DE1573377A1

DE1573377A1 - Taupunktthygrometer

Info

Publication number: DE1573377A1
Application number: DE19661573377
Authority: DE
Inventors: Bridgeman Richard Charles
Original assignee: Vapor Corp
Current assignee: Vapor Corp
Priority date: 1965-12-17
Filing date: 1966-12-15
Publication date: 1970-08-13
Also published as: US3416356A; GB1113900A

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Gerät, das genau und zuverlässig den Taupunkt eines unzugänglichen Gases messen und anzeigen kann, und betrifft insbesondere ein Taupunkthygrometer zum Aufnehmen einer Gasprobe und zum Messen des Gaszustandes, um die Taupunkttemperatur des Gases anzugeben.

Bisher wurden viele Taupunkthygrometer gebaut, jedoch treten bei allen diesen Hygrometern Schwierigkeiten im ge- · nauen und raschen Messen der Taupunkttemperatur des Gases auf, Außerdem treten bei diesen Hygrometern aufgrund von Verunreinigungen Schwierigkeiten in der Aufrechterhaltung einer gleichbleibenden Meßgenauigkeit auf. Es ist also bis jetzt noch kein befriedigendes Gerät zum Anzeigen der Taupunkttemperatur eines unzugänglichen Gases geschaffen worden.

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Ziel der Erfindung ist es, ein Taupunkthygrometer zu schaffen, mit dem die oben aufgezeigten Schwierigkeiten vermieden werden können.

Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt in der Schaffung eines neuen und verbesserten Taupunkthygrometers, das in unveränderlicher Weise und kontinuierlich die Taupunkttemperatur eines unzugänglichen Gases anzeigt.

Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt in der Schaffung eines Taupunkthygrometers mit einem hohen G-rad an Zuverlässigkeit, wobei aber nur ein minimaler Wartungsaufwand erforderlich ist.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Taupunkthygrometers, das äußerst genau ist und im wesentlichen unempfindlich gegen Verunreinigungen ist und darüberhinaus rasch auf eine Änderung des Zustandes des Gases anspricht.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Taupunkthygrometers, das eine Fühleinrichtung aufweist, die Mcht und schnell ausgewechselt, gewartet und gereinigt werden kann, wobei das Hygrometer aber in sehr starkem Maße auf den Zustand des Gases ansprechbar ist.

Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt in der Schaffung eines in sich abgeschlossenen Taupunkthygeometers zum Anzeigen

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der Taupunkttemperatur eines Gases, wobei das Hygrometer lediglich an eine elektrische Spannungsquelle anzuschließen und mit der zu messenden Gasmenge in Verbindung zu bringen ist und dabei auch fern von der Gasströmung angeordnet sein kann.

Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt in der Schaffung eines Taupunkthygrometers, das rasch auf die Änderung des Zustandes eines Gases anspricht und welches die Taupunkttemperatur des Gases misst.

Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt in der Schaffung eine» eine Sonde verwendenden Taupunkthygrometers mit einer Fühleinrichtung zum Ansprechen auf den Dampfzustand des zu messenden Gases, einer Einrichtung zum Halten der Fühlein— richtung auf einer vorbestimmten Temperatur obeihalb der Taupunkttemperatur des Ggses sowie einer Einrichtung zum Feststellen der Temperatur der Fühleinrichtung und zum Kompensieren des Unterschiedes zwischen der Temperatur der Fühleinrichtung und der tatsächlichen Taupunkttemperatur, um dieselbe an einer sichtbare Ableseeinrichtung anzeigen zu können.

Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt in der Schaffung eines Taupunkthygrometers mit einer Kammer zum Aufnehmen einer Gasprobe, wobei die Kammer mine Sonde zum Messen des Zustandes des Gases aufweist, sowie mit einer Einrichtung zum Pumpen des

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Gases durch die Kammer, wobei der Gaszustand durch die Sonde gefühlt wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematiseher Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Axialschnitt durch eine Probenkammer gemäß der Erfindung* die eine Sonde zum Fühlen des Dampfzustandes eines Gases aufweist,

Fig. 2 ist eine Längsansicht der in Fig. 1 gezeigten Sonde,

Fig. 3 ist die Stirnansicht des einlaßseitigen Endes der Sonde von ^ig. 2,

Fig. 4 zeigt eine Stirnansicht des elektrischen Anschlußteiles oder ausgangsseitigen Endes der Sonde von Fig. 2,

