DE2846538C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmemesser entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Erfindung wird insbesondere, jedoch nicht ausschließlich angewandt bei der Messung des Wertes der Wärmeleistung, die einem Heißwasser-Radiatorsystem zugeführt wird, z. B. für Wohnungszwecke.

Aus der DE-AS 22 13 760 ist eine Vorrichtung zur Messung von in Warmwasser-Heizungsanlagen verbrauchten Wärmemengen bekannt, bei welcher mittels eines induktiven Durchfluß­ wandlers ein Wert für den Durchfluß und mittels zweier Temperaturfühler ein eine Temperaturdifferenz darstellender Wert ermittelt werden und wobei durch Integration des Produktes der Werte für die Durchflußmenge und die Tempe­ raturdifferenz zwischen Vor- und Rücklauf ein der ver­ brauchten Wärme entsprechendes elektrisches Signal gebildet wird. Problematisch bei diesem Konzept der Wärmemengen­ erfassung ist die Genauigkeit des Meßwertes durch die Durch­ flußmenge. Bei der hier eingesetzten induktiven Meßmethode hängt diese Genauigkeit von der Führung des Wärmeträger­ mediums im Meßbereich, der Gestaltung und Anordnung der Elektroden sowie des zugeordneten Magnetsystems ab.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen gattungsgemäßen Wärmemesser zu gestalten, der bei großer Meßgenauigkeit über einen großen Arbeitsbereich, insbesondere betreffend die Strömungsgeschwindigkeit einsetzbar ist. Gelöst ist diese Aufgabe bei einem gattungsgemäßen Wärmemesser durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1.

Wesentlich ist somit, daß im Verlauf der ein Wärmeträger­ medium führenden Rohrleitung ein mit Hinblick auf die Er­ fassung der Strömungsgeschwindigkeit desselben besonders angepaßter Meßabschnitt vorgesehen ist. Durch dessen besondere Querschnittsgestaltung sowie Anordnung relativ zu dem Magnetsystem wird innerhalb des Meßabschnitts ein im wesentlichen homogenes Magnetfeld und eine große Gleich­ förmigkeit der Geschwindigkeitsverteilung des Wärmeträger­ mediums erreicht. In Verbindung mit der plattenartigen Ausgestaltung der Elektroden sowie deren Anordnung relativ zu dem Magnetfeld ergibt sich eine sehr genaue Erfassung der Strömungsgeschwindigkeit sowie in Verbindung mit der Erfassung der Temperaturdifferenz eine sehr genaue Er­ fassung eines die verbrauchte Wärme darstellenden Meß­ wertes. Es wird das Eingangssignal für die Einrichtung zur Messung der Temperaturdifferenz durch das Ausgangssignal der Einrichtung zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit gebildet. Die Strömungsgeschwindigkeit und die Temperatur­ differenz werden derart miteinander multipliziert, daß keine zusätzliche Ungenauigkeit über die eigenen Fehler der verwendeten Wandler für die Strömungsgeschwindigkeit und die Temperaturdifferenz hinaus eingeführt wird. Vor­ zugsweise wird das Magnetfeld intermittierend angelegt, wodurch die auf das Wärmeträgermedium ausgeübte Polari­ sationswirkung auf ein Minimum verringert wird und elek­ trische Leistung eingespart werden kann. Die Einrichtung zur Messung der Temperaturdifferenz kann ein paar tempe­ raturempfindliche Widerstände aufweisen, vorzugsweise Platinfilm-Sensoren, die in einer elektrischen Brücken­ schaltung miteinander verbunden sind.

Das Merkmal des Anspruchs 3 bringt eine Verstärkung des Ausgangssignals des induktiven Durchflußwandlers mit sich.

