DE2816650A1

DE2816650A1 - Messgeraet zur bestimmung des durchflusses und/oder der stroemungsgeschwindigkeit von gasen

Info

Publication number: DE2816650A1
Application number: DE19782816650
Authority: DE
Inventors: Hans-Georg Ing Grad Bays; Helmut Wege
Original assignee: Kernforschungsanlage Juelich GmbH
Current assignee: Forschungszentrum Juelich GmbH
Priority date: 1978-04-17
Filing date: 1978-04-17
Publication date: 1979-10-18
Also published as: FR2423755A1; GB2019578A

Description

Kernforschungsanlage Jülich
Gesellschaft mit beschränkter Haftung

Meßgerät zur Bestimmung des Durchflusses und/ oder der Strömungsgeschwindigkeit von Gasen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Meßgerät zur Bestimmung des Durchflusses und/oder der Strömungsgeschwindigkeit von Gasen mit einer einen vorgegebenen Querschnitt aufweisenden Leitung für die Gase, mit mindestens einem in der Leitung angeordneten temperaturempfindlichen elektrischen Widerstand, wie Heißleiter oder Heißfilmsonde, als Meßfühler.

Bei einem bekannten derartigen Meßgerät befindet sich die Leitung des Gases in einem aus Aluminium gefertigten Block. Sowohl im Block selbst als auch in der Leitung ist jeweils ein NTC-Widerstand vorgesehen. Ge nach der Geschwindigkeit des Gasstromes wird der in der Leitung angeordnete NTC-Widerstand mehr abgekühlt als der im Block befindliche. Aus den daraus resultierenden unterschiedlichen, über die beiden Widerstände fließenden elektrischen Strömenwird mittels eines Differenzverstärkers die Meßgröße ermittelt.

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Zwar soll bei dem bekannten Heßgerät die Anordnung des im Block befindlichen lYTC-Widsrstandes dazu dienen, die Einflüsse der Umgebungstemperatur sowie die Temperatur des Gases beziehungsweise deren Schwankungen auf das Meßergebnis zu verringern. Wie die Praxis zeigt, liegt bei dem bekannten Gerät bei Messungen im Bereich zwischen 5 und 1OC Normliter pro Stunde jedoch nur bei konstanter Außentemperatur der Γ·':&Ε-Γ enler oyi cn. + 1 j %. .-.bi ~ch-.'it" l· ur^:.n L'r A'ilTentemperatur und insbesondere bei sehr geringen Gasdurchsätzen von weniger als 1 Normliter pro Stunde, sind dio MeBergebnisse jedocHmit nicht tolerierbaren Fehlern behaftet und betragen im allgemeinen mehr als 50 %.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Meßgerät der obenbezeichneten Art zu schaffen, bei dem die für die Schwankung der Temperatur des zu messenden Gases und der Umgebungstemperatur bedingten Einflüsse auf das Meßergebm" s 5u;h lic :ί !"'■ ssLnp.en vcn Gasdurchsätzen unterhalb 1 Normliter pro Stunde weitgehend vermieden werden.

Die der Erfindung zugrunde liegende Auf^itbr. wird bei einem ^eßgerHt cVr ohF.n^!: -st :i chneten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß ein*-- Einrichtung zum Aufheizen und/oder Abkühlen des Gases auf eine für die Messung vorgegebene Temperatur vorgesehen ist. Der Erfindung liegt dabei die überraschende Feststellung zugrunde, daß der Fehler, der infolge ür:r durch

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BAD ORiQiNAL

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die Aufheizung oder Abkühlung, des Gases bedingten VolumenänderunK des Gases auftritt, gegenüber den bei dem bekannten Gerät auftretenden Fehlern verschwindend, gering ist, wobei vorauszusetzen ist, daß die vorgegebene Temperatur des Gases sich allgemein nicht mehr als 50 C von der ursprünglichen Temperatur des Gases unterscheidet.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung des Meßgerätes- gemäß der Erfindung besteht darin, daß die Einrichtung zum Aufheizen und/oder Abkühlen des Gases in wärmeleitender Verbindung mit dem die Leitung des Gases bildenden wärmeleitenden Material steht.

Sollen Abweichungen der vorgegebenen Temperatur des Gases kompensiert werden, so ist es vorteilhaft, daß zusätzlich ein in unmittelbarer Umgebung der Meßstelle angeordneter Meßfühler und.eine Schaltungsanordnung zur Messung und Weiterverarbeitung der von den beiden Meßfühlern abgegebenen Signale vorgesehen sind. Dabei -ist es zweckmäßig, daß der zusätzliche Meßfühler die gleiche Charakteristik wie der erste Meßfühler aufweist, wenngleich dies nicht unbedingt erforderlich ist, da die von dem zusätzlichen Meßfühler zu erfassenden Meßgrößen relativ klein sind. Wird, wie dies beispielsweise bei dem eingangs näher angegebenen bekannten Meßgerät der Fall ist, das Gas durch einen aus Aluminium bestehenden Block geführt, so sollte die Einrichtung zur Aufheizung oder Abkühlung des Gases als

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auch der zusätzliche Meßfühler irn Aluminiumblock selbst angeordnet sein. Bei einer derartigen Anordnung beträft der Fehler des Fleßergebnisses bei Schwankungen der Gaseintrittstemperatur von 5D C maximal - 10 %.

