DE2052645A1 - Vorrichtung zur thermoelektnschen Ermittlung der Geschwindigkeit eines Gases - Google Patents

Description

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23 626

KABUSHIKI KAISHA TOYOTA CHUO KENKYUSHO

2-12, Hisakata, Show-ku, Nagoya-shi, Aichi-ken/japan

Vorrichtung zur thermoelektrischen Ermittlung der Geschwindigkeit eines Gases

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur thermoelektrischen Ermittlung der Geschwindigkeit eines Gases, bestehend aus einem ersten Thermoelement mit einem Heizdraht und einem zweiten Thermoelement·

Es sind thermoelektrisch arbeitende Vorrichtungen bekannt, bei denen ein elektrischer Heizdraht, z.B. ein Chromnickeldraht, der durch einen elektrischen Strom erhitzt wird, durch einen Gasstrom, dem er ausgesetzt wird, gekühlt wird· Diese Wirkung ermöglicht die Messung der Geschwindigkeit des Gasstrome durch Ermittlung der Temperaturänderungen in

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dem Heizdraht mittels Thermoelementen aus z.B. Chrome1-Alumel- oder Chrome1-Constantan-Drähten.

Derartige Vorrichtungen besitzen im allgemeinen zwei Thermoelemente in dem Fühlerteil, von denen eines auf die Temperatur des elektrischen Heizdrahtes anspricht, um eine EMK zu erzeugen, während das andere nur auf die Temperatur des Gasstrome anspricht, um eine weitere EMK zu erzeugen. Das erste Thermoelement wird im folgenden als strömungsempfindliches Thermoelement und das zweite als Temperaturkompensationsthermoelement bezeichnet. Um die Temperaturänderung des Heizdrahtes, die durch die Temperaturänderung der Gasströmung verursacht wird, zu kompensieren und eine genaue Ermittlung ausschliesslich der Temperaturänderung des Heizdrahtes durchzuführen, sind diese Thermoelemente in Reihe und gegeneinander geschaltet, so dass die EMK des strömungsempfindlichen Thermoelements durch Verwendung der EMK des Temperaturkompensationsthermoelements korrigiert werden kann, bevor das Ausgangssignal des ersteren zu einer Anzeige- oder Messeinrichtung geleitet wird, die die Gasgeschwindigkeiten anzeigt oder aufzeichnet«

Diese bekannten Vorrichtungen weisen Jedoch viele Nachteile auf, die im folgenden anhand der Fig. 1 der Zeichnungen, die eine bekannte Vorrichtungffeeigt, erläutert werden· Die Vorrichtung besteht aus einem Fühler 1, der zwei Thermoelemente aufweist, nämlich ein strömungsempfindliches Thermoelement 2, das in einem Glasrohr 3 eingeschlossen ist, das von einer Spule des elektrischen Heizdrahtes k umgeben ist und so die Temperatur des Heizdrahtes k indirekt durch das Glasrohr 3 ermittelt, und einem Temperaturkompensationsthermoelement 5, das in einem gröeseren Abstand von dem Heizdraht k angeordnet ist, um nicht von der Heizdrahttemperatur beeinflusst zu werden. Die Geschwindigkeit des Gasstroms wird dadurch

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gemessen, dass die Vorrichtung so angeordnet wird, dass der Fühler 1 in den (Sasstrom gerichtet ist, der in Fig« 1 senkrecht zu der Zeichenebene verläuft·

Da die bekannte Vorrichtung einen Fühler erheblicher Grosse mit Abmessungen von z»B· 11 mm φ χ 50 mm besitzt, werden Störungen des Gasstroms verursacht und es ist schwierig, die örtliche Gasgeschwindigkeit in einem engen Raum genau zu ermitteln. Ausserdem ergibt sich wegen der grossen Wärmekapazität des Teils, das von dem Heizdraht k umgeben ist und wegen der indirekten Übertragung der Temperatur- Λ

änderungen in dem Heizdraht auf das strömungsempfindliche Thermoelement 2 mittels des Glasrohrs 3 eine sehr geringe Empfindlichkeit des Thermoelements 2. Ein weiterer Nachteil wird durch den grossen Abstand von z.B. etwa 10 mm zwischen dem strömungsempfindlichen Thermoelement 2 und dem Temperaturkompensationselament 5 verursacht, der eine genaue Messung der Gasströmung durch eine fehlerhafte Temperaturkompensation verhindert, die durch das Thermoelement 5 verursacht wird, wenn ein Temperaturgradient quer zur Richtung des Gasstroms auftritt·

Die bekannten Vorrichtungen eignen sich daher nicht zur genauen Messung der örtlichen Gasgeschwindigkeit in einem f engen Raum, in dem sehr rasche Änderungen der Temperatur auftreten, z.B. im Falle der Luftgeschwindigkeitsverteilungen hinter einem Kraftfahrzeugkühler, an dej* Auslassöffnung eines Heizkörpers, eines Luftkühlers oder eines Entfrosters.

Der Erfindung liegt dahor die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die die zuvor erwähnten Nachteile nicht aurwpität. Die Vorrichtung soll «»inen Kompakten Auf-

bau besitzen, so dass eine genaue Messung in einem sehr engen Raum verursacht wird, ohne dass Störungen des Gasstroms auftreten· Die Vorrichtung soll durch lokale Tempera tür änderungen in dem Gasstrom nicht beeinflusst werden. Ausserden soll nur die Geschwindigkeit der Gasströmung allein genau gemessen werden« Die Vorrichtung soll auch schnell auf Temperatüränderungen des Heizdrahtes ansprechen. Auch soll die Vorrichtung leicht herzustellen und zu handhaben sein und eine stabilisierte Gasgeschwindigkeit s-Ausgangssignalkennlinie aufweisen.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, dass sich der Heizdraht über die einen Enden zweier Halterungen erstreckt, deren andere Enden an eine elektrische Energiequelle an« schliessbar sind, dass das erste Thermoelement aus einem ersten Draht und einem zweiten Draht aus unterschiedlichen Metallen besteht, dass der erste Draht und der zweite Draht an ihren einem Ende und der Heizdraht mit seinem mittleren Bereich leitend miteinander verbunden sind, dass das zweite Thermoelement aus dem ersten Draht und einem dritten Draht aus unterschiedlichen Metallen besteht, dass der zweite Draht und dar dritte Draht aus dem gleichen Metall bestehen, dass das andere Ende des ersten Drahtes mit dem einen Ende des dritten Drahtes leitend verbunden ist, und dass die Enden des zweiten und dritten Drahtes, die nicht mit dem ersten Draht verbunden sind, an eine Mess- und Anzeigeeinrichtung anschliessbar sind.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von in den Figuren 1 bis 13 dargestellten AusfUhrungsbeispielen erläutert.t Es zeigtt

Fig. 1 «ine perspektivische Darstellung einer teilweise geschnittenen bekannten Vorrichtung,

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· 2 eine schematische Darstellung des grundlegenden Aufbaus einer Vorrichtung gemäss der Erfindung»

Fig. 3 bis 7 verschiedene Ausführungsformen der Verbindung eines elektrischen Heizdrahtes mit dem einem Thermoelement der Vorrichtung, das in deren Spitze angeordnet ist,

Fig· 8 eine perspektivische Darstellung einer ersten Auefüh rungsform der Erfindung,

Fig. 9 in vergrössertem Masßstab und teilweise geschnitten Teile der Vorrichtung der Fig. 8,

Fig«10 eine schematische Darstellung einer Anzeigeeinrichtung, die zusammen mit der Vorrichtung gemäss der Erfindung verwendet werden kann,

