DE1933250C3 - Einrichtung zur Überwachung des Kühlmittelflusses in Energieanlagen - Google Patents

Description

Im Hauptpatent ist eine Einrichtung zur Überwachung des Kühlmittelflusses in Energieanlagen mit Hilfe eines vom Kühlmittelstrom umspülten Temperaturfühlers beansprucht. Dieser Temperaturfühler weist einen beheizten Widerstand mit temperaturabhängigem Widerstandswert auf. Bei zu hoher Kühlmitteltemperatur oder zu geringer Kühlmittelgeschwindigkeit oder bei fehlendem Kühlmittel wird dem Temperaturfühler zu wenig Wärme entzogen, so daß der Temperaturfühler dann eine erhöhte Temperatur annimmt Die mit dieser Temperaturänderung einhergehende Änderung des Ohmschen Widerstandes dient dann als Maß für den Kühlmittelfluß.

1st der beheizte Widerstand als Heißleiter ausgebildet, ist also sein Widerstandswert im heißen Zustand geringer als im kalten, so kommt bei schwacher Kühlung oder beim Austauchen des Temperaturfühlers aus dem Kühlmittel eine große Temperaturerhöhung des Temperaturfühlers dadurch zustande, daß dann die Heizleistung zunimmt und nicht nur weniger Wärme abgeführt, sondern auch noch Wärme erzeugt wird.

Neben dieser Möglichkeit kann es aber noch vorteilhafter sein, einen Kaltleiter mit entgegengesetzter Temperatur^Widerstandscharakteristik zum Messen des Kühlmittelflusses einzusetzen, wodurch der Vorteil gewonnen wird, daß sich das Temperaturverhalten des beheizten Kaltleiters meßbereichvergrößernd auswirkt Wenn man als Material für den Kaltleiter z. B. eine "> Nickel-Eisen-Legierung oder einen anderen Werkstoff mit negativem Temperaturkoeffizienten wählt, so wird beim Austauchen des Fühlers aus der Kühlflüssigkeit mit zunehmender Erwärmung der Meßanordnung der Widerstand erhöht und die Heizleistung verringert

H) Wie auch der temperaturabhängige Widerstandswert des beheizten Widerstandes verlaufen mag, ob mit positivem oder negativem Temperaturkoeffizienten, stets wird bei nicht umspültem Temperaturfühler eine starke Aufheizung des Fühlers stattfinden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die im Hauptpatent beanspruchte Anordnung so zu verbessern, daß man eine Begrenzung der Erwärmung bei nicht umspültem Temperaturfühler erhält ohne dabei an Meßempfindlichkeit und Weite des Meßbereiches

Einbuße zu erleiden.

Das Neue besteht erfindungsgemäß darin, daß in unmittelbarer Nähe des Widerstandes mit temperaturabhängigem Widerstandswert bzw. des Thermoelementes ein zusätzlicher Widerstand mit temperaturabhängi-

-⁵ gern Widerstandswert angeordnet ist der über eine Schalteinrichtung den Heizstrom für die Heizwicklung steuert

Dabei kann die Begrenzung der Aufwärmung bereits unterhalb des Meßbereiches einsetzen, sie kann aber auch oberhalb dieses Wertes gelegt werden.

Der Temperaturfühler erhält einen zusätzlichen Widerstand mit temperaturabhängigem Widerstandswert der eine Schalteinrichtung für den Heizstrom steuert Hierzu kann ein Kaltleiter herangezogen werden. Ein solcher Widerstand läßt sich in unmittelbarer Nähe des Meßwiderstandes anordnen, wobei er zusammen mit dem Meßwiderstand in einer elektrischisolierenden, aber gut wärmeleitenden Masse eingebettet ist Als Einbettmasse ist e?n Kunststoff mit eingelagertem Aluminiumpulver besonders geeignet. Die einzelnen Aluminiumpartikel bewirken eine gute Wärmeleitfähigkeit Sie sind aber durch die Kunststoffmasse voneinander getrennt, so daß keine durchgehende Strombrücke besteht und eine gute elektrische

Isolation bewirkt wird.

Ein solcher Kaltleiter kann unmittelbar im Stromkreis eines Relais liegen, dessen Kontakte eine Umschaltung der Speisespannung für den Heizwiderstand bewirken. Der Kaltleiter hat beispielsweise eine Nenntemperatur

^3P von 150⁰C und schaltet dann direkt ein Relais, das die Heizspannung auf einen Wert reduziert, der eine Überheizung des Fühlers beim Austauchen verhütet

Man kann naturgemäß daran denken, auch in der Nähe des Meßbereich-Anfangs, also dort, wo niedrige

^Γ)Γ> Temperaturwerte herrschen, entsprechende Maßnahmen zur Erhöhung der Heizleistung vorzusehen. Weiterhin kann man auch mit einem Kaltleiter oder mit mehreren Kaltleitern stufenweise eine entsprechende Umschaltung bewirken, wobei im Bereich niedriger Temperaturen (Anfang des Meßbereiches) die Heizleistung verstärkt, dann im eigentlichen Meßbereich auf einen mittleren Wert und schließlich am oberen Ende des Meßbereiches auf einen geringeren Wert umgeschaltet wird.