Fig. 5 zeigt einen Axialschnitt durch die Sonde von Fig.2, Fig. 6 zeigt eine vergrößerte Draufsicht auf das Fühlelement,

Fig. 7 ist eine vergrößerte Draufsicht auf das Fühlelement in etwas kleinerem Maßstab als Fig. 6 und zeigt ferner die elektrischen Verbindungen und die Zuordnung zu der verwendeten thermoelektrischen Baueinheit,

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Fig, 8 zeigt eine Seitenanaioht des in Pig» 7 gezeigten

-en-Fühlelemtes ,

Fig. 9 zeigt eine weitere Seitenansicht des Fühlelementes von Fig. 7» und zwar längs der Linie 9-9 von ^ig. 7»

Fig. 10 zeigt einen vergrößerten Teilquersehnitt längs der Schnittlinie 10-10 von Fig. 8, während

Figo 11 ein Blockschaltbild eines Taupunkthygrometers gemäß der Erfindung zeigt.

Gemäß den Figuren umfaßt ein erfindungsgemäßes Taupunkthygrometer eine Probenkammer, durchdie mittels einer in sich abgeschlossenen Pumpanordnung eine kontinuierliche Gasprobs hindurchgep^apt werden kann. Eine in der Kammer vorgesehene

Sonde fühlt den Dampfzustand oder Gasgehalt, indem daw Gas auf eine vorbestimmte Temperatur oberhalb der Taupunkttemperatur abgekühlt, die Temperatur des Gases abgelesen und dann diese Temperatur auf die Taupunkttempera.tur korrigiert wird. Die Sonde kann auch direkt in einer ein Gas fördernden leitung angeordnet sein und die Taupunkttemperatur fernanzeigen.

Die Sonde umfaßt eine Fühlplatte mit zwei leitenden Flächen

-meß-
und einer Temperatu^einrichtung. Die Fühlplatte ist an einer thermoelektrischen Baueinheit befestigt, die betätigbar ist, um die Fühlplatte in Abhängigkeit von der zwsichen den leitenden Flächen, gemessenen Leitfähigkeit über eine geeignete Steuerschaltung zu erhitzen oder abzukühlen. Eine Widerstands-

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brückensohaltung, in der die leitenden Flächen eingeschaltet sind, liefert ein Ausgangssignal für Steuerschaltungen zum Betätigen der thermoelektrischen Baueinheit. Sie Widerstandebrücke ist so aufgebaut, daß sie sich im GleichgewichtS2U~ stand befindet, wenn der Dampfzustand des Gases an der Oberfläche des fühlelementes bei einer vorbestimmten Temperatur oberhalb der Taupunkttemperatur,vorzugsweise um 2,8⁰G (5⁰F) höher liegt. Kompensationsschaltungen übertragen diese Information als Taupunkttemperatur zu einem oder mehreren Auegängen des Taupunkthygrometers. Saher umfaßt das Hygrometer eine Steuerung, die die Leitfähigkeitsmessungen an der Fühlfläche in einen thermoelektrischen Strom umsetzt, so daß das Fühlelement genau bei einer vorbestimmten Temperatur oberhalb der Taupunkttemperatur gehalten wird. Außerdem umfaßt das Hygrometer eine Einrichtung zum Messen der Temperatur des Fühlelementes. Der Dampfgehalt des Gases ist dabei eine Funktion der gleitfähigkeit, die über der Fühlfläche mittels der darauf befindlichen leitfähigen Flächen gemessen wurde.

Der Probenkanmeraufbau, der eine Pumpe umfaßt, ermöglicht es, daß dem Fühler eine große Probenmengenzugeführt werden kann und daß das Gas sich auf erhöhtem Druck befinden kann, wobei die Gasprobe zu der Gasquelle zurückgeführt ader zur Atmosphäre abgegeben werden kann.