Fig.11 ein Diagramm, aus dem die Gasgeschwindigkeits-Ausgangseignalkennlinie der ersten Ausführungsform hervorgeht,

Fig.12 eine perspektivische Darstellung des vorderen Teils der Vorrichtung gemäss der Erfindung in einer zweiten Ausführungsform

und

Fig.13 eine perspektivische Darstellung des vorderen Teils der Vorrichtung gemäss der Erfindung in einer dritten Ausführungsform·

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Der grundlegende Aufbau der Vorrichtung zur thermoelektrischen Ermittlung der Geschwindigkeit eines Gases gemass der Erfindung ist schematisch in Fig. 2 gezeigt. Die Vorrichtung weist zwei Metallstäbe a und b auf, die in Form von Streben elektrisch isoliert voneinander angeordnet sind und an einem Ende mit einer Energiequelle E verbunden werden können· Quer zu den Metallstäben und an deren Spitzen befestigt, ist ein elektrischer Heizdraht 1 angeordnet, an dem im wesentlichen in dessen Mitte ein Ende eines Metalldrahtes e befestigt ist, der zusammen mit einem weiteren Metalldraht c ein Thermoelement bildet. Die Drähte e und c können z.B. aus Chromel und Alumel bestehen. Das eine Ende des Drahtes c ist leitend mit dem Draht e an der Stelle ο verbunden, wodurch ein erstes Thermoelement gebildet wird. Das andere Ende des Drahtes c ist leitend mit dem einen Ende eines Metalldrahtes d verbunden, der aus dem gleichen Material wie der Draht e besteht, wodurch ein zweites Thermoelement gebildet wird. Die beiden Thermoelemente sind somit einander entgegengesetzt in Reihe geschaltet. Die temperaturempfindliche Verbindungsstelle des zweiten Thermoelements c-d ist so nahe wie möglich an der temperaturempfindlichen Verbindungsetelle des ersten Thermoelements c-e angeordnet, go lange in der Verbindungsstelle des zweiten Thermoelements keine Einwirkung durch die Temperaturänderung des Gasstromes auftritt, der durch die Erwärmung des elektrischen Heizdrahteβ 1 bei dessen Erregung verursacht wird· Der Draht c ist so lang, dass die von dem Heizdraht 1 erzeugte Värae daran gehindert wird, die temperaturempfindliche Verbindungsstelle des zweiten Thermoelements durch Wärmeleitung Über den Draht c zu beeinflussen·

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Um die temperatürempfindliche Verbindungsstelle des zweiten Thermoelements bzw· die Verbindungsstelle zwischen den Drähten c und d so nahe wie möglich an der temperaturempfindlichen Verbindungsstelle des ersten Thermoelements bzw· an der Verbindungsstelle zwischen den Drähten c und e anzuordnen» ohne dass der erwärmte Gasstrom des Heizdrahtes 1 einen Einfluss ausübt, sollte die· temperaturempfindliche Verbindungsstelle des zweiten Thermoelements so angeordnet werden, dass sie frei von dem Einfluss des erwärmten Gasstromes des Holzdrahtes 1 ist, wenn die Vorrichtung gemäss der Erfindung i:i einem Gasstrom angeordnet wird, dessen Geschwindigkeit zu bestimmen ist· Im allgemeinen gibt eine thermoelektrische Orasgeschwindigkeitsmessvorrichtung eine genaue Messung der Geschwindigkeit des Gasstromes in einer Richtung senkrecht zu der Längsrichtung des Heizdrahtes· Die Vorrichtung gamäfeä der Erfindung kann daher bei ihrer Benutzung so angsordnet werden, dass die temperaturempfindliche Verbindungsstelle des zweiten Thermoelements in einer bevorzugten Betriebsstellung ist, in der der Gasstrom senkrecht zu dem Heizdraht 1 verläuft, wie durch die Pfeile P in Fig. 2 angegeben ist. Insbesondere ist die temperaturempfindliche Verbindungsstelle des zweiten Thermoelements vorzugsweise in Strömungsrichtung des zu messenden Gasstromes oberhalb des Heizdrahtes 1 und nahe der temperaturempfindliche Verbindungsstelle des ersten Thermoelements angeordnet, wie in Fig. 2 gezeigt ist.

Es ist jedoch auch möglich, die temperaturempfindliche Verbindungsstelle des zweiten Thermoelements in einer vertikalen Ebene anzuordnen, in der sich der Heizdraht normal zu der Richtung des zu messenden Gasstroms befindet} sie ist dann in seitlichem Abstand von dem Heizdraht in dieser

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Ebene angeordnet· Sie kann jedoch auch in Strömungsrichtung unterhalb und in seitlichem Abstand von einer zu der Richtung des Gasstroms parallelen und den Heizdraht 1 einschliessenden Ebene angeordnet werden·

Venn die Stäbe a und b, die an einem Ende mit dem Heizdraht 1 verbunden sind, mit ihren anderen Enden an die Energiequelle E angeschlossen werden, so dass der Heizdraht 1 erwärmt wird, wird eine EMK über der temperaturempfindlichen Verbindungsstelle des ersten Thermoelements c-e und damit mittels eines elektrischen Auegangssignale eine Anzeige der Temperatur des Heizdrahts 1 erzeugt.

Venn die Vorrichtung einem Gasstrom ausgesetzt wird, ist die Temperatur des Heizdrahts 1 unter dem Einfluss der Geschwindigkeit und der Temperatur des Gasstroms einer Änderung unterworfen· Diese Änderung kann schnell als Änderung der in dem ersten Thermoelement aufgrund seiner temperaturempfindlichen, dirtakt mit dem Heizdraht verbundenen Verbindungsstelle ermittelt werden· Die temperaturempfindliche Verbindungsstelle des zweiten Thermoelements c-d ist dagegen nicht dem Einfluss des erwärmten Gasstroms von dem Heizdraht 1 unterworfen, sondern spricht nur auf die Temperaturänderung des zu messenden Gasstroms an und erzeugt eine entsprechende EMK. Die Zusammenschaltung des ersten und des zweiten Thermoelements führt zu einer teilweisen Aufhebung der von den jeweiligen Thermoelementen erzeugten elektromotorischen Kräfte und die sich ergebende Ausgangs-EMK Es der Vorrichtung entspricht nur der Geschwindigkeit des Gasstroms, der senkrecht zu dem Heizstrom unabhängig von den Temperaturänderungen des Gasstroms strömt· Dieses Ausgangs-

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— Q —

signal liefert, wenn es einer Gasgeschwindigkeitsanzeige und Registriervorrichtung zugeführt wird, ein genaues Mass der Gasgeschwindigkeit. Damit dient das erste Thermoelement, das direkt mit dem Heizdraht 1 verbunden ist, als strömungsempfindliches Thermoelement, während das zweite Element als Temperaturkompensationsthermoelement dient, wodurch die Geschwindigkeit des Gasstroms genau und unabhängig von der Temperatur des Gasstroms gemessen werden kann. Insbesondere ändert sich die Temperatur des Heizdrahtes 1, der mit einem konstanten Strom versorgt und in einem Gasstrom F angeordnet wird, mit der Geschwindigkeit g des Gasstroms und eine elektromotorische Kraft Es kann erhalten werden, die der Differenz zwischen der Temperatur des Heizdrahtes 1 und der Temperatur des GasStroms entspricht« Dies bedeutet, dass eine elektromotorische Kraft Es erhalten werden kann, die nur zu der Gasgeschwindigkeit in Beziehung steht und von der Temperatur des Gasstroms unabhängig ist.

