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Pliessrichtungs-Geber für Luft oder Gas -Die vorliegende Erfindung
betrifft- einen Fliessrichtungs-Geber für Luft oder Gas. Derartige Geber verwendet
man z.B. in den Kanälen von Klimaanlagen. Sie weisen eine quer zur Luftströmung
stehende Platte auf, deren Bewegung über einen elektrischen Schalter verfolgt werden
kann. Weiter sind auch derartige Vorrichtungen bekannt, die ein gegen die Luftströmung
gerichtetes Rohr aufweisen.
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Der von der Strömung hervorgerufene Staudruck kann hierbei über einen
Druckschalter verfolgt werden.
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Mit diesen bekannten Vorrichtungen lassen sich jedoch keine niedrigen
Pliessgeschwindigkeiten erfassen. Handelt es sich beispielsweise um Luftfliessgeschwindigkeiten,
so lassen sich mit Platte + elektr. Schalter oder mit gegen die Strömung gerichtetem
Rohr + Druckschalter erst Pliessgesch-;;rindigyteiten ab 4 bis 5 m/s feststellen.
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Mit der vorliegenden Erfindung wird bezweckt, den vorgenannten Mangel
der bekannten Vorrichtungen zu eliminieren. Für die Erfindung ist in wesentlichen
kennzeichnend, dass in den Luft- bzw.
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Gasraum, dessen Pliessrichtung bestimmt werden 8011, ein an beiden
Enden offenes Rohr waagrecht eingebaut zird, in welchem ein Heizwiderstand zum Aufheizen
der im Rohr befindlichen Luft bzw.
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des im Rohr befindlichen Gases sowie in Rohrlängsrichtung baiderseits
des Heizwiderstandes Temperaturführler angeordnet sind, und dass letztere mit einem
Verstärker gekoppelt sind.
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Mit dem erfindungsgemässen Geber lassen sich Fliessgeschwindigkeiten
bis herunter zu 0,01 bis 0,02 m/s erfassen. Bei richtiger Werkstoffwahl ist der
Geber auch nicht von auser'en, d.h. Umgebungeverhältniesen abhängig. Staub, Feuchte
und Temperatursch@aukungen beeinflussen das Funktionieren der Vorrichtung in keiner
Weise. Dank dem unkomplizierten Bau des Gebers wird er in seinem Arbeiten auch durch
Vibration und Druckwellen (Druckstösse) in keiner Weise beeinträchtigt. Aus diesem
Grunde kann das Gerät zum Beispiel auch im Bergbau- erfolgreich eingesetzt werden.
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Im folgenden werden unter Bezugnalme auf die beigefügten Zeichnungen
Konstruktion und Arbeitsweise einer Ausführungsform der Erfindung beschrieben. In
den Zeichnungen zeigen Abb. 1 den Geber -in schematischer Darstellung, Abb. 2 einen
in eine waagrechte ijei tung (Kanal, tollen) und Abb. 3 einen in eine vertikale
Leitung (Kanal, Schacht) eingebauten Geber. Aus Abbildung 4 geht die Schaltung der
Thermoelemente hervor; Abbildung 5 und Abbild mg 6 zeigen den Bau des Gebers seitlich
und frontal betrachtet. Das Diagramm in Abb. 7 zeigt das Ausgangssignal (die Ausgangsgrösse)
des Gebers in Abhängigkeit von der Strömung.
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Der Geber besteht aus dem Rohr 1, das an seinen Enden in der in Abb.
1 gezeigten Weise abgeschrägt ist. In der Mitte des Rohres ist ein Heizwiderstand
2 angeordnet, und die Temperaturführler 3 - die in Abb. 1 gezeigte Ausführungsform
weist zwei solche Fühler auf - sind in Rohrlängsrichtung beiderseits des Heizwiderstandes
2 befestigt. Die Fühler 3 sind mit deu Verstärker 4 verbunden.
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Wird die in der Mitte des offenen Geberrohres zwischen den beiden
Temperaturführlern 3 befindliche Luft mit Hilfe des Heizwiderstandes 2 erwärmt,
so wandert die erwärmte luft in dem genau waagrecht eingebauten Rohr mit der äusseren
Strömung. Dabei stellt der in Fliessrichtung betrachtet hinter dem Heizwiderstand
angeordnete Temperaturfühler - siehe z.B. Abb. 2 - stets eine höhere Temperatur
fest als der vor dem Ileizwiderstand angeordnete Fühler. Wird nun der Verstärker
4 so konzipiert, dass er zu erkennen vermag, welcher der beiden Temperaturfühler
jeweils der wämere ist, so lässt sich damit die Fliessrichtung feststellen.