Unter -Bezugnahme auf die Figuren und insbesondere auf Fig. 1 umfaßt der Probekammeraufbau eines erfindungsgemäßen

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Taupunkthygrometers, deitfinsgesamt mit dem Bezugszeichen iiezeiob.net ist, ein Probenkammergehäuse 16 mit einem Gaseinlaß 17» einem Grasauslaß 18, einer Sonde 19 zum Fühlen des Dampfzustandes eines Gases, einer Pumpenkammer 20 und einer Pumpe 21 zum Fördern -von Gas zu dem Gaseinlaß 17 und dann durch die Sonde 19» die Pumpenkammer 20 sowie durch den Gasauslaß 18,

Das Gehäuse 16 umfaßt einen gerippten Kopf 22 mit einer teilweise mit Gewinde versehenen Bohrung 23, in die die Sonde 19 eingeschraubt ist und welche zusammen mit der Sonde eine Probenkammer 24 abgrenzt. Die Kammer 24 ist über' ein Sackloch 25 und einem schmalen Verbindungskanal 26 mit dem Gaseinlaß 17 verbunden. Das Gas strömt daher über den Einlaß durch die Bohrungen 25 und 26 in die Kammer 24. Es sei bemerkt, daß der Gaseinlaß 17 an eine Gasquelle wie eine Pipeline angeschlossen werden kann und daß der Gaeauslaß 18 an dieselbe Gasquelle angeschlossen werden kann, so daß der Probenkammeraufbau Gasproben von der Quelle entnehmen und dieser wieder zuführen würde. Falls gewünscht, kann die Gasprobe natürlich auch über ein geeignetes Drosselventil zur Atmosphäre hin abgegeben werden.

Das Gas strömt von der Probenkammer 24 in einer im folgenden näher beschriebenen Weise durch das fühlseitige Ende der Sonde 19 in die Pumpenkammdr 20. Die Pumpe 21 in dieser Kammer ist so ausgebildet, daß sie duruh einen schwingungsfähigen Motor betätigt werden kann. Natürlich kann auch

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irgend eine andere Pumpe Verwendung finden, um Gasproben von der betreffenden Gasquelle für Meßzwecke abzuführen

Was die Form der verwendeten Pumpe 21 anbetrifft, so ist dieselbe nicht erfindungswesentlich. Es ist hierbei nur zu bemerken, dais die Pumpe das Gas von der Pumpenkammer 20 aufnimmt und dasselbe durch eine Bohrung 27 und ddn Gasauslaß 18 aus der Probenkammer herauspumpt. Die Pumpe könnte auch so ausgebildet sein, daß dieselbe kein Küekführen der Gasprobe durch die Sonde 19 ermöglicht, so daß daher in kontinuierlicher Weise neue Gasproben verwendet werden müssen, während der Probenkammeraufbau in Betrieb ist. Eine Abdeckplatte 28, die durch geeignete Befestigungsmittel befestigt ist, schließt die Pumpenkammer 20 ab und ermöglicht den Zugang zu dieser Kammer, um die Pumpe 21 zu warten. Ein flexibler Abdichtungsring 29 wirkt mit dem fühlseitigen Ende der Sonde und dem Gehäuse zusammen und dichtet die Pumpenkammer 20 gegenüber der Probenkammer 24 ab. Der Probenkammeraufbau ist mit einer geeigneten Abdichtung versehen, durch die Verluste des in der. Kammer enthaltenen Gases vermieden werden können und die so widerstandsfähig ist, daß unter Druck stehende Gase gemessen werden können. Ein nicht gezeigtes Gebläse kann vorgesehen sein, um eine Luftmenge dem gerippten Kopf 22 zuzuführen und um die über die heiße Seite der innerhalb der Sonde 19 angeordneten thermoelektrisch^! Baueinheit abgestrahlte Wärme abzuführen. Sine geeignete

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Rohrleitung und/6ler ein Hohrschlauch kann an die Anschlußstüoke des Graseinlasses und Gasauslasses angeschlossen werden, um den Probenkammer auf bau an eine Grasquelle anzuschließen. Ferner ist a_n der Sonde 19 eine Steckerhälfte 30 zum Anschließen der für die Sonde 19 verwendeten elektrischen Schaltung vorgesehen. Da die Sonde über die Steckerhälfte 30 betätigt wird und auch die von der Sonde empfangenen Meßergebnisse über diese Steckerhälfte abgegeben werden» kann die Steuer-und Ablesesohaltung natürlich fern von dem Probenkammeraufbau angeordnet sein, damit die erhaltenen Meßergebnisse bequem abgelesen werden können.

