DE309225C - - Google Patents

Description

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Einrichtungen zur kalorimetrischen Geschwindigkeitsmessung. Die kalorimetrische Geschwindigkeitsmessung beruht bekanntlich darauf, daß das relativ zu einem die Messung, vermittelnden Hilfsapparat strömende Mittel. (Flüssigkeit oder Gas) bei seinem Durchströmen durch den.Apparat durch einen elektrischen. Strom erhitzt wird.

ίο Die hierdurch erzeugte Temperaturdifferenz des strömenden Mittels vor und hinter der Erhitzungsstelle wird gemessen und als Maßstab für die äußere Strömungsgeschwindigkeit des strömenden Mittels benutzt. Die Temperaturdifferenz des strömenden Mittels vor und hinter der Erhitzungsstelle ist abhängig einesteils von der an der Erhitzungsstelle zugeführten Wärmemenge, andernteils von der Durchströmungsgeschwindigkeit des strömenden Mittels im Apparat.

Nimmt man den Heizstrom immer gleich groß, so wird mit praktisch vollkommen ausreichender Genauigkeit immer die gleiche Wärmemenge an das strömende Mittel abgegeben, und die Temperaturdifferenz kann als lediglich von der Durchströmungsgeschwindigkeit abhängig angesehen werden.

Die Durchströmungsgeschwindigkeit des Mittels in dem Apparat ist nun eindeutig ab-, hängig von der Relativgeschwindigkeit des ; Apparates gegen das ihn umgebende strömende Mittel, d. h. von der zu messenden äußeren Strömungsgeschwindigkeit. Die Temperaturdifferenz gibt also unmittelbar ein Maß für die äußere Strömungsgeschwindigkeit.

Die eindeutige Abhängigkeit der Durchströmungsgeschwindigkeit.des Mittels in dem Apparat von der äußeren Strömungsgeschwindigkeit besteht nun aber nur so lange, als die Temperatur des strömenden Mittels dieselbe bleibt. Ändert sich die Temperatur des strömenden Mittels, so ändert sich der Reibungswiderstand, den das strömende Mittel im Innern des Apparates findet, und damit die Durchströmungsgeschwindigkeit des Mittels im Apparat und in Abhängigkeit von dieser die. Temperaturdifferenz vor und hinter der Heizstelle. Diese Änderungen des Reibungswiderstandes des strömenden Mittels im Ap- 50' parat sind unter Umständen sehr bedeutend. Sie betragen z. B. bei Wasser innerhalb der für die Messung ganz besonders wichtigen Temperaturgrenzen zwischen 4⁰ und 40⁰ mehrere Prozent pro Grad Temperaturunterschied des äußeren strömenden Mittels.

Die Angaben eines die Temperaturdifferenz in dem -Durchströmungsapparat ■ anzeigenden Meßinstrumente geben also nur bei einer einzigen ganz bestimmten Temperatur unmittelbar das Maß für die äußere Geschwindigkeit des strömenden Mittels. Ändert sich die Temperatur des in den Apparat eintretenden strömenden Mittels, so . entsprechen den gleichen Angaben des die Temperaturdifferenz anzeigenden Meßinstruments von Fall

zu Fall andere Werte der äußeren Strömungsgeschwindigkeit je nach der Temperatur des strömenden Mittels bei seinem Eintritt.

Um diesen Einfluß der Temperatur zu berücksichtigen, könnte man beispielsweise so verfahren, daß man an der Hand von Ansuchen eine Reihe von Tafeln aufstellt, die für jede in Betracht kommende Temperatur des strömenden Mittels die Geschwindigkeitswerte des strömenden Mittels angeben, die den verschiedenen Temperaturdifferenzen entsprechen. Man müßte also zum Zweck jeder Messung zunächst die Temperatur des strömenden Mittels und dann die Temperaturdifferenz vor und hinter der Erhitzungsstelle messen und alsdann aus der der Temperatur, entsprechenden Tafel den Geschwindigkeitswert ablesen. Das führt indessen zu großen Umständlichkeiten und Unsicherheiten.

