DE2439926C3 - Prüfanlage fur das dynamische Verhalten von Hygrometern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Prüfanlage für das dynamische Verhalten von Hygrometern gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Eine derartige Prüfanlage ist insbesondere für die Anwendung in Entwicklungslabors, in Fertigungsbetrieben zur technischen Kontrolle, in staatlichen Labors und auch sonst zur Prüfung und Korrektur von Hygrometern vorgesehen, um in genormter Weise auf Feuchtigkeit, Temperatur und Strömungsgeschwindigkeit eines Dampf-Luft- bzw. Dampf-Wasser-Gemisches einzuwirken, die zur experimentellen Ermittlung des dynaml· sehen Verhaltens von Hygrometern erforderlich sind.

Eine solche Anlage mit einem Thermohygrostaten zur Prüfung des statischen Verhaltens von Hygrometern ist bekannt (vgl. DL-PS 83 260) und enthält eine Arbeitskammer mit einem durch einen Antrieb angetriebenen Ventilator zur Erzeugung eines Luftstroms längs der Kammer, in die ein zu prüfendes Hygrometer gebracht wird, einen Behälter mit einer gesättigten Salzlösung, der über Luftleitungen mit der Arbeitskammer derart kommuniziert, daß sich ein abgeschlossenes Volumen mit einer bestimmten Feuchtigkeit bildet, und ein Luftgebläse für Umluft im abgeschlossenen Volumen. Der bekannte Thermohygrostat erfordert aber eine längere Zeit zur Einstellung eines neuen Luftfeuchtigkeitswertes und kann daher nicht zur Prüfung des dynamischen Verhaltens von Hygrometern herangezogen werden.

Für die Eichung von Luftfeuchtigkeits-Meßgeriiten (Hygrometer) gibt es typische Eichanordnungen, bei denen die Einstellung der Feuchtluft mittels wäßriger Lösungen, Taupunktkammer, isothermer Expansionskammer oder Mischkammer erfolgt (vgl. W. Lück, »Feuchtigkeit«, Verlag R. Oldenbourg, München und Wien 1964, S. 149-153). Insbesondere zur Ermittlung des dynamischen Verhaltens von Hygrometern muß der Luftzustand schnell änderbar sein, weshalb diese Anordnungen apparativ sehr aufwendig sind, wobei jedoch Änderungen eines Parameters auf die anderen rückwirken oder eine schnelle Änderung des Luftzustands nicht erreichbar ist.

An der TH Ilmenau (DDR) ist ein Generator für feuchte Luft zur Untersuchung des dynamischen Verhaltens von Hygrometern entwickelt worden, der auf dem Prinzip einer Vermischung von Luftströmen mit verschiedenen Feuchtigkeitswerten beruht (vgl. Zeitschrift »Messen - Steuern - Regeln«, 10 [1967], 8, S. 297-302).

Im Laboratorium des Hauptamtes für Meßwesen und Warenprüfung der Volksrepublik Polen ist eine Untersuchungsanlage für das dynamische Verhalten von Hygrometern entwickelt worden, die zur Erzeugung einer sprunghaften Feuchtigkeitsänderung eines Dampf-Luft-Gemisches durch schnelles Umsetzen des zu prüfenden Hygrometers aus einem abgeschlossenen Umlaufsystem in ein anderes vorgesehen ist (The journal of the Institution of Heating and Ventilating Engineers, 37 [1969], Oktober, S. 159 - ί 68).