Durch die Merkmale des Anspruchs 4 wird erreicht, daß die Wirkungen von Änderungen in der Speisespannung sowie im Widerstand der Magnetkernwicklungen gering gehalten werden.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungs­ beispiele, welche die Anwendung des Wärmemessers bei einem Heißwasser-Radiatorsystem zeigen, näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Systems des Wärme­ messers,

Fig. 2 und 3 detaillierte elektrische Schaltbilder der Stromversorgung und der Taktgebereinheit des Wärme­ messers nach Fig. 1,

Fig. 4 eine schaubildliche schematische Ansicht des mechanischen Aufbaus des Strömungswandlers aus Fig. 1,

Fig. 5 ein detailliertes elektrisches Schaltbild des Strömungswandlers aus Fig. 1,

Fig. 6 eine schematische Ansicht des mechanischen Aufbaus des Temperaturwandlers aus Fig. 1,

Fig. 7 ein detailliertes elektrisches Schaltbild des Temperaturwandlers aus Fig. 1,

Fig. 8, 9 und 10 detaillierte elektrische Schalt­ bilder der Abfrage- und Speichereinheit, der Integrator­ einheit und der Auszähl- und Anzeigeeinheit, jeweils aus Fig. 1,

Fig. 11, 12 und 13 Diagramme von Wellenformen an verschiedenen Testpunkten der elektrischen Schaltung es Wärmemessersystems.

Es wird zunächst auf Fig. 1 Bezug genommen. Eine netzbetriebene Stromversorgung 2 leitete ein Signal mit Netzfrequenz zu einer Taktgebereinheit 4, die so ange­ ordnet ist, daß sie den Arbeitstakt eines Strömungs­ wandlers 6 und einer Abfrage- und Speichereinheit 8 steuert. Die Stromversorgung 2 gibt ferner entlang einer Leitung 16 elektrische Leistung ab zur Verwendung in den verschiedenen Bestandteilen des Wärmemessers, wie im fol­ genden beschrieben wird. Das Ausgangssignal des Strö­ mungswandlers 6 wird als Eingangssignal einem Temperatur­ wandler 10 zugeführt, und es wird das Ausgangssignal des Temperaturwandlers 10, nachdem es durch die Abfrage- und Speichereinheit 8 hindurchgeleitet ist, in einem Inte­ grator 12 integriert. Das Ausgangssignal des Integrators 12 wird einer Auszähl- und Anzeigeeinheit 14 zugeführt.

Der Strömungswandler 6 bestimmt die Strömungsge­ schwindigkeit des durch das Radiatorsystem fließenden Wassers, der Temperaturwandler 10 bestimmt den Temperatur­ abfall des darin fließenden Wassers. Diese beiden Werte werden miteinander kombiniert und die Resultierende, die ein Maß der Wärme darstellt, die dem Radiatorsystem zuge­ führt wird, wird durch die Einheit 14 angezeigt.

Die einzelnen Bestandteile des Wärmemessersystems gemäß Fig. 1 werden im folgenden in weiteren Einzelheiten beschrieben.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Stromversorgungsein­ heit 2 wird das Ausgangssignal eines Netzübertragers 18 durch einen Ganzwellengleichrichter 20 hindurchgeleitet, so daß eine ungeregelte Gleichspannung von 15KV auf der Leitung 22 geliefert wird, die verwendet wird, um inter­ mittierenden Strom zum Strömungswandler 6 und einem elektromagnetischen Zähler der Auszähl- und Anzeigeein­ heit 14 zu leiten. Ferner wird eine geregelte Stromver­ sorgung von ± 7V auf den Leitungen 24 bzw. 26 geliefert.