Die elektromotorische Kraft Es kann durch die Gleichung

Es » KU"ⁿ

ausgedrückt werden, in der U die Gasgeschwindigkeit ist, |

und K und η Konstante sind, die von der aufgebrachten Heizenergie und den Abmessungen und der Anordnung des Heizdrahtes 1 abhängen. Die Konstante η wird im folgenden als Gasgeschwindigkeitsindex bezeichnet. Wenn der Heizdraht 1 so angeordnet ist, dass er stets dem senkrechten Gasstrom ausgesetzt ist, nimmt der Gasgeschwindigkeitsindex η einen konstanten Wert an, nämlichι

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η = 0,33 für ud =0,4 bis 4, und

JC

η β 0,39 für ud β k bis 4o,

wobei d der Durchmesser des Heizdrahtes 1 und -X der dynamische Viskositätskoeffizient des Gasstroms ist· Vie oben angegeben wurde, ist das Ausgangssignal Es, das als Differenz-EMK zwischen dem strömungsempfindlichen Thermoelement und dem Temperaturkompensationselement erzeugt wird, eine exponentielle Funktion dee Gasstroms u mit dem Exponenten -n.

Die Messung der Gasgeschwindigkeit und ihre Genauigkeit können verbessert werden, wenn die Gasgeschwindigkeits-Ausgangssignalkennlinie linear!siert werden kann. Um die gewünschte Linearisierung&zu erreichen, kann ein elektronischer Schaltkreis verwendet werden, dessen Ausgangssignal Eo mit der Gasgeschwindigkeit u durch die Gleichung

Eo β K'u

in Beziehung steht, wobei K* ein Faktor ist, der durch die Ausbildung des elektronischen Schaltkreises bestimmt wird· Durch Substitution de Gleichung erhält mani

Durch Substitution der Gleichung Es α KU~ⁿ in der obigen Eo β K· ( Es ) ⁿ = K" Es ⁿ

Die Linearisierung kann dann durch Verwendung bekannter Techniken erreicht werden, um einen elektronischen Schaltkreis aufzubauen, der die Eingangsspannung Es der Vorrichtung um den Exponenten -l/n erhöht. Solch ein elektronischer Schaltkreis wird im folgenden als Linearisierungsverstärker bezeichnet.

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Wenn der Linearisierungeverstärker verwendet wird, um die gleichzeitige Messung der Gasgeschwindigkeit an einer Anzahl von Stellen durchzuführen oder eine Austauschbarkeit der Vorrichtung zu erzielen, benötigt man eine Vorrichtung, die eine feste Gasgeschwindigkeits-Ausgangssignalkennlinie bzw» einen festen Gasgeschwindigkeitsindex n besitzt. Im idealen Zustand hat der Gasgeschwindigkeitsindvx η einen festen Vert, wenn die Vorrichtung so angeordnet wird, dass der Gasstrom stets rechtwinklig auf den Heizdraht 1 trifft, wie zuvor erwähnt wurde«

Da bei der Vorrichtung gemäss der Erfindung ein einziger Metalldraht c für beide Thermoelemente verwendet wird, kann das Temperaturkompensationsthermoelement dem strömungsempfindlichen Thermoelement gerade so weit genähert werden, dass der Einfluss des durch den Heizdraht 1 erwärmten Gasstroms ausgeschlossen wird. Die Vorrichtung hat dann keinen grossen Platzbedarf und kann kompakt aufgebaut werden· Dies führt vorteilhafterweise dazu, dass die Vorrichtung in dem zu messenden Gasstrom angeordnet werden kann, ohne den fasstroa zu stören, dass die örtliche Gasgeschwindigkeit in einem kleinen Raum gemessen werden kann und dass eine Temperaturkompensation selbst dann möglich ist, wenn die Messung in einem solchen kleinen Raum bei Vorhandensein eines Temperaturgradienten quer zur Richtung des Gasstroms auftritt, wodurch eine genaue Bestimmung der Gasgeschwindigkeit in dem sehr kleinen Raum ermöglicht wird.

In der vorangegangenen Beschreibung wurde angegeben, dass Die Verbindungsstelle des ersten Thermoelements, d.h. die Verbindungsstelle zwischen den Drähten e und c, direkt

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mit der einzigen Stelle ο des Heizdrahtes 1 verbunden ist. In der Praxis sind die Drähte θ und c, die zusammen das Thermoelement bilden, sehr dünn und haben z.B. einen Durchmesser von 0,027 mm, so dass es nicht immer leicht ist, die Enden dieser dünnen Drähte mit dem Draht 1, der ebenfalls sehr dünn ist und z.B. einen Durchmesser von 0,005 mm aufweist, an einer einzigen Stelle ο zu verbinden. Wenn dieser VerbindungsVorgang nicht sehr sorgfältig ausgeführt wird, ist es möglich, dass das Ende des Drahtes e mit einer Stelle ρ des Heizdrahtes 1 verbunden ist, während das Ende des Drahtes c mit einer anderen Stelle q des Heizdrahtes verbunden ist, die von der Stelle ρ z.B. 0,03 n«n entfernt ist, wie Fig. 3 zeigt. Wenn unter diesen Umständen eine Gleichspannungsquelle E verwendet wird, wird der Spannungsabfall über den Stellen ρ und q zu dem Ausgangssignal des strömungsempfindlichen Thermoelements c-e in Abhängigkeit von der Richtung des Stromflusses addiert oder von diesem subtrahiert. Das sich ergebende Ausgangesignal Es enthält ebenfalls einen solchen Spannungsabfall, wodurch die Gasgeschwindigkeits-Ausgangssignalkennlinie für verschiedene Vorrichtungen nicht einheitlich ist, so dass die Austauschbarkeit der Vorrichtungen verhindert und die Messung, die an verschiedenen Stellen unter Verwendung mehrerer Vorrichtungen durchgeführt werden muss, begrenzt wird. Dieser Nachteil kann teilweise durch Verwendung einer Wechselspannungsquelle vermieden werden; dies erfordert jedoch einen relativ komplizierten elektronischen Schaltkreis zur Erzeugung eines konstanten Wechselstroms im Vergleich zu der Erzeugung eines konstanten Gleichstroms} ausserdem wird die Vorrichtung vergrössert.

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Bevorzugte Arten, die Drähte in geeigneter Weise zu verbinden, sind in den Figuren 4 bis 7 gezeigt. In Fig. 4 ist das Ende des Drahtes e im wesentlichen mit der Mitte ρ des Heizdrahtes 1 verbunden, während das Ende des anderen Drahtes c an der Stelle r mit dem Draht e verbunden ist, die sehr nahe an der Stelle ρ liegt und die temperaturempfindliche Verbindungsstelle des ersten Thermoelements c-e ist. Obwohl diese Verbindungsstelle nicht dirket mit dem Heizdraht 1 verbunden ist, wie dies in Fig. 2 der Fall ist, ist das in Fig. 4 gezeigte Thermoelement in der Lage, als strömungsempfindliches Thermoelement im wesentlichen in der gleichen Weise wie das in Fig. 2 dargestellte zu arbeiten, da es sehr nahe an dem Heizdraht 1 liegt, wobei der Abstand zwischen den Stellen ρ und r z.B. 0,05 mm beträgt, und da die Wärme des Heizdrahts 1 auf die temperaturempfindliche Verbindungsstelle r in Fig. 4 unmittelbar übergeht.