Vorliegende Erfindung bezweckt . daher, den Einfluß der Temperatur des strömenden Mittels auf die Bedeutung der Angaben des Meßinstruments in dem Sinne auszugleichen, daß die .'Temperaturdifferenz des strömenden Mittels vor und hinter der Erhitzungsstelle des Meßapparates bei jeder Temperatur in eindeutiger Abhängigkeit von der tatsächlichen Relativgeschwindigkeit des strömenden Mittels bleibt. Das nächstliegende wäre, einen solchen Ausgleich dadurch zu erstreben, daß man eine mechanische Ausgleichsvorrichtung verwendet, die den Reibungswiderstand im Innern des Apparates in Abhängigkeit von der Temperatur des eintretenden strömenden Mittels so beeinflußt, daß er bei allen in Be- : tracht kommenden Temperaturen praktisch gleich groß bleibt. Solche thermostatische Anordnungen haben sich indessen als im- ; sicher und unvollkommen erwiesen.

Gemäß vorliegender Erfindung wird daher zu einem anderen Mittel gegriffen. Es wird nämlich die zur Erzeugung der Temperaturdifferenz im Apparat dienende Erhitzung >■ nicht mehr stets mit derselben Stromstärke j ausgeführt, sondern die Heizstromstärke wird I bei verschiedenen Temperaturen des äußeren strömenden Mittels verschieden groß gewählt und wird insbesondere so eingeregelt, daß z. B. bei steigender Temperatur des äußeren strömenden Mittels, d. h. bei kleinerem Rei-, bungswiderstand dieses Mittels im Apparat eine größere Heizstromstärke gewählt wird, und zwar derart, daß trotz dem kleineren ^! Reibungswiderstand bzw. trotz der infolgedessen vergrößerten Durchflußgeschwindig- . keit die erzeugte Temperaturdifferenz dieselbe i bleibt wie zuvor bei im übrigen sonst gleichen A^erhältnissen. Es ist ohne weiteres klar, daß man durch Änderung der Heizstromstärke die Temperaturdifferenz' beliebig beeinflussen kann und also stets derart einregeln kann, wie es j hiernach gefordert wird. Es hat sich aber gezeigt, daß jeder Temperatur des strömenden Mittels eine einzige Heizstromstärke zugeordnet ist, bei deren Innehaltung man für sämtliche Geschwindigkeitswerte .des äußeren strömenden Mittels eindeutig die nur der Geschwindigkeit entsprechenden Temperaturdifferenzen bekommt. Es ist also möglich, auf der Skala des die Temperaturdifferenz messenden Instruments eindeutig jeder Temperaturdifferenz eine ganz bestimmte Geschwindigkeit des strömenden Mittels zuzuordnen, wenn man lediglich in eindeutiger Abhängigkeit von der Temperatur des strömenden Mittels die Heizstromstärke einstellt. Hierdurch gewinnt das Verfahren nach vorliegender Erfindung eine besondere Bedeutung.

Dieses Verfahren, wonach lediglich die Heizstromstärke in Abhängigkeit von der Temperatur des strömenden Mittels jeweilig gewählt wird, um dann unmittelbar an dem die Temperaturdifferenz messenden Instrument die wirklichen Geschwindigkeiten des äußeren strömenden Mittels abzulesen, gestaltet sich selbst, dann sehr einfach und sicher, wenn man jeweilig durch eine besondere Messung erst die Temperatur des strömenden Mittels ermitteln muß, um dann aus einer Tabelle die entsprechende Heizstromstarke abzulesen. Denn im allgemeinen wird man nur in ziemlichen großen Zeiträumen mit nennenswerten Veränderungen der Temperatur des strömenden Mittels zu rechnen haben, so daß man längere Zeit mit der einmal eingestellten Heizstromstärke arbeiten kann, bevor eine Neueinstellung der Heizstromstärke notwendig wird. UnI indessen eine beständige Übenvachung der richtigen Einstellung des Heizstromes zu ermöglichen, wird man in \^rielen Fällen ein die Temperatur des strömenden Mittels dauernd anzeigendes Instrument venvenden, das leicht derartig geeicht werden kann, daß es jeweilig unmittelbar den richtigen Wert anzeigt, auf den die Heizstromstärke eingestellt werden muß.

Ein solcher thermometrischer Anzeiger für die jeweilig zu wählende Heizstromstärke kann an sich in der verschiedensten Weise hergestellt , werden. Besonders für solche Fälle, wo die Beobachtungsstelle und der von dem Mittel durchströmte Apparat voneinan- ■ der getrennt liegen, eignet sich für die Kenntlichmachung der erforderlichen Heizstromstärke ganz besonders ein mit dem Apparat zusammen in das strömende Mittel versenkter temperaturempfindlicher elektrischer Leiter, dessen AViderstand sich mit den Temperaturänderungen ändert und der dementsprechende Änderungen eines ihn durchfließenden Stromes hervorruft.

