CH644949A5

CH644949A5 - Throughflow meter for a liquid acting as a heating medium

Info

Publication number: CH644949A5
Application number: CH427580A
Authority: CH
Inventors: Peter Wehrli; Jean-Marc Zingg; Juerg Toedtli
Original assignee: Landis & Gyr Ag
Priority date: 1980-06-03
Filing date: 1980-06-03
Publication date: 1984-08-31
Also published as: DE3024053C2; DE3024053A1; FR2483612A3; FR2483612B3; SE8103434L

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Durchflussmesser für eine als Heizmedium dienende Flüssigkeit, die über eine Vorlaufleitung zu einem Wärmeverbraucher und von diesem in eine Rücklaufleitung zurückfliesst. The invention relates to a flow meter for a liquid serving as a heating medium, which flows via a feed line to a heat consumer and from this back into a return line.

Es ist ein Wärmemengenzähler bekannt (DE-OS 25 28 385), bei dem ein Zweipunktregler je einen Bypass der Vorlaufleitung und der Rücklaufleitung abwechselnd öffnet und schliesst, wobei die beiden Bypässe durch ein gemeinsames Mischgefäss führen. Dem Regler wird als Sollwert eine A heat meter is known (DE-OS 25 28 385), in which a two-point controller alternately opens and closes a bypass of the supply line and the return line, the two bypasses leading through a common mixing vessel. The controller receives a

Mitteltemperatur zwischen Vor- und Rücklauftemperatur eingegeben und mit der Mischtemperatur im Mischgefäss verglichen. Jeweils beim Erreichen einer vorgegebenen positiven bzw. negativen Temperaturabweichung vom Sollwert werden 5 die Bypässe umgeschaltet. Die Anzahl der Umschaltungen während eines bestimmten Zeitintervalls dient als Mass für die abgegebene Wärmemenge. Diese Messprinzip geht von der Annahme einer linearen Änderung der Mischtemperatur aus. Da die Änderung der Mischtemperatur in Wirklichkeit io jedoch exponentiell verläuft, ist es einerseits erforderlich, die Schalttemperaturdifferenz des Reglers klein zu wählen, um im annähernd linearen Bereich der exponentiellen Mischtemperaturänderung zu arbeiten, und andererseits drängen sich Korrekturmassnahmen auf. Die geringe Schalttemperaturdif-i5 ferenz des Reglersäussert sich in einer hohen Häufigkeit der Umschaltungen der Bypässe, weshalb die Wärmeleistung, die vom Vorlauf über das Mischgefäss unmittelbar in den Rücklauf fliesst, verhältnismässig gross ist. Um diese über das Mischgefäss in den Rücklauf abgeführte und dem Wärmever-20 braucher entzogene Wärmeleistung in annehmbaren Grenzen zu halten, muss mittels Blenden dafür gesorgt werden, dass der Flüssigkeitsstrom aufgeteilt wird und nur ein Teilstrom durch das Mischgefäss fliesst. Dies bringt die Gefahr mit sich, dass sich die Aufteilung des Flüssigkeitsstromes infolge Ver-25 schmutzungen mit der Zeit ändert, wodurch zusätzliche Messfehler auftreten. Eine gesonderte Erfassung des Durchflusses ist bei diesem Wärmemengenzähler nicht möglich. Entered the mean temperature between the flow and return temperature and compared it with the mixing temperature in the mixing vessel. The bypasses are switched 5 each time a predetermined positive or negative temperature deviation from the setpoint is reached. The number of switchovers during a certain time interval serves as a measure of the amount of heat given off. This measuring principle is based on the assumption of a linear change in the mixing temperature. However, since the change in the mixing temperature is actually exponential, it is necessary on the one hand to select a small switching temperature difference for the controller in order to work in the approximately linear range of the exponential mixing temperature change, and on the other hand corrective measures are necessary. The low switching temperature difference of the controller manifests itself in a high frequency of switching the bypasses, which is why the heat output that flows directly from the flow via the mixing vessel to the return is relatively high. In order to keep this heat output, which is discharged via the mixing vessel into the return and withdrawn from the heat consumer, within acceptable limits, it must be ensured by means of orifices that the liquid flow is divided and only a partial flow flows through the mixing vessel. This entails the risk that the division of the liquid flow due to contamination changes over time, which leads to additional measurement errors. A separate recording of the flow is not possible with this heat meter.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Durchflussmesser der eingangs genannten Art zu schaffen, der mit-30 tels eines Mischgefässes den gesamten Flüssigkeitsstrom im Wärmeverbraucher erfasst, also keine Stromaufteihing erfordert, bei dem die vom Vorlauf über das Mischgefäss in den Rücklauf zurückgeführte Wärmeleistung trotzdem gering ist und der dem exponentiellen Verlauf der Änderung der Misch-35 temperato im Mischgefäss in mathematisch exakter Weise Rechnung trägt. The invention has for its object to provide a flow meter of the type mentioned, which detects the entire liquid flow in the heat consumer by means of a mixing vessel, i.e. does not require a flow distribution, in which the heat output returned from the flow via the mixing vessel to the return is nevertheless low and which takes into account the exponential course of the change in the mixing temperature in the mixing vessel in a mathematically exact manner.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale. This object is achieved by the features specified in claim 1.

Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele der Er-40 findung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Some exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawings.

Es zeigen: Show it:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines Durchfluss- und Wärmeleistungsmessers, 1 is a schematic diagram of a flow and thermal power meter,

Fig. 2 ein Temperatur-Zeit-Diagramm, 2 is a temperature-time diagram,

« Fig. 3 und 4 je ein Schaltbild eines Messkreises, 3 and 4 each a circuit diagram of a measuring circuit,

Fig. 5 eine Variante des Durchfluss- und Wärmeleistungsmessers nach der Fig. 1 und 5 shows a variant of the flow and thermal power meter according to FIGS. 1 and

Fig. 6 ein Diagramm. Fig. 6 is a diagram.

In der Fig. 1 bedeutet 1 eine Vorlaufleitung für eine als 50 Heizmedium dienende Flüssigkeit, die zu einem Wärmeverbraucher 2 und von diesem in eine Rücklaufleitung 3 zurückfliesst. In der Vorlaufleitung 1 sind zwei Umschaltventile 4,5 und in der Rücklaufleitung 3 zwei Umschaltventile 6,7 ange-rodnet, die mit einem gemeinsamen Mischgefäss 8 in Verbin-55 dung stehen. Ein Ausgang 9 eines Steuergliedes 10 ist mit Stellantrieben 11,12 der Umschaltventile 4,5 und ein gegenüber dem Ausgang 9 invertierter Ausgang 13 mit Stellantrieben 14,15 der Umschaltventile 6,7 verbunden. In FIG. 1, 1 means a flow line for a liquid serving as a heating medium, which flows to a heat consumer 2 and from it back into a return line 3. In the feed line 1 there are two changeover valves 4, 5 and in the return line 3 two changeover valves 6,7, which are connected to a common mixing vessel 8. An output 9 of a control element 10 is connected to actuators 11, 12 of the changeover valves 4,5 and an output 13 which is inverted with respect to the output 9 is connected to actuators 14,15 of the changeover valves 6,7.

Ein Temperaturfühler 16 erfasst die Vorlauftemperatur 9V 60 in der Vorlaufleitung 1, ein Temperaturfühler 17 die Rücklauftemperatur 9r in der Rücklaufleitung 3 und ein Temperaturfühler 18 die Mischtemperatur 9m im Mischgefäss 8. Ein Eingang 19 eines Messkreises 20 ist über einen vom Steuerglied 10 gesteuerten Umschalter 21 alternierend mit dem 65 Temperaturfühler 16 und dem Temperaturfühler 17 und ein Eingang 22 mit dem Temperaturfühler 18 verbunden. Am Eingang 19 des Messkreises 20 steht der jeweilige Messwert der Eingangstemperatur 9e des Mischgefässes 8 an. Der Mess- A temperature sensor 16 detects the flow temperature 9V 60 in the flow line 1, a temperature sensor 17 the return temperature 9r in the return line 3 and a temperature sensor 18 the mixing temperature 9m in the mixing vessel 8. An input 19 of a measuring circuit 20 is alternating via a switch 21 controlled by the control element 10 with the 65 temperature sensor 16 and the temperature sensor 17 and an input 22 connected to the temperature sensor 18. The respective measured value of the inlet temperature 9e of the mixing vessel 8 is present at the inlet 19 of the measuring circuit 20. The measuring