Die Stromversorgung 2 enthält eine integrierte Schaltung 28, die zwei Operationsverstärker aufweist, die eine Masseleitung 30 in bezug auf die geregelten Versorgungsleitungen 24 bzw. 26 steuern. Die Stromver­ sorgung 2 ist so ausgelegt, daß sie einen Stromausgang von 2 mA auf der Masseleitung 30 und von 20 bis 25 mA auf der ± 7V-Leitung 24 liefert. Die Widerstände 32, 34 und 36 erzeugen ein 50 Hz-Taktsignal A mit geringer Leistung auf der Leitung 38. Dieses Taktsignal A wird der Takt­ gebereinheit 4 gemäß Fig. 3 zugeführt.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Taktgebereinheit 4 wird das Taktsignal A auf der Leitung 38 von der Strom­ versorgung 2 her als ein Eingangssignal auf den Verstär­ ker 40 gegeben, der das 50 Hz-Sinuswellen-Signal A in eine Rechteckwelle mit schnellen Anstieg- und Abfallzeiten um­ wandelt. Die Rechteckwelle wird einem siebenstufigen Binärzähler 42 zugeführt, der eine Rechteckwelle mit einer Periode von 2560 ms (Millisekunden) erzeugt, die zum Takten eines ersten Flip-Flop 44 in einer integrier­ ten Schaltung 46 verwendet wird. Der Flip-Flop 44 wird rückgesetzt durch ein 25 Hz-Signal auf der Leitung 48, das von der ersten Stufe des Binärzählers 42 geliefert wird. Vom Anschluß der integrierten Schaltung 46 wird ein Ausgangssignal C erzeugt. Die Wellenform des Signals C an einem Abgreifpunkt TP 1 ist in Fig. 11 dargestellt, aus der ersichtlich ist, daß das Signal C nur für 20 ms in jeder Periode von 2560 Oms niedrig ist. Die integrierte Schaltung 46 ist aufgeteilt in zwei gesonderte Komponen­ ten, und es ist ersichtlich daß das Ausgangssignal am Anschluß Q 1 des Flip-Flops 44 als Eingangssignal zu einem zweiten Flip-Flop 50 geleitet wird. Der Flip-Flop 50 ist getaktet mit einem 50 Hz-Eingangssignal, das vom Ausgang des Verstärkers 40 entnommen wird und am Testpunkt TP 15 in Fig. 11 dargestellt ist. Das resultierende Ausgangs­ signal B am Flip-Flop 50 ist am Testpunkt TP 2 in Fig. 11 dargestellt, woraus ersichtlich ist, daß das Signal B nur für die zweiten 10 ms des Signals C am Testpunkt TP 1 hoch ist (Fig. 11).

Das Ausgangssignal B von der Taktgebereinheit 4 wird zum Temperaturwandler 10 geleitet, und das Ausgangssignal C wird sowohl zum Temperaturwandler 10 als auch zum Strömungswandler 6 gemäß Fig. 5 geleitet.

Gemß Fig. 4 ist der Strömungswandler 6 ein elektro­ magnetischer Strömungswandler, in dem ein Magnetkern 52 so angeordnet ist, daß er zwei Pole 54 und 56 auf entge­ gengesetzten Seiten eines Wasserrohrs 58 bildet.

Obwohl das Wasserrohr 58 grundsätzlich zylindrisch ist, ist der Querschnitt zwischen den Polen 54 und 56 rechteckig gestaltet, um Ungenauigkeiten der Messung infolge von ungleichmäßiger Strömung des Wassers über den Querschnitt zu reduzieren. Der Übergang vom Kreis­ querschnitt des Rohres 58 aus nichtrostendem Stahl in einen rechteckigen Querschnitt aus elektrisch isolierendem Material wird erreicht durch die Verwendung einer aus isolierendem Kunststoff geformten Auskleidung 60 des Rohrs 58, die einerseits den Beanspruchungen des hydrau­ lischen Drucks gewachsen ist und andererseits den zwei Erfordernissen genügt, nämlich daß dieser Leitungsab­ schnitt nicht magnetisch ist und einen hohen elektrischen Widerstand aufweist. Zusätzlich ist die Gleichförmigkeit des Wasserströmungsprofils verbessert durch Anordnung eines Venturirohrs am Polspalt, um die Strömungsge­ schwindigkeit zu erhöhen und so das Ausgangssignal des Strömungswandlers für eine vorgegebene Strömung durch das Rohr 58 zu erhöhen.

