DE1932904A1

DE1932904A1 - Einrichtung zur UEberwachung des Kuehlmittelflusses in Energieanlagen

Info

Publication number: DE1932904A1
Application number: DE19691932904
Authority: DE
Inventors: Pfister Dipl-Ing Karl
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1967-06-27
Filing date: 1969-06-28
Publication date: 1971-01-07
Also published as: FR2052897A6; DE1932904C3; DE1932904B2

Description

Einrichtung zur Überwachung des Kühlmittelflusses in Energieanlagen Zusatz zu Patent ... ... (Anmeldung P 15 51 513.6 = PLA 67/1325) Im Hauptpatent ist eine Einrichtung zur Überwachung des: KUhi; mittelflusses in Energieanlagen mit Hilfe einer vom Kühlmittelstrom umspülten Sonde beschrieben, bei. der im Bereich der Sonde wenigstens einem beheizten elektrischen Temperaturfühler, der mindestens einen Widerstand mit temperaturabhängigem Widerstandswert bzw. ein Thermoelement enthält, bei Vorhandensein einer vorgegebenen, als ausre-ichend-erachteten Durchsatzmenge der Kühlmittelströmung und als noch zulässig erachteter Kühlmitteltemperatur laufend mehr als ein bestimmtes Mindestmaß von Wärme entzogen und bei zu hoher Ktihlmittelt-emperatur und bei unzulässiger Verlangsamung der Strömung oder bei fehlendem Kühlmittel vermindert Wärme entzogen wird, sodaß der Temperaturfühler dann eine erhöhte Temperatur annimmt. Die mit dieser Temperaturänderung einhergehende Änderung einer elektrischeen Größe, insbesondere des Ohmschen Widerstandswertes, dient. dann als Maß für den Kühlmittelfluß.
In Weiterbildung dieses Prinzips sieht die Erfindung Maßnahmen vor, um die Empfindlichkeit des Temperaturfühlers zu erhöhen, d.h. eine schärfere Unterscheidung zwischen ausreichender und unzureichender Kühlwirkung zu bewirken. in diesem Sinne besteht die Erfindung darin, daß bei einer Einrichtung, wie. sie im Hauptpatent beschrieben und dargestellt ist, die Sonde eine vom Kühlmittelfluß im wesentlichen seitlich angeströmte ein- oder mehrfach muldenf:örmig. gestaltete Stirnfläche aufweist. Die Höhe der Muldenränder kann dabei in Abhängigkeit der jeweiligen Muldenflächengröße so groß bemessen werden, daß bei Verlangsamung der Kühlmittelströmung zu als unzulässig erachteten Werten hin die Wärmeabfuhr durch Filmverdampfungswirkungen unterbunden wird. Weiterhin können die Muldenränder und gegebenenfalls zusätzliche strömungsbehindernde Elemente so bemessen werden, daß sie bei größeren Strömungsgeschwindigkeiten des Kühlmittels als Wirbelkanten wirk-sam sind-. Auf diese Weise läßt sic die Meßempfindlichkeit erheblich steigern.
Weiterhin ist es von. Vorteil, die Anordnung so Zu treffen, daß.
die Beheizung des Temperaturfühlers und der Meßwiderstand in innigemWärmekontakt mit dem Muldenboden stehen.. Dabei ist insbesondere sowohl ein Heizkörper als auch ein Meßwiderstand von flacher Bauart besonders geeignet, der sich unmittelbar unterhalb des Muldenbodens befindet. Zur Verbesserung des Wärmeüberganges kann der vorzugsweise als Halbleiter ausgebildete Meßwiderstand und gegebenenfalls auch der Heizkörper in einer Einbettmasse aus Kunstharz mit Aluminiumpulver flach am Muldenboden aufliegen, wobei unter Umständen die Einbettmasse. selbst ganz oder zum Teil den Muldenboden bildet. Durch Verwendung einer solchen härtbaren Kunstharzmasse ergibt sich eine gute elektrische Isolation bei gleichzeitig hoher Wärmeleitfähigkeit, die wiederum eine kleine Zeitkonstante für die Messung zur Folge hat.
An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden.
Die Figur zeigt eineschematische Schnittdarstellung durch den vorderen Teil eines Temperaturfühlers.
Der Fühler besteht im wesentlichen aus einem Kunststoffkörper-1, dessen Stirnseite 2 vom Kühlmedium in Richtung des Pfeiles 5 seitlich angeströmt wird. Eine spiralig gestaltete- Heizwicklung 4 mit der Zuleitung 4 a liegt als Mantelleiter flach am Muldenboden 5 des Fühlers an. Der dadurch bereits erzielte gute Wärmeübergang läßt sich gegebenenfalls noch durch eine winbettmasse verbessern, die eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweist und.
zur Terkleinerung der Zeitkonstante für die Messung beiträgt.
Die Muldenränder 7 sind gegenüber dem Muldenboden 5 so hoch bemessen, daß bei Verlangsämung der Strömung das Kühlmittel in der Mulde zu stagnieren beginnt, sodaß sich bald ein-Damffilm an der Wärmeaustauschfläche bildet, wodurch der Wärmeübergang schlagartig stark verschlechtert wird. Die beginnende Filmverdampfung steigert sich nämlich selbsttätig dadurch, daß der Muldenboden schnell eine höhere Temperatur annimmt, sodaß sich ein Dampffilm bald über den gesamten Muldenboden ausbreitet.
Umgekehrt bewirken die Muldenränder 7 bei stärkerer Strömung eine Verwirbelung des Kühlmediums, sodaß laufend neue Kühlflüssigkeit zum Muldenboden gelangt und dort reichlich Wärme abführt. Naturgemäß können zusätzlich -zu den Muldenrändern 7 noch zusätzliche strömungsbehindernde Elemente vorgesehen werden.
Weiterhin kann es von Vorteil sein, an Stelle einer einzigen Mulde eine Vielzahl von Mulden vorzusehen, gegebenenfalls ein bienenwabenartiges Gebilde oder eine andere Rauhigkeitsstruktur zu schaffen, um eine größere Anzahl von Vertiefungen zu erhalten, in denen bei langsamer oder ruhender Eühlmittelströmung keine nennenswerte Wärmeabfuhr mehr stattfindet.
Als Meßorgan wird bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein temperaturabhängiger Widerstand, insbesondere Halbleiterwiderstand, z.B. ein Heißleiter 8 verwendet, der zur Schaffung eines guten Wäri-eberganges flach auf dem Muldenboden 5 aufliegt.
Hier ist eine Einbettmasse 6 verwendet, die aus einem ausgehärteten Kunstharz mit Aluminiumpulver besteht, das sowohl gut elektrisch isoliert als auch eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweist, sodaß sich eine kleine Zeitkonstant für die Messung ergibt. Außer dem II. Heißleiter 8 mit den Zuleitungen 8 a und 8 b ist hier noch ein Kaltleiter 9 mit Zuleitungen 9 a und 9 b eingebettet, der bei einer bestimmten Temperatur ein Relaie 3chaltet,- das die Heizspannung für die Heizwicklung 4 auf einen Wert reduziert, der eine Überheizung des Fühlers beim Austauchen verhindert.
7 Patentansprüche 1 Figur

