DD152992A1 - Messschaltung mit thermoelementen,insbesondere zur messung von differenztemperaturen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der gesamten Temperaturmesstechnik fuer alle praktisch vorkommenden Temperaturen und verfolgt das Ziel, die Messwerterfassung bei mehreren Temperatudiffernzen zu rationalisieren und die Messgenauigkeit zu erhoehen. Die Aufgabe, mit vier Thermoelementen die Temperaturdifferenz zwischen zwei mittleren Temperaturen direkt und genau zu messen wird erfindunggemaess dadurch geloest, dass dei vier Thermoelemente derart inReihe angeordnet und an ein uebliches Messgeraet angeschlossen sind,dass sich die Thermoelemente in ihrer Polaritaet jeweils abwechseln und die Thermoelemente mit gleicher Polaritaet jeweils ein Messpaar bilden.

Description

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Titel der Erfindung^

Meßschaltung mit Thermoelementen, insbesondere zur Messung von Differenztemperaturen

Anwendimgsgebiet der Erfindung:

Thermoelemente find.en auf dem Gebiet der gesamten Temperaturmeßtechnik für alle praktisch vorkommenden Temperaturen Anwendung. Die erfindungsgemäße Lösung erfährt in dieser Beziehung keine Einschränkung«

Charakteristik der "bekannten technischen Lösungen:

In der DE-Offenlegungsschrift 26 23 972 wird eine Wärmemengenmeßeinrichtung beschrieben, deren Meßprinzip die Temperaturdifferenzmessung mit Thermoelementen ist. Dabei kommt es zu einem Stromfluß, wenn zwei Thermoelemente ~ jedes bestehend aus zwei unterschiedlichen, metallischen, elektrischen, an ihren Enden miteinander und untereinander zu einem Thermokreis verbundenen Leitern - an ihren Verbindungsstellen verschiedene Temperaturen'aufweisen (Seebeckeffekt). Der fließende Strom ist dann ein Maß für die Temperaturdifferenz zwischen beiden Meßstellen, Anstelle der Anzeige einer Temperaturdifferenz kann auch die absolute Temperatur ausgewiesen werden, wenn'eines d.er beiden in einem Thermokreis verwendeten Thermoelemente z, B, mit Eiswasser auf konstanter Temperatur gehalten wird., während die beim anderen Thermoelement herrsehende Temperatur über eine entsprechend geeichte Anzeige des fließenden Stromes direkt ablesbar ist.

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Bei der Messung einer Mehrzahl von Einzeltemperaturen ergibt sich jedoch der Uachteil, daß entsprechend oft der Vergleichsstellenfehler der Thermoelemente und außerdem ein erheblicher Rechenaufwand auftritt, wenn aus den Absoluttemperaturen die verschiedenen Temperaturdifferenzen ermittelt werden sollen. Verwendet man jedoch das zuerst beschriebene Prinzip der Differenztemperaturermittlung, so erreicht man zwar die notwendige Meßgenauigkeit durch den Wegfall der Vergleichsstelle, benötigt aber für jede zu ermittelnde Absoluttemperatur einen zusätzlichen Meßfühler und muß die Differenz der mittleren Temperaturen in der üblichen Weise berechnen.

Ziel der Erfindung:

Durch die Erfindung soll die Meßwerterfassung für eine Mehrzahl von Temperaturdifferenzen rationalisiert und die Meßgenauigkeit durch Reduzierung von Meßfehlern erhöht werden·

Darlegung des Wesens der Erfindung:

Die technische Aufgabe der Erfindung besteht darin, mit Hilfe von vier Thermoelementen die Temperaturdifferenz zwischen zwei mittleren Temperaturen direkt und mit hoher Genauigkeit zu messen sowie gleichzeitig ohne zusätzliche Meßfühler die Ermittlung der beiden Differenztemperaturen bzw» der vier Absoluttemperaturen zu ermöglichen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit vier Thermoelementen gelöst, die derart in Reihe angeordnet und an ein übliches Meßgerät angeschlossen sind., daß jeweils die vom Material her gleichen Leiter der Thermoelemente miteinander verbunden sind, wobei jeweils die gleiche Polarität aufweisenden Thermoelemente ein einem bestimmten Medium bzw. Stoff zugeordnetes Meßpaar bilden.

Die erfindungsgemäße Meßschaltung erlaubt durch gegenpoli* ges Zusammenschalten der beid.en Thermoelemente eines Mediums die Ermittlung der Differenztemperaturen bzw, an jedem Thermoelement die Ermittlung der Absoluttemperatur, ind.em in herkömmlicher 'Weise ein auf konstanter Temperatur gehaltenes Thermoelement zum Vergleich herangezogen wird.*

Ausführungsbeispiel.;.