in
Sie Sonde 19 schließt/sich einen Körper 31 aus geeigne-

tem Material wie einem Leichtmetall, zum Beispiel Aluminium» ein, das einen mit Gewinde versehenen Abschnitt 32 aufweist, welcher in die Bohrung 23 des Probenkammergehäuses eingeschraubt ist. Der mit Gewinde versehene Abschnitt 32 grenzt zusammen mit einem größeren zylindrischen Abschnitt 33 eint Schulter 34 ab, die an dem Probenkanmergehäuse anliegt, wenn die Sonde sich in ihrer genauen Stellung befindet· Ein Dichtungsring 35 ist zwischen der Sonde und dem Probenkammergehäuse eingefügt, um ein Entweichen von Gas aus der Proben* kammer zu verhindern. Der zylindrische Abschnitt 33 ist Vorzugs« weise gerändelt -oder aufgerauht, um die Sonde leicht ergreifen und aus dem Probenkammergehäuse zur Überprüfung und/oder Wartung herausziehen zu können. Bin verjüngter zylindrischer Abschnitt 36. erstreckt sich zu dem mit Gewinde versehenen

Abschnitt 32 koaxial und grenzt mit demselben eine Schulter _{3T ab#} 009833/0217

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Eine sich quer erstreckende fläche 38 ist an dem stirnseitigen Ende des verjüngten zylindrischen Abschnittes 36 vorgesehen, wobei an dieser Fläche eine thermoelektrische Baueinheit 39 befestigt ist. -^Le thermoelektrische Baueinheit 39, die auch als Kühleinrichtung bezeichnet wird, ist eine strombetriebene Einrichtung zum Erzeugen einer Wärmeoder Kältequelle und kann irgendwie ausgefühlt sein, beispielsweise in Form des bekannten Peltiertypes. Ein Fühlelement 40 ist an dem ausgabeseitigen Ende der thermo·» elektrischen Baueinheit 39 befestigt. Das Fühlelement mißt die Leitfähigkeit längs seiner Oberfläche zwischen den leitenden Flächen und betreibt dabei die thermoelektr-JBJhe Baueinheit, um das Fühlelement auf einer vorbestimmten Temperatur oberhalb der Taupunkttemperatur des auftreffenden Grases zu halten.

Eine Blende 41 ist über das Fühlelement 40 und die thermoelektrische Baueinheit 39 geschoben und wird durch eine Sondenkappe 42 festgehalten« Me Blende 41 grenzt dabei den Strömungskanal des zu messenden Gases ab. Obgleich die Blende 41und die Sondenkappe 42 aus ir^and einem geeigneten Material bestehen können, werden sie vorzugsweise aus einem passenden Kunststoff, wie Delrin hergestellt· _f

Die Blende 41 hat die Form einer zylindriehen Hjjilse, deren Außendurchmesser so groß ist, daß die Hülse innerhalb

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der Sondenkappe 42 gleiten kann, aber sonst genau an der Hülse anliegt. Die Blende 41 stößt an der Fläche 38 an und wird durch die Sondekappe 42 in einer genau ausgerichteten Stellung gehalten. Bin sich nach innen erstreckender radialer Abschnitt 43 ist an der gegenüberliegenden Seite des an der Fläche 38 anliegenden Endes der Hülse vorgesehen und endet innen in einer Lippe 44» die sich nach innen erstreckt und den äußeren Randabsehnitt des Fühlelementes 40 überdeckt. Die Lippe 44 beschränkt daher den Bereich der Fühlelementfläche gegenüber dem Flächenbereich um die thermoelektrische Baueinheit 39.

Die Sondenkappe 42 passt gpnau über die Blende 41 und weist einen zylindrischen Abschnitt 45 auf, der teleskopartig über den verjüngten zylindrischen Abschnitt 36 der Sonde 31 geschoben ist. Das äußere Ende der Sondenkappe ist etwa dom artig ausgebildet und mit einem ringförmigen verdickten Ab» schnitt 46 versehen, der zusammen mit der Blende einen ringförmigen konisch geformten Einlaßkanal 47 abgrenzt. Der Einlaßkanal 47 wird durch die konische Fläche 47a der Blende 41 und die gegenüberliegende konische Fläche 47b der Sondenkappe abgegrenzt. Eine Vielzahl von in Umfangsrichtung verteilten Einlaßöffnungen 48 ist in der Sondenkappe in Ausrichtung zu dem Einlaßkanal 47 vorgesehen. Ein· axial ausgerichtete Aus-

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laßöffnung/erstreckt sich von dem inneren Ende des verdiokten Abschnittes 46 au der Außenseite der Sondenkappe. Die Öffnung 49 befindet sich dabei in Deckung mit dem Fühlelement 40. Die Neigung des Einlaßkanales 47 stellt sicher, daß das durch

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die Einlaßöffnung 48 einströmende Gas auf das fühlelement