3 3rd

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kreis 20 besteht aus einem an den Eingang 19 angeschlossenen Ç) kann die Wärmemenge gezählt werden.Die Wärmeleistung Filter 23, einem an den Eingang 22 angeschlossenen Filter 24 Q kann auch ohne Messung der Vorlauftemperatur 9V und und einem Identifikationsglied 25, das mit den Filtern 23,24 der Rücklauftemperatur 9r ermittelt werden, denn es gilt und einem Ausgang 26 des Messkreises 20 verbunden ist. Die circuit 20 consists of a Ç) connected to input 19, the amount of heat can be counted. The heat output filter 23, a filter 24 Q connected to input 22 can also be measured without measuring the flow temperature 9V and and an identification element 25, which is connected to filters 23 , 24 of the return temperature 9r are determined because it applies and is connected to an output 26 of the measuring circuit 20. The

Filter 23,24 sind gleiche Tiefpassglieder erster Ordnung. 5l MC l-e~'°'T • e~(tp-t°Vr Filters 23, 24 are equal first-order low-pass elements. 5l MC l-e ~ '°' T • e ~ (tp-t ° Vr

An den Messkreis 20, welcher die Zeitkonstante T der Än- Q = ——7-—-t0)/T\ (&m(t0)-&m(tp)) (6) derung der Mischtemperatur 9m ermittelt, ist ein Rechenglied * ° ) V-6 ° / At the measuring circuit 20, which determines the time constant T of the change-Q = ——7 -—- t0) / T \ (& m (t0) - & m (tp)) (6) change in the mixing temperature 9m, there is a computing element * ° ) V-6 ° /

27 zur Berechnung des Reziprokwertes der Zeitkonstanten T 27 for calculating the reciprocal of the time constant T

angeschlossen. Dieser Reziprokwert stellt ein Mass für den Aus (6) ergibt sich für tp=2 tD connected. This reciprocal value represents a measure of the off (6) and results for tp = 2 tD

Massendurchfluss m dar. Das Rechenglied 27 ist ausserdem io • MC 1 + e~t°'T/ Mass flow m represents. The computing element 27 is also io • MC 1 + e ~ t ° 'T /

mit den Temperaturfühlern 16,17 verbunden, womit die Q = —— -—-to/T (0m(to)—(210)) (7) connected to the temperature sensors 16, 17, with which the Q = —— -—- to / T (0m (to) - (210)) (7)

Möglichkeit geschaffen ist, im Rechenglied 27 den Quotien-ten (9v-9r)/T zu berechnen, der ein Mass für die Wärmeleistung Q darstellt. Ist t0 viel grösser als T, so gilt Die beschriebene Anordnung arbeitet wie folgt: 15. MC, Possibility is created to calculate the quotient (9v-9r) / T in the computing element 27, which is a measure of the thermal output Q. If t0 is much larger than T, then the arrangement described works as follows: 15. MC,

Das Steuerglied 10 steuert die Umschaltventile 4 bis 7 al- Q = —— (§m (t0) -9m (210)) (8) The control member 10 controls the switching valves 4 to 7 al- Q = —— (§m (t0) -9m (210)) (8)

ternierend in eine erste und in eine zweite Stellung. Die erste Stellung wird während des in der Fig. 2 mit T \ bezeichneten terning in a first and a second position. The first position is denoted by T \ in FIG. 2

Zeitintervalls t = O bis t0 und die zweite Stellung während des Die Vorteile der beschriebenen Messanordnung lassen mit T2 bezeichneten Zeitintervalls tc bis tp eingenommen. In 20 sich nun leicht erkennen. Da die Zeitkonstante T der Ände-der ersten Stellung ist das Mischgefäss 8 unmittelbar zwischen rung der Mischtemperatur 9m ermittelt wird, wird dem expo-die Vorlaufleitung 1 und den Wärmeverbraucher 2 geschaltet, nentiellen Verlauf dieser Änderung in mathematisch exakter so dass die gesamte Vorlaufflüssigkeit durch das Mischgefäss Weise Rechnung getragen. Die Wärmeleistung Q kann nach 8 zum Wärmeverbraucher 2 fliesst. In der zweiten Stellung ist Gleichung (5) aus der Zeitkonstante T, der Vorlauftemperadas Mischgefäss 8 unmittelbar zwischen den Wärmeverbrau- 25 tur 9V und der Rücklauftemperatur 3r im Rechenglied 27 auf eher 2 und die Rücklaufleitung 3 geschaltet, so dass die ge- einfache Weise berechnet werden. Gemäss Gleichung (6), (7) samte Rücklaufflüssigkeit vom Wärmeverbraucher 2 über das oder (8) kann die Wärmeleistung Q sogar aus der Zeitkon-Mischgefäss 8 zur Rücklaufleitung 3 fliesst. Wie aus der Fig. 2 stante T und der Mischtemperatur 9m ermittelt werden, ohne ersichtlich ist, schwankt die Eingangstemperatur 9e des dass die Vorlauftemperatur 9V und die Rücklauftemperatur 9r Time intervals t = O to t0 and the second position during the time interval tc to tp designated T2 can be taken advantage of. Easily recognize each other in 20. Since the time constant T of the change - the first position is the mixing vessel 8 is determined directly between the mixing temperature 9m, the expo - the flow line 1 and the heat consumer 2 are switched, the course of this change in mathematically exact so that the entire flow liquid through the Mixing vessel taken into account. The heat output Q can flow to the heat consumer 2 after 8. In the second position, equation (5) is switched from the time constant T, the flow temperature of the mixing vessel 8 directly between the heat consumption 9V and the return temperature 3r in the computing element 27 to rather 2 and the return line 3, so that the simple way is calculated will. According to equation (6), (7) the entire return liquid from the heat consumer 2 via or (8), the heat output Q can even flow from the Zeitkon mixing vessel 8 to the return line 3. As can be determined from FIG. 2 constant T and the mixing temperature 9m without being apparent, the inlet temperature 9e fluctuates due to the fact that the flow temperature 9V and the return temperature 9r