Über Leiter 62 und 64 wird Strom einer Spule 66 zu­ geführt, die um einen Schenkel des Kerns 52 gewickelt ist. Dadurch wird ein magnetisches Feld erzeugt, das in dem Wasserelektrolyten zwischen den Polen 54 und 56 aufge­ baut wird. Ein Paar von Elektroden 58 und 70 ist inner­ halb des Einsatzes 60 derart angeordnet, daß der zwi­ schen ihnen gebildete Spalt sich senkrecht zum ma­ gnetischen Feld erstreckt. Eine Strömung der elektrisch leitenden Flüssigkeit durch das Magnetfeld induziert zwischen den Elektroden 68 und 70 eine Spannung, die von der Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit ab­ hängt. Mit den Elektroden 68 und 70 sind Leiter 72 und 74 verbunden, um einen Pfad für ein Ausgangssignal vom Strömungswandler 6 zu bilden, das von der Strömungsge­ schwindigkeit des Wassers durch das Rohr 58 abhängt.

Es ist ersichtlich, daß das von den Leitern 72 und 74 geführte Spanungssignal proportional ausschließlich zur Strömungsgeschwindigkeit des Wassers gemacht werden kann, d. h. unbeeinflußt von der Dichte, der Viskosität, der Leitfähigkeit, dem Druck oder der Temperatur der Flüssigkeit, die im Rohr 58 strömt, wenn der vom Waser durch die äußeren elektrischen Schaltkreise (5) ge­ zogene Strom gering ist. Die induzierte Spannung kann in bekannter Weise ausgedrückt werden durch die Formel

V = K × B × V × D,

wobei V die induzierte Spannung, K eine Konstante, B die Stärke des magnetischen Feldes, V die Strömungsgeschwin­ digkeit der Flüssigkeit und D der Abstand der Elektroden 68 und 70 bedeuten.

Um Fehler bei der Messung der Strömungsgeschwindig­ keit auf ein Mindestmaß zu reduzieren, welche Fehler von der Polarisation an den Flächen zwischen den Elektroden und dem Wasser auftreten können, und um ferner die Be­ triebsleitung des Strömungswandlers 6 auf ein Mindest­ maß zu verringern, wird der Spule 66 Strom intermittierend zugeführt, und es wird die Änderung in der induzierten Spannung auf den Leitern 72 und 74 mit eingeschaltetem Magnetfeld und ausgeschaltetem Magnetfeld gemessen.

In Fig. 5 ist das Schaltbild de Strömungswandlers 6 dargestellt. Die Feldspule 66 erzeugt ein gleichförmiges Magnetfeld von ungefähr 0,5 Tesla über eine Länge von 20 mm des Rohreinsatzes 60. Dies reicht aus, um eine Potentialdifferenz von 0,7 Millvolt pro Meter pro Sekunde durchschnittlicher Strömungsgeschwindigkeit zu induzieren. Das Magnetfeld wird dadurch konstant gehalten, daß ein Rückkopplungssignal von der Spule 66 zu einem steuernden Operationsverstärker 76 auf der Leitung 78 gegeben wird, welches Signal proportional zum Strom in der Feldspule 66 ist. Eine solche Regelung gewährleistet, daß irgendeine Änderung in der Speisespannung oder im Widerstand der Feld­ spule 66 die Spannung auf den Leitern 72 und 74 nicht be­ einflußt. Ferner erlaubt dies die Bereitstellung eines Magnetflusses, der für eine Periode von ungefähr 15 ms kon­ stant ist. Wenn auch eine solche Regelung nicht jede Änderung in der Permeabilität des magnetischen Kreises des Strömungswandlers 6 auslöschen kann, so sind solche Änderungen doch gewöhnlich vernachlässigbar.