An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Die Figuren zeigen ein Ausführungsbeispiel in seinen für die Erfindung wesentlichen Teilen in stark vereinfachter, zum Teil schematischer Darstel-

F i g. 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung durch den vorderen Teil eines Temperaturfühlers.

Der Temperaturfühler 1 besteht im wesentlichen aus einem Kunststoffkörper, dessen Stirnseite 2 vom Kühlmedium in Richtung des Pfeiles 3 seitlich angeströmt wird. Eine spiralig gestaltete Heizwicklung 4 mit der Zuleitung 4a lieg», als Mantelleiter flach am Muldenboden 5 des Fühlers an. Der dadurch bereits erzielte gute Wärmeübergang läßt sich gegebenenfalls ι ο noch durch eine Einbettmasse verbessern, die eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweist und zur Verkleinerung der Zeitkonstante für die Messung beiträgt Die Muldenränder 7 sind gegenüber dem Muldenboden 5 so hoch bemessen, daß bei Verlangsamung der Strömung das H Kühlmittel in der Mulde zu stagnieren beginnt, so daß sich bald ein Dampffilm 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, so daß sich ein Dampffilm bald über den gesamten Muldenboden ausbreitet

Umgekehrt bewirken die Muldenränder 7 bei stärkerer Strömung eine Verwirbelung des Kühlmediums, so daß 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 qder ruhender Kühlmittelströmung keine nennenswerte Wärmeabfuhr mehr stattfindet.

Als Meßorgan wird bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein temperaturabhängiger Widerstand B, insbesondere Halbleiterwiderstand, z, B, ein Heißleiter verwendet, der zur Schaffung eines guten Wärmeüberganges 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, so daß sich eine kleine Zeitkonstante für die Messung ergibt Außer dem Heißleiter mit den Zuleitungen 8a und Sb ist hier noch ein Kaltleiter 9 mit Zuleitungen 9a und 96 eingebettet, der bei einer bestimmten Temperatur ein Relais schaltet, das die Heizspannung für die Heizwicklung 4 auf einen Wert reduziert, der eine Oberheizung des Fühlers beim Austauchen verhindert

F i g. 2 zeigt die elektrische Schaltung der verschiedenen Widerstände im Temperaturfühler 1. Die Einrichtung wird aus dem Wechselstromnetz über einen Transformator 10 gespeist, von dessen Sekundärwicklung die Heizwicklung 4 unmittelbar mit Wechselstrom gespeist wird, während für die Meßwiderstände eine durch die Gleichrichter 11 bis 14 gleichgerichtete Gleichspannung dient In der Zuleitung 9b zum Kaltleiter 9 liegt ein Relais 15, dessen Schaltkontakt 16 eine Umschaltung der Heizspannung bewirkt Bei einer Nenntemperatur von beispielsweise 150⁰C wird das Relais 15 unmittelbar vom Kaltleiter 9 gesteuert, wobei der Schaltkontakt 16 die Zuleitung 4a für die Heizwicklung 4 vom höheren Spannungsabgriff 17 auf den niedrigeren Spannungsabgriff 18 umschaltet, damit also die Heizspannung auf einen Wert reduziert, der eine Überhitzung der Sonde beim Austauchen verhindert Im Stromkreis des temperaturabhängigen Widerstandes 8 liegt der der Meßeinrichtung 19 angehörende Widerstand 20, von dem aus in nicht näher dargestellter Weise Meßsignale weitergeleitet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentanspreche:

1. Einrichtung zur Überwachung des Kühlmittelflusses eines flüssigen Kühlmittels in Energieanlagen mit Hilfe eines vom Kühlmittelstrom umspülten Temperaturfühlers, die einen beheizten Widerstand mit temperaturabhängigem Widerstandswert bzw. ein Thermoelement enthält, bei der die mit einer Temperaturänderung einhergehende Änderung einer elektrischen Größe als Maß für den Kühlmittelfluß dient, bei der der Temperaturfühler mindestens eine vom Kühlmittelfluß im wesentlichen seitlich angeströmte, muldenförmig gestaltete Sitirnseite aufweist, bei der diese Stirnseite die untere Begrenzung des Temperaturfühlers bildet und bei der der Widerstand mit temperaturabhängigem Widerstandswert bzw. das Thermoelement und eine Heizwicklung unmittelbar über der Stirnseite angeordnet .sind, nach Patent 19 32 904 dadurch gekennzeichnet, daß in unmittelbarer Nähe des Widerstandes (8) mit temperaturabhängigem Widerstandswert bzw. des Thermoelementes ein zusätzlicher Widerstand (9) mit temperaturabhängigen Widerstandswert angeordnet ist, der über eine Schalteinrichtung den Heizstrom für die Heizwicklung (4) steuert

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Widerstand (9) ein Kaltleiter ist

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Widerstand (9) in einer elektrisch isolierende-.r, aber gut wärmeleitenden Masse (6) eingebettet ist

4. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch isolierende, aber gut wärmeleitende Masse (6) aus Kunststoff mit eingelagertem Aluminiumpulver besteht

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung für den Heizstrom ein Relais (15) ist