Mischgefässes 8 gemäss einer Sprungfunktion zwischen den 30 gemessen werden, so dass man mit einem einzigen Tempera-Werten 9V und 9r. Die Mischtemperatur 9m nähert sich inner- turfühler auskommt, der lediglich die Mischtemperatur 9m erhalb des Zeitintervalls T, nach einer Exponentialfunktion fasst. Dies setzt allerdings voraus, dass auch die Zeitkon-dem Wert 9V und innerhalb des Zeitintervalls T2 dem Wert 9r. stante T ausschliesslich aus der Mischtemperatur 9m, d.h. Der Messkreis 20 ermittelt, wie bereits erwähnt, die Zeitkon- ohne Messung der Eingangstemperatur 9e, ermittelt wird, was stante T der Änderung der Mischtemperatur 9m, und das 35 jedoch, wie weiter unten noch gezeigt wird, leicht .möglich ist. Rechenglied 27 berechnet den Reziprokwert der Zeitkon- Die Messanordnung transportiert einen Teil Qt der Wär- Mixing vessel 8 can be measured according to a step function between the 30, so that with a single tempera values 9V and 9r. The mixing temperature 9m approaches the inside sensor, which only takes the mixing temperature 9m beyond the time interval T, according to an exponential function. However, this presupposes that the time constant value 9V and within the time interval T2 the value 9r. constant T exclusively from the mixing temperature 9m, i.e. As already mentioned, the measuring circuit 20 determines the time without measuring the input temperature 9e, which is constant T of the change in the mixing temperature 9m, and which, however, as is shown below, is easily possible. Computing element 27 calculates the reciprocal of the time con-

stante T. meleistung Q über das Mischgefäss 8 unmittelbar vom Vor- constant T. output Q via the mixing vessel 8 directly from the

Fliesst die Vorlaufflüssigkeit durch das Mischgefäss 8, so lauf in den Rücklauf. Hierbei gilt gilt Qt T If the feed liquid flows through the mixing vessel 8, run into the return. Qt T applies here

An . . 40 „f.T=-— (9) At . . 40 "f.T = -— (9)

MC—— =mc9v-mc9m (1) Q Tj + T2 MC—— = mc9v-mc9m (1) Q Tj + T2

wobei f die Umschaltfrequenz der Umschaltventile 4 bis 7 bewobei M und C Koeffizienten des Mischgefässes 8, m den deutet. Durch die Wahl einer im Vergleich zur Zeitkonstante Massendurchfluss und c die spezifische Wärme der Flüssig- T tiefen Umschaltfrequenz f kann also dafür gesorgt werden, keit bedeuten. 45 dass die über das Mischgefäss 8 abgeführte Wärmeleistung where f is the switching frequency of the switching valves 4 to 7, where M and C coefficients of the mixing vessel 8, m indicates the. By choosing a mass flow compared to the time constant and c the specific heat of the liquid T deep switching frequency f can be taken care of. 45 that the heat output dissipated via the mixing vessel 8

Für den Fall, dass die Rücklaufflüssigkeit durch das vernachlässigbar klein ist. In the event that the return liquid is negligibly small.

