DE2447617B2

DE2447617B2 - Kalorimetrischer Strömungswächter

Info

Publication number: DE2447617B2
Application number: DE2447617A
Authority: DE
Inventors: Hans 8503 Altdorf Schopp
Original assignee: Ellenberger & Poensgen 8503 Altdorf GmbH
Current assignee: Ellenberger & Poensgen 8503 Altdorf GmbH
Priority date: 1974-10-05
Filing date: 1974-10-05
Publication date: 1979-12-20
Also published as: DE2447617C3; JPS5210754A; DE2447617A1; CA1044037A; US4028689A; CH589298A5; SE408596B; GB1488179A; FR2287044B3; SE7510288L; FR2287044A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen kalorimetrischen Strömungswächter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist ein kalorimetrischer Strömungswächter bekannt, in dessen metallische Hülse eine weitere dünne metallische Hülse eingesetzt ist, die zur Führung eines Kabels dient, das sechs Einzelleitungen aufweist, mit denen die beiden Heißleiter und die Heizwicklung für den beheizten Heißleiter verbunden sind. Im Bereich der den Heißleiter und der Heizwicklung zugewandten Enden dieser sechs Einzelleitungen ist der Innenraum der dünneren, metallischen HüJse mit Gießharz dicht ausgegossen, durch das das untere Ende der Bohrungderdünneren metallischen Hülse dicht abgeschlossen :st. Aus dem Gießharz ragen die beiden Heißleiter heraus und in das Strömungsmedium hinein. Die dünnere metallische Hülse weist außen einen Bund auf, mit dem sie sich an der unteren Stirnwand der äußeren metallischen Hülse abstützt. Das obere Ende der dünneren metallischen Hülse weist außen ein Gewinde auf, auf das eine Kappe aufgeschraubt ist, die sich am oberen Stirnende der äußeren metallischen Hülse abstützt.

Durch die Verwendung einer dünneren inneren metallischen Hülse und einer Kappe, die auf das obere Ende der dünneren metallischen Hülse aufgeschraubt ist, wird die Herstellung dieses bekannten Meßkopfes erschwert und verteuert. Außerdem sind die beiden Heißleiter direkt dem Strömungsmedium ausgesetzt, so daß diese Heißleiter durch feste Teile im Strömungsmedium beschädigt werden können. Die Fühler sind auch nicht chemisch resistent. Ferner wird dadurch der Abgleich der elektrischen Brücke erschwert, da schon kleinste Änderungen der Strömungsgeschwindigkeit einen genauen Abgleich verhindern (US-PS 3 335606).

Ein anderer bekannter kalorimetrischer Strömungswächter weist einen Meßkopf mit einer Hülse auf, deren Außengewinde senkrecht in ein ein Strömungsmedium aufweisendes Rohr eingeschraubt ist, und zwei axial abstehende, in das Strömungsmedium hineinragende, stiftförmige Fühler aus wärmeleitendem Werkstoff, die thermisch isoliert innerhalb der Hülse angeordnet sind und von welchen der eine Fühler ein nichtbeheiztes und der andere Fühler ein mittels einer Heizwicklung beheiztes Widerstandsthermometer in einem Gehäuse einschließt. Ferner weist dieser bekannte, kalorimetrische Strömungswächter eine elektrische Brücke auf, in der die Widerstands-Ihermometer liegen, die mit einer ein Strömungsüberwachungsrelais aufweisenden Schaltung verbunden sind (US-PS 3366942).

Aufgabe der Erfindung ist es, einen kalorimetrischen Strömungswächter der im Oberbegriff des An-Spruchs 1 angegebenen Art mit stufenloser Einstellbarkeit der zu überwachenden Strömungsgeschwindigkeit sowie einer Anzeige von Heizkreisfehlern und Fühlerdrahtbrüchen zu schaffen. Gemäß der Erfin-

dung ist diese Aufgabe durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.

