DE2620052C3

DE2620052C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Feststellen eines knapp bevorstehenden Phasenwechsels

Info

Publication number: DE2620052C3
Application number: DE19762620052
Authority: DE
Inventors: Michael James Stefford Bedfordshire Baker
Original assignee: Hawker Siddeley Dynamics Ltd
Current assignee: Hawker Siddeley Dynamics Ltd
Priority date: 1975-05-05
Filing date: 1976-05-04
Publication date: 1981-10-01
Also published as: DE2620052A1; GB1501963A; FR2310563A1; FR2310563B3; DE2620052B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung, zum Feststellen eines knapp bevorstehenden Phasenwechsels, z. B. Gefrieren oder Sieden, eines fließfähigen Mediums oder einer Komponente eines fließfähigen Mediums nach den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 2.

Aus der DE-OS 15 73 287 ist ein Verfahren zum Festlegen der Gefahr der Belastung von Eis auf einer Fläche bekannt

Hierbei wird über die kalte Seite einer Peltier-Battetie Luft aus der Umgebung der zu überwachenden Fläche geführt und festgestellt, ob sieh auf der kälten Seite der Batterie eine Eisschicht bildet.

Nachteilig ist dabei, daß der zur Messung notwendige Raum zwischen der Peltier-Batterie und der Elektrode durch Verunreinigungen oder Wasser blockiert werden kann Und das hierdurch leicht Meßfehler entstehen. Bei der Verwendung von Warneinrichtungen treten daher Schwierigkeiten auf.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfaches, technisch einwandfreies und zuverlässig arbeitendes Verfahren zu schaffen, mit dem Veränderungen des physikalischen Umstandes eines fließenden Mediums erfaßt werden können, ohne daß durch Verunreinigungen Meßfehler entstehen.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale in den Patentansprüchen 1 und 2. Ausgestaltungen ergeben sich aus den

ίο Unteransprüchen.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt darin, daß bei Blockieren des Schlitzes mit Eis die Richtung des thermo-elektrischen Wärmepumpens umgekehrt werden kann, um das Eis zu schmelzen und den Schlitz schnell freizumachen.

Wenn ein Anstieg in der Verstärkerleistung zur Erzeugung eines passenden Signals verwendet wird, so entsteht eine Warnvorrichtung, die zur Lieferung einer Warnung über die Kondensation irgendeiner Fraktion in einem Gasstrom dienen kann.

Wenn ferner die Richtung der Wärmepumpe umgekehrt wird, so daß die in Berührung mit dem fließfähigen Medium stehende Oberfläche (stehenden Oberflächen) heißer ist (sind) und nicht kühler als die allgemeine Mediumtemperatur, und wenn die Temperaturdifferenz zwischen der heißen Oberfläche und dem Medium in einer Weise gesteuert wird, die der bei der Steuerung der Eis-Warnvorrichtung beschriebenen gleichartig ist, dann kann eine resultierende Erhöhung im Verstärkerausgang dazu verwendet werden, ein entsprechendes Signal zu erzeugen, das eine Warnung über das nahe bevorstehende Sieden einer Flüssigkeit gibt.

Eine Vorrichtung gemäß der Erfindung kann besonders in oder an einem Flugzeug zum Einsatz kommen, um das Gefrieren von Feuchtigkeit in der Umgebungsiuft anzuzeigen, ist jedoch auch auf anderen Gebieten einsetzbar wie zur Warnung einer vor Ausfällung einer Fraktion aus Rohöl in Pipelines.

Die Erfindung soll nachstehend an Hand der Zeichnungen erläutert werden. Dabei zeigt

F i g. 1 eine aneinander gezogene Darstellung der Vorrichtung,

F i g. 2 eine Vorderansicht,

Fig. 3 zeigt «tie Draufsicht auf die Wärmepumpe, wobei in der unteren Hälfte die Deckplatte weggelassen worden ist

F i g. 4 zeigt den elektrischen Schaltkreis, an den die Wärmepumpe angjschlossen ist.

Die thermo-elektrische Wärmepumpe nach den Fig. 1 bis 3 besteht aus einem Stapel von durch (nicht gezeigte) Schraubenbolzen zusammengehaltenen Platten 11,12,13,14 und 15. Die Platten 11 bzw. 15 sind die Boden- bzw. Deckplatten, zwischen die in Sandwich-Bauart stärkere Platten 12 und 14, die die Wärmepumpen-Halbleiterelemente 16, 17 tragen, eingefügt sind. Die Platte oder Folie 13 ist eine dünne Abstands- oder Beilageplatte (von denen auch mehr als eine vorhanden sein können) zwischen den Platten 12,14. Die als Blöcke ausgebildeten Wärmepumpen-Halbleiterelemente 16, 17 sind innig haftend in rechteckige Ausschnitte 18 der Platten 12,14 eingesetzt. Die Ausschnitte 18 sind länger als die Blöcke 16 Und 17, so daß offene Rechteckräume 19 neben den Blöcken innerhalb des Stapels verbleiben,

die eine innere Kammer bilden. Die Blöcke 16, 17 sind mit elektrisch leitenden Elektrodenflächen 20 an ihren Ober* und Unterseiten versehen, mit welchen elektrische Leiter 21 verbunden sind. Die Elektrodenflächen

sind durch Oberstreichen mit Lack isoliert.