Die bekannten Anlagen weisen eine Reihe von Nachteilen auf. Insbesondere ist eine Einwirkung lediglich auf den Parameter Feuchtigkeit des Dampf-Luft-Gemisches möglich, jedoch keine Einwirkung auf die Temperatur und die Strömungsgeschwindigkeit des Dampf-Luft-Gemisches. Bei der Einwirkung auf den Parameter Feuchtigkeit wird die erforderliche Stabilisierung der Parameter Temperatur und Strömungsgeschwindigkeit des Dampf-Luft-Gemisches, die einen großen Einfluß auf das dynamische Verhalten von Hygrometern nehmen, keineswegs gewährleistet. Obwohl die Prüfung des dynamischen Verhaltens bei Hygrometern mit einer zwingenden Prüfung ihres statischen Verhaltens zusammenhängt, sichern die bekannten Anlagen zur Prüfung des dynamischen Verhaltens keine Prüfung des statischen Verhaltens mit der erforderlichen Genauigkeit, weshalb bei Verwendung dieser Anlagen spezielle Vorrichtungen zur Prüfung des statischen Verhaltens nötig sind. Schließlich sind nachteilig auch Herstellung und Wartung kompliziert.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anlage zu schaffen, die eine Hochgeschwindigkeitsprüfung des dynamischen Verhaltens von Hygrometern gewährleistet und bei der die drei Parameter Feuchtigkeit, Temperatur und Strömungsgeschwindigkeit so beeinflußbar sind, daß bei Änderung eines der Parameter des Dampf-Luft-Gemisches die beiden anderen Parameter konstant gehalten werden.

Diese Aufgabe wird bei einer Prüfanlage der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch den kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs gelöst.

Die erfindungsgemäße Verwendung des Behälters mit einer gesättigten Salzlösung eines sogenannten Salzgenerators für feste Feuchtigkeitswerte des Dampf-Luft-Gemisches gestattet es, eine Prüfanlage für das dynamische Verhalten von Hygrometern mit den erforderlichen technischen Kennwerten und hohen metrologischen Kennwerten zu schaffen sowie in der Arbeitskammer mit hoher Genauigkeit Feuchtigkeitswerte des Dampf-Luft-Gemisches zu erhalten, die zur Einwirkung auf die Feuchtigkeit sowie zur Prüfung des statischen Verhaltens bei Hygrometern erforderlich sind.

Diese Vorteile ermöglichen die Verwendung der Erfindung als Eichnormal zur Prüfung des dynamischen Verhaltens bei Hygrometern, das einem weiten Benutzerkreis zugänglich ist.

Der Anfangswert der Temperatur des Dampf-Luft-Gemisches in der Arbeitskammer wird durch den in der Arbeitskammer liegenden Erhitzer und der Endwert der Temperatur in der Kammer des Thermohygrostats erzeugt, wobei eine sprunghafte Temperaturänderung mit Hilfe des Ventilsystems verwirklicht und eine hohe Stabilität der Temperatur in der Kammer des Thermohygrostats mit Hilfe eines (automatischen) Temperaturregelkreises mit zwei in der Kammer des Thermohygrostats bzw. im Kühlmittel gelegenen, getrennt arbeitenden primären Temperaturfühlern erreicht wird.

Der Anfangswert des Parameters Strömungsgeschwindigkeit des Dampf-Luft-Gemisches wird mittels des in der Arbeitskammer liegenden Ventilators sichergestellt, und eine sprunghafte Einwirkung auf die Geschwindigkeit wird durch Änderung der Drehzahl dieses Ventilators mittels entsprechender Signale zum verstellbaren Antrieb des Ventilators erreicht.

Die Konstanthaltung der Strömungsgeschwindigkeit des Dampf-Luft-Gemisches in der Arbeitskammer bei sprunghafter Einwirkung auf die Feuchtigkeit oder Temperatur wird durch automatische Änderung der Drehzahl des Ventilators in der Arbeitskammer erreicht.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels mittels der Zeichnung näher erläutert, in deren einziger Figur eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Prüfanlage für das dynamische Verhalten von Hygrometern schematisch im Schnitt dargestellt ist.

Die Prüfanlage für das dynamische Verhalten von Hygrometern besteht aus einer Arbeitskammer 1 mit einer Luftleitung 2, in die (nicht gezeigte) zu prüfende Hygrometer eingesetzt werden. In der Arbeitskammer 1 liegt ein Axial-Ventilator 3, der mit Hilfe eines drehzahlverstellbaren Antriebs 4 betrieben wird. Hinter dem Ventilator 3 liegt ein Erhitzer 5, der zur Erzeugung eines Temperaturgefälles des Dampf-Luft-Gemisches in der Arbeitskammer 1 bei der Schaffung einer sprunghaften Temperaturänderung dient.