40 auf trifft, bevor es durch die Auslagöffnung 49 ausgelassen wird· Durch Keilwirkung hält die Sondenkappe 42 die Blende

41 gegen die Fläche 38 angedrückt. Die Sondenkappe ist mittels Halteschrauben 50 an dem Sondenkörper 31 befestigt. Sofern eine Kondensation an der thermoelektrischen Baueinheit 39 innerhalb der Blende auftreten kann, ist in der Blende 41 eine Vielzahl von EntwäsBerungsöffnungen 51 vorgesehen, die mit in der Sondenkappe 42 vorgesehenen Entwässerungsöffnungen 52 in Deckung sind, so daß eine Luftzirkulation innerhalb des Bereiches um die thermoelektrische Baueinheit möglich ist.

Gemäß den Fig. 6 bis 10 umfaßt das Fühlelement 40 eine gedruckte Schaltung mit einer scheibenförmigen Platte 53 aus einem Material, das nicht absorbierend ist und eine geringe elektrische Leitfähigkeit besitzt. Vorzugsweise besteht die Platte aus Epoxyglas, obgleich auch andere Materialien verwendet werden können. Die Platte sollte eine geeignebe Wärmekapazität in Verbindung mit einer hohen Ansprechbarkeit besitzen und unempfindlich gegen übliche Chemikalien sowie starr und schnell .reinigbar sein,Zwei elektrisch leitende Flächen 54 und 55 aind auf die übliche Weise zum Herstellen von gedruckten Schaltungen auf der Platte ausgebildet. Die leitende Fläche 54 ist mit einer Vielzahl von in Abstand angeordneten Fingern 54a ausgebildet, zwischen denen eine Vielzahl von in gleicher Weise in Abstand angeordneten Fingern 55a

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der leitenden Fläche 55 angeordnet sind, so daß damit ein Potentialgitter auf tfler Fläche der Platte 53 abgegrenzt wird, leitende Flächenansehlußstege 56 und 57 erstrecken sich von den leitenden Flächen 54 bzw. 55 weg und schließen diese Flächen an elektrische Zuführungen und die zugeordnete Schaltung an. Obgleich die leitenden Flächen 54 und 55 gut leiten würden, wenn sie aus Kupfer bestünden, würden in diesem Falle die Flächen in Bezug auf den auftreffenden Gasstrom nicht widerstandsfähig genug sein, und daher sind die leitfähigen oder leitenden Flächen 54 und 55 mit einem unempfindlichen Edelmetall wie Gold überzogen. Die Tafel, die die mit Gold überzogenen Kupferflächen und die Platte umfaßt, wird so glatt wie nur möglich hergestellt, damit die Geschwindigkeit des Ansprechet und die Sauberkeit möglichst groß ist.

Zum Anschließen der leitenden Flächen an die Anschlußstege 56 und 57 sind Öffnungen 56a bzw, 57a an den gegenüberliegenden Seiten der Stege vorgesehen. Durch die öffnungen 56a bzw· 57a wird von der Unterseite der Tafel aus eine Leitung eingeschoben und durch Verlöten in den öffnungen befestigt» Die freien Abschnitte der leitungen 60 und 61 an der Unterseite der Platte und die öffnungen 56a und 57a den mit einem wasserabweisenden Material 60a und 61a überzogen, um Leitfähigkeitsmessungen an der Unterseite der Fühlplatte zu verhindern. Eine rechtwinklig geformte Leitungsbahn 58 aus Kupfer ist in der Mitte der Platte und des leitenden Oberflächengitters angeordnet, damit an die Fühlfläche der

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Platte ein Thermoelement 59 angebracht werden kann. Zwei Durohführungsöffnungen 60 erstrecken sich durch die ^eitflngsbahn 58, so daß von der Unterseite der Platte, wie es insbesondere in Pig. 8 gezeigt ist, die Zuleitungen für das Thermoelement durch die Öffnungen 60 hindurchgesteckt werden können. Obgleich irgendeine Ausführungsform eines Thermoelements verwendet werden kann, wurde festgestellt, daß ein Kupfer-Konstantan-Thermoelement hier zufriedenstellende Begebnisse liefert. Die Leitungen 60 und 61 sind wie es gleichfalls in den Fig. 8 und 9 gezeigt ist,auch zum Verbinden mit den leitenden Stegen 56 und 57 vorgesehen.