Mischgefäss 8 fliesst, gilt Anhand der Fig. 3 soll die Arbeitsweise des Messkreises da _ 20 noch eingehender erläutert werden. Aus den Übertra- Mixing vessel 8 flows, applies to Fig. 3, the operation of the measuring circuit da _ 20 will be explained in more detail. From the transfer

MC =mc9r - mc9m (2) gungsfunktionen des Mischgefässes 8 und der Filter 23,24 er- MC = mc9r - mc9m (2) generation functions of the mixing vessel 8 and the filters 23, 24

dt so gibt sich die Zeitkonstante T dt is the time constant T

Die Gleichungen (1) und (2) entsprechen einem Tiefpass- W (t) - V (t) Equations (1) and (2) correspond to a low pass W (t) - V (t)

glied erster Ordnung mit dem Eingangssignal 9V bzw. 9r, dem T "7771— (10) element of the first order with the input signal 9V or 9r, the T "7771— (10)

Ausgangssignal 9m und der Zeitkonstante T, für die gilt W Output signal 9m and the time constant T, for which W applies

MC wobei W und V die Ausgangssignale der Filter 23,24 be- MC where W and V are the output signals of the filters 23, 24

T = —,— (3) ss deuten. T = -, - (3) ss interpret.

mC • dV mC • dV

Daraus ergibt sich der Massendurchfluss Die Ableitung V ist eine filterinterne Grösse und This results in the mass flow. The derivative V is an internal variable and

. MC 1 dt m= u • (4) damit bekannt. Das Identifikationsglied 25 tastet die Aus- . MC 1 dt m = u • (4) thus known. The identification member 25 probes the

c * «0 gangssignale W und V periodisch ab. Für jeden Messzeit- c * «0 period signals W and V periodically. For each measurement time

Der Reziprokwert der Zeitkonstante T ist also ein Mass punkt liegt eine Gleichung der Form (10) vor. Für mehrere für den Massendurchfluss m. Messzeitpunkte ergibt sich daher ein überbestimmtes Gleich- The reciprocal of the time constant T is therefore a measure of an equation of the form (10). For several for the mass flow m. Measurement times therefore result in an overdetermined

Die Wärmeleistung Q beträgt ungssystem, das im Identifikationsglied 25 mit einer Aus- The thermal output Q amounts to a system which in the identification member 25 has an

MC gleichsrechnung gelöst wird. MC equation is solved.

Q=mc (9v-9r) (9v-9r) (5)65 Der in der Fig. 4 dargestellte Messkreis 28 erlaubt die Be- Q = mc (9v-9r) (9v-9r) (5) 65 The measuring circuit 28 shown in FIG. 4 allows the loading

T Stimmung der Zeitkonstante T ohne Messung der Eingangs- T tuning the time constant T without measuring the input

Der Quotient (9v-9r)/T ist also ein Mass für die Wärmelei- temperate 9e des Mischgefässes 8. Dieser Messkreis 28 be- The quotient (9v-9r) / T is therefore a measure of the heat transfer temperatures 9e of the mixing vessel 8. This measuring circuit 28

stung Q. Durch Bildung des Zeitintegrals der Wärmeleistung steht aus einem Speicher 29, einem Amplitudenmessglied 30 stung Q. By forming the time integral of the heat output is from a memory 29, an amplitude measuring element 30th

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und einem Identifikationsglied 31. Der Eingang'32 des Speichers 29 ist an den in der Fig. 4 nicht gezeichneten Temperaturfühler 18 angeschlossen, der die Mischtemperatur 9m des Mischgefässes 8 misst. Die Messwerte der Mischtemperatur 9m werden durch einen nicht gezeichneten Schalter des Messkreises 28 periodisch abgetastet und in den Speicher 29 eingespeichert. Das mit dem Speicher 29 verbundene Amplituden-messglied 30 ermittelt aus den Messwerten für 9m (t=0) und 9m (t= <*>) die Amplitude A9e des Eingangssignals 9e des Mischgefässes 8. Die Messwerte der Mischtemperatur 9m und der Messwert der Amplitude A9e gelangen zum Identifikationsglied 31. In diesem wird T derart bestimmt, dass die Funktion and an identification element 31. The input 32 of the memory 29 is connected to the temperature sensor 18, not shown in FIG. 4, which measures the mixing temperature 9m of the mixing vessel 8. The measured values of the mixed temperature 9m are periodically sampled by a switch of the measuring circuit 28, not shown, and stored in the memory 29. The amplitude measuring element 30 connected to the memory 29 determines the amplitude A9e of the input signal 9e of the mixing vessel 8 from the measured values for 9m (t = 0) and 9m (t = <*>). The measured values of the mixed temperature 9m and the measured value of the amplitude A9e arrive at the identification element 31. In this, T is determined such that the function