An den Stirnwänden der Arbeitskammer 1 sind Ventile 6 angeordnet, die in Offen-Stellung die Arbeitskammer 1 mit einer Kammer 7 eines Thermohygrostats kommunizieren lassen. Am Einlaß der Luftleitung 2 sind Ventile 8 angebracht, die beim Ansprechen einen Spalt zwischen der Luftleitung 2 und der Wand der Arbeitskammer 1 abdecken. Die Ventile 6 und 8 werden mittels eines Fernantriebs 9 gesteuert, mit dessen Hilfe die Ventile 6 in Schließstellung der Ventile 8 offen sind und umgekehrt und der mit dem Antrieb 4 des Ventilators 3 gekoppelt ist.

Die Arbeitskammer 1 ist mittels einer Luftsaugleitung 10 und einer Luftförderleitung 11 mit einem aus einem Satz von Kassetten 12 mit ferngesteuerten Ventilen 13 bestehenden Behälter einer gesättigten Salzlösung derart verbunden, daß sich ein abgeschlossenes Volumen mit einer bestimmten Feuchtigkeit bildet.

In den Luftleitungen 10 und 11 gibt es Ventile 14, durch die die Arbeitskammer 1 mit der Kammer 7 des Thermohygrostats kommuniziert.

Umluft wird im System Kassetten 12 — Arbeitskammer 1 mittels eines durch einen Motor 16 getriebenen Luftgebläses 15 erzeugt.

Die oben beschriebene Konstruktion wird in einen Thermohygrostat gesetzt, der iaus der Kanäle oder einen Mantel 17 zum Kühlmittelumlauf aufweisenden Kammer 7 und einem Wärmetauscher 18 besteht. Im Wärmetauscher 18 sind ein Heizkörper 19 sowie ein mit einer Kältequelle 21 gekoppelter Kühlkörper 20 untergebracht. Das Kühlmittel läuft mit Hilfe einer Pumpe 22 um.

Ein automatischer Temperaturregelkreis des Thermohygrostats setzt sich aus einem in der Kammer 7 des Thermohygrostats angeordneten primären Temperaturfühler oder -wandler 23, einem im Kühlmittel untergebrachten primären Temperaturfühler oder -wandler 24 und einem in einer Steuereinheit 25 befindlichen elektronischen Wandler zusammen.

Die Anlage arbeitet wie folgt: In die Arbeitskammer 1 werden an ein (nicht gezeigtes) Registriergerät angeschlossene (nicht gezeigte) zu prüfende Hygrometer eingesetzt.

Das Kassettenmagazin wird aus den dem erforderlichen Bereich und den Feuchtigkeitswerten des in der Arbeitskammer 1 zu unterhaltenden Dampf-Luft-Gemisches entsprechende Salzlösungen enthaltenden Kassetten 12 zusammengesetzt.

Die Ventile 6 werden in die Schließstellung gebracht, wobei sich die Ventile 8 in der Offenstellung befinden.

Der erforderliche Wert der Strömungsgeschwindigkeit des Dampf-Luft-Gemisches in der Arbeitskammer 1 wird mittels des in der Arbeitskammer 1 einen geschlossenen Umlaufstrom I erzeugenden Ventilators 3 sichergestellt.

In der Kammer 7 des Thermohygrostats werden die erforderlichen Temperaturverhältnisse automatisch aufrechterhalten.

Eine sprunghafte Feuchtigkeitsänderung des Dampf-Luft-Gemisches bei konstanter Temperatur und Strömungsgeschwindigkeit wird auf folgende Weise erreicht: In der Arbeitskammer 1 wird mit Hilfe einer der Kassetten 12 durch einen mittels des Luftgebläses 15 erzeugten Umlaufstrom 11 über das offene Paar der Ventile 13 der entsprechenden Kassette (Ventile 14 — geschlossen) der ursprüngliche Feuchtigkeitswert des Dampf-Luft-Gemisches vorgegeben.

Gleichzeitig wird in der Kammer 7 des Thermohygrostats der andere (endliche) Feuchtigkeitswert des Dampf-Luft-Gemisches automatisch aufrechterhalten.