Hierbei werden durch den einen Operationsverstärker die Vergrößerungen und Verkleinerungen der Strömungsgeschwindigkeit ermittelt, während durch den anderen Operationsverstärker der Heizkreis überwacht und Fühlerdrahtbrüche angezeigt werden. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die elektrische Brücke so ausgebildet, daß sie bei einer vorbestimmten Temperaturdifferenz zwisehen den beiden Widerstandsthermometern, d. h. zwischen ζν/ςϊ Heißleitern, beispielsweise von 10 ° C abgleichbar ist, wodurch dann gleichzeitig eine vorbestimmte Strömungsgeschwindigkeit eingestellt ist. Diese Temperaturdifferenz zwischen den beiden Heißleitern ist durch Einstellung des Stroms in der Heizwicklung des beheizten Widerstandsthermometers bzw. Heißleiters erreichbar. Hierbei muß der Heizstrom natürlich konstant gehalten werden. Zu diesem Zweck ist eine Stabilisierungsvorrichtung vorgesehen, die ein oder zwei Potentiometer -.ur genauen Einstellung des Stromes aufweist. Ferner ist zur Erzeugung der konstanten Bezugsspannung eine Hintereinanderschaltung von zwei Zenerdioden und einer Diode vorgesehen.

Ferner ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung zur genauen Justierung des Stromes in der Heizwicklung im Stromkreis zwischen dem einen Operationsverstärker und dem als Komparat ir ausgebildeten, dritten Operationsverstärker eine rote und eine grüne Leuchtdiode vorgesehen. Wenn die Strömung langsamer als der eingestellte Schwellenwert wird, leuchtet die rote Lampe auf, während wenn die Strömung schneller wird, die grüne Lampe aufleuchtet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Axialschnitt durch einen Meßkopf eines Strömungswächters gemäß der Erfindung,

Fig. 2 einen Axialschnitt durch einen Stift des Meßkopfes gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine elektronische Schaltung des Strömungswächters gemäß der Erfindung,

Fig. 4 eine Draufsicht und

Fig. 5 eine Ansicht von links eines Gehäuses für die elektronische Schaltung gemäß Fig. 3.

Gemäß Fig. 1 weist ein Meßkopf eine metallische Hülse 2 auf, die ein Innengewinde 3 und ein Außengewinde 4 besitzt, mit dem der Meßkopf 1 in eine entsprechende Gewindebohrung eines Rohres dicht eingeschraubt werden kann, in dem ein Strömungsmedium fließt. Hierbei kann es sich um ein gasförmiges, flüssiges oder granulöses Strömungsmedium handeln. Der Meßkopf 1 weist ferner einen Isolierblock S mit einem Außengewinde 6 auf, mit dem de^r Isolierblock 5 in das Innengewinde 3 der metillischen Hülse 2 dicht eingeschraubt ist. Der Isolierblock 5 ist mit zwei durchgehenden Bohrungen 7 versehen, die am unteren Ende ein Gewinde 8 aufweisen. In die Gewinde 8 beider Bohrungen 7 sind metallische Stifte 10 mit einem entsprechenden Außengewinde 9 dicht eingeschraubt. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, die einen Axialschnitt eines Stiftes 10 darstellt, weist der Stift 10 eine Sackbohrung 11 auf. In der Sackbohrung 11 ist eine Hülse 12 aus Kupfer angeordnet, die an ihren beiden Enden Erweiterungen 13 aufweist. In die obere Erweiterung 13 der Hülse 12 ist ein Heißleiter 14 eingelegt, der mit zwei Zuleitungen 15 versehen ist. Der Heißleiter 14 kann natürlich auch in die untere Erweiterung 13 eingelegt sein. Auf die Hülse 12 ist eine Heizwicklung 16 aufgewickelt, die Anschlußleitungen 17 aufweist. Der gesamte Innenraum des Stif-ί tes 10 ist mit einem Gießharz ausgegossen. Der andere Stift 10 ist ebenfalls mit einer Hülse 12 aus Kupfer und einem Heißleiter 14 versehen. Jedoch ist auf diese Hülse 12 eine Heizwicklung 16 nicht aufgewickelt, so daß der Heißleiter 14 nicht beheizt wird. Die hohlen

in Stifte 10 können entweder au einem gu: wärmeleitenden, druck- und biegefesten sowie chemisch nicht angreifbaren Kunststoff oder aus Metall, insbesondere nichtrostendem Stahl bestehen. Zum Ausgleich der hohlen Stifte 10 wird ein gut wärmeleitendes Gießharz

