DE1473158C - Strömungsmesser mit einer Mehrzahl von Thermoelementen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Strömungsmesser mit Flud sowie örtliche Strömungsinstabilitäten stark auseiner Mehrzahl von zickzackförmig oder schrauben- wirken und gegebenenfalls sogar ein vollständiger förmig miteinander verbundenen und in Reihe ge- Temperaturausgleich zwischen den Lötstellen der schalteten, jeweils an einer Lötstelle, beheizten Thermo- beiden Gruppen stattfindet.

elementen, die mit der Strömung in Wärmekontakt 5 Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe stehen und deren kalte bzw. warme Lötstellen in zugrunde, einen Strömungsmesser der eingangs gezwei einen Abstand zueinander aufweisenden Grup- nannten Art zu schaffen, der diese Nachteile verpen so angeordnet sind, daß die zu messendeStrömung meidet und trotz geringer Temperaturdifferenz zwiquer zu den Verbindungslinien der paarweise zusam- sehen den warmen und kalten Lötstellen eine genaue mengehörigen kalten und warmen Lötstellen verläuft. io Messung ermöglicht, ohne daß das Meßergebnis von Derartige Strömungsmesser sind bereits bekannt. der Temperatur des Fluds und örtlichen Strömungs-Dabei strömt das Flud durch ein Rohr oder einen Instabilitäten beeinflußt wird.

umgrenzten Kanal, und die eine Lötstellengruppe ist Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß sowohl

durch die Kanalwand hindurch in den Strömungs- die Gruppe der warmen als auch die der kalten Lötbereich eingeführt, so daß diese Lötstellen in Wärme- 15 stellen mit der zwischen beiden Gruppen verlaufenkontakt zur Strömung stehen. Die zugehörigen Löt- den Strömung in Wärmekontakt steht, und daß die stellen der anderen Gruppe sind im Abstand außer- Lötstellen innerhalb einer Gruppe mit Abstand in halb des Kanals angeordnet und werden auf Um- Strömungsrichtung zueinander angeordnet sind, gebungstemperatur gehalten, so. daß sie trotz eines Durch diese Maßnahme wird der Vorteil erzielt,

gewissen Wärmeausgleichs zwischen den Lötstellen ao daß das zusammengefaßte Ausgangssignal der Thermoder beiden Gruppen auf einer konstanten Temperatur elemente nicht nur bei turbulenten, sondern auch bei bleiben, während sich die Temperatur der in Wärme- laminaren Strömungsverhältnissen ein brauchbares, kontakt mit der Strömung stehenden Lötstellen nach Signal darstellt, welches auch bei örtlichen Störungen den jeweils herrschenden Strömungsverhältnissen im Geschwindigkeitsprofil von Instabilitäten weitrichtet. Der Temperaturunterschied zwischen den 25 gehend frei ist. Außerdem wird auf Grund der geeinander zugeordneten Lötstellen und dementspre- ringen Temperaturdifferenzen zwischen den warmen chend das Ausgangssignal der Thermoelemente sind und kalten Lötstellen ein merklicher freier Wärmesomit ein Maß ,für die jeweils herrschenden Strö- konvektionsstrom vermieden, der ein Messen kleiner mungsverhältnisse, da bei einem Flud mit unter der Strömungsmengen bzw. niedriger Strömungsgeschwin-Umgebungstemperatur bzw. Beheizungstemperatur 3° digkeiten erschweren oder unmöglich machen würde, liegender Temperatur eine stärkere Strömung zu einer Daher braucht die eine Lötstellengruppe nur mit ganz erhöhten Wärmeabführung von den in der Strömung geringer Wärmeleistung beheizt zu werden, die prakgelegenen Verbindungsstellen führt. Durch die Hin- : tisch zu keiner Erwärmung des Fluds führt. Da fertereinanderschaltung mehrerer Thermoelemente wird ner bei· der erfindungsgemäßen Ausführung die Temein entsprechend starkes Ausgangssignal erzeugt. Da 35 peraturdifferenz zwischen den Lötstellen um so gröjedoch die Lötstellen Jeder Gruppe dicht beieinander ßer wird, je geringer die von dem Flud abgeführte liegen, werden mit der bekannten Vorrichtung die Wärmemenge bzw. je geringer die Strömung ist, ist Strömungsverhältnisse in einem Meßpunkt gemessen. auch, das Ausgangssignal um so größer, je geringer Bei einer ähnlichen bekannten Ausführung sind die die Strömung ist. Aus diesen Gründen ist der erfinin Wärmekontakt mit der Strömung stehenden Löt- 40 dungsgemäße Strömungsmesser daher in besonderem stellen auf der Außenseite eines Strömungsrohres Maße zur Feststellung geringer Strömungsgeschwinüber dessen Umfang verteilt angeordnet. Die Löt- digkeiten geeignet und kann daher vorteilhaft beistellen der anderen Gruppe, die. ira Wärmeausgleich spielsweise auch als Leckanzeiger verwendet werden, mit der Umgebungstemperatur stehen, sind unter wie auch generell bei kontinuierlichen, intermittieren-Zwischenfügung einer Isolierschicht weiter radial 45 den oder tropfenförmigen Strömungen, außen angeordnet. Bei dieser Ausführung wird eine Bei einer zweckmäßigen Ausführung sind die Löt-