Das Thermoelement 59 ist an deuoberen Fläche der Fühleinheit auf der Leitungsbahn 58 vorgesehen und wird mit dieser fest verlötet. Danach wird ein Überzug 62 aus isolierendem Material wie Lack oder Firnis auf das Thermoelement 59 und die Leitungsbahn 58 aufgebracht , um das Thermoelement und die Leitungsbahn einschließlich der Bereiche um die sich durch die Öffnungen 60 erstreckenden Leitungen vollständig abzudichten. Das Thermoelement 59 ist somit fest mit der Fühlplatte verbunden. Der isolierende Überzug ist gegen Lösungsmittel unempfindlich und schützt das Thermoelement gegen dieselben, welche zum Reinigen der füältafeln verwendet werden. Unterhalb der Platte 53 erstrecken sich Leitungen 59aund 59 b_t die in durch die vorstehenden zylindrischen Sookelfüße 63 des Thermoelementes 39 abgegrenzten Aufnahmekanälen verlaufen. Die Fühlplatte 53 stützt sich dabei unmittelbar auf die oberen Stirnseiten der Sockelfüße 63 ab. Um das fühlelement in der richtigen Stellung zu halten,so daß die Sockelfüße 63 sich

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direkt unter den leitenden Flächen 54 und 55 befinden, wie es im besonderen in Fig. 7 gezeigt ist, ist die Fühlplatte 53 vorzugsweise durch ein Klebemittel 64- wie ein Epoxyharz an dem Sockelfuß 63 befestigt.

Das in Fig. 11 gezeigte Blockschaltbild, aus dem die Betriebeweise eines ' Hygrometers gemäß der Erfindung ersichtlich ist, umfaßt eine Speisewuelle 65» die die Pumpe 21, Ableseschaltungen 66 und die Steuerschaltung 67 speist. Eine Anzeige- bzw. Ableseeinrichtung 68 kann neben anderen Anzeigeausgängen 69 vorgesehen sein, um die Taupunkttemperatur eines 'Gases, das mittels der Pumpe 21 durch die Sonde 19 gepumpt wird, anzugeben oder aufzuzeichnen. Wenn ein zu messendes Gras durch die Sonde 19 gepumpt wird, wird die Leitfähigkeit längs der Ftihlfläche gemessen und diese Messung der Steuerschaltung zugeleitet, die wiederum die thermoelektrische Baueinheit in der Sonde steuert, um das Fühlelement auf eine Temperatur zu bringen, die auf der eine vorbestimmte Leitfähigkeit besitzenden Fühlelementfläche einen Dampfzustand schafft, um die Widerstandsbrüokenschaltung abzugleichen. Die Temperatur des Fühlelementes wird durch das Thermoelement in den Anzeigeschaltungen angezeigt und anschließend in eine den Taupunkt des Gases angebende Temperatur umgeformt. Die Widerstandsbrückenschaltung wird durch die Anzeigeschaltungen und einem veränderbaren Widerstand 70 geeicht, der gemäß Fig. 5 in dem Sondengehäuse 31 vorgesehen und normalwrweise durch eine Abdeckung 71 abgedeckt ist. Andere Widerstände

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für die Brückenschaltung, die mit den ^ezugsζeichen 72, 73 und 74· bezeichnet sind, können in einer Aussparung 75 in dem Sondenkörper vorgesehen sein, die anschließend mit einem geeigneten Abdichtmaterial 76 ausgefüllt wird. Vorzugsweise wird die Widerstandsbrücke so geeicht, daß das Fühlelement bei einer Temperatur von etwa 28⁰C (5°F) Oberhalb der Taupunkttemperatur arbeitet. Ein Arbeiten oberhalb der Taupudtbtemperatur ermöglicht nämlich ein schnelles Ansprechen des Fühlelementes, das die Taupunktte^mperatur mißt·

Patentansprüche

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Claims

DR. ING. F. WUBSTHOFF

DIPL₁ING₁G₁PuLS --

DR.E.v.PECHMANN iiuron 22 06 31

PATENTANWÄLTE TXLISBiUHADISSSIl

PBOTIOTPiTIXT MtHCHEN

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Patentansprüche

1· Taupunkthygrometer, gekennzeichnet, duroh ein eine Probenkammer umschließendes Gehäuse mit einem Einlaß und einem Auslaß für das Gas, eine in der Probenkammer angeordnete Sonde zum Fühlen des Dampfzustandes eines Gases, einen die Probenkammer und den Gaseinlaß miteinander verbindenden Strömungskanal sowie eine innerhalb des Gehäuses vorgesehene Pumpe, die eine mit der Probenkammer in Verbindung stehende Ansaugöffnung und eine mit dem Gasauslaß in Verbindung stehenden Auslaß aufweist und welche das Gas durch die Probenkammer fördert.

