DE1573374A1 - Waermefuehler,insbesondere fuer die Messung von Lokalwerten der Waermeuebergangszahlen - Google Patents

Waermefuehler,insbesondere fuer die Messung von Lokalwerten der Waermeuebergangszahlen

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DE1573374A1
DE1573374A1 DE19661573374 DE1573374A DE1573374A1 DE 1573374 A1 DE1573374 A1 DE 1573374A1 DE 19661573374 DE19661573374 DE 19661573374 DE 1573374 A DE1573374 A DE 1573374A DE 1573374 A1 DE1573374 A1 DE 1573374A1
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Dipl-Ing Vladimir Vaku
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/02Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using thermoelectric elements, e.g. thermocouples

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  • Laminated Bodies (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)

Description

  • Wärmefühler, insbesonders für die Messung von Lokalwerten der Wärmeübergangszahlen.
  • Gegenstand der Erfindung ist ein Wärmefühler, insbesonders für die Messung der Lokalserte der Wärmeübertragungszahlen.
  • Die bisher bekannten Einrichtungen messen nicht genau. Die Arbeit mit ihnen ist sehr zeitraubend. Die Unkenntnis der tatsächlichen Werte der Wärmeübergangszahlen, zum Beispiel an den einzelnen Kühlungsoberflächen von elektrischen Maschinen, bildet ein bedeutendes Hindernis in der Entwicklung von wirksameren Kühlungssystemen bei neuen Typen von elektrischen Maschinen mit hoher Ausnutzung der aktiven Materialien. In der technischen Praxis wird bisher das Schmidtsche System der Messung von Wärmeverlusten, zum Beispiel von Wandverlusten des Kessels, der Dampfleitungen usw. angewandt, bei welchem der Wärmefluß mit Hilfe einer an die zu messende Stelle angelegten Platte oder eines Bandes mit bekannter Wärmeleitfähigkeit gemessen wird. Beim Durchgang der Wärme durch die zu messende Wand geht ein bestimmter Teil des Wärmeflusses auch durch die angelegte Platte, wo sich ein Wärmeabfall ausbildet, welcher der durch die Platte durohgehenden Wärme proportional ist. Die Mesepiatte ist auf beiden Seiten mit Fühlern versehen, die zum Abtasten (Abnahme) der Temperaturdifferenz zwischen der abgedeckten Oberfläche der zu messenden Stelle und der äusseren Oberfläche der Platte dienen. Aus der gegebenen Wärmeleitfähigkeit der angelegten Platte, aus den geometrischen Abmessungen und aus dem gemessenen Wärmeabfall wird dann nummerisch die durch die Platte durchfließende Wärmemenge errechnet. Die Schmidt'sche Methode der Platten oder Bänder in bisher bekannter und angewendeter Ausführung kann aber nicht bei elektrischen Maschinen angewandt werden, bei welchen die von den Kühlungsoberflächen, welche recht komplizierte Bestandteile von unregelmäßiger Form (wie zum Beispiel Stirnverbindungen der Wicklungen uOäO) bilden, abgeführte Wärmemenge bestimmt werden soll.
  • Falls der Wärmezutritt bei den von dem Kühlungsmedium umflossenen Oberflächen in der Grenzschicht stattfindet, darf der angelegte Fühler durch seine Anwesenheit keine Änderung in dieser Grenzschicht sowie durch seinen Wärmewiderstand keine merkbare Änderung im Wärmekreis der zu messenden Stelle verursachen0 Der Fühler muß biegsam sein, damit er auch bei runden Gegenständen verwendet werden kann. Er muß so gestaltet sein, daß er gegen Beschädigung bei mehrfacher Verwendung und bei Kontrolleichungen Beständigkeit aufweist.
  • Die erwähnten Nachteile der bisher bekannten Einrichtungen werden durch die Erfindung beseitigt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen robusten flexiblen Wärmefühler hoher Raum- und Flächenausnutzung zur direkten Ermittlung der Wärmeübergangszahl an der betreffenden Meßstelle zu schaffen.
  • Das Wesen der Erfindung beruht darin, daß die Tragkonstruktion des Wärmefühlers aus Streifen gebildet ist, welche aus einer elektrisch isolierenden Folie hergestellt sind, während das eigentliche Meßelement durch eine Kette abwechselnd aneinander gelöteter Lamellen aus verschiedenen Metallen gefertigt wird, so daß die diesbezüglichen Lötstellen Thermoelemente in Reihenschaltung darstellen, welche durch Verweben dieser Kette mit den erwähnten Streifen an beiden Seiten dieser Streifen angeordnet sind. Die Wendepunkte der durchwebten Lamellenkette umfassen die äusseren Kanten des aus mehreren Streifen gebildeten Gefüges. Die genannte Lamellenkette kann beispielsweise derart gefertigt werden, daß eine Folie, welche durch kettenförmig aneinander gelötete Lamellen jeweils aus einem von zwei Metallen entsteht, mit Ansciinitten versehen wird.