Störuhg der Strömung durch in das Rohr hinein- stellen innerhalb jeder Gruppe quer zur Strömungsragende Teile vermieden. Außerdem - sind bereits richtung zueinander versetzt. In diesem Falle wird ' mehrere in Umfangsrichtung verteilte Meßpunkte der Vorteil erzielt, daß sich das Ausgangssignal nicht vorhanden, so daß das Ausgangssignal einen die 50 nur als Durchschnittswert aus mehreren in Strömungs-Strömungsverhältnisse besser kennzeichnenden Durch- richtung hintereinanderliegenden Punkten darstellt, schnittswert darstellt. sondern daß auch die den einzelnen Meßpunkten zu-

Diese bekannten Strömungsmesser- besitzen gemein- geordneten Meßwerte dadurch verbessert sind, daß die sam den Nächteil, daß das Ausgangssignal auch von Thermoelemente in Wärmekontakt mit jeweils ander Temperatur des Strömungsmittels beeinflußt wird, 55 deren Fludmengen treten,: so daß Schwankungen die sich ja nur auf die eine Gruppe von Lötstellen über den Strömungsquerschnitt berücksichtigt werden auswirkt, so daß das-Ausgangssignal die Strömungs- und insbesondere die an. einer Lötstelle bereits erverhältnisse nicht genau,,widerspiegelt. Hinzu kommt, wärmte Fludmenge nicht mehr in Wärmekontakt mit daß eine Strömung örtliche Instabilitäten aufweisen einer anderen Verbindungsstelle tritt, kann, die sich gleichfalls verfälschend auf das.Meß- 60 Eine besonders einfache und zweckmäßige Ausfühergebnis auswirken. Daher liefern die bekannten rung ergibt sich dann, wenn die zusammenhängenden Strömungsmesser nur dann ein brauchbares Aus- Thermoelemente schraubenlinienförmig auf ein die gangssignal, wenn im Strömungsrohr im wesentlichen Strömung begrenzendes Rohr gewickelt sind. Dabei einheitliche Strömungsverhältnisse herrschen, wie sie wird eine Wärmekonvektion zwischen den einander bei turbulenter Strömung gegeben sind. Bei geringen 65 zugeordneten Lötstellen eines jeden Thermoelements Strömungsgeschwindigkeiten bzw. Temperaturdiffe- dadurch weitgehend ausgeschaltet, daß die beiden zurenzen versagen die bekannten Strömungsmesser je- sammengehörigen Lötstellen eines jeden Thermodoch, da sich dann Temperaturschwankungen im elements einander etwa diametral gegenüberliegen.

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Eine einfache Möglichkeit zur Beheizung der einen F i g. 9 die perspektivische Ansicht einer zur Strö-Gruppe von Lötstellen besteht darin, ein sich längs mungsmessung dienenden stabförmigen Thermoder zu beheizenden Gruppe von Lötstellen erstrek- säuleneinheit, '-■■■■
kendes Heizband vorzusehen. Fig. 10 einen Schnitt nach Linie 10-10 in Fig. 9

Bei einer Ausführung mit schraubenlinienförmig 5 in vergrößertem Maßstab,

auf ein Rohr gewickelten Thermoelementen, deren Fig. 11 eine abgewandelte Form der stabförmigen

Verbindungsstellen einander etwa diametral gegen- Einheit nach F i g. 9,

überliegen, hat es sich als zweckmäßig herausgestellt, Fig. 12 einen Schnitt nach Linie 12-12 in Fig. 11

die Breite des Heizbandes so'zu wählen, daß sie dem in vergrößertem Maßstab,

halben bis vorzugsweise dem vollen Durchmesser des io Fig. 13 schematisch die Verhältnisse bei einer

Rohres entspricht. Meßvorrichtung nach der Erfindung, wobei die vom

Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform Wärmestrom zu überwindenden Wärmedurchgangs-

sind die zusammenhängenden Thermoelemente so auf widerstände angedeutet sind, —

eine Platte gewickelt, daß die Lötstellen abwechselnd Fig. 14 eine herstellungstechnisch besonders zweck-

an den gegenüberliegenden Kanten der Platte liegen. 15 mäßige Anordnung der Thermoelemente bei einem

Diese Ausbildung ermöglicht eine besonders einfache Meßrohr,

Herstellung und führt zu einer Anordnung, die in Fig. 15 ein Stück eines Äxialschnitts durch das

eine Strömung eingetaucht werden kann, so daß die Meßrohr nach F i g. 14.