Die Figuren 5 bis 7 zeigen Abwandlungen der Art der in Fig. 4 dargestellten Verbindung. Wie in Fig. 5 gezeigt ist, kann das Ende des Drahtes c im wesentlichen mit der Mitte q des Heizdrahts 1 verbunden werden, während das Ende des anderen Drahtes e mit dem Draht c an einer Stelle s verbunden ist, die sehr nahe an der Stelle q liegt, wodurch ein Strömungsempfindliches Thermoelement geschaffen wird, dessen temperatürempfindliche Verbindungsstelle an der Stelle s liegt. Der Draht e kann aber auch, wie Fig.6 zeigt, an einer Stelle r* sehrnahe an seinem Ende t mit dem Heizdraht 1 im wesentlichen in dessen Mitte verbunden werden, während das Ende t des Drahtes e mit dem Ende des anderen Metalldrahte c verbunden ist. Das sich ergebend· strömungsempfindliche Thermoelement besitzt an der Stelle t eine temperaturvempfindliche Verbindungsstelle. Der

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Draht c kann aber auch an einer Stelle s* nahe dessen Ende t¹ mit dem Heizdraht 1 im wesentlichen in dessen Mitte verbunden sein und das Ende des Drahtes e kann mit dem Ende des Drahtes c nahe der Stelle s^f verbunden sein, wie in Fig. 7 gezeigt ist. Das sich ergebende strömungsempfindliche Thermoelement besitzt an der Stelle t' eine temperaturempfindliche Verbindungsstelle.

Die oben erwähnten Verbindnngearten können angewandt werden, um die Herstellung eines strömungsempfindlichen Thermoelements zu erleichtern, das sehr schnell auf Temperaturänderungen im wesentlichen in der gleichen Weise anspricht, wie wenn die temperatürempfindliche Verbindungsstelle des Thermoelements direkt mit dem Heizdraht verbunden ist. Diese Verbindungsarten sind besonders vorteilhaft für den Aufbau der Vorrichtung gemäss der Erfindung·

Im folgenden werden nun Ausführungsformen der Erfindung im einzelnen beschrieben.

Die Figuren 8 und 9 zeigen eine erste Ausfuhrungsform der Erfindung. Es sind zwei dünne zylindrische Stäbe 6 und 7 gezeigt, die aus einem Netall bestehen, das eine gute elektrische Leitfähigkeit besitzt, z.B. Phosphorbronze· Jeder Stab ist an seiner Endfläche 60 bzw. 70 abgeschrägt und bei 61 bzw. 71 rechtwinklig abgebogen· Die dünnen Metallstäbe 6 und 7 sind so angeordnet, dass ihre Teile 62 und 7² zwischen den Biegungen 61 bzw. 71 und ihren abgeschrägten Endflächen 60 bzw· 70 parallel in einer gemeinsamen Ebene und in einem konstanten Abstand voneinander parallel verlaufen, und dass die Endflächen 60 und 70 einander gegenüberliegen· Die Schaftteile 63 und 73 der Stäbe 6 und 7t die sich von den Biegungen nach hinten erstrecken, sind miteinander verbunden, jedoch elektrisch

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voneinander z.B. durch eine Schicht eines Kunstharzes, z.B. Araldit, isoliert. Ein elektrischer Heizdraht 10 aus Chromnickel od.dgl. verläuft geradlinig über die Enden der Stäbe 6 und 7 und ist leitend z.B. durch Schweissen mit diesen verbunden.

Dünne Stäbe 8 und 9 aus öinem Material mit einer guten elektrischen Leitfähigkeit, z.B. Phosphorbronze, verlaufen parallel zu den verbundenen Schaftteilen 63 und 73 der Stäbe 6 und 7 an gegenüberliegenden Seiten von diesen und in Berührung mit diesen. Der Stab 8 verläuft nach oben bis zu der Mitte zwischen die Biegungen 61 und 71 der Stäbe υ und 7· Das obere Ende des anderen Stabes 9 ist etwas unterhalb der Biegung 71 des Stabes 7 so gebogen, dass er sich aus der Ebene heraus erstreckt, in der die Teile 62 und 72 der Stäbe 6 und 7 liegen, und zwar quer zu der Richtung, in der die Teile 62 und 72 gebogen sind, wie bei 91 gezeigt ist. Die Stäbe 8 und 9 sind verbunden, jedoch von den Stäben 6 und 7 z.B. durch eine Klebstoffschicht eines Kunstharzes, z.B. Araldit, elektrisch voneinander isoliert.

Ein dünner Draht 11, z.B. aus Chrome1, das eines der Materia lien zur Bildung eines Thermoelements ist, ist an dem einen Ende mit dem im wesentlichen mittleren Teil 101 des Heizdrahtes 10 z.B. durch Schweissen verbunden. Das andere Ende des Drahtes 11 ist leitend in ähnlicher Weise mit dem oberen Ende des Stabes 8 verbunden. Ein Ende eines weiteren dünnen Drahtes 12, der aus einem anderen Material, z.B. Alumel, hergestellt ist und der zusammen mit dem Draht 11 das Thermoelement vervollständigt, ist z.B. durch Schweissen leitend mit dem Draht 11 an der Stelle 111 verbunden, die sehr nahe an der Verbindungsstelle 101 liegt. Die Drähto 11 und 12 bilden so ein erstes bzw. strömungs-

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empfindliches Thermoelement mit seiner temperaturempfindlichen Verbindungsstelle bei 111. Das andere Ende des Drahtes 12 ist leitend z.B. durch Schweissen mit einem Ende eines anderen dünnen Drahtes 13 aus dem gleichen Metall wie der Draht 11, z.B. aus Ghromel, verbunden. Die Verbindungsstelle 131 zwischen den Drähten 12 und 13 besitzt einen ausreichenden seitlichen Abstand von der Ebene, in der die Teile 62 und 72 und der Draht 10 liegen, um ausreichend von dem Teil des Gasstroms F entfernt zu sein, der parallel zu dieser Ebene und senkrecht zu dem Heizdraht strömt. Das andere Ende des Drahtes 13 ist z.li, durch Schweissen leitend mit dem Ende des abgezogenen Teils 91 des Stabes 9 verbunden. Beide Drähte 12 und 13 verlaufen geradlinig über die Stelle 111 und das Ende des Stabes 9. Auf diese Weise bilden die Drähte 12 und 13 zusammen das zweite Thermoelement bzw· das Temperaturkompensationsthermoelement, das seine temperaturempfindliche Verbindungsstelle bei 131 besitzt.

Die hinteren Enden der vier Stäbe 6 bis 9 befinden sich in der oberen Öffnung eines Halters 14 und sind darin elektrisch voneinander isoliert durch ein Füllmaterial aus Kunstharz, das z.B. Araldit enthalten kann, verbunden. Die hinteren Enden der Stäbe 6 und 7 sind leitend mit Leitungen 65 bzw. 75 verbunden und die hinteren Enden der Stäbe 8 und 9 sind leitend mit Leitungen 85 bzw. 95 verbunden. Die beiden Leitungspaare 65i 75 und 85» 95 verlaufen durch eine untere Öffnung des Halters 14 isoliert von diesem nach aussen. Sie sind zusammengebündelt und durch ein geeignetes Verbindungselement, z.B. einen Stecker 17, mit einer Heizenergiequelle 16 bzw. der Anzeigeeinrichtung 15 der Vorrichtung verbunden, wie Fig.10 zeigt.