Die intermittierende Erregung des Magnetfeldes wird erreicht durch Ein- und Ausschalten des Erregerstroms mit­ hilfe des Taktsignals C durch einen als integrierte Schal­ tung ausgebildeten Verstärker 76 und Transistoren 80 und 82. Während der Einschaltperiode steigt der Strom unge­ prüft an, bis nach etwa 5 ms die Spanungsrückkopplung zum Verstärker 76 gleich der Spannung am Widerstand 84 ist, die auf 1V festgesetzt wird durch geeignete Wahl des Werts des Widerstands 86. Auf dieser Stufe des Zyklus steuert der Verstärker 76 den Strom derart, daß die Spannung am Testpunkt TP 3 auf dem Leiter 78 bei 1V ober­ halb des negativen Leiters 76 bleibt, wie in Fig. 11 dar­ gestellt ist. Nachedem der Strom durch das Taktsignal C abgeschaltet ist, fällt er exponentiell ab, wird aber abgeleitet durch die Kurzschlußdiode 88, so daß der Abfall am Testpunkt TP 3 nicht auftritt.

Um die Größe der Wärme zu bestimmen, die zum Radia­ torsystem übertragen wird, muß die Strömungsgeschwindig­ keit des hindurchfließenden Wassers, wie sie durch den Durchflußmesser nach Fig. 4 und 5 bestimmt ist, mit dem Temperaturabfall des Wassers kombiniert werden. Die Messung des Abfalls der Wassertemperatur wird anhand Fig. 6 und 7 geschrieben.

Das dem Radiatorsystem zugeführte heiße Wasser wird durch einen ersten Rohrabschnitt 90 und das das Radiator­ system verlassende kühlere Wasser wird durch einen zwei­ ten Rohrabschnitt 92 geleitet. Die Rohrabschnitte 90 und 92 sind Bestandteil des Rohres 58, das für die Messung der Strömungsgeschwindigkeit benutzt wird. Temperatur­ emfpindliche Widerstände 94 und 96 sind zum Abfühlen der Wassertemperatur in den Rohrabschnitten 90 bzw. 92 ange­ ordnet. Die Widerstände 94 und 96, die als Platinfilm- Sensoren ausgebildet sind, bilden zwei Arme einer Wheatstone-Brücke, deren beide anderen Arme durch die festen Widerstände 98 und 100 gebildet werden. Der Strom wird der Brücke zwischen der Verbindung 102 der Wider­ stände 94 und 95 und der Verbindung 104 der Widerstände 96 und 100 zugeführt. Die Verbindung 106 zwischen den Widerständen 94 und 96 und ein Abgreifpunkt entlang der Widerstandskette 98-100 sind an Leiter 108 bzw. 110 angeschlossen, um ein Ausgangssignal von diesem Tempera­ tur-Brückenkreis zu erzeugen. Dieser Temperatur-Brücken­ kreis wird anhand Fig. 7 näher beschrieben.

Als integrierte Schaltungen ausgebildete Verstärker 112 und 114 empfangen die Signale D und E (Testpunkte TP 4 bzw. TP 5 in Fig. 11) vom Strömungsmeßkreis nach Fig. 5. Die verstärkten Signale werden über die Transistoren 116 und 118 durch die Sensoren 94 und 96 für die heiße und die kalte Temperatur hindurchgeleitet. Der die Sen­ soren 94 und 96 (heiß und kalt) verbindende Widerstand 122 gewährleisten, daß der Sensorstrom proportional zur Spannung von den Elektroden 68 und 70 des Strömungs­ messers 6 ist. Durch diese Mittel wird der durch die Temperatursensoren fließende Strom derart gesteuert, daß er proporional zu derjenigen Spannung ist, die dem Strömungsgeschwindigkeitssignal D/E analog ist. Wenn der Strom durch die Temperatursensoren in dieser Weise gesteuert wird, ist der Spannungsabfall an jedem Temperatursensor proportional zum zugehörigen Wider­ stand. Dementsprechend ist das Spannungssignal bei Brückenungleichgewicht, das über die Leiter 108 und 110 auf einen als integrierte Schaltung ausgebildeten Ver­ stärker 120 gegeben wird, proportional dem Produkt des elektrischen Analogons der Wasserströmung und der Tempe­ raturdifferenz zwischen den beiden Sensoren für heiß und kalt. Die Verstärkung durch den Verstärker 120 ist derart eingerichtet, daß jeweils 100 mV seine Ausgangs­ signale F einer Übertragung von 1 kW Leistung zum Radia­ torsystem entspricht.