Strömungsverhältnisse auch in der Mitte einer Strö- · Nach Fig. 1 sind auf einen Draht 10, beispiels-

raung gemessen werden können. ao _wei_se einen Konstantandraht, in Abständen Ab-

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht schnitte 12 aus einem anderen Metall mit größerer vor, daß die zusammenhängenden Thermoelemente Leitfähigkeit aufgalvanisiert, so beispielsweise aus so auf einen Stab gewickelt sind, daß die Lötstellen Silber oder Kupfer. Auf diese Weise wird am Anfang \ abwechselnd an den Stabenden liegen. Dabei können eines jeden Abschnitts 12 eine Verbindungsstelle 14 sich die Thermoelemente zwischen den Verbindungs- 25 und am Ende jeden Abschnitts 12 eine andere Verstellen durch Längsbohrungen im Stab oder Längs- bindungsstelle 16 geschaffen, die wie Lötstellen eines schlitze am Umfang des Stabes erstrecken, so daß sie Thermoelements wirken und im folgenden auch' so vor einer Beschädigung geschützt sind. Auch diese bezeichnet werden. Diese Thermoelemente sind in Stabausführung ist einfach herzustellen und ermög- Reihenschaltung miteinander verbunden,
licht die Messung der Strömungsverhältriisse an be- 30 Erfindungsgemäß ist die Thermosäule bei allen hier liebigen Punkten innerhalb der Strömung, wozu der beschriebenen Ausführungsformen so angeordnet, Stab an entsprechender Stelle in die Strömung euv- daß alle Lötstellen-14 und alle Lötstellen 16 zusamgetaucht wird. mengehörig bzw. in zwei einander benachbarten

Die vorgenannte Ausführung mit schraubenförmig Gruppen angeordnet sind,' wie in^: F i g. 2 gezeigt,

auf einem Rohr angeordneten Thermoelementen läßt 35 Diese Anordnung ermöglicht es, alle Lötstellen 14

sich in besonders zweckmäßiger Weise herstellen, einer Gruppe mit einem einfachen Heizelement 18 zu

wenn die zusammenhängenden Thermoelemente von erwärmen, beispielsweise mit Hilfe eines einzigen

zwei in zwei Schraubenlinien aneinanderstoßenden über Anschlußklemmen 20 und 21 an eine Strom-

schichtförmigen Materialbändern auf dem Rohr ge- quelle 25 angeschlossenen Chrom-Nickel-Drahtes,

bildet sind, die durch eine Schraubenliniennut von- 4° Die vorgesehene Anordnung ermöglicht die Uriter-

einander getrennt sind, die eine geringere Steigung bringung einer Vielzahl von Lötstellen 14, 16 auf

als die die Materialbänder begrenzenden Schrauben- einem gegebenen Raum, ermöglicht einheitlichen

linien hat; ^ Abstand der Lötstellen zueinander und gestattet, so"-:

Die Erfindung ist in der Zeichnung an Hand von wohl die erwärmten bzw. warmen wie die kalten Löt-

mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es 45 stellen gleichmäßig der: Einwirkung des strömenden

zeigt Fluds auszusetzen. Die in Reihe geschaltete Thermor

F i g. 1 eine galvanisch hergestellte Thermosäule, säule ist über die freien Enden des Konstantandrah-

Fig. 2 die Thermosäule nach Fig. 1 in einer zum tes 10 und die Anschlußklemmen 23 und 24 an ein

Erwärmen der einen Lötstellengruppe geeigneten An- Meß- oder Anzeigegerät 22, beispielsweise ein Poten-

ordnung, .■...;;.:;.■ 50 tiometer oder Galvanometer, angeschlossen, um ein

Fig. 3 die Empfindlichkeitskurve der als Strö- Ausgangssignal, entweder ein Spannungs-oder Strom-

mungsmesser benutzten Thermosäule in Abhängigkeit signal, zu erzeugen, das den wirksamen Spannungs-

vom Fluddurchsatz, _·. unterschied zwischen! den.warmen und kalten Löt-

- Fig. 4 in perspektivischer Darstellung eine auf stellen 14, 16 wiedergibt. Das Gerat 22 kann zur An-

einem Strömungsrohr angeordnete Thermosäule, wo- 55 zeige der vorbei- bzw. durchfließenden Fludmenge

bei der Isoliermantel der Deutlichkeit halber fort- oder der relativen Geschwindigkeit eines in einem

gelassen ist, :: : .·.■;■■..-.:. : Flud wie Wasser oder Luft bewegten Fahrzeugs ge-