Z= Ì [âm (iAT) - 90-A9e (l-e~iAT/T)]2 (11) Z = Ì [âm (iAT) - 90-A9e (l-e ~ iAT / T)] 2 (11)

i = o minimal wird. In der Gleichung (11) bedeutet AT das Intervall zwischen den einzelnen Abtastungen der Messwerte von 9m, und 90 bedeutet die Mischtemperatur im Umschaltzeitpunkt der Umschaltventile 4 bis 7. Der Term 9^ (iAT)-90 stellt die auf den Umschaltzeitpunkt bezogene Änderung der Mischtemperatur und der Term A9e(l-e~iAT'T) die Antwort des als Tiefpass wirkenden Mischgefässes 8 auf einen Eingangssprung der Amplitude A9e dar. Die Bestimmung von T derart, das Z minimal wird, erfolgt im Identifikationsglied 31 i = o becomes minimal. In equation (11) AT means the interval between the individual samples of the measured values of 9 m, and 90 means the mixing temperature at the switching time of the switching valves 4 to 7. The term 9 ^ (iAT) -90 represents the change in the mixing temperature related to the switching time and the term A9e (le ~ iAT'T) represents the response of the mixing vessel 8, which acts as a low-pass filter, to an input jump of the amplitude A9e. The determination of T such that Z becomes minimal is carried out in the identification element 31

9Z 9T

z.B. durch Lösen der Gleichung = 0. e.g. by solving the equation = 0.

Die Ermittlung der Zeitkonstante T kann selbstverständlich auch nach anderen als den hier beschriebenen Methoden erfolgen, wozu auf die einschlägige Fachliteratur verwiesen wird. Of course, the time constant T can also be determined using methods other than those described here, for which purpose reference is made to the relevant specialist literature.

In der Messanordnung nach der Fig. 1 sind zum umschaltbaren Anschliessen des Mischgefässes 8 an den Vorlauf und den Rücklauf gesonderte Ventile 4 bis 7 erforderlich. Anhand der Fig. 5 wird gezeigt, dass es möglich ist, ein Mischgefäss über ein Ventil anzuschliessen, das in der Heizungsanlage ohnehin zur Steuerung oder Regelung der dem Wärmeverbraucher 2 zugeführten Wärmeleistung erforderlich ist. In the measuring arrangement according to FIG. 1, separate valves 4 to 7 are required for the switchable connection of the mixing vessel 8 to the flow and the return. 5 shows that it is possible to connect a mixing vessel via a valve, which is required in any case in the heating system for controlling or regulating the heat output supplied to the heat consumer 2.

In der Fig. 5 sind gleiche Teile wie in der Fig. 1 mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Ein erster Eingang eines Ventils 33, das ein Umschaltventil oder ein kontinuierlich verstellbares Mischventil sein kann, ist an die Vorlaufleitung 1 und ein zweiter Eingang über einen Bypass 34 an die Rücklaufleitung 3 angeschlossen. Ein Mischgefäss 35, das einen einzigen Eingang und einen einzigen Ausgang aufweist, ist zwischen den Ausgang des Ventils 33 und den Wärmeverbraucher 2 geschaltet. Eine Umwälzpumpe 36 liegt in Reihe mit dem Mischgefäss 35 und dem Verbraucher 2 zwischen dem Ausgang des Ventils 33 und der Rücklaufleitung 3 bzw. dem Bypass 34. Ein Stellantrieb 37 des Ventils 33 ist an den Ausgang 9 des Steuergliedes 10 angeschlossen. Der Temperaturfühler 18 erfasst die Mischtemperatur 9m des Mischgefässes 35 und ist, was in der Fig. 5 nicht dargestellt ist, mit dem Eingang 22 des Messkreises 20 (Fig. 1) bzw. mit dem Eingang 32 des Messkreises 28 (Fig. 4) verbunden. 5, the same parts as in FIG. 1 are provided with the same reference numerals. A first input of a valve 33, which can be a changeover valve or a continuously adjustable mixing valve, is connected to the flow line 1 and a second input via a bypass 34 to the return line 3. A mixing vessel 35, which has a single inlet and a single outlet, is connected between the outlet of the valve 33 and the heat consumer 2. A circulation pump 36 is in series with the mixing vessel 35 and the consumer 2 between the outlet of the valve 33 and the return line 3 or the bypass 34. An actuator 37 of the valve 33 is connected to the outlet 9 of the control element 10. The temperature sensor 18 detects the mixing temperature 9m of the mixing vessel 35 and, which is not shown in FIG. 5, is connected to the input 22 of the measuring circuit 20 (FIG. 1) or to the input 32 of the measuring circuit 28 (FIG. 4) .