Wellenformen, die die an den Temperatursensoren 94 und 96 für heiß und kalt entwickelten Spannungen dar­ stellen, sind an den Testpunkten TP 6 und TP 7 in Fig. 12 dargestellt.

Das Signal F, wie am Testpunkt TP 8 (Fig. 12) dar­ gestellt ist, entspricht der Stromwellenform in der Feld­ spule 66 des Strömungsmessers 6 mit einer Amplitude, die proportional der Wärmeleistung ist.

Die Multiplikation, die innerhalb des Temperatur­ wandlerkreises gemäß Fig. 7 stattfindet und die Aus­ gangssignale des Strömungsmessers und der Temperatur­ sensoren kombiniert, wird durchgeführt ohne zusätzliche Ungenauigkeit, die über die individuellen Fehler des Tempe­ raturwandlers und des Strömungswandlers, gesondert ge­ nommen, hinausgeht. Ferner wird die eigene Nichtliniari­ tät eines Ausgangssignal einer Wheatstone-Brücke, die auftritt, wenn Spannungsbetrieb angewandt wird, voll­ ständig vermieden.

Die Widerstände 124 und die Kapazität 126 in Fig. 7 sind mit den Eingangsverstärkern 112 und 114 derart verknüpft, daß eine Rückkopplungsschleife erzeugt wird. Diese Anordnung steuert die Frequenzabhängigkeit der Verstärker derart, daß langsame Spannungsänderungen unterhalb 0,01 Radian pro Sekunde gedämpft werden im Verhältnis 100 zu 1 in bezug auf sich schneller än­ dernde Spannungen. Dies reduziert die Wirkung jedes elektrochemischen Rauschens, das am integrierten Ver­ stärkerkreis 120 auftritt, und führt ferner zu einer automatischen Nullkorrektur für die Gleichstromver­ stärker 112 und 114.

Wie weiter oben erläutert worden ist, wird der Be­ trieb des Strömungswandlers 6 pulsiert, so daß auch das Ausgangssignal F des Schaltkreises nach Fig. 7 pulsiert wird. Das Ausgangssignal F wird zusammen mit den Aus­ gangssignalen B und C der Taktgeberschaltung nach Fig. 3 verwendet als Eingangssignal für die Abfrage- und Speichereinheit 8, die im einzelnen in Fig. 8 dargestellt ist. Die Schaltung nach Fig. 8 mißt die Höhe des Impuls­ signals F für die Wärmeleistung und wandelt es in eine kontinuierliche Spannung gleicher Größe um. Die Abfrage- und Speichereinheit 8 ist derart ausgebildet, daß sie das Signal F während der zweiten Hälfte des 20 ms-Impulses am Testpunkt TP 1 (Fig. 11) abfragt, wenn der magnetische Fluß des Strömungsmessers 6 konstant gehalten wird. Das Signal F weist den erforderlichen Impuls der Wärmeleistung auf, dem jedes elektrochemische Restrauschen zusammen mit jedem Gleichstromdriften der Verstärker 112, 114 und 120 des Wandlerkreises nach Fig. 7 überlagert ist.

Die Schalter 128 und 130 bilden einen Teil eines viereranalogen (quad-analogue) Schalters. Der Schalter 128 ist normalerweise geschlossen, um das Ausgangsende des Kondensators 132 auf Massepotential zu halten. Wenn das Eingangssignal C vom Taktgeberkreis 4 nach unten ver­ läuft (wie am Testpunkt TP 1 in Fig. 11 dargestellt), wird der Schalter 128 geöffnet und der Kondensator 132 von Masse isoliert. Wenn das Eingangssignal B von der Takt­ gebereinheit 4 ins Positive verläuft, wie beim Testpunkt TP 2 in Fig. 11 dargestellt, wird der Schalter 130 ge­ schlossen, so daß der Kondensator 132 mit einem weiteren Kondensator 134 verbunden ist. Am Ende der 20 ms-Periode des Taktgebersignals C werden die Schalter 128 und 130 in ihre ursprüngliche Lage zurückversetzt, wobei ein Teil der Ladung auf dem Kondensator 132 zum Kondensator 134 übertragen worden ist oder umgekehrt. Auf diese Weise ve­ langt letztlich der Kondensator 134 ein Potential, das gleich der Höhe des Impulses des Eingangssignals F vom Temperaturwandler 10 ist. Der Kondensator 134 ist an einen als integrierte Schaltung ausgebildeten Verstärker 136 angeschlossen, der als Pufferverstärker mit dem Ver­ stärkerfaktor eins mit außerordentlich hoher Eingangs­ impedanz und niedriger Ausgangsimpedanz ausgebildet ist. Das Ausgangssignal G des Verstärkers 136 ist eine Gleich­ spannung, die proportional zur Wärmeleistung ist, die zu dem Radiatorsystem übertragen wird.

