DE3347650A1

DE3347650A1 - Messsonde zur feststellung von eis- oder schneebildung

Info

Publication number: DE3347650A1
Application number: DE19833347650
Authority: DE
Inventors: Friedhelm 5920 Bad Berleburg Meyer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-12-30
Filing date: 1983-12-30
Publication date: 1985-07-11

Description

Meßsonde zur Feststellung von
Eis- oder Schneebildung Die Erfindung betrifft eine Meßsonde zur Feststellung von Eis- oder Schneebildung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es ist bekannt, zum Feststellen von Eis- oder Schneebildung eine Meßsonde mit eingebauter Heizung vorzusehen,die mittels eines Thermostaten eingeschaltet wird und Eis- oder Schneeablagerungen auf dem Heizelement schmilzt. Das durch den Schmelzvorgang entstehende Wasser bildet dabei einen Kurzschluß zwischen zwei Metallflächen der Sonde, so daß über elektronische Niveau-Regler entsprechende Meldegeräte eingeschaltet werden können. Diese bekannte Bauweise einer Meßsonde ist in hohem Maße störungsanfällig. Agressive Luftverunreinigungen, Blätter, Schmutz und dgl. können zwischen den beiden Metallflächen der Sonde einen Kurzschluß erzeugen und damit eine Eismeldung abgeben, obgleich kein Schmelzwasser vorhanden ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Meßsonde der eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß sie in keiner Weise störungsanfällig ist und zuverlässig eine exakte Eis- oder Schneemeldung abgibt.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst. Durch die von der Umgebungstemperatur abhängige Heizleistung des Heizelementes und durch Messen der Stromaufnahme des Heizelementes kann eine Eisbildung sehr genau festgestellt werden. Ist das Heizelement von Luft umgeben, die schlecht leitet, so ist die Heizleistung bzw.
Stromaufnahme gering. Befindet sich Wasser auf dem Heizelement, so wird diesem zwar stärker Wärme entzogen, so daß die Stromaufnahme steigt, jedoch handelt es sich dabei nur um eine begrenzte Wärmemenge, die vom Heizelement abgeführt wird, da die Wasserschicht wiederum von Luft umgeben ist. Bildet sich dagegen Eis oder Schnee auf dem Heizelement, so ergibt sich eine Schmelzwasserschicht zwischen Eis und Heizelement, die letzterem verstärkt Wärme entzieht, was durch verstärkte Stromaufnahme des Heizelementes genau feststellbar ist. Auf diese Weise ist eine Eisbildung sehr exakt feststellbar. Zudem hat die Meßsonde einen sehr robusten Aufbau und sie arbeitet zuverlässig unter den unterschiedlichsten Bedingungen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen nach der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 die Schaltung der Meßsonde und Fig. 2 den Aufbau des Heizelementes.
Das in Fig. 1 allgemein mit 1 bezeichnete, bandförmig ausgebildete Heizelement weist ein Kunststoffband 2 (Fig. 2) auf, längs dessen beiden Rändern Kupferleitungen 3 in das Kunststoffmaterial eingebettet sind. Das Kunststoffband 2 kann aus einem halbleitenden, strahlungsvernetzten Kunststoff mit Graphiteinlagerungen oder einem anderen Material bestehen, dessen Heizleistung von der Umgebungstemperatur abhängt. Das von den elektrischen Leitungen 3 gespeiste, das eigentliche Heizelement darstellende Kunststoffband 2, besteht aus einem solchen Material, das bei steigender Umgebungstemeperatur weniger und bei niedriger Umgebungstemperatur mehr Heizleistung erzeugt, Der veränderliche Widerstand des Kunststoffbandes 2 regelt sich somit selbst und steuert damit die abgegebene Heizleistung. Ein Überhitzen oder Durchbrennen des Heizelementes ist deshalb ausgeschlossen.
Auf dem Kunststoffband 2 kann eine Isolierschicht 4 aufgebracht sein, sowie ein Schutzmantel 5 aus einem Drahtgeflecht, der wiederum von einem Kunststoffschutzmantel 6 umgeben sein kann. Auf diese Weise wird das Heizelement vor mechanischer Beschädirjurg qrsctiüt/t.
Das bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel bandförmig ausgebildete Heizelement 1 ist vorzugsweise flexibel. Es kann z.B. ein von der Fa. Raychem hergestelltes, selbstregelndes Heizband mit der Bezeichnung "Chemelex" verwendet werden. Es ist aber auch ein anderes Heizelement möglich, das die zuvor angegebenen Charakteristiken aufweist. Das Heizelement kann auch eine andere als eine bandförmige Ausgestaltung haben.