Es sind mit Hilfe eines derartigen temperatur empfindlich en Leiters bzw. eines in Abhängigkeit von seinen Widerstandsänderungen sich einstellenden elektrischen Meßinstruments eine Reihe sehr einfacher und übersichtlicher Ausführungen möglich, indem z. B. das von dem .temperaturempfindlichen Leiter beein- · flußte Hilfsinstrument so gebaut und mit dem zur Regelung der Heizstromstärke dienenden

ίο .Meßinstrument vereinigt wird, daß alle Unklarheiten und Fehler bei der Bedienung des Apparates vermieden werden.

Eine besonders einfache und sichere Ausführungsart hierfür ist nun folgende: In dem Zweig α einer Wheatstonebrücke liegt der Heizkörper. In dem gegenüberliegenden Zweig d liegt der temperaturempfindliche Leiter, z. B. ein Nickeldraht, der von dem strömenden Mittel umspült wird. /; und c sind Hilfswiderstände, die derart gewählt werden, daß innerhalb der praktisch in Betracht kommenden Meßgrenzen der Heizstrom in α gerade dann den der jeweiligen Temperatur entsprechend richtigen Wert hat, wenn das überbrückende Meßinstrument.? einen und denselben Ausschlag ergibt. Dies ist in den meisten Fällen mit vollkommen ausreichender Genauigkeit innerhalb des praktischen Meßbereichs durch geeignete Wahl der Wider-Standsverhältnisse erreichbar. Der elektrische Widerstand des temperaturempfindlichen, beispielsweise aus Nickel bestehenden Leiters rf, wird bei höherer Temperatur des strömenden Mittels größer sein als bei niederer Temperatur. . Infolgedessen wird der das Meßinstrument..? passierende, von α nach d übergehende Anteil des Stromes kleiner sein als bei niederer Temperatur. Uni den gleichen. Ausschlag des Meßinstruments .? zu erzielen, muß der Strom ine, d. h. der Heizstrom erhöht werden. Die Brücke wird ein für alle Mal so abgeglichen, daß die zur Einstellung eines und desselben Ausschlages von .? erforderliche Stromstärke in α bei jeder Temperatur' des strömenden Mittels angenähert den Tem-. peraturausgleich herbeiführt, so daß für den Gebrauch des ganzen Apparates nur die eine Regel befolgt zu werden braucht, nämlich, daß die Heizstromstärke so geregelt wird, daß der Zeiger von .? stets auf ein und denselben Punkt zeigt. Ist dies der Fall, dann gibt unmittelbar die (beispielsweise mit Hilfe von Thermobatterien gemessene) Temperaturdifferenz des Apparates, bzw. der dieser Differenz entsprechende Ausschlag des Meßinstruments das eindeutige Maß für die richtige Geschwindigkeit des strömenden Mittels an, und' der Apparat kann auch unmittelbar auf diese wirkliche Geschwindigkeit geeicht werden.

Claims (3)

1. P ATENT-Ansprüche:

   r. Verfahren und Einrichtung zum Ausgleich des Einflusses der Temperatur einer strömenden Flüssigkeit oder eines strömenden Gases auf die Angaben kalorimeirischer Geschwindigkeitsmesser, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizstromstärke des Gescrnviridigkeitsmesscrs in Abhängigkeit von der jeweiligen Temperatur des strömenden Mittels so geregelt wird, daß der am Meßinstrument abgelesene, die Messung der Geschwindigkeit vermittelnde Wert bei jeder Temperatur für gleiche Geschwindigkeit annähernd gleich ist. ■ ·
2. 2. Hilfseinrichtung zum Ausgleich der Temperatureinflüsse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizstromstärke des Meßinstruments eingestellt wird nach den Angaben eines Anzeigeapparates, der von den Widerstandsänderungen eines von dem strömenden Mittel umspülten temperaturempfindlichen Leiters beeinflußt wird.
3. 3. Ausführungsform einer Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der von dem strömenden Mittel umspülte Hilfsleiter und die Heizstromleitung in den gegenüberliegenden Zweigen einer Wheatstoneschen Brücke der- art angeordnet sind, daß der überbrückende Stromanzeiger innerhalb des Meßbereichs annähernd denselben Aus-, schlag gibt,- wenn der Heizstrom den zum Temperaturausgleich erforderlichen Wert hat. . · ·

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.