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Fig* 10 «eigt ein Blockschaltbild eines Beispiels einer Mess- und Anzeigeeinrichtung der Vorrichtung, die zur Messung der Geschwindigkeit eines Gasstroms zusammen mit der Vorrichtung gemass der Erfindung geeignet ist. 18 ist eine Buchse entsprechend dem Stecker 17* Das elektrische Ausgangssignal der Vorrichtung wird über die Teile 16-17 zu einem Linear!sierungsverstärker 151 geleitet, der die Mess- und Anzeigeeinrichtung 15 versorgt. Der Linearisierungsverstärker 151 ist in bekannter Weise aufgebaut und besitzt einen Vorverstärker 1511, der das Ausgangssignal der Vorrichtung gemäss der Erfindung verstärkt, einen Annäherungekreis 1512, der eine abschnittsweise lineare'Annäherung zwischen der Spannung und der Gasgeschwindigkeit erzeugt, und einen Verstärker 1513» der ein verstärktes Ausgangssignal liefert, das der Anzeigeeinrichtung 152 zugeführt wird, die eine gleichmassige Skala für eine direkte Ablesung der Gasgeschwindigkeit besitzt. Die Energiequelle 16 versorgt den Heizdraht 1 der Vorrichtung der Erfindung ist ist in geeigneter Weise mit den Leitungen 65 und 75 verbunden, wenn die Vorrichtung in Betrieb ist.

Bei der Benutzung wird der Stecker 17 in die entsprechende Buchse 18 gesteckt, um von der Energiequelle 16 über die Leitungen 65 und 75 einen konstanten Strom zu dem Heizdraht 10 zu leiten. Das empfindliche vordere Ende der Vorrichtung wird in dem zu messenden Gasstrom so angeordnet, dass die Richtung des Gas'stroms im wesentlichen mit der Ebene der vorderen Teile 62 und fZ und des Heizdrahtes 10 zusammenfällt und im wesentlichen senkrecht zu dem Heiz-

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ORiGiNAL INSPECTED

draht 10 verläuft· Die Vorrichtung liefert dann eine Ausgangs spannung, die nur der Geschwindigkeit des Gasstromes durch Kompensation des Einflusses der Temperatur des Gasstroms entspricht, da die Ausgangsspannung als Ergebnis einer teilweisen Kompensation der elektromotorischen Kraft über der temperaturempfindlichen Verbindungsstelle 111 des sehe nahe dem Heizdraht 10 angeordneten strömungs· empfindlichen Thermoelements durch die elektromotorische Kraft fiber der temperatürempfindlichen Verbindungsstelle

P 131 d*s Temperaturkompensationsthermoelements erhalten

wird, das so angeordnet ist, dass es die Temperaturänderungen des zu messenden Gasstroms ohne den Einfluss des erhitzten Gasstromes von dem Heizdraht 10 her ermittelt. Diese Ansgangsspannung wird auf die Einrichtung 15 gegeben, die aufgrund ihres Linearisierungeverstärkers 151 eine im wesentlichen linearisierte Gasgeschwindigkeitsempfindlichkeit liefert und eine direkte Ablesung der Gasgeschwindigkeit entsprechend der Ausgangsspannung der Anzeigeeinrichtung 152 ermöglicht. Obwohl die Energiequelle 16 als Gleichspannungsquelle in Fig· 10 gezeigt ist, kann stattdessen auch eine Wechselspannungsquelle

^ ohne irgendeine nachteilige Einwirkung auf die Arbeits-

- weise der Vorrichtung verwendet werden.

Um die Kompaktheit der Vorrichtung zu zeigen, wird nun ein Beispiel für ein typisches vorderes Ende der entsprechend einer ersten Ausftihrungsform aufgebauten Vorrichtung erläutert.

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Beispiel:

Dünne Metallstäbe 6, : Phosphorbronzestäbe mit einem Durchmesser von 0,25 mm, die Länge von den vorderen Enden bis zu den Biegungen 61, 71 beträgt etwa k mm·

Dünne Metallstäbe 8, S Phosphorbronzestäbe mit einem Durchmaas er von 0,3 mm j dee abgebogene Ende 91 i-^sfc etwa 1 mm lang.

Elektrischer Heizdraht : Chromnickeldraht mit einem Durchmesser von 0,05 mm und einer Länge von etwa 2,5

Dünner Metalldraht 11 Chrome!draht mit einem Durchmesser von 0,027 Bm und eine: Länge von etwa h mm«

Dünner Metalldraht 1-2 χ Alumeldraht mit einem Durchmesser von 0,027 mm und einer Länge von etwa 3 mm.

Dünner Metalldraht 13 : Chrome!draht mit einem Durchmesser von 0,027 mm und einer Länge von etwa 2 mm.

Es wurde die Gasgeschwindigkeits-Ausgangssignalkennlinie einor Vorrichtung entsprechend dem obigen Beispiel untersucht} dies« ist in Fig. 11 angegeben, in der dip Abszisse in logarithroi-

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schen Maßstab die Gasgeschwindigkeit und die Ordinate in logarithmischem Maßstab das Ausgangssignal angibt· Wie durch die gerade Linie Z gezeigt ist, besitzt die Vorrichtung einen Gasgeschwindigkeitsindex η = 0,39» der stabil ist und eine Gasgeschwindigkeite-Ausgangsbeziehung hoher Genauigkeit liefert.

Aufgrund der oben erwähnten Auebildung der Vorrichtung können die folgenden Vorteile hinsichtlich des Aufbaus, der Arbeitswelse und der Herstellung erzielt werden:

1. Da die temperaturempfindliche Verbindungsstelle 111 des strömungsempfindlichen Thermoelements sehr nahe dem mittleren Teil 101 des Heizdrahts 10 angeordnet ist, wird die Temperaturänderung des Heizdrahte 10 unmittelbar auf die temperaturempfindliche Verbindungsstelle 111 des strömungsempfindlichen Thermoelements übertragen» wodurch die Empfindlichkeit stark verbessert wird.

2.Es sind zwei Thermoelemente vorgesehen, denen ein einziger dünner Metalldraht 12 gemeinsam ist, wodurch

fc Raum gespart wird, was sich vorteilhaft auf die Miniaturisierung der Vorrichtung auswirkt.

3. Da es möglich ist, die Vorrichtung mit geringem Raumbedarf herzustellen, z.B. mit einer Ausdehnung von etwa 1 mm zwischen den temperaturempfindlichen Verbindungsstellen 111 und 131 des strömungsempfindlichen Thermoelements und des Temperaturkompensationthermoelements des obigen Beispiels in einer Richtung senkrecht zu der des Gasetroms, wobei eine vollständige

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Temperaturkorrektur durch ein Differenzausgangssignal der beiden Thermoelemente geschaffen werden kann, selbst wenn ein Temperaturgradient senkrecht zu dem Gasstrom auftritt, wird eine genaue Messung erzielt·

4. Das empfindliche vordere Ende der Vorrichtung ist erheblich verkleinert} z.B. ist die Vorrichtung jenseits der Biegungen etwa k mm lang und etwa 2,5 mm breit (Fig. 9), während im Vergleich hierzu die bekannten Vorrichtungen Abmessungen von etwa 11 mm 0 χ 50 mm aufweisen (Fig. 1). Diese Ergebnisse werden erreicht, ohne dass der zu messende Gasstrom gestört wird, wodurch eine genaue Ermittlung der örtlichen Gasgeschwindigkeit in einem kleinen Raum ermöglicht wird.