Die Funktion der Schalter 128 und 130 resultiert in einer Extraktion der der Wärmeleistung entsprechenden Spannung aus dem Eingangssignal F, wobei das elektro­ chemische Rauschen und die Gleichstrom-Driftsignale, die weiter oben erwähnt worden sind, fast vollständig igno­ riert werden.

Das Ausgangssignal G der Abfrage- und Speicherein­ heit 8 wird einem Integrator 12 zugeführt, der anhand Fig. 9 näher beschrieben wird. Der Integrator 12 ist ein Spannungs-in-Frequenz-Konverter, dessen Ausgangszählung proportional der Wärmeenergie ist. Das Signal G wird zu einem als integrierte Schaltung ausgebildeten Verstärker 138 geleitet, der das Wärmeleistungssignal mit einer Zeitskala von ungefähr 100 ms integriert, d. h. das Aus­ ganssignal des Verstärkers 138 am Testpunkt TP 10 (Fig. 13) verläuft ins Negative mit einer Geschwindigkeit von 10V pro Sekunde für jedes Volt des Signals G. Sobald das Integral -3,5V erreicht, schaltet der als integrierte Schaltung ausgebildete Verstärker 140 um und sein Aus­ gangssignal geht von -6V auf +6V über und verbleibt dort für ungefähr 4 ms in Abhängigkeit von positiver Rückkopplung, die über den Kondensator 142 zugeführt wird. Das Ausgangssignal H am Testpunkt TP 11 (Fig. 13) schließt einen Schalter 144 und öffnet, durch Erregung eines Transistors 146, einen Schalter 148. Die Schalter 144 und 148 bilden zusammen mit den Schaltern 128 und 130 der Abfrage- und Speichereinheit 8 eine einzige viereranaloge (quad-analogue) Schaltereinheit. Die Funktion der Schalter 144 und 148 injiziert eine feste Ladung, die gleich der negativen Spannung auf dem Leiter 26 multipliziet mit dem Wert des Kondensators 150 ist, in die summierende Verbindung des Verstärkers 138. Dies setzt die Ausgangsspannung am Testpunkt TP 10 des Ver­ stärkers 138 auf angenähert Null Volt zurück, und es wird der Prozeß unbegrenzt wiederholt.

Der Vorteil dieser Methode der Rückstellung des Integrators besteht darin, daß die Genauigkeit der Rück­ stellungsfrequenz nur von den Werten des Eingangswider­ standes 152, des Kondensators 150 und der Spannung auf dem Leiter 26 abhängt, jedoch überhaupt nicht vom Wert des Rückkopplungskondensators 154 oder der Spannungs­ stabilität des Vergleichsverstärkers 140.

Die Digitalimpulse, die das Ausgangssignal H des Integrators 12 aufweisen, bilden das Eingangssignal eines siebenstufigen Binärzählers 144 der Auszähl- und Anzeigeeinheit 14, wie in Fig. 10 dargestellt ist. Das Ausgangssignal des Zählers 144 ändert sich einmal von -6V auf +6V fürjeweils jeden 128 Eingangsimpulse. Jede Änderung schaltet den Transistor 146 an, was einen elek­ tromagnetischen Zähler 148 um einen Schritt vorwärts treibt. Der Zähler 148 zeigt auf diese Weise in digita­ ler Form eine Menge thermischer Energie an, die zum Radiatorsystem übertragen wird, und er ist derart aus­ gebildet, daß jede Einheit 0,1 kWh (Kilowattstunden) dar­ stellt.

