich zwisohen den besagten zwei elektrischen Widerstandsleitern befindet^

(g) daß er wärmeisolierende verbindende Brückenmittel umfaßt, die auf wirksame Weise zwischen den besagten zwei elektrischen Widerstandsleitern und dem besagten geraden Mittelteil des Stützgliedea angeordnet sind und den Zwischenraum zwischen den besagten elektrischen Widerstandsleitern und dem besagten geraden Mittelteil des Stützgliedes verschließen, so daß eine zusammenhängende Strömung um einen Leiter der besagten zwet elektrischen Widerstandsleiter, unabhängig vom anderen Leiter, verhindert wird,

ORIGINAL INSPECTED

(h) daß die besagten zwei elektrischen Widerstands leiter auf der geschützten Leeseite des geraden Mittelteils des

StÜtZGliedes befestigt sind und

(1) daß Jeder der besagten elektrischen WiderstandsIelter mit elektrischen Anschlußmitteln ausgestattet ist, wodurch

Jeder elektrische Widerstands leiter mit Hilfe des durch ihn*

geschickten elektrischen Stromes elektrisch erhitzt werden kann.

2. Ein Richtungswärmeverlust-Anemometerwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsenzentren des besagten zylindrischen Stützgliedes und der elektrischen Widerstandsleiter, wenn man sie im Querschnitt betrachtet, einen rechten Winkel zwischen den durch jeden der besagten elektrischen Widerstandsleiter und das besagte zylindrische Stützglied gehenden Mittellinien einschliessen.

3. Ein Richtungswärmeverlust-Anemometerwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die besagten elektrischen Widerstandsleiter Drähte sind, die einen festen Querschnitt haben.

4. Einen Richtungswärmeverlust-Anemometerwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß Jeder der besagtenelektrisohen WiderstandsIelter aus einem hohlen, rohrförmigen, elektrisch nioht leitenden, feuerfesten, zylindrischen Substrätetutzkörper, der sioh über die gesamte Läng· des Leiters erstreckt, besteht und ferner aus einem leitenden Widerstandsfilm, dessen Widerstand einen Temperaturkoeffizienten ohne Nullpunkt hat und der auf der Außenfläche des Subιtratkörpers haftet und sioh über die gesamte Lunge des Substratkörpers erstreokt, und aus einem Schutzüberzug, der sich kontinuierlich Über die Außenfläche des leitenden Widerstandsfilms in seiner gesamten Länge erstreckt,

5. Ein Richtungswärmeverlust-Anemometerwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß er einen dritten ähnlichen zylindrischen elektrischen Wideretand·leiter umfaßt, der parallel zu den erstgenannten zwei lektrisohen Widerstandsleitern montiert ist und der sioh im gleichen Abstand von Jedem der besagten erstgenannten zwei elektrischen Widerstandsleiter befindet, und daß sioh der besagte zylindrische Mittelteil des Stützgliedes zwischen •dem dritten zylindrischen elektrischen Widerstandsleiter und den erstgenannten zwei elektrischen Widerstandsleitern befindet,

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6, Ein Richtuncswärmeverlust-Anemometerwandler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

daß wärmeisolierende verbindende Brückenmittel auf wirksame Heise zwischen dem besagten dritten elektrischen ',.'iderstands leiter und dem besagten mittleren Stützteil angeordnet sind.

7, Ein Richtungswärmeverlust-Anemometerwandler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

daß der besagte dritte lektrische V/iderstands leiter nicht mit dem besagten Mittelteil des StUtzglledes durch die besaiten verbindenden Brückenmittel verbunden ist, außer an den Enden des dritten Leiters.

8· Ein Richtungswärmeverlust-Anemoneterwandler nach den Ansprüchen 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet,

daß die drei eltktrisohen Leiter Drähte sind, die einen festen Querschnitt haben.

9· Ein Richtungswärmeverlust-Anemometerwandler nach den Ansprüchen 6 oder 7* dadurch gekennzeichnet,

daß Jeder der drei elektrischen Widerstandsleiter aus einem hohlen, rohrförmigen, elektrisch nicht leitenden, feuerfesten, zylindrischen Substratstützkörper, der sich über die gesamte LKnge des Leiters erstreckt, besteht und ferner aus einem leitenden Widerstandsfilm, dessen Widerstand einen Temperaturkoeffizienten ohne Nullpunkt hat und der auf der Außenfläche des Substratkörpers haftet und sich über die gesamte Länge des Substratkörpers erstreckt, und aus einem Schutzüberzug, der sich kontinuierlich über die Außenfläche des leitenden· 'Jiderstandsfilms in seiner c^esamten Länge erstreckt.