5· Die dünnen Metallstäbe 6 und 7 bilden Halterungen für den Heizdraht 10 und bilden auch eine elektrische Verbindung von dem Heizdraht zu der Energiequelle 16. Dadurch werden Stromverluste vermieden und der Aufbau der Vorrichtung vereinfacht, ohne dass zusätzliche Leitungen erforderlich wären.

6. Die vorderen Teile 6Z und 72 der Stäbe 6 und 7 sind parallel zueinander gebogen, so dass, wenn es erwünscht ist, eine Vorrichtung herzustellen, die einen Heizdraht 10 mit unterschiedlicher Länge aufweist, der gewünschte Abstand zwischen den vorderen Teilen, der der Länge des Heizdrahtes entspricht, durch blosse axiale Verschiebung der Schaftteile 63 und 73 relativ zueinander erzielt werden kann.

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7.Da das empfindliche vordere Ende der Vorrichtung auf einer Linie liegt, die im wesentlichen senkrecht zu den Schaftteilen verläuft, nimmt es nur einen sehr schmalen Raum in Richtung des zu messenden Gasstroms ein· Dies erleichtert die Messung der Gasgeschwindigkeit in einem schmalen Raum besonderer Form, in dem die Vorrichtung quer zu dem Gasstrom eingeführt wird· Eine solche Einfuhrung ist nötig, wenn der rückwärtige Strom ζ·Β· eines Strahiere gemessen werden soll« In diesem Fall kann der Halter 14 der Vorrichtung mit der ψ Hand gehalten werden und die Schaftteile können vertikal in den Gasstrom gebracht werden, um den Heizdraht 10 senkrecht zu dem Gasstrom anzuordnen·

8· Die vorderen Enden der Stäbe 6 und 7 sind abgeschrägt und die abgeschrägten Flächen 60 und 70 sind einander gegenüberliegend angeordnet, so dass es leicht ist, die gegenüberliegenden Enden des Heiadrahtes 10 an diesen Enden der Stäbe 6 und 7 durch Schweissen zu befestigen·

9· Eine Massenproduktion ist leicht erreichbar, da der _b Gasgeschwindigkeitsindex η konstant gehalten wird.

* Venn daher eine Vorrichtung ausfällt, kann sie ausgewechselt werden· Durch Verwendung mehrerer Vorrichtungen mit einheitlichem und stabilem Gasgeschwind!gkeltsindex η kann eine gleichzeitige Messung der Gasgeschwindigkeit an mehreren Stellen leicht und mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden· Vegen des einheitlichen Gasgeschwindigkeitsindex, den die jeweiligen Vorrichtungen besitzen, ist es nicht nötig, den Linaarisierungsverstärker zu verstellen; daher kann

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die Messung mit einem einzigen Linearisierungsverstärker durchgeführt werden.

10. Wie oben erläutert wurde, kann die Vorrichtung mit minimaler Grosse hergestellt werden· Daher ist es möglich, eine Mehrpunktmessung durchzuführen, um die Verteilung der Gasgeschwindigkeit in einem engen Raum zu ermitteln, während die bekannten Vorrichtung nur eine Einpunktaessung zulassen·

11. Da die Enden der beiden Drähte 11 und 12 an einer einzigen Stelle 111 nahe dem Heizdraht 10 und nicht getrennt mit diesem verbunden sind, wird das Ausgangssignal nicht durch die Polarität des dem Heizdraht 10 zugeführten Stromes oder dadurch beeinflusst, dass der zugeführte Strom ein Gleichstrom oder ein Wechselstrom ist.

12· Die Herstellung des ritrömungsempfindlichen Thermoelements wird dadurch erleichtert, dass die Drähte 11 und 12, die dieses Thermoelement bilden, an den Enden an einer einzigen Stelle 101 mit dem Heizdraht 10 verbunden sind.

Es wird nun anhand der Fig. 12 eine zweite Ausführungsform der Erfindung beschrieben· In dieser Figur sind nur die Teile des empfindlichen Vorderen Endes der Vorrichtung gezeigt j die übrigen sind weggelassen, da sie ahnlich wie die der ersten Ausführungsform aufgebaut sind4 gleiche Teile wie bei der ersten Ausführungsform sind mit den gleichen Bezugsziffern versehen. Die Vorrichtung entsprechend der zweiten Ausführungsform besitzt zwei dünne

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Stäbe 6 und 7 aus Metall mit guter elektrischer Leitfähigkeit, z.B. aus Phosphorbronae. Ihre Enden sind abgeschrägt und die abgeschrägten Endflächen 60 und ¹JO liegen einander in einem bestimmten Abstand gegenüber. In einem bestimmten Abstand von den jeweiligen Enden sind die Stäbe 6 und 7 gabelförmig ausgebildet. Die Enden der Teile 62 und 72 verlaufen im wesentlichen parallel zu ihren Schaftteilen 63 und 73· Wie vorher sind die Stäbe 6 und 7 in einer gemeinsamen Ebene mit ihren Schaftteilen 63 und 73 angeordnet, die verbunden, Jedoch elektrisch voneinander isoliert sind· Ein Heizdraht 10 verläuft quer zu den Enden der Stäbe 6 und 7 und ist leitend mit diesen verbunden.

Dünne Stäbe 80 und 90 z.B. aus Chrome1 sind nahe den und an gegenüberliegenden Seiten der Verbindung zwischen den Schaftteilen 63 und 73 angeordnet, so dass sie die Verbindung einschliessen. Das vordere Ende des Stabes 90 endet nahe der Gabelung der Schaftteile 63$ 73· Das vordere Ende des Stabes 80 besitzt eine abgeschrägte Endfläche 800 und erstreckt sich mit einer leichten Krümmung zu einer Stelle über dem Heizdraht 10. Der Stab 80 befindet sich in seitlichem Abstand von der Ebene, in der die vorderen Teile 62 und 72 der Stäbe 6 und 7 und der Heizdraht liegen· Ausserdem liegt er an der gegenüberliegenden Seite der Ebene, wobei sein vorderes Ende in einer zu der erwähnten Ebene senkrechten Ebene liegt.

Ein dünner Draht 11 z.B. aus Chromel, jedoch aus dem gleichen Material wie das, aus dem die Stäbe 80 und 90 bestehen, ist an der Stelle 110 sehr nahe seinem vorderen Ende im wesentlichen mit dem mittleren Teil des Heizdrahtes 10 verbunden. Das andere Ende des Drahtes 11 ist leitend mit dem

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vorderen Ende des Stabes 90 verbunden. Ein zweiter Draht 12 z.B. aus Alumel ist mit dem vorderen Ende 120 des Drahtes 11 verbunden, wodurch das strömungsempfindliche Thermoelement gebildet wird. Das andere Ende des Drahtes

12 ist leitend mit dem einen Ende eines dritten dünnen Drahtes 13 verbunden, der aus dem gleichen Metall wie die Stäbe 80 and 90 besteht. Das andere Ende des Drahtes

13 ist leitend mit der Endfläche 800 des Stabes 80 verbunden, so dass sich die Drähte 12 und 13 geradlinig zwischen der Endfläche 800 und dem vorderen Ende des Stabes 11 erstrecken und ihre Verbindungsstelle 131 in Strömungsrichtung des zu messenden Gasstroms F oberhalb des Heizdrahtes 10 liegt, wie in Fig. 12 gezeigt ist. Auf diese Weisen bilden die Drähte 12 und 13 das Temperaturkompensationsthermoelement.