Es ist ersichtlich, daß die hierin als Beispiel be­ schriebenen Wärmemesser nach der Erfindung auf diese Weise eine Darstellung der Wärmeenergie erzeugen, die z. B. durch ein Heißwasser-Radiatorsystem benutzt wird, und zwar ohne daß irgendeine Impedanz für die Wasser­ strömung besteht. Ferner können die Wärmemesser mit jedem elektrisch leitenden strömenden Medium benutzt werden, das wäßrig oder auch nichtwäßrig sein kann, und zwar einschließlich eines elektrolytischen Schlammes oder einer elektrolytischen pumpfähigen Masse.

Es wird ferner bemerkt, daß auch andere Einrich­ tungen als der speziell beschriebene elektromagnetische Strömungswandler und als die speziell beschriebenen temperaturempfindlichen Widerstände verwendet werden können, um die Strömungsgeschwindigkeit bzw. die Tempe­ raturdifferenz eines strömenden Mediums abzufühlen, ab­ zutasten oder dergleichen.

Claims (6)

1. Wärmemesser zur Messung der in einem Heißwasser­ heizungssystem oder dergleichen verbrauchten Wärme, wobei das Produkt aus den Meßwerten des Fluid-Durch­ flusses und des Differenzwertes der an zwei mit Ab­ stand voneinander an einer Leitung (58) angeordneten Stellen ermittelten Fluidtemperaturen integriert wird, mit einem induktiven Durchflußwandler, der ein elektrisches Ausgangssignal liefert, wobei der Durch­ flußwandler einen mit eine Wicklung (66) versehenen Magnetkern (52) aufweist, welcher einen Meßabschnitt (60) der Leitung (58) umgibt, wobei innerhalb des Meßab­ schnitts (60) ein Paar Elektroden (68, 70) angeordnet sind, die mit einer Einrichtung (10) zur Messung der Temperaturdifferenz in Verbindung steht, wobei die Einrichtung (10) zur Messung der Temperaturdifferenz mit zwei, an den genannten Stellen angeordneten Tem­ peratursensoren (94, 96) versehen ist und mit einem Integrator (12), dadurch gekennzeichnet, daß der Meß­ abschnitt (60) einen rechtwinkligen Querschnitt auf­ weist, daß sich die Seitenwandungen des Meßabschnitts (60) jeweils parallel oder senkecht zu den Polflächen des Magnetkerns (52) erstrecken und daß die Elektroden (68, 70) als ebene Platten ausgebildet sind, die parallel zur Richtung des Magnetfeldes angeordnet sind und mit dem Eingang der Einrichtung (10) zur Messung der Tem­ peraturdifferenz in Verbindung stehen, deren Ausgang mit dem Integrator (12) in Verbindung steht.

2. Wärmemesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßabschnitt (60) aus einem elektrisch iso­ lierenden Kunststoff hergestellt ist und sich zwischen einander benachbarten, im Querschnitt kreisförmigen, aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff bestehenden Abschnitten der Leitung (58) erstreckt.

3. Wärmemesser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen den Polflächen des Magnetkerns (52) eine Venturi-Düse angeordnet ist.

4. Wärmemesser nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung (66) des Magnetkerns (52) mit einem Operationsverstärker (76) in Verbindung steht, der mit einem zu dem jewei­ ligen Strom in der Wicklung (66) proportionalen Rück­ kopplungssignal beaufschlagt ist.

5. Wärmemesser nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung (66) mittels eines Taktgebers (4) gesteuert ist.

6. Wärmemesser nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine durch den Taktgeber (4) gesteuerte Abfrage- und Speichereinheit (8) in Reihe mit dem Eingang des Integrators (12) angeordnet ist.