,..v. Fig.5 einen vergrößert· gezeichneten Querschnitt eicht sein. " :^ ;: .-■. ..■ ■.:■■-. ■ :.:.■,·' :, v;: :■

nach Linie 5-5 in F i g. 4, bei dem der Isoliermantel Das. Grundprinzip der Wirkungsweise des erfin-

mit dargestellt ist, " ·'v-' ■■■■·■"-, ■■"■:■-' ■·:■ 60 dungsgemäßen Strömungsmessers wird an Hand von

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht einer gegen- Fig. 13 beschrieben, in der einfachheitshalber nur

über F i g. 4 abgeänderten Ausführungsform, . eine warme Lötstelle 14 und eine kalte Lötstelle 16

Fig. 7 eine Frontansicht einer zur Strömungs- in ihrer Anordnung zum Heizelement 18 dargestellt

messung dienenden Platte mit einer darauf angeord- sind. Dabei ist das Heizelement 18 durch eine

ueten Thermosäule, ' ^; 65 Wärmequelle ersetzt, die eine konstante nach Linie 2

Fig. 8 einen Schnitt nach Linie 8-8 in Fig, 7 in verlaufende Wärmeströmung erzeugt. Diese Bahn 2

vergrößertem Maßstab, wobei die Befestigungsmittel der Wärmeströmung nimmt vom Heizdraht oder der

für die Platte dargestellt sind, :. . Wärmequelle 18 ihren Anfang und verläuft, wie dar-

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gestellt, durch eine Isolierung mit dem Wärrhewider- mungsgeschwindigkeit, wenn in den Grenzschichten standswert R₂ (in dem der Wärmewiderstand der noch keine stationären Verhältnisse herrschen. Dem-Wand des Rohrs 3, durch das das Flud F fließt, be- entsprechend müssen gemäß der Ausführungsform rücksichtigt ist) und in das FludF, das den Wärme- nach Fig. 4 besondere Vorkehrungen gegenüber widerstandi?3 bietet. Das Flud F führt im wesent- 5 einer einfachen Ausführung gemäß Fig. 6 getroffen liehen die gesamte in der Wärmequelle 18 erzeugte werden, wenn auch eine Messung bzw. Anzeige im Wärme ab, ohne daß diese Wärme sich auf die Tem- laminaren Bereich erfolgen soll,
peratur der. kalten Lötstelle 16 auswirkt und ohne Das Diagramm nach F i g. 3 zeigt die Abhängigkeit daß die Temperatur des Fluds nennenswert ansteigt. der Ausgangsspannung von der durchströmenden Die Temperatur der kalten Lötstelle 16 wird durch io Fludmenge für diese zwei Ausführungsformen, wobei die Temperatur des. Fluds bestimmt, da zwischen die Abhängigkeitskurve für die Ausführungsform beiden Temperaturausgleich besteht. Daraus ergibt nach Fig. 4 ausgezogen und für die Ausführungssich, daß die konstante Wärmeströmung (entspre- form nach Fig. 6 unterbrochen gezeichnet ist. In chend einem konstanten elektrischen Pleizstrom) an dem rechts vom Punkt 26 befindlichen Bereich turder Lötstelle 14 in Abhängigkeit von den relativen 15 bulenter Strömung fallen die Kurven für beide Aus-Wärmewiderstandswerten Ii₁, R₂ und R₃ bestimmte führungsformen zusammen. Links vom Punkt 26 im Wärmeverhältnisse bzw. eine bestimmte Temperatur Bereich laminarer Strömung jedoch zeigt der Verlauf hervorruft. Dabei sind die Wärmewiderstandswerte R₁ der Kurve für die Ausführungsform nach Fig. 6, daß und R₂ konstant. Der Wärmewiderstandswert R₃ an- diese Ausführungsform im Bereich laminarer Strödert sich in Abhängigkeit von der Strömung bzw. 20 mung gegenüber Änderungen der durchströmenden dem Fluddurchsatz, so daß bei größerem Fluddurch- Fludmenge unempfindlicher ist, so daß jede Eichsatz der Widerstand i?₃ kleiner wird, was dazu führt, kurve eine auffallende Unstetigkeitsstelle in Form daß sich ein anderer Temperaturabf all entlang der eines Knicks.beim Übergang vom turbulenten zum Bahn der Wärmeströmung einstellt, der zu einem laminaren Bereich aufweisen würde. Demzufolge sind Sinken der Temperatur der Lötstelle 14 und zu einer 25 für die Messung auch im turbulenten Strömungsgeringeren vom Gerät 22 angezeigten Spannung führt. bereich nach Fig. 4 die. warmen und die diesen dia-Verringert sich umgekehrt der Fluddurchsatz, so wird metral gegenüberliegenden kalten Lötstellen 14 und R₃ größer, die Temperatur der Lötstelle 14 steigt, 16 jeweils schraubenlinienförmig entlang der Wand und es kommt zu einem größeren Ausschlag des des Strömungsrohrs 28 in Umfangsrichtung zueinan-Meßgerätes 22: ■--■·:. ' 30 der versetzt angeordnet. Es ist ersichtlich, daß das