In der einen Endstellung des Ventils 33 fliesst das Heizmedium von der Vorlaufleitung 1 über das Ventil 33, und das In the one end position of the valve 33, the heating medium flows from the flow line 1 via the valve 33, and that

Mischgefäss 35 zum Verbraucher 2 und von diesem über die Umwälzpumpe 36 zur Rücklaufleitung 3, wobei der Bypass 34 geschlossen ist. In der anderen Endstellung ist der Bypass 34 geöffnet und die Vorlaufleitung 1 geschlossen, so dass die s Rücklaufflüssigkeit vom Verbraucher 2 über den Bypass 34 und das Mischgefäss 35 zum Verbraucher 2 zurückfliesst. Falls das Ventil 33 ein Mischventil ist, so wird der Vorlaufflüssigkeit ein von der Stellung des Ventils abhängiger Anteil der Rücklaufflüssigkeit beigemischt. Mixing vessel 35 to consumer 2 and from it via circulation pump 36 to return line 3, bypass 34 being closed. In the other end position, the bypass 34 is open and the feed line 1 is closed, so that the return liquid flows back from the consumer 2 via the bypass 34 and the mixing vessel 35 to the consumer 2. If the valve 33 is a mixing valve, a proportion of the return liquid which is dependent on the position of the valve is added to the feed liquid.

io Ist das Ventil 33 ein Umschaltventil, so wird zur Steuerung oder Regelung der Wärmeleistung Q das Tastverhältnis des in diesem Fall rechteckförmigen Ausgangssignals des Steuergliedes 10 und damit in der Fig. 2 das Verhältnis T]:T2 verändert. Die Wärmeleistung Q wird im Rechenglied 27 15 (Fig. 1) nach Gleichung (6) berechnet. Ein jesonderer Vorteil der Erfindung ist also darin zu sehen, dass das Verhältnis< Ti:T2 verändert werden darf, so dass die Wärmeleistung Q mit dem gleichen Ventil gesteuert oder geregelt werden kann, das zur Durchflussmessung dient. If the valve 33 is a changeover valve, the pulse duty factor of the output signal of the control element 10, which in this case is rectangular, and thus the ratio T]: T2 in FIG. 2 is changed to control or regulate the heat output Q. The thermal output Q is calculated in the computing element 27 15 (FIG. 1) according to equation (6). A particular advantage of the invention is to be seen in the fact that the ratio <Ti: T2 can be changed so that the thermal output Q can be controlled or regulated with the same valve that is used for the flow measurement.

20 Ist das Ventil 33 ein Mischventil, so setzt sich das Ausgangssignal des Steuergliedes 10 aus einem Gleichstromanteil und einem rechteckförmigen Anteil zusammen. Zur Steuerung oder Regelung der Wärmeleistung Q wird der Gleichstromanteil verändert, während der diesem überlagerte recht-25 eckförmige Anteil zur Durchflussmessung dient. Der in der Fig. 6 mit a0 bezeichnete Hubmittelwert des Ventilhubs a entspricht dem Gleichstromanteil. Der rechteckförmige Anteil steuert das Ventil 33 alternierend in eine erste Stellung mit dem Hub a = a„+Aa und in eine zweite Stellung mit dem Hub 30 a=a0-Aa. In der ersten Stellung fliesst ein gegenüber der zweiten Stellung erhöhter Anteil an Vorlaufflüssigkeit und in der zweiten Stellung ein gegenüber der ersten Stellung erhöhter Anteil an Rücklaufflüssigkeit durch das Mischgefäss 35, so dass sich wiederum die Zeitkonstante T ermitteln lässt. Für 35 die Eingangstemperatur 9e des Mischgefässes 35 gilt 20 If the valve 33 is a mixing valve, the output signal of the control element 10 is composed of a direct current component and a rectangular component. To control or regulate the thermal output Q, the direct current component is changed, while the rectangular, superimposed rectangular component is used for flow measurement. The mean stroke value of the valve stroke a denoted by a0 in FIG. 6 corresponds to the direct current component. The rectangular portion controls the valve 33 alternately in a first position with the stroke a = a "+ Aa and in a second position with the stroke 30 a = a0-Aa. In the first position, a proportion of the feed liquid that is increased compared to the second position and in the second position, a proportion of the return liquid that is increased compared to the first position, flows through the mixing vessel 35, so that the time constant T can again be determined. For 35 the inlet temperature 9e of the mixing vessel 35 applies