Die beiden elektrischen Leitungen 3 des Heizelementes sind, wie Fig. 1 zeigt, an ein die Stromaufnahme des Heizelementes messendes Gerät 7 angeschlossen, beispielsweise ein Kontakt-Amperemeter oder dgl. Mit 8 ist ein Ein- oder Mehrstufenthermostat bezeichnet, der bei einer vorgegebenen Außentemeperatur die Anordnung betriebsbereit schaltet.
9 ist ein thermisches Überstrom-Relais zur Absicherung bei Kurzschluß bzw. mechanischer Zerstörung des Heizelementes 1 und mit 10 ist eine Steuersicherung bezeichnet. Uber den Kontakt 11 des Kontakt-Amperemeters 7 wird ein Hilfsschutz 12 zum Ein- oder Abschalten oder zur Abgabe einer Meldung angesteuert. Das bandförmige Heizelement 1 kann eine beliebige Längsabmessung entsprechend der jeweiligen Meßstrecke haben.
Da beim Einschalten der Meßsonde eine verstärkte Stromaufnahme des Heizelementes auftritt, kann eine entsprechende Verzögerungseinrichtung vorgesehen werden, durch welche erst nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit eine Messung der Stromaufnahme mittels des Kontakt-Amperemeters 7 vorgenommen wird. Beim Meßvorgang wird das Heizelement 1 von einer Stromquelle mit beispielsweise 220 V beheizt, wobei die Stromaufnahme von der Umgebungstemperatur abhängt. Bei einem selbstregelnden Heizband der zuvor beschriebenen Ausführungsform von 1 bis 2 m Länge beträgt die Heizleistung in Luft 18 Watt/Meter,in Eis-Wasser dagegen 36 Watt/Meter. Das Kontakt-Amperemeter 7 oder ein entsprechendes Meßgerät registriert die steigende Stromaufnahme bei Schnee- und Eisbildung, worauf dann anzusteuernde Komponenten ein-bzw. abgeschaltet werden können oder eine Eiswarnung herausgegeben werden kann.
Durch die Messung der Stromaufnahme des Heizelementes 1 kann der Vereisungspunkt sehr genau festgestellt werden, da die Heizleistung durch die unterschiedliche Wärmeabfuhr am Heizelement 1 bei Luft und Eis-Wasser und damit die Stromaufnahme sich so stark ändert, daß Fehlmessungen ausgeschlossen sind.
Die beschriebene Meßsonde kann auf den verschiedensten Gebieten Verwendung finden. Sie dient vor allem zur Energiekosteneinsparung für Dachrinnen-Heizungsanlagen, Beheizungen von Fassaden, Freiflächen, Garagenauffahrten, Treppen, Rampen und Flachdächern. Sie kann als Bedarfs-Abtau-Steuerung bei Eisbildung von Wärmepumpem,in Kühl- und Tiefkühlanlagen verwendet werden. Ferner kann die Meßsonde als Warngerät bei Glatteisgefahr auf Autobahnen und Flughäfen eingesetzt werden.
Die beschriebene Meßsonde kann so eingestellt werden, daß bei trockenem Heizelement 1 und einer Umgebungstemperatur von - 300 C keine Eismeldung erfolgt, während bei Eis- oder Schneebildung am Heizelement 1 sofort eine Eismeldung abgegeben wird, wobei Schnee oder Eis am Heizelement zu Eiswasser geschmolzen und dadurch der Wärmeentzug am Heizelement wesentlich erhöht wird, der zu einer verstärkten Heizleistung und damit zu einer verstärkten Stromaufnahme führt, die exakt gemessen werden kann.
Mit der Meßsonde wird nicht die Temperatur der Umgebung gemessen, sondern die von der Umgebungstemperatur abhängige Heizleistung des Heizelementes in Form von Stromaufnahme, wobei der durch das umgebende Medium bewirkte Wärmeentzug am Heizelement dessen Heizleistung und damit die Stromaufnahme ändert. Dabei wirkt die Umgebungstemperatur nur indirekt auf die Heizleistung des Heizelementes ein, dessen Temperatur die Heizleistung und damit die Stromaufnahme bestimmt.
L e e r s e i t e

Claims

Meßsonde zur Feststellung von Eis- oder Schneebildung PATENTANSPRÜCHE 1. Meßsonde zur Feststellung von Eis- oder Schneebildung, mit einem elektrischen Heizelement, dadurch gekennzeichnet, daß das an elektrische Leitungen (3) angeschlossene Heizelement aus einem Material besteht, dessen Heizleistung von der Umgebungstemperatur abhängt, und daß ein Strommeßgerät zum Messen des vom Heizelement aufgenommenen Stroms vorgesehen ist.
2. Meßsonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Strommeßgerät ein Kontakt-Amperemeter ist.
3. Meßsonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement aus einem halbleitenden Kunststoff mit Graphiteinlagerungen gebildet ist.