Die Beilageplatte oder -platten 13 trennen die Platten 12,14 voneinander und damit die Wärmepumpenblöcke 16, 17 mit einem Schlitz von etwa 0,051 mm, und sie haben einen Ausschnitt 22, der in seiner Lage und Ausdehnung mit den Ausschnitten 19 in den Platten 12, 14 übereinstimmt Damit wird zwischen den Blöcken 16, 17 ein Schlitz 23 zum Einströmen (oder Ausströmen) von Luft oder eines anderen Strömungsmittels in die (oder aus der) von den Räumen 19 gebildete innere Kammer in Richtung des Pfeils A (oder diesem entgegen) gebildet Ein Ausströmen aus der inneren Kammer (oder ein Einströmen) erfolgt durch die Rohrleitung 24, die mit der Bodenplatte 11 fest verbunden ist in Richtung des Pfeils B (oder diesem entgegen).

Wenn die Vorrichtung in Betrieb ist wird Wärme von der durch den Schlitz 23 strömenden Luft mittels der thermo-elektrischen Blöcke 16, 17 abgepumpt und irgendeine Bildung von Eiskristallen blockiert den engen Schlitz sehr schnell, wodurch dso ein schneller Rückgang in der Strömung durch die Vo-richtung hervorgerufen wird. Die Boden- und Deckplatten 11 bzw. 15 haben Ausschnitte 25, die mit den Blöcken 16,17 übereinstimmen, um eine gute Kühlung der Blockoberflächen, denen die Wärme zugepumpt wird, zu ermöglichen.

Wie F i g. 4 zeigt, ist der Ausgang eines Verstärkers 30 zum Antrieb der Wärmepumpe an deren Zuleitungen 21 angeschlossen. Der Verstärker 30 erhält seine Energie von der Stromquelle 31 die Eingangssteuerbignaie, die von zwei Thermoelementen kommen, liegen an den Leitungen 33. Das eine Thermoelement befindet sich an. einer Stelle, an der es die Temperatur der kalten

■i Oberfläche im Schlitz 23 der Wärmepumpe abfühlt, während sich das andere Thermoelement an einer Stelle befindet, an der es die allgemeine Temperatur des Luftstroms — entfernt von der Beeinflussung durch die kalten Oberflächen der Wärmepumpe — erfaßt. Auf

in diese Weise stellt das am Verstärker 30 liegende Eingangssignal die vorher erwähnte Temperaturdifferenz A /dar.

Der Verstärker ist derart aufgebaut daß sein Ausgang geregelt wird, um das Eingangssignal At im

π wesentlichen konstant zu halten. Das heißt, wenn At abnimmt, so steigt der Verstärkerausgang an und umgekehrt Ist der Wärmepumpenschlilz 23 mit Eis blockiert so wird die Wirkung der die kalten Oberflächen erwärmenden Luftströmung aufgehoben, und die Tjmperaturdifferenz At neigt dazu, schnell anzusteigen, wodurch die Ausgangsl;. .^iung des Verstärkers schnell verkleinert wird. Die Höhe -!er Ausgangsleitung des Verstärkers 30 wird durch einen Meßsender oder Prüfgenerator 32 überwacht der eingangsseitig an

2s die Leiter 21 angeschlossen ist Der Prüfgenerator selbst erzeug' ein Ausgangssignal, wenn der Ausgang des Verstärkers auf einen vorbestimmten Wert abfällt; dieses Signal kann beispielsweise im Steuersystem einer Klimaanlage oder zur Auslösung einer Wamvornchtung verwendet werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Feststellen eines knapp bevorstehenden Phasenwechsels, z. B. Gefrieren oder Sieden, eines fließfähigen Mediums oder einer Komponente eines fließfähigen Mediums, bei dem das Medium über die Oberfläche einer thermoelektrischen Wärmepumpe geleitet wird, deren Temperatur gegenüber der Temperatur des Mediums geringfügig unterschiedlich ist, so daß die Phasenwechseltemperatur auf der Oberfläche zuerst erreicht wird, eine sich beim Phasenwechsel sprunghaft ändernde physikalische Größe der Oberfläche erfaßt und eine sprunghafte Änderung dieser Größe angezeigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die der Wärmepumpe zugeführte elektrische Energie zur Aufrechterhaltung einer konstanten Temperaturdifferenz zwischen der Oberfläche und dem Medium als Msß für die Wärnjk übertragungseigenschaften zwischen der Oberfläche und dem Medium erfaßt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, insbesondere zum Feststellen eines knapp bevorstehenden Phasenwechsels mit einem Feststoffniederschlag, mit einer thermoelektrischen Wärmepumpe und einer Einrichtung zum bestimmen und verwerten einer sich in Abhängigkeit von dem Feststoffniederschlag ändernden elektrischen Kerngröße, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Wärmepumpe (16, 19), an der die konstante T^mperaturdifferenz aufrechterhalten wird, in einem Kanal (23) liegt, der so ausgelegt ist, daß er bei einem Fvststoff.iiederschlag an seiner Wand sich schnell zusetzt.

3. Vorrichtung nach Ansprut ι 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmepumpe (16, 17) bei zugesetztem Kanal (23) im umgekehrter Richtung betreibbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmepumpe aus einem Stapel von Platten (11 — 15) aufgebaut ist und die Halbleiterelemente der Wärmepumpe (16, 17) haftend in Platten (12, 14) eingesetzt sind, die durch einen kleinen Spalt zur Bildung des Kanals (23) getrennt sind.