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Wählt man gleichartige, identische Fühler, beispielsweise ?hermoelemente,
so ist der Geber auch gleich temperaturkompensiert.
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Schaltet man die Thermoelemente, wie in Abb. 1 gezeigt, in Reibe,
so lässt sich aus der Richtung den entstchenden elektrischen S@@@-mes die Fliessrichtung
z.B. von Luft erschen. Falls keine äusstre
Strömung vorhanden ist,
wenden beide Fühler 3 lediglich durch die Strömung der erwärmten Luft gleichstark
erwärmt, und es ko!.unt nichzur Bildung von elektrisch, er Spannung.
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Beim Einbau des Gerätes ist darauf zu achten, dass sich dieses -
unabhängig von der Neigung des Schachtes, Kanals o.dgl. -stets in waagrechter Stellung
befindet, da dann die vom Heizwiderstand bewirkte Strömung im Rohr keine andersgerichtete
Strömung als in der Umgebung verursacht.
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Als Zahler können gemäss der Erfindung auch Thermistoren mit negativem
(NCT) oder positivem (POT) Temperaturkoeffizienten und Brückenschaltung verwendet
werden. Allerdings sind Thermistoren nicht im gleichen Grade wie Thermoelemente
stabil und identisch.
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Anders als in Abb. 2 ist der Geber in Abb. 3-in einen vertikalen
Schacht (Kanal) eingebaut0 Die Strömung hat dann wegen der abgeschrägten Geberrohrenden
die in Abb. 3 angedeutete Form. Die rohrenden können natürlich aucir aul andere
Weise so geformt vrerden, dass eine Strömung entsteht, wobei freilich ein Schrägschnitt
die einfachste Lösung darstellen dürfte.
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Bei der in Abb. 4 gezeigten Schaltung der Thermoelemente dienen als
Verstärkereinheit zwei Operationsverstärker, von denen der eine ein Miveauverstärker
ist, der das mV-Signal auf Volt-Miveau bringt, währende der andere als Spannungsvergleicher
dient, der über einen Verstärkertransistor das Ausgaberelais steuert.
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Die Konstrulction eines bereits gebauten und tadellos funktionierenden
Gebers ist in den Abbildungen 5 und 6 gezei"gt. In Abb.5 bezeichnet die Bezugszahl
5 eine auf dem Geberrohr angebrachte Isolierschicht und die Bezugszahl 6 eine auf
den Leitungen der Thermoelemente angebrachte zweite Isolierschicht. Der Durchführungsisolierung
für die - in diesem Palle acht - Thermoelement wurde die Bezugszahl 7 zugeordnet,
während die Bezugszahl 8 die Durchfü'nrungsisolierung für die Befestigung des Heizwiderstandes
bezeichnet. Die Zahl 9 ist dem Heizstromkabel, die Zalil 10 den Signalstromkabel
einschl. Verstärker, die Zahl 11 den Kabeldurchführungsisolierungen und die Zahl
12 dem Befestigungsarm zugeordnet. Das Rohr ist an seinen Enden so abgeschrägt,
dass es, wie aus Abb. 4-ersichtlich ist, mit der Horizontalebene einen 7inkoi von
450 einschliesst.
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Die Kurve in Abb. 7 zeigt das / Geber-Ausgangssignal als Funktion
der Strömung. Die Anzeigegrenzs des gebauten Verstärkere liegt bei etwa 2 mV, so
dass der Gober auf Fliessgeschwindigkeiten oberhalb des Grenzwertes 0,Ol m/s anspricht.
Die Anzeigegrenze des Gebers beträgt dann für wasgrechte Strömung 0,01 m/s, für
senkrechte Strömung 0,02 m/s.
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Es empfiehlt sich, den Heizwiderstand 4 des erfindungsgemässen Gebers
so zu wählen, dass er bei einer Leistung von 10 bis 30 W bei strömungsfreiem Zustand
eine Tempertur erreicht, die etwa, 2200C oberhalb der Umgebungstomperatur liegt.
Hierbei kann dann der Geber unmittelbar als solcher @- - unter Berücksichtigung
der einschlägigen Bestimmungen über elektrische Anlagen - in der betreffenden Umgebung
eingebaut erden.
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Bei passender Kalibrierung des Gebers kann dieser auch als Strömungaintensitätemesser
für Strömungen über 0,3 mZs verwendet werden. Auch ansonsten kann der orfindungsgemässe
Geber im Rahmen der Patentansprüche konstruktionsmäseig modifiziert werden.