Während bei der zweiten Ausführungsform die temperaturempfindliche Verbindungsstelle 131 des Temperaturkompensationsthermoelements zwischen den Enden der aus verschiedenen Metallen bestehenden Drähte 12 und 13 gebildet wurde, ist eine vereinfachte Ausführungsform möglich, wenn der Stab 80, an dem ein Ende des Drahtes 13 befestigt ist, aus dem gleichen Metall wie letzterer ist und daher in der Lage ist, mit dem Draht 12 ein Thermoelement zu bilden, wobei der Draht 13 entfernt wird und ein Ende des Drahtes 12 direkt mit dem vorderen Ende des Stabes 80 verbunden wird. Ein Temperaturkompensationsthermoelement wird dann gebildet, dessen temperaturempfindliche Verbindungsstelle an der Verbindungsstelle zwischen dem Draht 12 und dem Stab 80 liegt. Dadurch wird die Herstellung des Thermoelements weiter vereinfacht.

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Die Vorrichtung entsprechend der zweiten Auβführungsform ! weist zusätzlich zu den Vorteilen 1 bis 5 und 8 bis 12, die für die erste Ausführungsform angegeben wurden, die folgenden Vorteile aufs

13· Da die temperaturempfindliche Verbindungsetelle 131 des Temperaturkompensationsthermoelements in Strömungsrichtung oberhalb des Heizdrahtes 10 liegt, wird die Verbindungsstelle 131 nicht durch den erwärmten Gasstrom des Heizdrahtes 10 gestört und ist fc daher nur den Temperaturänderungen des zu messenden

Gasstroms ausgesetzt, wodurch eine im wesentlichen vollkommene Temperaturkompeneation und damit eine höhere Genauigkeit der Messung der Gasgeschwindigkeit ermöglicht wird.

Die besondere Lage der Verbindungsstelle 131 beseitigt die Notwendigkeit einer sorgfältigen Prüfung ihrer Lage, die erforderlich sein könnte, wenn die Verbindungsstelle anders, z.B. unterhalb des Heizstromes liegt, so dass ihre Herstellung vereinfacht wird.

14. Die leitende Verbindung der Drähte 11 und 13, die aus W . dem gleichen Metall, z.B. Chromel, hergestellt sind, und die die jeweiligen Thermoelemente mit den Stäben 90 und 80 bilden, führt zu einem Meßsignal, das eine verbesserte Gasgeschwindigkeits-Ausgangssignalkennlinie liefert· Dies kann anhand der ersten Ausführungs· form erläutert werden, bei der die Stäbe 8 und 9 »us Phosphorbronze bestehen. Die Verwendung von Phosphorbronze ist zwar hinsichtlich der Kosten von Vorteil, Jedoch besteht die Möglichkeit, dass die Verbindungsstelle zwischen dem Draht 11 und dem Stab 8 bzw.

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zwischen dem Draht 13 und dem Stab 9 eine elektromotorische Kraft in der gleichen Weise wie die temperaturempfindliche Verbindungsstelle eines Thermoelements wegen der ungleichartigen Metallverbindung erzeugen kann, wodurch ein ungünstiger Einfluss auf die Genauigkeit der Messung der Gasgeschwindigkeit verursacht wird. Dies verhindert·jedoch nicht die Betriebsfähigkeit der ersten Ausführungsform, da diese Wirkung durch geeignete Wahl des Abstands zwischen dem Heizdraht und den oberen Enden der Stäbe 8 und 9 beseitigt werden kann.

Fig. 13 zeigt eine dritte Ausführungsform der Erfindung. Die Teile ausser denen des empfindlichen vorderen Endes sind in gleicher Weise wie bei der ersten Ausführungsform aufgebaut und sind daher in dieser Figur nicht gezeigt. Die Vorrichtung entsprechend dieser Ausführungsform besitzt zwei dünne Rohre 60 und 70, die aus rostfreiem Stahl hergestellt sein können. Die Enden der Rohre 60 und 70 sind längs Ebenen abgeschnitten, die gegenüber ihren Achsen geneigt sind, um Öffnungen 601 und 701 zu bilden. Die Rohre 60 und 70 sind verbunden, jedoch elektrisch voneinander isoliert. Die Öffnungen 601 und 701 liegen einander gegenüber. Ein Heizdraht 10 verläuft über die vorderen Händer der Rohre 60 und 70 und ist leitend mit diesen verbunden. Ein Ende des dritten Drahtes 110, der z.B. aus Chromel besteht, ist leitend mit dem Ende des anderen Drahtes 12 verbunden, der aus einem anderen Metall, z.B. aus Alumel, besteht, und die Verbindungsstelle 101' zwischen diesen ist im wesentlichen mit dem mittleren Teil des Heizdrahtes 10 verbunden. Die Stelle 101' ist die tomperaturempfindliche Verbindungsstelle des striimungsempfindli rhen Thermoelements· Der Droht 110 vorläuft parallel zu den Rohren 00 und 70 und ist von

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diesen elektrisch isoliert. Das andere Ende des Drahtes 12 ist leitend mit dem einen Ende des Drahtes 130 verbunden, der aus dem gleichen Metall wie der Draht 110 besteht und die Verbindungsstelle 13OI zwischen diesen liegt in Strömungsrichtung oberhalb des Heizdrahtes 10, wie Fig. 13 zeigt. Die Stelle I301 bildet die temperaturempfindliche Verbindungsstelle des Temperaturkompensationsthermoelements* Der Draht I30 verläuft parallel zu den Rohren 60 und 70 und ist an der gegenüberliegenden Seite des Drahtes 110 elektrisch isoliert von den ™ Rohren 60 und 70 angeordnet. Die hinteren Endender Rohre 60, 70 und der Drähte 110, 130 sind direkt wie bei der ersten Ausführungsform in einem Halter eingebettet, um sie mit der Anzeigeeinrichtung und der Energiequelle zu verbinden«

Die Vorrichtung entsprechend der dritten Ausführungsform weist zusätzlich zu den oben erwähnten Vorteilen 2 bis und 8 bis 10 die folgerten Vorteile auf*

15· Wie im Falle der Vorrichtung entsprechend der zweiten

Ausführungsform ist die temperaturempfindliche Ver- ^ bindungssteile 13OI des Temperaturkompensationsthermoelements ausreichend weit von dem erhitzten Gasstrom des Heizdrahtes 10 entfernt, so dass eine genaue Messung der Gasgeschwindigkeit erzielt werden kann.

16. Mit Ausnahme des Drahtes 12, der beiden Thermoelementen gemeinsam ist, sind die Enden der jeweiligen Drähte 110 und 130, die nicht mit dem Draht 12 verbunden sind, direkt in einem Halter eingebettet, der

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dem Halter 14 in Pig« 1 ähnlich ist, und daher besteht keine Möglichkeit, dass sie mit einem andersartigen Metalldraht verbunden sind, um ein zusätzliches Thermoelement nahe dem Heizdraht 10 zu bilden.

17. Die Anordnung aus den beiden nahe beieinanderliegenden Rohren 6O und 70 führt zu einer höheren mechanischen Festigkeit im Vergleich zu der Anordnung unter Verwendung dünner Metallstäbe· Der Durchmesser der

Rohre kann so gewählt werden, dass ihre Gesamtabmes- j

sung ausreicht, um den maximalen Durchmesser des empfindlichen vorderen Endes der Vorrichtung so zu bestimmen, dass Jedes andere notwendige Teil aufgenommen werden kann.

18. Die direkte Befestigung der Verbindungsstelle 101* des strömungsempfindlichen Thermoelements im wesentlichen mit dem mittleren Teil des Heizdrahts 10 führt zu einer verbesserten Empfindlichkeit für Temperaturänderungen des letzteren.