9e=a9v+(l-a)9r 9e = a9v + (l-a) 9r

(12) (12)

Die Wärmeleistung Q kann im Rechenglied 27 gemäss der 40 Beziehung . MC The thermal output Q can be calculated in the computing element 27 according to the relationship. MC

Q=—-(9v-9r)a0 (13) Q = —- (9v-9r) a0 (13)

oder gemäss der Beziehung or according to the relationship

MC a0 ~T 2Äö~ MC a0 ~ T 2Äö ~

1+e '"/T l-e-tyr 1 + e '"/ T l-e-tyr

"(&m (to) (2t0) "(& m (to) (2t0)

(14) (14)

so ermittelt werden, die im Falle einer linearen Charakteristik des Ventils 33 und tp=210 gilt. Ist die Charakteristik des Ven-tils 33 nicht linear, so kann es erforderlich sein, deren Einfluss auf das Resultat der Wärmeleistungsmessung zu kompensieren. can be determined in this way, which applies in the case of a linear characteristic of the valve 33 and tp = 210. If the characteristic of the valve 33 is not linear, it may be necessary to compensate for its influence on the result of the heat output measurement.

ss Vorteilhart kann als Mischgefäss 35 ein Rohrstück dienen. Als Mischgefäss 8 (Fig. 1) eignet sich auch ein Wärmetauscher. ss advantageously hard can serve as a mixing vessel 35 a piece of pipe. A heat exchanger is also suitable as the mixing vessel 8 (FIG. 1).

Der Messkreis 20 bzw. 28 und das Rechenglied 27 werden vorteilhaft mittels eines Mikrocomputers realisiert. The measuring circuit 20 or 28 and the computing element 27 are advantageously implemented by means of a microcomputer.

C C.

2 Blatt Zeichnungen 2 sheets of drawings

Claims

644949 PATENT CLAIMS

1. Flow meter for a liquid serving as a heating medium, which flows via a supply line to a heat consumer and from this back into a return line, characterized in that a mixing vessel (8; 35), at least one valve (4 to 7; 33) and a control element (10) connected to an actuator (11; 12; 14; 15; 37) of the valve (4 to 7; 33) is provided so that the control element (10) alternately into a valve (4 to 7; 33) controls the first and into a second position, the feed liquid or a proportion of feed liquid increased compared to the second position and the return liquid or a proportion of return liquid increased compared to the first position through the mixing vessel (8; 35) flows that a temperature sensor (18), with which the mixing temperature ($ m) in the mixing vessel (8; 35) is measured, with a measuring circuit (20; 28) to determine the time constant (T) of the change in the mixing temperature rature ($ m), and that to the measuring circuit (20; 28) a computing element (27) for calculating the reciprocal of the time constant (T) is connected.

2. Flow meter according to claim 1, characterized in that the computing element (27) for calculating the quotient from the difference (9v ~ & r) of the flow temperature (9V) and return temperature (9r) and from the time constant (T) is set up.

3. Flow meter according to claim 2, characterized in that the computing element (27) for calculating the difference (0v-9r) between the flow temperature (9V) and the return temperature (9r) is set up over the course of the mixing temperature (9m).

4. Flow meter according to one of claims 1 to 3, characterized in that the valve (33) is designed to control or regulate the heat output (2) supplied to the heat consumer.

5. Flow meter according to claim 4, characterized in that the valve (33) is a changeover valve and that the pulse duty factor (T]: T2) of the output signal of the control element (10) for controlling or regulating the heat output can be changed.

6. Flow meter according to claim 4, characterized in that the valve (33) is a continuously adjustable mixing valve, that a direct current component of the output signal of the control element (10) for controlling or regulating the heat output can be changed and that the direct current component is superimposed on a rectangular component.

7. Flow meter according to one of claims 4 to 6, characterized in that the mixing vessel (35) has a single inlet and a single outlet and is connected between the outlet of the valve (33) and the heat consumer (2).

8. Flow meter according to claim 7, characterized in that the mixing vessel (35) is a piece of pipe.

9. Use of the flow meter according to one of claims 1 to 8 for heat output measurement or heat quantity measurement.