η verwendet, so daß die beiden Heißleiter 14 von dem Strömungsmedium schnell abgekühlt werden.

Wie Fig. 3 zeigt, befinden sich die beiden Heißleiter 14, die identisch ausgebildet sind, in einer elektrischen Brücke 18, die außerdem Widerstände 19 bis

ju 22 aufweist. Die beiden hintereinandergeschalteten Widerstände 21 und 22 dienen als Kompensationswiderstände zur Schaltpunktstabilisierung innerhalb eines weiten Temperaturbereiches des Strömungsmediums. Die elektrische Brücke 18 ist so berechnet, daß

2ϊ bei einer Temperaturdifferenz von 1Ü° C die Brücke im Gleichgewicht ist, was gleichzeitig dem Schaltpunki (Schwellwert) entspricht. Die Temperaturdifferenz von 10° C wird dadurch erreicht, daß der Heizwicklung 16 des beheizten Heißleiters 14 ein einstellbarer

«ι Strom zugeführt wird. Der Strom kann mit Hilfe zweier Potentiometer 23 und 24 genau eingestellt werden. Hierbei dient das Potentiometer 23 zur Grobeinstellung und das Potentiometer 24 zur Feineinstellung. Um im Betrieb den Strom in der Heiz-

n wicklung 16 konstant zu halten, ist eine Stabilisationsvorrichtung 25 vorgesehen. Eine weitere Stabilisationsvorrichtung 26 dient dazu, die Betriebsspannung für die gesamte elektronische Schaltung konstant zu halten.

4Ii Die Ausgangsspannung der elektrischen Brücke 18 wird zwei als Differenzverstärker arbeitenden Operationsverstärkern 27 und 28 zugeführt. Hierbei dient der Operationsverstärker 27 zur Überwachung der Strömungsgeschwindigkeit und der Operationsverstärker 28 zur indirekten Heizkreis- und Fühlerdrahtbruchüberwachung.

Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 27 gelangt über eine Entkopplungsdiode 29 an einen als Komparator arbeitenden Operationsverstärker 30.

mit desse Ausgang ein Strömungsüberwachungsrelais 31 verbunden ist. Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 28 wird einem Schwellwertschalter zugeführt, der aus einer Zenerdiode 32 und einem Transistor 33 besteht. Dieser Schwellwertschalter cr-

■)·-> regt über einen Verstärker, der aus einem Transistor 34 besteht, ein Störungsrelais 35.

Zwei Zenerdioden 36 und 37 sowie eine Diode 38 bilden eine feste Bezugsspannung, die an den anderen Eingang des Operationsverstärkers 30 gelegt ist.

bii Diese Bezugsspannung bildet einen Bezugspunkt für die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 27, die ja, wie bereits erwähnt, ebenfalls an den Operationsverstärker 30 angelegt ist.

Im Stromkreis zwischen den beiden Operationsver-

hs stärkern 27 und 30 befinden sich eine rote Leuchtdiode 39 und eine grüne Leuchtdiode 40, die zum Festlegen des Schaltpunktes und zur Anzeige des Strömungszustandes dienen. Ist der Schaltpunkt er-

reicht, sind beide Leuchtdioden 39 und 40 dunkel. Ist die Strömung langsamer als der eingestellte Schwellwert, dann wird das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 27 positiv gegenüber dem Bezugspunkt. Dadurch werden Transistoren 41 und 42 leitend, so daß die rote Leuchtdiode 39 aufleuchtet. Wird die Strömung schneller, dann wird durch das negative Signal über Transistoren 43 und 44 die grüne Leuchtdiode 40 zum Aufleuchten gebracht.