An sich würde die Temperatur des Fluds gleich- von der ersten .warmen Lötstelle 14 der Thermosäule

falls das Ausgangssignal beeinflussen; dieser Effekt erwärmte Flud seitlich an den nachfolgenden warmen

wird jedoch vermieden, weil sowohl die warme Lot- Lötstellen vorbeiströmt. Bei dieser Anordnung sind

stelle 14 wie auch die kalte Lötstelle 16 in ther- jeweils noch nicht erwärmte Grenzschichten in der

mischem Kontakt zum Flud angeordnet sind, so daß 35 Nähe der warmen Lötstellen 14.der Thermosäule vor-

die beiden Lötstellen bzw; die beiden Gruppen von handen^ so daß der Temperaturabf all auch im Falle

Lötstellen in gleicher Weise beeinflußt werden und laminarer Strömung eine ähnliche Funktion der Ge-

die Wirkung der Temperatur des Fluds ausgeglichen schwindigkeit des durchströmenden Fluds ist wie bei

ist. Daher ist die Änderung des'Temperaturunter- turbulenter Strömung. ....:. .

schieds zwischen der warmen und der kalten Lötstelle 40 -« Diese Angleichung wird im wesentlichen durch die

nur von der Strömung des Fluds abhängig, von.der richtige Anordnung der Schraubenlinie nach Fig. 4 Temperatur des Fluds aber im wesentlichen unbeein-' erreicht. Dab^ei ist auch besonders auf das Verhältnis

flußt. Sind die Lötstellen 14 erst einmal mit Hilfe des von Heizstreifenbreite zu Rohrdurchmesser zu achten.

Heizelements 18 auf eine konstänte-Temperatur ge- Vorzügsweise soll die Breite des Heizstreifens etwa

bracht, so daß ohne Fluddurchsatz eine konstante 45 gleich dem Durchmesser des Rohrs sein.

Ausgangsspannung vorhanden ist, d.h., wenn ein Dabei weist die Anordnung eine hervorragende

stationärer Wärmeströmurigszustand gegeben ist, so Anzeigegenauigkeit' auf, da örtliche Störungen im

ändert sich von^f nun an-die Ausgangsspahnung mit Geschwindigkeitsprofil sich infolge der Vielzahl von

den Strömungsverhältmsseii; ;..; . :. . . an verschiedenen Punkten angeordneten Verbindungs-

Im allgemeinen verläuft eine Strömung durch einen 5° stellen nicht auswirken. Außerdem spricht die Anord-

Kanal bei niedrigen; Geschwindigkeiten laminar und nung bei relativ niedrigen Wärmewiderstandswerten R₁

bei hohen Geschwindigkeiten turbulent. Bei. einer und R₂ nach Fig.-13 schnell auf Änderungen der

laminaren Strömung werden-die an der Wand an- durchströmenden Fludmenge an,, besitzt also eine

liegenden Fludschichten unter der Wirkung der Rei- niedrige Zeitkonstante, die weit unter einer Zehntel-

bung derart verlangsamt, daß die Strömungsgeschwin- 55. Sekunde liegen kann..

digkeit von einem Minimum, d. h. Null, an der Wand Demgegenüber sind bei der Ausführungsform nach des Rohrs parabolisch bis auf ein Maximum in der Fig. 6 die warmen Lötstellen 14 in einer axial ver-Rohrmitte ansteigt. Bei einer turbulenten Strömung laufenden Linie entlang der Wand des Strömungsdagegen ist die Geschwindigkeit innerhalb des Fluds rohrs 30 angeordnet, so daß im Bereich 'dieser in über den gesamten Querschnitt des Rohrs nahezu 60 Strömungsrichtung verlaufenden Linie die Temperagleich. - Es sei gleichfalls' hervorgehoben, daß nor-¹ tür des Fluds fortlaufend ansteigt,, wodurch mehr und malerweise' die Wärmeleitfähigkeit (entsprechend mehr eine laminare thermische Grenzschicht geschafauch der radiale Temperaturabf all) in einer laminaren fen wird, was gemäß Fig. 3 zu einer Dämpfung des Strömung mit überlagerter Wärmeübertragung nach Signals der Thermosäule führt. Die Ausführungsform Erreichen stationärer Bedingungen nicht von der 65 nach F i g. 6 ist daher nur zur Verwendung als Strö-Reynoldschen Zahl (oder der Fludgeschwindigkeit) mungsmesser für schnellfließende Flude mit turbulenabhängt. Jedoch ist die Wärmeleitfähigkeit und der ter Strömung geeignet,
radiale Temperaturabfall eine Funktion der Strö- So kann sie z. B. zum Messen oder Bestimmen der