Anhand einer Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert v/erden· Es zeigen

Fig* 1 einen Flüssigkeitswärmetauscher mit vier Meßstellen und

Fig« 2 die Zusammenschaltung der vier Thermoelemente»

Der in Fig· 1 vereinfacht dargestellte Flüssigkeitswärmetauscher 10 besitzt beispielsweise für d.en Durchlauf von Schmieröl eine Eintrittsöffnung 11 und eine Austrittsöffnung 12» Im Innern des Flüssigkeitswärmetauschers 10 befindet sich außerdem eine Rohrschlange 13 mit einem nach außen geführten Zulauf 14 und. einem Ablauf 15 für Kühlwasser. An der Ein- bzw, Austrittsöffnung 11 bzw, 12 sind. die Meßfühler der Thermoelemente T. und. Tp angebracht, die ebenso ein Meßpaar bilden wie die Meßfühler der Ther» moelemente T^ und T-, die am Zu- bzw« Ablauf 14 bzw, 15 angeordnet sind. Ein entscheidendes Gütekriterium und wichtiger Faktor für konstruktive Überlegungen ist die spezifische Wärmetauscherkennziffer

^LSpez ^ T

Ges

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Für die temperatur abhängigen Konstanten Cp und Ϋ werden die Absoluttemperaturen der einzelnen Meßstellen benötigt; die dort installierten Meßfühler der Thermoelemente T₁, T₂» Τ« und T. dienen außerdem der Ermittlung der Formelgrößen

R Λ Φ — Φ Φ

^{ö 1}Ol ~ ^λ2 ¹I ·

ΓΠ _· ΓΠ ίΏ .1, Φ

^ ^ÄTGes ⁼ *

Die Umstellung der letzten Gleichung für die Gesamtdifferenz der mittleren Temperaturen führt zu

Ges ~ "2 1 2 ~ 3 " 4

und ermöglicht ein besseres Verständnis der in Pig, 2 dargestellten erfindungsgemäßen Thermokette der Thermoelemente T₁ bis T. unter Einbeziehung eines üblichen Meßgerätes 16, das insbesondere aus einem Meßverstärker und einem Anzeigeinstrument besteht. Gemäß Pig, 2 ist es eine Besonderheit der Meßschaltung, daß die vorzeichengleichen Thermoelemente T₁ und T₂ eine zu beiden gemäß Formel "negativen" Thermoelementen T-; T. entgegengesetzte Polarität aufweisen. Um Meßfehler auszuschließen, die aus der mechanischen Verbindung unterschiedlicher Leiter d.er Thermoelemente (z, B, Nickel-Chrom mit Nickel) zu einem Thermopaar resultieren, sind die verschieden polarisierten Thermoelemente jeweils abwechselnd angeordnet, so daß gleiche Leiter (also Ni mit Ni sowie NiCr mit NiCr) miteinander verbunden werden; die äußeren, zum Meßgerät 16 weisenden Leiteranschlüsse gleichen sich hinsichtlich ihrer Meßfehler aus. Bei dieser Reihenschaltung der Thermoelemente T₁ bis T. kann die gewünschte Gesamtdifferenz der mittleren Temperaturen A T^ direkt in Form der entsprechenden Thermospannung abgenommen werden. Die mathematische Formeloperation "¹/2" wird . dadurch erreicht, daß der nachfolgende Meßverstärker nur auf 50 % seiner geplanten Verstärkung eingestellt wird.

Die in. Pig, 2 gezeigte Anordnung läßt mit normalem Schaltungsaufwand die Verbindung eines jed.en der Thermoelemente mit einem auf konstanter Temperatur gehaltenen Bezugs-Thermoelement und somit' die Peststellung der Absolutternperatur zu. Ähnlich verhält es sich mit dem separaten Ausweis von bestimmten einzelnen Temperaturdifferenzen, Ze B, für das Kühlwasser«. Schließlich sind auch Variationen d.erart denkbar, daß man d.urch übliche Schaltertechniken jeweils vier gewünschte Thermoelernente aus einer Vielzahl zusammenschaltet und. Differenzen zwischen zwei mittleren Temperaturen ermittelt« Dies läßt sich in kürzester Zeit beliebig oft fortsetzen, was die Einsatzmöglichkeiten d.er erfindungsgemäßen Meßschaltung zweifellos erhöht.

Claims (1)

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   Erfindungsanspruch:

   Meßschaltung mit Thermoelementen, insbesondere zur Messung von Differenztemperaturen, unter Ausnutzung des Stromflusses zwischen zwei Thermoelementen, die zu einem Thermokreis verbunden sind und an den Verbindungsstellen ihrer beiden Leiter unterschiedliche Temperaturen aufweisen, gekennzeichnet d* a d u r c h , daß vier Thermoelemente (T^; T₂; T~; T.) derart in Reihe angeordnet und an ein übliches Meßgerät (1β) angeschlossen sind, daß jeweils die vom Material her gleichen Leiter der Thermoelemente miteinander verbunden sind, wobei die Thermoelemente (T₁J-T₂) bzw. (T₃; T.) mit gleicher Polarität ein Meßpaar bilden.

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