Claims

Patentansprüche 1. Einrichtung zur Überwachung des Kühlmittelflusses in Energieanlagen mit Hilfe einer vom Kühlmittels:trom umepülten Sonde nach Patent ..O ... (An». P 15 51 513.6 = PLA 67/1325), bei der im Bereich der Sonde wenigstens einem beheizten elektrischen Temperaturfühler, der mindestens einen WiSerstand mit temperaturabhängigem Widerstandswert bzw. ein Thermoelement enthält, bei Vorhandensein einer vorgegebenen, als ausreichend erachteten Durchsatzmenge der Kühlmittelströmung und als noch zulässig erachteter Kühimitteltemperatur laufend mehr als ein bestimmtes Mindestmaß von Wärme entzogen und bei zu hoher Kühlmitteltemperatur und bei unzulässiger Verringerung der Strömung oder bei fehlendem Kühlmittel vermindert Wärme entzogen wird, sodaß der Temperaturfühler dann eine erhöhte Temperatur annimmt, und daß die mit dieser Temperaturänderung einhergehende oder rung einer elektrischen Größe, insbesondere des Ohmschen Widerstandswertes als Maß für den Kühlmittelfluß dient, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde eine vom Kühlmittelfluß im wesentlichen seitlich angeströmte ein- oder mehrfach muldenförmig gestaltete Stirnfläche aufweist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhen der Muldenränder in Abhängigkeit der Muldenflächen so groß bemessen sind, daß bei Verlangsamung der Kühlmittelströmung zu als unzulässig erachteten Werten hin die Wärmeabfuhr durch Filmverdampfungswirkungen unterbunden wird.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Muldenränder und gegebenenfalls zusätzliche strömungsbehindernde Elemente so bemessen sind, daß sie bei größeren Strömungsgeschwindigkeiten des Kühlmittels als Wirbelkanten wirksam sind.
4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizer und der Meßwiderstand des Temperaturfühlere in inniges Wärmekontakt mit den Muldenböden stehen.
5. Einrichtung nach Anspruh 4, dadurch gekennzeichnet, daß Heizkörper und Meßwiderstand eine flache Bauart aufweisen, die sich unmittelbar unterhalb der Muldenböden befinden.
6.. Einrichtung nach Aspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwiderstand, gegebenenfalls auch der Heizkörper, in einer Einbettmasse aus ausgehärtetem Kunstharz mit Aluminiumpulver flach am Muldenboden oder an den Muldenböden aufliegt.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbettmasse selbst einen Teil des Muldenbodens oder der Muldenböden bildet,