Die sprunghafte Feuchtigkeitsänderung in der Arbeitskammer 1 kommt durch öffnen der Ventile 6 zustande, wobei die Arbeitskammer 1 mit der Kammer 7 des Thermohygrostats mit Hilfe eines durch den Ventilator 3 erzeugten Umlaufstroms Hl kommuniziert.

Zur Ausschaltung des Einflusses der Anfangsfeuchtigkeit des Dampf-Luft-Gemisches wird gleichzeitig mit dem öffnen der Ventile 6 der Motor 16 des Luftgebläses 15 stillgesetzt und die Ventile 8 geschlossen.

Die sprunghafte Temperaturänderung des Dampf-Luft-Gemisches kann in der Arbeitskammer 1 bei konstanten Werten der absoluten oder relativen Feuchtigkeit und konstanter Strömungsgeschwindigkeit des Dampf-Luft-Gemisches hervorgerufen werden.

Die sprunghafte Temperaturänderung des Dampf-Luft-Gemisches kommt bei konstanter absoluter Feuchtigkeit wie folgt zustande: In der Arbeitskammer 1 wird bei geschlossenen Ventilen 6 mit Hilfe des Erhitzers 7 die erforderliche Übertemperatur gegenüber der Temperatur des Dampf-Luft-Gemisches in der Kammer 7 des Thermohygrostats eingestellt. Hierbei sind lediglich die Ventile 14 offen. In der Kammer 7 des

Thermohygrostats wird der geforderte Wert der absoluten Feuchtigkeit des Dampf-Luft-Gemisches aufrechterhalten. Die Arbeitskammer 1 kommuniziert über die Ventile 14 durch den Umlaufstrom II mit der Kammer 7 des Thermohygrostats.

Die sprunghafte Temperaturänderung in der Arbeitskammer 1 der Anlage wird durch öffnen der Ventile 6 erreicht, wobei die Arbeitskammer 1 mit der Kammer 7 des Thermohygrostats durch den mit Hilfe des Ventilators 3 erzeugten Umlaufstrom III kommuniziert,

Zur sprunghaften Temperaturänderung des Dampf-Luft-Gemisches bei konstanter relativer Feuchtigkeit in der Arbeitskammer 1 wird mit Hilfe einer der Salzlösungen ein bestimmter Wert der relativen Feuchtigkeit des Dampf-Luft-Gemisches bei einer Temperatur oberhalb der in der Kammer 7 des Thermohygrostats vorgegeben. Derselbe Wert der relativen Feuchtigkeit des Dampf-Luft-Gemisches wird in der Kammer 7 des Thermohygrostats erzeugt und automatisch aufrechterhalten. Die sprunghafte Temperaturänderung kommt analog der vorstehend beschriebenen sprunghaften Feuchtigkeitsändcrung zustande.

Da das dynamische Verhalten der meisten Hygrometer in erheblichem Maße von der Strömungsgeschwindigkeit des Dampf-Luft-Gemisches abhängt, ist es bei einer sprunghaften Feuchtigkeits- oder Temperaturänderung des Dampf-Luft-Gemisches nötig, den Wert der durch den Ventilator 3 in der Arbeitskammer 1 bestimmten Strömungsgeschwindigkeit konstant zu halten. Bei konstanter Drehzahl des Ventilators 3 entsteht nach dem öffnen der Ventile 6 eine gewisse Änderung der Strömungsgeschwindigkeit des Dampf-Luft-Gcmischcs aufgrund einer Änderung des Strömungs-Widerstandes. Die Konstanthaltung der Strömungsgeschwindigkeit wird dadurch erreicht, daß der Antrieb 9 der Ventile mit einem (nicht gezeigten) Umschalter gekoppelt ist, der dem Antrieb 4 des Ventilators 3 experimentell vorgewählte Steuersignale (Spannung, Stromfrequenz od. dgl.) zuleitet, die eine entsprechende Änderung der Drehzahl des Ventilators 3 bewirken und dadurch die Änderung der Strömungsgeschwindigkeit, hervorgerufen durch verschiedene Strömlings- Widerstände, ausgleichen.

