SE501810C2 - Anordning för indikering av isbildning - Google Patents

Description

501 810 I samband med isbildningen sker enbart en utjämning av temperaturen vid 0°C för att därefter sjunka när allt vatten frusit till is. I detta fall erhålles sålunda ingen signal om inträffad isbildning. Ändamålet med uppfinningen är att åstadkcnna en förenklad anordning, som med säkerhet indikerar isbildning i nästan sanna ögonblick som den uppstår, och som även kan användas för att kontrollera hur länge den bildade isen finns kvar, vilket även det är viktigt. Vidare skall anordníngen vara lätt att integrera med olika förekonnande föremål, vid vilka isbildning kan uppstå.

Detta har enligt uppfinningen ernåtts därigenom. att anordningen har fått de i efterföljande patentkrav angivna kännetecknen. Eftersom mätytans temperaturändring enligt vad som anförts tidigare inte är någon säker indikator på inträffad isbildning utnyttjas enligt kravet 1 i stället det värmeflöde, scnialltid frigöres vid isbildning. Större delen av det frigjorda isbildningsvännet tränger nämligen in i mätobjektet och påverkar därvid värmeflödet genom detta. Ett vanligt sätt att registrera värmeflöde är att mäta temperaturdifferensen mellan två närliggande punkter i värmeflödets riktning. Speciellt lämpligt härvidlag är att utnyttja ett peltierelement, vilket också sker vid uppfinningen.

Anordningen enligt uppfinningen blir extremt kcnçßkt och enkel att integrera med förekcnnande ytor. Själva givaren kan utföras son en lättintegrerad liten dosa av ett par millimeters tjocklek, som innehåller ett peltierelement eller motsvarande organ, som med ett fåtal ledningstrådar kan fjärrpåverkas och fås att först passivt avkänna frigjord isbildningsvärme och därefter aktivt genom periodisk, kortvarig uppvärmning av mätytan åstadkcnnm smältning av ett ytterst tunt skikt närmast mätytan, varvid temperaturen 0°C uppstår i detta skikt, följt av momentan passiv avkänning indikerande cm isbeläggning föreligger eller ej. Särskilt att märka är, att anordningen är okänslig för isskiktets renhet, exempelvis inblandning av sand, likaså okänslíg för dess ytbeskaffenhet, eventuella vibrationer etc.

Uppfinningen är närmare tydliggjord i det följande under hänvisning till bifogade ritning. som schematiskt visar två utföringsexempel på anordningar 501 810 3 enligt uppfinningen, och på vilken figur 1 är en tvärsektion av en i en vägbeläggning försänkt givare, figur 2 är ett blockschema över en enkel utföringsfonn av anordningen för enbart indikering av isbildning. figur 3 är ett exençel på en kurva visande den av givaren alstrade spänningen och figur 4 är ett blockschema över en komplettare utföringsform för indikering av både isbildning och befintlig is.

Fig.l visar en vägbeläggning 1, i vilken en givare 2 är försänkt. Givaren 2 omfattar en uppåt öppen cirkulär kåpa 3 av metall innehållande ett peltierelement 4 med en första kontaktyta 5 i värmeledande förbindelse med en cirkulär metallplatta 6 och en andra kontaktyta 7 i värmeledande förbindelse med kåpans 3 botten 8, i vilken en temperaturgivare 9, exempelvis en termistor,med tillhörande ledningar 13,14 är infälld. Ovanpå vägbeläggningen l och givarens metallplatta 6 är en isbeläggning 10 bildad.

Peltierelementet 4 är på brukligt sätt försedd med två poler P1 och P2 med anslutningsledningar 11,12, till vilka som bekant en spänningsmätare kan anslutas för passiv avkänning av temperaturskillnaden mellan kontaktytorna eller en strömkälla kan anslutas för aktivt åstadkrnnønde av en temperaturhöjning eller temperatursänkning av kontaktytan 5 beroende på stnünnens riktning.

I fig.2 visas givaren 2 med ledningarna 11,12 och 13,14 anslutna till en signalbehandlingsdel 21.

Fig. 3 visar spänningskurvans utseende upçnått över ledningarna 11,12.

Då isbildning startar vid den med A betecknade punkten, tränger en del av det frigjorda isbildníngsvärmet in i metallplattan 6 och vidare in i peltierelementet 4 sålunda åstadkcnnande en ändring av temperaturdifferensen över elementets kontaktytor 5 och 7 och därmed en ändring av den termoelektriska utspänningen över elementet. Den termoelektriska spänningen, som kan avläsas ned en vanlig spänningsmätare, står i direkt proportion till isbildningshastigheten. Vid normala isbildningshastigheter inträffar en värmepåverkan av storleksordningen 0,l°C ändring av temperaturdifferensen över peltierelementet, vilket vid moderna peltierelement motsvarar en spänningsändring med några mV. När isbildningen upphört, punkt B, återgår signalen till ungefär sanna storlek sun vid isbildningens början, punkt A. Signalkaraktären vid isbildningens början är alltid distinkt och kurvans branthet dV/dt stor och karakteristisk och kan med fördel utnyttjas sm ett kriterium för att identifiera signalen och skilja den från signaler 501 810 beroende på andra störningar i värmeflödet, exempelvis vindpåverkan, kontakt med främmande föremål etc. Andra signalkriteria består i att signalen skall uppnå en viss storlek, ha en viss varaktighet,ha rätt polaritet, dvs värmepåverkan skall vara riktad utifrån och inåt samt givetvis att temperaturen registrerad med givaren 9 över ledningarna 13,14 skall vara mindre än eller lika med 0°C. signalen vidare till indikatorn 22. Någon indikering av försvinnande isbeläggning erhålles inte med detta utförande.