2 β Taupunkthygrometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde eine mit der Probenkammer in Verbindung stehende Einströmöffnung sowie eine mit der Ansaugöffnung der Pumpe in Verbindung stehende Ausströmöffnung, und außerdem ein auf den Dampfzustand des Gases ansprechbares Fühlelement aufweist, und daß zwischen der Einströmöffnung und der Ausströmöffnung der Probe ein Ver bindungskanal vorgesehen ist, der das hindurchströmende Gas zu dem Fühlelement hinleitet.

3. Taupunkthygrometer nach Anspruoh 2, dadurch ge"-.

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kennzeichnet, daß die Achse des Strömungskanales gegaiüber der Oberfläche des Fühlelementes geneigt ist, um den Gasstrom gegen die Oberfläche zu richten.

4. Taupunkthygrometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse so ausgebildet ist, daß es hohen Gasdrucken standhält.

5. Taupunkthygrometer nach Anspruch 2, dadurch g ekennzeich.net, daß das Fühlelement eine Platte aus einem nichtabsorbierenden Material niedriger elektrischer Leitfähigkeit umfaßt, die zwei in Abstand angeordnete leitfähige Hauptflächen trägt.

6. Taupunkthygromeier nach Anspruch 1, dadurch g ekennzeichnet, daß die Sonde eine mit der Probenkammer in Verbindung steheaö® Einatrömöffnung und eine mit der Ansaugöffnung der Pumpe in Verbindung stehende Ausströmöffnung aufweist, sowie außerdem ein auf den Dampfzustand des Gases ansprechendes Fühlelement, einen zwischen der Einströmöffnung und der Ausströmöffnung der Sonde vorgesehenen Stömungskanal, der den durchfließenden Gasstrom auf das Fühlelement richtet,sowie eine Einrichtung zum Halten des Fühlelementes auf einer vorbestimmten Temperatur oberhalb> der Taupunkttemperatur des Gases.

7· Taupunkthygrometer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Angeben

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der Temperatur des Fühlelementes vorgesehen ist.

8. Taupunkthygrometer nach Anspruch 7, dadurch g e kennzeichnet, daß die Einrichtung ein an dem Fühlelement vorgesehenes Thermoelement umfaßt.

9· Taupunkthygrometer nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die freiliegenden Oberflächen der leitfähigen Flächen aus einem Edelmetall bestehen.

10. Taupunkthygrometer nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die freiliegenden Oberflächen der leitfähigen Flächen aus einem unempfindlichen reaktionst&gea Metall bestehen.

11· Taupunkthygrometer nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß das Edelmetall Gold ist.

12, Taupunithygrometer nach Anspruoh 5, dadurch g ekennzeichnet, daß die leitfähigen Flächen aus Kupfer bestehen und zum Erzeugen einer gegenüber dem G_as reaktrionsträgen und empfindlichen Oberfläche mit einer Goldschicht überzogen sind·

13· Taupunkthygrometer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jede leitfähige Hauptfläche eine Vielzahl von fingerförmigen, in gegenseitigem Abstand angeordneten leitfähigen Flächen in sich einschließt, wobei die fingerförmig ausgebildeten leit fähigen FJ-ächen der

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einen leitfähigen Hauptfläche in die Zwischenräume zwischen den fingerförmigen leitfähigen Flächen der anderen leitfähigen Hauptfläche hineinragen und eine gitterähnliche leitfähige Oberfläche bilden.

14· Taupunkthygrometer nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß jede leitfähige Hauptfläche eine Vielzahl von fingerförmig ausgebildeten in gegenseitigem Abstand angeordneten leitfähigen Flächen in sich einschließt, w§bei die fingerförmigen leitfähigen Flächen der einen Hauptfläohe zwischen de fingerförmigen leitfähigen ^lachen der anderen Hauptfläche hineinragen, derart, daß eine fingerförmige leitfähige Fläche der einen leitfähigen Hauptfläche in Abstand zwischen zwei fingerförmigen leitfähigen Flächen der anderen leitfähigen Hauptfläohe liegt.