10. Ein Richtunr;swi!rmeverlust-Anemometerwandler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

(a) daß der besagte dritte Iektri3che Widerstandsleiter ein Draht 1st, der einen festen Querschnitt hat,

(b) daß Jeder der erstgenannten zwei elektrischen Widerstandsleiter aus einem hohlen, rohrförmigen, elektrisch nicht leitenden, feuerfesten, zylindrischen Subetratstützkörper, der eich Über die gesamte Lance des Leiters erstreckt, besteht und ferner aus einen leitenden Widerstandsfilm, dessen Widerstand einen Temrperaturkoeffizienten ohne Nullpunkt hat und der auf der Außenfläche des Substratkörpers haftet und sich über die gesamte Länge des Substratkörpers erstreckt, und aus einem Schutzüberzug, der sich kontinuierlich über die Außenfläche des leitenden Widerstandsfilms in seiner gesamten Länge erstreokt»

11· Ein Riohtungswärmeverlust-Anemometerwandler nach den Ansprüchen 6 oder 7» daduroh gekennzeichnet,

(a) daß die zwei erstgenannten elektrischen Widerstandsleiter Drähte sind, die «Inen festen Querschnitt haben,

(b) daß der besagte dritte elektrische V.'iderstandsleiter aus einen hohlen, rohrförmigen, elektrisch nicht leitenden, feuerfesten, zylindrischen Substratstutzkörper, der sich über die gesamte Länge des Leiters erstreckt, besteht und aus einem leitenden Widerstandsfilm, dessen Widerstand einen Temperaturkoeffizienten ohne Nullpunkt hat und der auf der Außenfläche des Substratkörpers haftet und sioh über die gesamte Länge des "ubstratkörpers erstreckt, und aus einem Schutzüberzug, der sich kontinuierlich über die Außenfläche des leitenden Widerstandsfilms in seiner gesamten Länge erstreckt.

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12. Richtungswärmeverlust-Anemometerwandler nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet,

daß zwei welter· zylindrische elektrische Widerstandsleiter auf der gegenüberliegenden Seite der besagten erstgenannten cwel elektrischen Leiter montiert sind und daß der besagte Mittelteil des StUtzglledea zwisohen den erstgenannten zwei 'fiderstandsleitern und den besagten weiteren zwei Widerstandsleitern angeordnet 1st,

13. Ein Richtungswärmeverlust-Anemometerwandler nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,

daß würmeisolierende verbindende Drückenmittel auf wirksame v.'eise zwischen den besagten weiteren zwei elektrischen Widerstandsleitern und dem besagten Hittelteil des Stützgliedea angeordnet sind.

Ik, Ein Richtuncswürmeverlust-Anemometerwandler nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,

daß die besagten j/eiteren zvrei elektrischen ''iderstandclelter nicht mit dem besagten zylindrischen Mittelteil des Stützplicdes durch die besagten verbindenden Brückenmittel verbunden sind, außer an den Enden der Leiter.

15. Ein Riehtungewärmeverlust-Anemometerwandler nach den Ansprüchen 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet,

daß die besagten lektrischen Uiderstandsleiter Drähte sind, die einen festen Querschnitt haben«

16, Ein Richtungswärmeverlust-Anemometerwandler nach den Ansprüchen 13 oder I^, dadurch gekennzeichnet,

daß jeder der besagten elektrischen VJiderstandsleiter aus einem hohlen, rohrförmigen, elektrisch nicht leitenden, feuerfesten, zylindrischen Substratstützkörper, der sich über die gesamte Länge des Leiters erstreckt, besteht und ferner aus einem leitenden Uiderstandsfilm, dessen Widerstand einen Tenperaturkoeffizienten ohne Nullpunkt hat und der auf der Außenfläche des Substratkörpers haftet und sich über die gesamte Länge des Substratkörpers erstreckt, und aus einem Schutzüberzug, ier sich kontinuierlich über die Außenfläche des leitenden '/iderstandsfilms in seiner gesamten Länge erstreckt.

17. Ein Richtungswärmeverlust-Anemometerwandler nach den Ansprüchen 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet,

dass das besagte mittig angeordnete zylindrische Stützglied ein gerader zylindrischer Stab ist.

18. Ein Richtungswärmeverlust-Anemoineterwandler nach den Ansprüchen 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet

daß das besagte mittis angeordnete zylindrische Stützglied eine U-förmige Qestalt hat und daß die Befeatigungsteile an Jedem Ende senkrecht zun Mittelteil verlaufen.

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