Die stufenweise Änderung der Strömungsgeschwindigkeit des Dnmpf-Luft-Gcmischcs in der Arbcitskammer 1 erfolgt bei konstanten Werten von Temperatur und Feuchtigkeit durch Änderung der Drehzahl des Ventilators 3. Hierbei wird die Feuchtigkeit des Dampf-Luft-Gemisches in der Arbeitskammer 1 entweder durch den in der Kammer 7 vorgegebenen Feuchtigkeitswert (bei offenen Ventilen 6) oder durch die benutzte Salzlösung (bei geschlossenen Ventilen 6 und Verbindung der Arbeitskammer 1 mit einer der gewählten Kassetten 12) bestimmt.

Zur Stabilitätssteigerung der in der Kammer 7 des Thermohygrostats unterhaltenen Temperatur und relativen Feuchtigkeit gelangt vorzugsweise ein speziell entwickelter automatischer Temperaturregelkreis zum Einsatz.

Die bekannten automatischen Temperaturregelkreise in Thermohygrostaten werden in bezug auf die Unterbringung des primären Temperaturfühlers normalerweise in einer von zwei Varianten ausgeführt:

— Der Primärfühler ist in der Kammer des Thermohygrostats,

— der Primärfühler ist im Kühlmittel.

Der Erreichung eines stationären Temperaturwertes nach einer (gegenüber der zweiten Variante) wesentlich geringeren Zeit steht aber bei einem nach der ersten Variante ausgeführten Thermohygrostat bei gleichen Parametern des Regelkreises eine Stabilitätsabnahme des stationären Temperaturwertes gegenüber.

Der nach der zweiten Variante ausgeführte Thermohygrostat erfordert, indem er eine (im Vergleich zur ersten Variante) höhere Stabilität der Temperatur sichert, eine wesentlich größere Zeit zur Erreichung des stationären Temperaturwertes. Die Beseitigung der den obengenannten Thermohygrostaten anhaftenden Nachteile, d. h. die Herstellung eines Thermohygrostats mil hochstabilisierter Temperatur und Feuchtigkeit be geringer Einstellz.eit für Beharrungswerte, wird durcl· einen Thermohygrostat mit sich abwechselnd einschal tendcn primären Temperaturfühlern erreicht, wobei füi die Zeit der Einstellung des stationären Temperaturwcr tes an den automatischen Regelkreis der in der Kamme 7 des Thermohygrostats befindliche primäre Tempera Hirfühlcr 23 und nach Erreichen der stationäre! Temperatur der im Kühlmittel liegende primiin Temperaturfühler 24 angeschlossen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. 24 39 92(3

   Patentanspruch:

   Prüfanlage: für das dynamische Verhalten von Hygrometern; mit einer Arbeitskammer einschließ-Hch einem durch einen Antrieb angetriebenen Ventilator für einen Luftstrom längs der Arbeitskammer, in der ein zu prüfendes Hygrometer untergebracht wird, einem Behälter gesättigter Salzlösung, der über Luftleitungen mit der Arbeits- "> kammer derart kommuniziert, daß sich ein abgeschlossenes Volumen mit einer bestimmten Feuchtigkeit bildet» und einem Luftgebläse für Umluft im abgeschlossenen Volumen, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (4) des Ventilators (3) drehzahlverstellbar ist, daß in der Arbeitskammer (1) ein Erhitzer (5) eingebaut ist, daß längs der Arbeitskammer (1) neben deren Wand eine Luftleitung (2) vorgesehen ist, an deren der einen Stirnwand der Arbeitskammer zugewandtem Einlaß Ventile (R) vorhanden sind, und daß an den Stirnwänden der Arbeitskammer (1) öffnungen mit in diesen angeordneten Ventilen (6) ausgeführt sind, deren Antrieb (9) über eine Steuereinrichtung mit dem Antrieb (4) des Ventilators (3) und mit den Ventilen (8) der Luftleitung (2) verbunden ist und über die die Arbeitskammer (1) mit einer Kammer (7) eines Thermohygrostats kommunizieren kann, wozu außerdem in den Luftleitungen (10, U) weitere Ventile (14) vorgesehen sind.