Die elektronische Schaltung gemäß Fig. 3 ist in einem Kasten 45 gemäß den Fig. 4 und 5 aus Isolierstoff untergebracht, der aus einem Unterteil 46 und einem Oberteil 47 besteht. Im Unterteil 46 sind drei Kabeleinführungen 48 bis 50 vorgesehen, von denen die Kabeleinführung 48 zur Einführung der Meßkopfleitungen, die Kabeleinführung 49 zur Einführung der Netzleitung und die Kabeleinführung 50 zur Einführung der Ausgangsleitungen dient.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kalorimetrischer Strömungswächter mit

einem Meßkopf aus

1.1 einer Hülse mit Außengewinde zum senkrechten Einschrauben in ein ein Strömungsmedium aufweisendes Rohr, und

1.2 zwei axial abstehenden, in das Strömungsmedium hineinragenden, stiftförmigen Füh- i< > lern aus gut wärmeleitendem Werkstoff, die thermisch isoliert innerhalb der Hülse angeordnet sind und von denen der eine Fühler ein nichtbeheiztes und der andere Fühler ein mittels einer Heizwicklung beheiztes Wider-Standsthermometer in einem Gehäuse einschließt,

und mit einer elektrischen Brücke, in der die Widerstandsthermometer liegen, die mit einer ein Strömungsüberwachungsrelais auf- 2» weisenden Schaltung verbunden sind,

dadurch gekennzeichnet, daß

die elektrische Brücke (18) mit den Eingingen von zwei als Differenzverstärker ausgebildeten Operationsverstärkern (27,28) verbunden ist,

von denen der eine Operationsverstärker (27) mit seinem Ausgang mit dem einen Eingang eines als Komparator ausgebildeten, dritten Operationsverstärkers (30) verbun- 1» den ist,

4.1 an dessen Ausgang das Strömungsüberwachungsrelais (31) angeschlossen und

4.2 an dessen anderen Eingang eine konstante Bezugsspannung angelegt ist zur Ermittlung r> des Strömungszustandes bezogen auf die eingestellte, vorbestimmte Strömungsgeschwindigkeit,

während der Ausgang des anderen, an die Brücke (18) angeschlossenen Operations- 4» Verstärkers (28) mit einem Schwellwertschalter (32,33) verbunden ist, der zur Heizkreis- und Fühlerdrahtbruchüberwachung mit einem Störungsrelais (35) in Verbindung steht. 4-,

2. Strömungswächter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Brücke (18) bei einer vorbestimmten Temperaturdifferenz zwischen den beiden Widerstandsthermometern (14), z, B. von 10° C, abgleichbar ist. ,0

3. Strömungswächter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturdifferenz zwischen den beiden Widerstandsthermonietern (14) durch Einstellung des Stromes in der Heizwicklung (16) des beheizten Widerstands- y, thermometers (14) erreichbar ist.

4. Strömungswächter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Konstanthaltung des Stromes in der Heizwicklung (16) eine Stabilisationsvorriehtung (25) vorgesehen ist, die ein _b» oder zwei Potentiometer (23, 24) zur genauen Einstellung des Stromes aufweist.

5. Strömungswächter nach Anspruch )., dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der konstanten Bezugsspannung eine Hintereinan- « derschaltung von zwei Zenerdioden (36, 37) und einer Diode (38) vorgesehen ist.

6. Strömungswächter nach Anspruch 1, da-

durch gekennzeichnet, daß im Stromkreis zwischen dem einen Operationsverstärker (27) und dem als Komparator ausgebildeten, dritten Operationsverstärker (30) eine rote (39) und eine grüne Leuchtdiode (40) vorgesehen sind.