  • Der so angefertigte Wärmefühler kann an beiden Flächen mit je einer Deckfolie versehen werden. Unter einer dieser Deckfolien wird mindestens ein Thermoelement angeordnet, dessen kalte Lötstelle sich außerhalb des Wärmefühlers befindet.
  • Der erfindungsgemäße Wärmefühler ermöglicht das Messen der Wärmeabführung an einzelnen Stellen verschiedener Kühlungsoberflächen, zum Beispiel einer elektrischen Maschine, während des Betriebes. Die Mitbenutzung des letzterwähnten Thermoelementes (Differentialthermoelementes) ermöglicht dann die direkte Ermittlung der Wärmeübergangszahlenwerte an der gegebenen Stelle aus seinem Meßwerte (Erwärmung der Oberfläche des untersuchten Objektes), sowie aus dem Meßwerte des eigentlichen Fühlers.
  • Das Wesen der erfindungsgemäßen Einrichtung ist an dem Ausführungsbeispiel der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Kette von aneinander gelöteten Lamellen zweier Metalle, Fig. 2 eine beispielsweise Anordnung von Anschnitten in dieser Kette, Fig. 3 eine lurchwebung dieser Lamellenkette mit den aus einer isolierenden Folie hergestellten Tragetreifen, sowie ein weiteres Thermoelement (Differentialthermoelement), dessen Kaltlötstelle außerhalb des Wärmefühlers angeordnet ist, Fig. 4 einen Schnitt durch den fertigen Wärmefühler.
  • Das eigentliche Meßelement (Fig.2) beateht aus den Lamellen 30 und 40, die aus zwei verschiedenen, jeweils Thermoelemente bildenden Metallen, zum Beispiel Kupfer und Konstantan, durch Löten hergestellt sind. Die in Reihe geschalteten Thermoelemente sind durch Anschnitte gemäß Fig. 2, welche quer zu den Verbindunganähten der aneinander gelöteten Lamellen 3, 4 beider Metalle (Fig.1) verlaufen, gebildet.
  • Die aus der elektrisch isolierenden Folie angefertigten Streifes 10 (Fig.3) bilden die Tragkonstruktion der ganzen Einrichtung. Die diesbezügliche Lamellenkette ist in Bezug auf die Streifen 10 derart angeordnet, daß die durch das Löten der Lamellen 30, 40 entstandenen Verbindungestellen (Thermoelemente) an beiden Seiten dieser Streifen 10 liegen.
  • Der so zusammengesetzte Wärmefühler ist gemäß Fig. 4 an beiden Seiten mit angeklebten Deckfolien 50, 51, zum Beispiel aus feinem Glasgewebe, versehen. Unter einer dieser Deckfolien, zum Beispiel 50, ist ein Thermoelement 60 untergebracht, denen Kaltlötstelle außerhalb des Wärmefühlers angeordnet ist. Die ragkonstruktionsstreifen 10 sind aus einer sehr dünnen Isolierfolie, zum Beispiel aus einem Glasgewebe mit Epoxidimprägnierung oder einer anderen, zum Beispiel Silikonimprägnierung, der Dicke t # 0,1- mm verfertigt. Diese Streifen werden durch das mehrfache Differentialthermoelement, welches aus engen Lamellen 30, 40 aus der angeschnittenen Folie der Dicke zum Beispiel von 0,03 mm gebildet ist, die auf beschriebene Art durch abwechselndes Löten der Lamellen 3, 4 aus beiden Metallen hergestellt wurde, durchtebt.
  • Die technologische Ausführung des Fühlers bürgt für seine Pestigkeit, Zusammenhaltbarkeit und Beständigkeit gegen Beschädigung. Die unzahl und Länge der Lamellen 3, 4- (Fig. 1) richten sioh nach den erforderlichen Ausmaßen des Fühlers.
  • Duroh das Duroliweben der Lamellen 30, 40 mit den Streifen 10 werden die geraden und ungeraden Verbindungen der Thermoelemente abwechselnd auf beiden Seiten dieser Streifen untergebracht0 Der so hergestellte Fühler wird zuerst auf einer elektrisch geheizten Fläche bei verschiedenen bekannten Werten der Wärmeübergangszahl geeicht, wobei diese Fläche zum Beispiel durch einen Luftstrom gekühlt wird.
  • An den Ausführungen des mehrfachen Thermoelementes (des eigentlichen Keßelementes) wird die Spannung e1 gemessen, welche dem spezifischen Wärmefluß T/m2, der durch den Wärmefühler durchgeht, proportional ist. An den Ausführungen des Differentialthermoelementes 60, dessen Warmlötstelle unter der genannten Deckfolie an der äußeren gekühlten Seite des Wärmefühlers untergebracht ist und dessen Kaltlötstelle den Strömen des Kühlungsmediums ausgesetzt ist, wird die der Erwärmung der Oberfläche (in 0c) des zu messenden Objektes proportionale Spannung e2 gemessen.
  • Das Verhältnis dieser Spannungen e1 zu e2 ist direkt proportional der Wärmeübergangszahl Bei der Messung an den eizelnen Stellen des untersuchten Objektes, z.B. einer elektrischen Maschine, werden immer beide Werte e1 und e2 gemessen und der tatsächliche Lokalvert der Wärmeübergangs zahl wird dann direkt aus der entoprechenden Eichungscharakteristik für das Verhältnis ei zu e2 bestimmt.