Werden sehr hohe Anforderungen an die Genauigkeit der Meßgröße gestellt, so ist es ferner zweckmäßig, daß zusätzlich eine Einrichtung zur Messung der Ursprung" liehen Temperatur des Gases vorgesehen ist, wobei auf diese Weise der durch die Volumenänderunfr des Gases, die sich aus der Aufheizun^ oder Abkühlung ergibt, bedingte Fehler kompensierbar ist, indem beispielsweise eine durch vorherige Eichung ermittelte Korrektur der Meßgröße, die auch auf elektrischem Wege durchgeführt werden kann, vorgenommen wird. Der dann noch verbleibende Meßfehler kann dann weniger als - 2,5 % betrafen.

Ein Aunführunrsheispiel des Meßperätes «emäß der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden nähsr erläutert:

Es zp.iren

Fiji;. 1 Leitungsführunr des Gases im Meßgerät sowie Anordnung der

beiden Meßfühler sowie der Einrichtung zur Aufheizung des Gases

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Fig. 2 Schaltungsanordnung zur Erfassung der von den Meßfühlern gelieferten Sienale

Die Leitungsführung 1 für das Gas verläuft - wie aus Fig. 1 ersichtlich ist - in mehreren Windungen durch einen (aus Aluminium bestehenden) Block 2, wobei die Länge der Leitungen so bemessen ist, daß das Gas bis zu der Stelle, an der der Meßfühler 3 angeordnet ist, die Temperatur des Blockes 2 angenommen hat. In der Nähe dieser Meßstelle, jedoch im Aluminiumblcck. selbst, ist der weitere Meßfühler 4 angeordnet. Der Block wird durch einen Heizwiderstand 5, der durch eine in der Zeichnung nicht dargestellte Quelle gespeist wird, auf Temperatur gebracht. Diese kann für ein Gas, dessen Temperatur zwischen 15 C und 30 C liegt, beispielsweise 40 ⁰C oder 50 ⁰C betragen, wobei zur Erfassung und Regelung dieser Temperatur im Block ein weiterer - in der Zeichnung nicht dargestellter Temperaturmeßfühler vorgesehen ist.

Selbstverständlich kann für den Fall, daß ein heißes Gas gemessen werden soll und es zweckmäßig ist, das Gas bis zur Meßstelle auf eine bestimmte Temperatur abzukühlen, anstelle der Heizwicklung eine Kühlleitung im Block 2 vorgesehen werden.

Zum Ausgleich des durch die Volumenänderung des Gases infolge der Aufheizung oder Abkühlung bedingten Feh-

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lers ist an der Gaseintrittsseite ein weiterer Temperaturmeßfühler 6 vorgesehen.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, sind dis Meßfühler 3, 4 und 6 in einer Brückenschaltung zusammengeschaltet wobei die Meßfühler 3 und 6 in Serie liefen. Das resultierende Spannungssignal wird auf einen Differenzverstärker 7 gegeben, der die Meßgröße an ein vorher eingeeichtes Anzeigegerät 8 abgibt. Wie im vorlie~enden Falle in Fig. 2 ferner dargestellt, kann das vom Differenzverstärker θ gelieferte Meßsignal auch auf einen Grenzwertschalter 9 gegeben werden, in dem das Meßsignal mit einem vorgegebenen Sollwert verglichen wird.

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Claims

Kernforschungsanlage Jülich
Gesellschaft mit beschränkter Haftung

Patentansprüche

.J Meßgerät zur Bestimmung des Durchflusses und/oder der Strömungsgeschwindigksit von Gasen mit einer einen vorgegebenen Querschnitt aufweisenden Leitung für die Gase, mit mindestens einem in der Leitung an^anr'neten temperaturempfindlichen elektrischen Widerstand, wie Heißleiter oder HeiBfilmsonde, als Heßfühler, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Aufheizen und/oder Abkühlen des Gases auf eine für die Messung vorgegebene Temperatur vorgesehen ist.
2. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Aufheizen und/oder Abkühlen des Gases in wärmeleitender Verbindung mit dem die Leitung des Gases bildenden wärmeleitenden Material steht.
3. Meßgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein in unmittelbarer Umgebung der Meßstelle angeordneter Meßfühler und eine Schaltungsanordnung zur Messung und Weiterverarbeitung der von den

ORIGINAL INSPECTED

beiden Meßfühlern abgegebenen Signale vorgesehen sind.
4. Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine Einrichtung zur Messung der ursprünglichen Temperatur des Gases vorgesehen ist.

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