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Atmungsmenge in einem Atmungsgerät vorgesehen Geschwindigkeitsanzeiger für Wasser- und Luftfahrwerden, wobei das Rohr einen Durchmesser von etwa zeuge gezeigt, der gleichfalls eine Thermosäule nach 2,5 cm und eine Länge von etwa 10 cm aufweist. In F i g. 2 umfaßt, jedoch weicht die Tragkonstruktion einem solchen Fall kann die Atmungsmenge bzw: die von der nach Fig. 4 bis 6 ab. Die Thermosäule ist Atmungshäufigkeit akustisch oder optisch überwacht .5 zickzackförmig oder wendelförmig um eine flache und aufgezeichnet werden, wobei ein entsprechendes Platte 46 gewunden, die aus einem elektrisch isolie-Gerät beim Ein- und Ausatmen einer Person durch renden Werkstoff wie Kunststoff oder aus einer ein entsprechendes Strom- oder Spannungssignal zur Faserplatte bestehen kann. Gemäß F i g. 8 ist diese Anzeige kommt.- In ähnlicher Weise kann die gleiche Anordnung in ein Material wie Epoxydharz eingebet-Anordnung in einer Vorrichtung zum Messen des io tet und an einer Tafel 50 befestigt. Die Thermosäule Grundstoffwechsels angebracht sein. . ist mit einem thermisch leitenden Blech 52 abgedeckt.