För detta ändamål är anordningen med fördel utförd i enlighet med vad som visas i fig.4. Mellan givaren 2 och signalbehandlingsdelen 21 är en omkopplare 31 anordnad, som styrs av en timer 32. Till omkopplaren 31 är vidare en strömkälla 33 ansluten. Signalbehandlingsdelen 21 har två ingångar 34,35, av vilka den ena utnyttjas innan timern startat för att detektera isbildningens början, och den andra utnyttjas för att detektera befintligheten av is. Vidare är termistorn 9 inställd så, att den visar spänningen 0 då temperaturen är lika med 0°C, så att dess utspänning blir proportionell mot temperaturen i kåpans 3 botten 8.

Till en början ställs omkopplaren 31 i ett läge i vilket givaren 2 är ansluten till ingången 34 hos signalbehandlingsdelen 21. Funktionen blir då densanne som beskrivits i anslutning till fig.l-3. Denna inställning kan initieras av temperaturgivaren 9, när denna anger en bestämd temperatur, t.ex. 5°C.

När indikering sålunda erhållits för uppstående isbildníng startar timern 32 en cyklisk omställning av omkopplaren 31. Först ansluts strömkällan 33 till givaren 2, med en så avpassad effekt, att ett ytterst tunt isskikt närmast plattan 6 bringas att smälta. Temperaturen i detta skikt blir således 0°C. Därefter kopplar timern 32 givare 2 till ingången 35 hos signalbehandlingsdelen 21, dvs uppvärmningen upphör och i stället tillförs ingången 35 en termoelektrisk spänning från peltierelementet, som är proportionell mot temperaturen vid den undre kontaktytan 7 och kåpans 3 botten 8, dvs den temperatur som termistorn 9 mäter. I signalbehandlingsdelen 21 jämförs de båda spänningarna från peltierelementet 4 och termistorn 9, och eftersom de mäter sanna temperaturdifferens är de samstämiga, och indikatorn 22 indikerar således is. Så länge isbeläggning föreligger fortsätter timern 32 att cykliskt koppla strömkällan 33 till givaren 2 en kort stund och därefter givaren 2 till ingången 35 hos signalbehandlingsdelen 21 osv till dess att isen har försvunnit. När detta 501 810 inträffar blir temperaturen hos metallplattan 6 inte längre 0°C utan avsevärt högre och därmed spänningen från givaren 2 avsevärt högre än spänningen från termistorn 9, scn\har oförändrad storlek. Indikatorn 22 indikerar i detta läge att ingen isbeläggning längre föreligger.

Claims (4)

501 810 PATENTKRAV
1. l. Anordning för indikering av isbildning (l0) på en för isbildning utsatt mätyta (6) på ett föremål (l), t.ex. en vägbeläggning, en flygplans- vinge eller en elkraftledning, med användning av en givare (2), som reagerar för den värmepåverkan in i mätytan (6), som uppstår i samband med frigörande av isbildningsvärme, k ä n n e t e c k n a d därav, att givaren innefattar ett peltierelement (4) med två kontaktytor (5,7) för mätning av en temperatur- differens över kontaktytorna och med ena kontaktytan (5) i god värmekontakt med mätytan (6) och den andra kontaktytan i god värmekontakt med en referens- yta i föremålet (1) på avstånd från mätytan (6), varjämte en till kontaktytor- na (5,7) anslutbar signalbehandlingsdel (21) är anordnad för påvisande av, och företrädesvis initiering av en indikator (22), när ett förutbestämt signalförlopp uppträder.
2. 2. Anordning enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d därav, att när det förutbestämda signalförloppet påvisats en timer (32) är anordnad att med bestämda tidsintervall växelvis ansluta en strömkälla (33) och signalbehandlingsdelen (21) till peltierelementets (4) kontaktytor (5,7), varvid strömkällans ström är så avpassad, att ett tunt isskikt närmast mätytan bringas att smälta så länge isbeläggning föreligger.
3. 3. Anordning enligt krav l eller 2 för indikering av isbeläggning på en öppen yta, k ä n n e t e c k n a d därav, att givaren (2) cníattar en uppåt öppen kåpa (3) av metall, som är försänkt i den för isbeläggning utsatta ytan (l), och i vilken peltierelementet (4) är placerat med ena kontaktytan (5) i värmeledande förbindelse med en i kåpans öppning belägen täckplatta (6) och andra kontaktytan (7) i värmeledande förbindelse med kåpans botten (8).
4. 4. Anordning enligt något av kraven l-3, k ä n n e t e c k n a d därav, att indikatorn (22) är anordnad att initieras av ett signalförlopp hos signalbehandlinsdelen (21) med en spänningsändring, so har en förutbe- stämd storlek, varaktighet, branthet och polaritet vid en temperatur mindre än eller lika med 0°C.