15. Taupunkthygrometer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Fühlelement eine dünne Scheibe »ms einem nichtabsorbierenden Material mit niedriger elektrischer Leitfähigkeit umfaßt, wobei die Scheibe an ihrer Oberfläche zwei in Abstand angeordnete, dem Gasstrom ausgeseifte leitfähige Hauptflächen trägt, von denen jede leitfähice Hauptfläche eine Vieleahl von in Abstand angeordneter fingerförmigen leitfähigen Flächen umfaßt, wobei die fingerförmigen leitfähigen Flächen der einen leitfähigen Hauptfläche in Abstand zwischen den fingerförmigen leitfähigen Flächen der anderen leitfähigen Hauptfläche angeordnet eind, um eine gitterännliche leitfähige Fläche abzubremsen* :i,a daß außerdem ein':: Einrichtung zum Angeben der

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Temperatur im wesentlichen in der Mitte der .gitterähnlichen leitfähigen Fläche zum Anzeigen der Temperatur des Fühlelementes vorgesehen ist,

16. Taupunkthygrometer nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Angeben der Temperatur ein Thermoelement ist, welches auf der dem Gasstrom ausgesetzten Oberfläche des Fühlelementes befestigt ist.

17· Taupunkthygrometer nach Anspruch 16,dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Halten des Fühlelementes auf einer vorbestimmten Temperatur in sich eine thermoelektrische Baueinheit einschließt, die auf die an der Fühlfläche zwischen den leitfähigen Flächen gemessene Leitfähigkeit anspricht.

18. Taupunkthygrometer nach Anspruch 17, dadurch gekennz eichnet, daß die vorbestimmte Temperatur um mindestens 2,8⁰G (5⁰F) oberhalb der Taupunkttemperatur liegt.

19· Taupunkthygrometer nach Anspruch 17» dadurch gekennz eichnet, daß die vorbestimmte Temperatur um 4,4⁰G (8of) oberhalb der Taupunkttemperatur liegt

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20. T_aupunkthygrometer nach Anspruch 7, dadurch g β-kennzeichne±, daß die Sonde eine thermoelektrische Baueinheit, ein an dor thermoelektrisehen Baueinheit befestigtes Fühlelement mit einer dünnen Platte aus einem nichtabsornierenden Material von niedriger elektrischer leitfähigkeit sowie zwei auf der Oberseite der Platte vorgesehene in Abstand angeordnete leitfähige Flächen umfaßt, von denen jede Fläche eine Vielzahl von Fingern besitzt, wobei die Finger der einen leitfähigen Fläche zwischen den Fingern der anderen leitfthigen Fläche liegen und beide leitfähige Flächen eine freiliegende Oberfläche aus einem im wesentlichen unempfindlichen reaktionsträgem Material besitzen, und daß auf der Oberseite der Platte in der Mitte der ^'inger ein Thermoelement befestigt ist,

21. Taupunkthygrometer nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß ein isolierender Schutzüberzug die Fühleinrichtung überdeckt.

22. Taupunkthygrometer naoh Anspruch 20, dadurch

g ekennz eichnet, daß Mittel zum Befestigen des Fühlelementes an der thermoelektrischen Baueinheit

vorgesehen sind.

23. Taupunkthygrometer nach Anspruch 22, dadurch gekennz eich η et, daß die Befestigungsmittel aus einem Klebstoff bestehen.

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24· Verfahren sum kontinuierlichen Anzeigen der * Taupunkttemperatur einee GTaees mittels eines Taupunkt hy gr ο -meters gemäß Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß ein Gas auf die Oberfläche eines Fühlelementes gerichtet wird» daß die eich durch den Dampfzustand des Geeβ8 ergeben· Leitfähigkeit längs der Oberfläche des **ühlele*entee gemessen wird, daß die Te-mperatur des Fühlelement es auf einen vorbestimmten Wert oberhalb der Taupunkttemperatur dee ΰ|βββ gehalten wird, daß anschließend die temperatur des Fühlelementes angezeigt wird, und daß echließlioh die angezeigte Temperatur auf die Taupunkttemperetar des Oases korrigiert wird.

25· Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Temperatur um mindestens 2,8⁰C (5⁰F) höher als die Taupunkttemperatur gewählt wird.

26. Verfahren nach Anspruch 24t dadurch g β k e η η-seiohnet, daß die rorbestimmte Temperatur um 4,4⁰C (S⁰F) höher als die Taupunkt tempera, tür gewählt wird.

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