Den speziellen Aufbau der beiden Ausführungs- Die Tafel 50 trägt nicht dargestellte Mittel zum Beformen gemäß Fig· 4 und 6 zeigt Fig. 5. Das ther- festigen der gesamten Konstruktion an der Innenseite misch leitende Rohr 32 ist vorzugsweise aus Metall. eines Strömungskänals oder an einer geeigneten Stelle Die Thermosäule 36 ist vom Rohr 32 und vom Heiz- 15 an der Außenwand eines Schiffskörpers öder am element 18 elektrisch isoliert, steht jedoch mit beiden ' Rumpf oder an den Tragflächen eines Luftfahrzeugs· in Wärmekontakt. Gegebenenfalls werden nachein- so daß die äußere Abdeckung bzw. das Blech 52 in ander Umhüllungen aus elektrisch isolierendem, doch thermischem Kontakt mit dem; umgebenden Medium thermisch leitendem Werkstoff, wie beispielsweise steht. Über die Anschlußklemmen 20, 21 und 23; 24 Epoxydharz, aufgebracht. Die Thermosäule kann auf 20 sind, wie in Fig. 2 gezeigt, eine Stromquelle 25 und ein äußerst dünnwandiges Strömungsrohr 32 aus ein Gerät 22 angeschlossen, das geeicht ist, um je einem Epoxydharz gewickelt werden, das anfangs nach der Anwendung den Fluddurchsatz oder die nur zur Unterstützung der ThermosäμIe ausreicht, relative Geschwindigkeit des Fahrzeugs anzuzeigen.' bevor weitere^ die Festigkeit erzielende Ummantelun- Bei einer Flugzeugeinrichtung zum Anzeigen eines gen angebracht werden. Dieser Aufbau führt zu wirk- 25 überzogenen Fluges kann die Tafelkonstruktion nach samer Kühlung der warmen Lötstellen 14 durch das ' Fig. 7 an der Oberseite einer Tragfläche und eine Flud. und hoher Empfindlichkeit der Anzeige...Die weitere Tafel an der Unterseite der gleichen Traggalvanische Herstellung der. Thermosäule erfolgt, fläche angebracht sein, damit die Zustände an diesen nachdem der Draht 10 auf dem Rohr bzw. Kanal 32 zwei Stellen angezeigt werden. Diese zwei Anzeigen angeordnet ist. Wie dargestellt, sind auf dem Rohr 32 39 in Form, eines Spannungs- oder Stromsignals können eine elektrisch gut isolierende Epoxydharzschicht 34, zu.einem Differenzsignal kombiniert, d. h: das eine die Thermosäule 36, wie in F i g. 4 und 6 gezeigt, elektrische: Signal von dem anderen abgezogen wereine Epoxydharzschicht 38, die das Heizelement 40 den, damit eine Optische Anzeige "oder ein Alarmaufnimmt, eine Wärmeisolierung 42 und ein äußerer signal erzeugt wird, wenn die Differenz der zwei Schutzmantel 44. angeordnet.' Die Wärmeisolierung 35 Signale einen, bestimmten Wert übersteigt, der an-42 verhindert, daß vom Heizelement 40 Wärme radial zeigt, daß man sich einem unerwünschten aerödynanach außen aus dem System. heriausfließt. Sie kann mischen Zustand nähert. : ; '
aus irgendeinem geeigneten ,Material wie Glaswolle Bei der Ausführungsform nach Fig· 9 und 10, die oder Kunstfasern bestehen. . /■'·.... - "',.:. sich unter anderem. für Windstärkemessungen.' bei .. Bei einem Ausführungsbeispiel besitzt das Rohr 32 40 wechselnder Strömungsrichtung eignet; ist ein Stab 54 eine 'Wandstärke von 0,13 mm. Der. die Thermo- mit einer axialen Bohrung 56J und ,mehreren im elemente bildende Konstäritaiidraht ist'mit einer. Stei- radialen Abstand dazu angeordneten parallelen Bohgung:,von. beispielsweise^ 15 bis 40 Windungen "pro rurigen.58 versehen.. Die Therrnosäuje gemäß Fig. 2 Zentimeter auf bzwi um die Rohrschicht gewickelt. ist so in ■. den" Bohrungen 58 angeordnet, daß· alle Dieser, gewickelte. Draht wird darm abschnittsweise 45 warmen, Lötstellen 14[an einem Ende und. alle kalten mit, elektrisch,.isolierendem. Wachs oder Anstrich Lötstellen 16. am anderen Ende, des Stabes ;liegen, überdeckt, und dann wird die Anordnung in ein gal- Das Heizelement .18 ist in dem einen Endabschnitt yanisches Bad getäuclit,· um das zugehörige .Material der Bohrung 56 nahe den^Verbindungsstellen 14 an- · eines .Tnernipelements* beispielsweise Kupfer, Silber, geordnet. Der Stab 54 besteht aus elektrisch isölieren-Platin pder_: Gold, äufzugalvanisieren. Diese Herstel- 50 dem, jedoch thermisch leitendem; Werkstoff Wie Kelung führt zu einer in Reihe geschalteten Anordnung, ''' ramik/Kuiästetöff.'o4.dgl_v:'^i:,.^:C.''';'. V, ..., i .. " l'i
die abwechselnde Abschnitte ohne galvanischen Auf- Die Äusführungsform nach Fig.^;ll und 12 ist der trag und Drahtabschnitte mit an den Enden angeordr... . nach F i g. 9 und 10 ähnlich, nur sind an Stelle der neter warmer bzw. kalter »Lötstelle« umfaßt, so, daß" ;■■ Bohrungen 58 des Stabes 54 Schlitze 60 in der Umeine Thermosäule entsteht. Eine dünne Schicht aus 55 fangsfläche des Stabes 62 angebracht, und das Heizelektrisch isolierendem Material mit guter thermischer element 18 ist nicht, wie bei dem Stab 54 in einer Leitfähigkeit wird über jede zweite Lötstelle, d. h. zentralen Bohrung 56, sondern am Umfang eines über die Gruppe der warmen Lötstellen 14, gelegt. Endabschnitts des Stabes 62 angeordnet. Dje Thermo-Dann wird ein dünnes Chrom-Nickel-Band in einer säule nach F i g. 2 ist in den Schlitzen 60 und in der Stärke von etwa 0,025 mm und einer Breite von bei- 60 zentralen Bohrung 64 angeordnet. Ein elektrisch isospielsweise dem halben bis ganzen Durchmesser des lierender, aber thermisch leitender Mantel, z. B. aus Rohres, das für eine geringe Heizleistung von 1 Watt einem Epoxydharz, umhüllt den Stab 62 und deckt oder weniger vorgesehen ist, über die warmen Lot- die Thermosäule und das Heizelement ab.
isteilen 14 gewickelt. Danach wird die Anordnung auf Ferner können die warmen und kalten Verbinihrer Außenseite von der Wärmeisolierung 42 und 65 dungsstellen auch mittels Aufdampfens oder Plasmadem Schutzmantel 44 umgeben. spritzens hergestellt werden, was im einzelnen an

In den Fig. 7 und 8 ist ein einem großen Strö- Hand der Fig. 14 und 15 beschrieben wird. Zwei

mungsrohr entsprechender Strömungsmesser oder verschiedene thermoelektrisch zusammenwirkende