Claims (5)

  1. Patentansprüche: 1. Wärmefühler, insbesonders für die Messung von Lokalwerten der Wärmeübergangszahlen, dadurch gekennzeichnet, daß seine Tragkonstruktion aus Streifen (10) gebildet ist, welche aus einer elektrisch isolierenden Folie hergestellt sind, während das eigentliche Meßelement durch eine Kette abwechselnd aneinander gelöteter Lamellen (30) und (40) aus verschiedenen Metallen gefertigt wird, so daß die diesbezüglichen Lötstellen Thermoelemente in Reihenschaltung darstellen, -welche durch Verweben dieser Kette mit den Streifen (10) an beiden Seiten dieser Streifen angeordnet sind.
  2. 2. Wärmefühler gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendepunkte der verwebten Lamellenkette (30,40) die äußeren Kanten'des aus mehreren Streifen (10) gebildeten Gefüges umfassen.
  3. 3. Wärmefühler gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellenkette (30,40) durch Anschnitte einer Folie welche durch kettenförnig aneinander gelötete Lamellen (3) und (4) jeweils aus einem von zwei Metallen gebildet ist, entsteht.
  4. 4. Wärmefühler gemäß Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß dieser an beiden Flächen mit einer Deckfolie (50) bzw.
    (51) versehen ist.
  5. 5. Wärmefühler gemäß Anspruch 1, 2, 3 bzw. 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich außerhalb des eigentlichen Meßelementes bzv. unter einer der Deckfolien (50) (51) mindestens ein Thermoelement (60) dessen Kaltlötstelle außerhalb des konpletten Wärmefühlers angeordnet ist, befindet.
DE19661573374 1965-09-25 1966-09-24 Folienwärmestrommesser für die Messung von Lokalwerten der Wärmeübergangszahlen und Verfahren zu dessen Herstellung Expired DE1573374C3 (de)

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DE1573374A1 true DE1573374A1 (de) 1970-12-17
DE1573374B2 DE1573374B2 (de) 1974-03-14
DE1573374C3 DE1573374C3 (de) 1974-10-17

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AT (1) AT272702B (de)
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DE102013206406B4 (de) * 2013-04-11 2017-11-02 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Raumklimamessgerät und Regelungseinrichtung
DE102015008129A1 (de) * 2015-01-22 2016-07-28 Liebherr-Hausgeräte Lienz Gmbh Verfahren zur Bestimmung der Dämmeigenschaft einer Wandung eines wärmeisolierten Behältnisses

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AT272702B (de) 1969-07-25
DE1573374B2 (de) 1974-03-14
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