Von den drei erwähnten Ausführungsformen ist die temperaturempfindliche Verbindungsstelle des strömungsempfind- ( liehen Thermoelements der ersten und zweiten Ausführungsform nicht direkt an dem Heizdraht, sondern an einer der Mitte des Heizdrahts nahen Stellengelegen. Diese Konstruktion ist ein Beispiel für einen für die Massenproduktion geeigneten Aufbau.

Vie oben beschrieben wurde, können die dünnen Metallstäbe durch dünne Metallrohre ersetzt werden. Bs besteht lediglich die Forderung, dass diese Teile ausreichend fest

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sind, um ale Halterungen für den Heizdraht zu dienen, und dass sie ausreichend elektrisch leitend sind, um den Strom für den Heizdraht zu führen. Sie können aus irgendeinem Metall bestehen und irgendeine Form aufweisen»

Zusätzlich bestehen bei der Vorrichtung entsprechend der ersten Ausführungsform die Stäbe 8 und 9 vorzugsweise aus dem gleichen Metall wie die Drähte 11 und 13» und daher bestehen auch die Stäbe 80 und 90 aus dem gleichen Metall wie die Drähte 11 und 13·

Obwohl das Ausgangssignal der Vorrichtung der Erfindung am vorteilhaftesten über einen Linearisierungsverstärker zu einer Anzeigeeinrichtung mit gleichmässiger Skala zur Ablesung der Gasgeschwindigkeit geleitet wird, wie oben erwähnt wurde, kann das Ausgangssignal der Vorrichtung eine Anzeigeeinrichtung mit logarithmischer Skala zugeführt werden oder die Vorrichtung kann mit einer Kathodenstrahlröhre oder einem Papierstreifenschreiber anstelle der Anzeigeeinrichtung verbunden werden, wie dies bei den bekannten thermoelektrischen Gasgeschwindigkeitsmessern bekannt ist.

Die Erfindung liefert damit eine kompakte Vorrichtung zur thermoelektrischen Ermittlung der Geschwindigkeit eines Gases, das eine genaue Messung der örtlichen Gasgeschwindigkeit zulässt. Die Vorrichtung kann mit einer Messeinrichtung kombiniert werden, um einen thermoelektrischen Gasgeschwindigkeitsmesser zur Erzielung einer genauen Messung der örtlichen Gasgeschwindigkeiten in einem engen Raum zu bilden, wenn der Gasstrom stark· Temperaturänderungen aufweist. Es kann damit z.B. die Gasgeschwind!g-

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keitsverteilung in der Austritteöffnung einer Heiz- oder Entfrostungseinrichtung in einem Kraftfahrzeug od.dgl. gemessen werden·

1 0 9 β . 7 ; ü 9 B A

Claims (1)

1. _₃₂_ 2057645

   Patentanspruch«

   f\ J) Vorrichtung zur thernoelektriechen Krai ttlung dar Geschwindigkeit «in«· 6aa«a_t b«st«h«nd au· «in·« «ratan Theraoeleaent Mit «in«« Heizdraht und «in«« zweiten Therooelenent, dadurch gekennzeichnet, da·· eich dar Haiedraht über dia ein«n Enden zweier Halterungen (a, b) eratreokt, daran andere Sudan *n eine elektrische Energiequelle (S) anaohlieasbar sind_t da·· daa «rate W Theraoeleaent au· einen ersten Draht (c) und einen

   zweiten Draht («) au« unterschiedlichen Metallen besteht, dass dar erata Draht (c) und dar «weite Draht (a) an ihren einen Snde und dar Heizdraht (l) mit •einen nittleren Bereich leitend Miteinander verbunden sind, da·· da· zweite Themoelenent au· den ersten Draht (c) und einen dritten Draht (d) aus unterschiedlichen Metallen besteht, dass der «weite

   Draht (e) und der dritte Draht (d) au· den gleichen

   Snde Netall bestehen, da·· da· andere dea er·ten Drahtes

   (o) mit den einen End· dee dritten Drahte· (d) leitend verbunden iet, und da·· die Enden de· zweiten fe und dritten Drahtes (e,d), die nicht nit den ersten

   Draht (c) verbunden sind, an eine Mess- und Anzeigeeinrichtung (15) anechliessbar sind.

   2· Vorrichtung nach Anspruch 1» dadurch gekennzeichnet, da·· der erste und der zweite Draht (c,e) lang· der Mitte de· HeiEdrahtes (l) leitend Miteinander verbunden aind (Fig· 2),

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   .3,- 20525*5

   3. Vorrichtung nach Anspruch 1 ,dadurch gekennzeichnet, dass das eine End· des «raten Draht·· (c) und da· «in· Sad· des zweiten Drahtes (e) an unterschiedlichen, dicht beieinander liegenden Stellen in der Mitte de» Heisdrahtes (1) Mit diesea leitend verbunden sind»(Fig· 3)«

   k. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Ende des zweiten Draht·· (e) an einer Mittlerem Stelle des Heisdrahtes (l) alt dieses leitend verbunden isc, und dass das eine Ende des ersten Draht·· (c) ait dea zweiten Draht (e) nahe dessen einea Ende leitend verbunden ist (Fig. k),

   5* Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das «ine Ende des ersten Drahtes (c) an einer aittlerem Stell« des Heizdrahtes (l) alt diesea leitend verboa«·· ist, und dass das eine Ende des aweiten Draht·· (·) alt dea ersten Draht (c) an einer Stelle nahe dessea ein ei Ende leitend verbunden ist (Fig· 5)·

   ο. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizdraht (l) alt dea zweiten Draht (·) an einer Stelle nahe dessen einea Ende leitend verbunden ist, oad dass das eine Ende des erste« Drahtes (c) alt deat einen Ende des zweiten Drahtes (e) leitend verbund«» ist (Fig. 6).

   7. Verrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, das· i#r Heisdraht (l) ait dea ersten Draht (c) am eimer 5c*LL* nahe dessem eimea Bade leitend verbanden ist, and dass der «weite Draht (e) ait dea eimern Bmde des ersten Drahtes (c) leitend verbunden ist (Fig. 7}·

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   BAD ORlGiNAL

   8. Vorrichtung nach einest dir Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Halterungen (a,b) Stäbe sind (6,7162,63,72,73), die an den Enden (60, 70) abgeschrägt sind und deren andere Enden elektrisch voneinander isoliert zusammengebündelt sind, und dass die Enden des zweiten und dritten Drahtes (e,d), die an die Mess- und Anzeigeeinrichtung (15) anschliessbar sind, stit zwei weiteren Metallstab en (8,9) verbunden sind, die ndLt den ersten Stäben (62,63,72,74) v·* diesen und untereinander elektrisch isoliert zusasman— gebündelt sind.

   9· Torrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterungen als Rohre (6O,7O) ausgebildet sind, deren eine Enden abgeschrägt sind und deren andere Enden suLt dem Metallstäben des zweiten und dritten Drahtes (11O,130) von diesen und untereinander elektrisch isoliert zusaasBemgebundelt sind.

   10· Yerrrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stäbe (62,63.72.73) gabelförmig ausgebildet sind, daas sich der Stab des zweiten Drahtes (131) «bar die Ebene des Heiadrahtes (10) in der Mitte der gegabelten Stäbe (62,63,72,73) erstreckt und «aas sieh der Stab dea dritten Drahtes (11) nur bis zu der Stelle der Gabelung der beiden Haiterungsstäbe erstreckt·

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   BAD ORIGINAL