Metalle A und B werden beide in einer Stärke von beispielsweise von 0,0025 mm auf ein Rohr 80 aus elektrisch isolierendem Material oder aus einem mit einem elektrisch isolierenden Überzug versehenen Metall aufgetragen. Wie oben ausgeführt, können die Metalle unter Verwendung von Abdeckverfahren in schraubenlinienförmiger Weise aufgebracht werden, so daß entsprechend gewundene Metallschichten auf dem Rohr angeordnet sind, wobei die Metalle^ und β längs der Schraubenlinie 82 aneinanderstoßen oder sich geringfügig überlappen. Nachdem die Metalle A und B so aufgetragen sind, kann die schraubenlinienförmige Nut 84 angebracht werden, wie es in F i g. 14 und 16 zu erkennen ist. Mit Hilfe dieser schraubenlinienförmigen Nut 84 wird ein schraubenlinienförmig angeordneter Leiter aus den Metallen .4 und B hergestellt, so daß das schraubenlinienförmige Aufwickeln eines Drahts entfällt. Jede Windung dieses Metalleiters umfaßt zwei Verbindungsstellen, von denen eine die warme Lötstelle und die andere die kalte Lötstelle darstellt. Die wärmen Lötstellen sind bei 85 in Fig. 14 dargestellt. Ein Chrom-Nickel-Heizstreifen ist unter Zwischenfügung eines geeig- '\ neten elektrischen Isoliermaterials schraubenlinienförmig unrund über diese warme Verbindungsstellen as gewickelt, wie es zuvor beschrieben wurde. Diese Bauweise besitzt den weiteren Vorteil, daß die Ansprechzeit auf Grund der geringen Stärke der Metalle A und B, denen die größere Masse des schraubenlinienförmig angeordneten Drahts und der metaliischen Überzüge gemäß der früher genannten Ausführungsform gegenübersteht, verbessert ist.

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Strömungsmesser mit einer Mehrzahl von zickzackförmig oder schraubenförmig miteinander verbundenen und in Reihe geschalteten, jeweils an einer Lötstelle beheizten Thermoelementen, . die mit der Strömung in Wärrnekontakt stehen und, deren kalte bzw. warme Lötstellen in zwei einen Abstand zueinander aufweisenden Gruppen so angeordnet sind, daß die zu messende Strömung quer. zu den Verbindungslinien der paarweise zusammengehörigen kalien und warmen Lötstellen verläuft', dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Gruppe.der warmen (14) als auch die der kalten Lötstellen (16) mit der zwischen beiden Gruppen verlaufenden Strömung in Wärmekontakt, steht und daß die Lötstellen innerhalb einer Gruppe mit Abstand in Strömungsrichtung zueinander angeordnet sind.

2. Strömungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lötstellen (14, 16) innerhalb jeder Gruppe quer zur Strömungsrichtung zueinander versetzt sind.

3. Strömungsmesser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammenhängenden Thermoelemente (10 bis 12) schraubenförmig auf ein die Strömung begrenzendes Rohr (28, 30, 32) gewickelt sind.

4. Strömungsmesser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden zusammengehörigen Lötstellen (14, 16) eines jeden Thermoelements (10 bis 12) einander etwa diametral gegenüberliegen.

5. Strömungsmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein sich längs der zu beheizenden Gruppe von Lötstellen (14) erstreckendes Heizband als Heizelement (18) vorgesehen ist.

6. Strömungsmesser nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Heizbandes (18) dem halben bis vorzugsweise dem vollen Durchmesser (D) des Rohres (28, 30, 32) entspricht.

7. Strömungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammenhängenden Thermoelemente (10 bis 12) so auf eine Platte (46) gewickelt sind, daß die Lötstellen (14, 16) abwechselnd an den gegenüberliegenden Kanten der Platte liegen.

8. Strömungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammenhängenden Thermoelemente (10 bis 12) so auf einen Stab (54, 62) gewickelt sind, daß die Lötstellen (14, 16) abwechselnd an den Stabenden liegen (Fig. 9 bis 12).

9. Strömungsmesser nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Thermoelemente (10,-12) zwischen den Lötstellen (14, 16) durch Längsbohrungen (58) im Stab (54) oder Längsschlitze (60) am Umfang des Stabes (62) erstrecken.

10. Strömungsmesser nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammenhängenden Thermoelemente (10 bis 12) von zwei in zwei Schraubenlinien (85) aneinanderstoßenden schichtförmigen Materialbändern (A, B) auf dem Rohr (80) gebildet sind, die durch eine Schrauberi-

. liniennut (84) voneinander getrennt, sind, die eine geringere Steigung als die die Materialbänder begrenzenden Schraubenlinien hat.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen