DE3741896A1 - Elektrischer durchfluss- oder waermemengenmesser - Google Patents

Elektrischer durchfluss- oder waermemengenmesser

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DE3741896A1
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Werner Helget
Berthold Prof Dr Deppisch
Gunther Prof Dr Ing Krieg
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Kieninger and Obergfell GmbH and Co
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Kieninger and Obergfell GmbH and Co
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Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Durchfluß- oder Wärmemengenmesser mit einem in der Meßstrecke des flüssigen Mediums angeordneten, von einer zugeordneten Steuerelektronik impulsweise bestromten elektrischen Wärmeimpulsgeber und mit wenigstens einem in Fließrichtung des Mediums mit einigem Abstand vom Wärmeimpulsgeber angeordneten Wärmesensor sowie mit einer zugeordneten Meßelektronik, insbesondere mit einem Rechner, durch welche die Laufzeit einer vom Wärme­ impulsgeber erzeugten Wärmewolke längs der Meßstrecke im Medium bis zum Wärmesensor erfaßbar und auf den Wert des gemessenen Durchflußvolumens oder der Wärmemenge umsetzbar ist, der - vorzugsweise digital - anzeigbar ist.
Es ist Zweck der Erfindung, die bisher bekannten Ver­ fahren und Vorrichtungen zur Durchfluß- bzw. Wärmemengen­ messung zu ergänzen und zu erweitern.
Ein elektrischer Durchfluß- oder Wärmemengenmesser der einleitend zitierten Art ist bekannt. Diese bekannte Vorrich­ tung hat den Vorteil, daß bei verhältnismäßig kleinem Stromverbrauch eine zuverlässige Messung bei den verschiedensten Anwendungsfällen möglich ist.
Vorrichtungen dieser Art sind jedoch jeweils für den betreffenden Anwendungsfall konzipiert und somit nur bedingt für andere Einsatzbereiche geeignet bzw. verwendbar.
Es ist deshalb entweder jeweils eine Auftragsfertigung des Gerätes für den in Frage kommenden Anwendungsfall erforderlich oder aber es ist eine sehr umfangreiche Lagerhaltung notwendig, um der jeweiligen Nachfrage entsprechen zu können. Beides führt zu einer Verteuerung der Geräte und zu einer Verzögerung in deren Auslieferung.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die Verwendungs- und Einsatzmöglichkeit der bekannten Durchfluß- oder Wärmemengenmesser der einleitend zitierten Art zu erweitern.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe zunächst dadurch, daß der Wärmesensor Teil einer elektrischen Brückenschaltung ist.
Eine Anzahl von Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Anordnung nach der Erfindung sind in den dem Anspruch 1 nachgeordneten Ansprüchen umschlossen.
Der Durchfluß- oder Wärmemengenmesser nach der Erfindung weist eine Reihe von Vorteilen auf.
So ist dieser in besonderer Weise an unterschiedlichen Einsatz, und Anwendungsbedingungen anpaßbar. Er kennzeichnet sich ferner durch eine verringerte Störanfälligkeit gegen nachteilige Einflüsse des Durchflusses, der Schaltungsanordnung bzw. der Stromversorgung und verfügt somit über eine erhöhte Funktionssicherheit.
Die Erfindung ist in Form eines Ausführungsbeispieles in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung im einzelnen erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 die Anordnung nach der Erfindung in einer schemati­ schen Gesamtdarstellung in Form eines Wärmemengen­ messers. (Blockschaltbild),
Fig. 2 eine für die Meßsignalaufnahme bedeutsame Schaltungseinzelheit gemäß der Erfindung in schematischer Darstellung,
Fig. 3 eine für die Weiterverarbeitung bzw. Aufbereitung der aufgenommenen Meßsignale wesentliche Schaltungs­ einzelheit gemäß der Erfindung in schematischer Darstellung,
Fig. 4 den Wärmeimpulsgeber nach der Erfindung in einer schematischen Darstellung,
Fig. 5 eine erste Ausführungsform des Wärmesensors nach der Erfindung in einer schematischen Darstellung,
Fig. 6 eine weitere Ausführungsform des Wärmesensors nach der Erfindung in einer schematischen Darstellung,
Fig. 7 die Darstellung von drei Aufbereitungsstufen des aufgenommenen Meßsignales in der Schaltungseinzelheit nach Fig. 3.
In Fig. 1 führt das Meßrohr 1 das nach seinem Durchfluß zu erfassende Medium 2, das in Richtung der angegebenen Pfeile fließt. Im Bereich des Zuflusses ist im Meßrohr 1 ein als solcher bekannter Mischer 3 vorgesehen, welcher schematisch angedeutet ist und der dazu dient, einlaufende Wärmeschwaden des Mediums 2 durch absichtlich hervorgerufene verteilte Turbulenzen zu egalisieren, so daß das nach dem Mischer fließende Medium 2 bezüglich der Temperatur über seinen Querschnitt weitgehend homogenisiert ist.
Dem Mischer 3, in Fließrichtung des Mediums 2 nachgeordnet, ist ein Wärmeimpulsgeber 4 vorgesehen, der in der Mitte eine Wendel 5 aufweist.
Diese ist durch Spanndrähte 5 a, 5 b an Zuführungen 5 c, 5 d gehaltert, welche durch die Wandung des Meßrohres 1 hindurch­ führen und der Isolation und Abdichtung dienen.
Der Wärmeimpulsgeber 4 ist in einer im Querschnitt des Meßrohres 1 liegenden Darstellung nochmals in Fig. 4 im einzelnen abgebildet. Wie die Fig. 4 zeigt, ist gemäß einer zweckmäßigen Ausbildung die Länge der Wendel 5 etwa gleich dem Radius des Innendurchmessers des Meßrohres 1 gewählt. Als Werkstoff für die Wendel 5 wird vorteilhaft Konstantandraht verwendet.
Der Wärmeimpulsgeber 4 ist über Zuleitungen 6 a, 6 b mit der Steuerelektronik 6 verbunden, welche die Stromimpulse für die Beaufschlagung der Wendel 5 des Wärmeimpulsgebers 4 verabfolgt, die der Erzeugung von örtlich begrenzten Wärmewolken oder Wärme­ bezirken dienen und die von dem Medium 2 in Fließrichtung mitgeführt werden.
Den Wärmeimpulsgeber 4 in Fließrichtung nachgeordnet sind Wärmesensoren 8, 9 und 10, welche der Detektion der von der Wendel 5 des Wärmeimpulsgebers 4 erzeugten Wärmewolken dienen. Die Wärmesensoren 8-10 sind mit unterschiedlichen Abständen vom Wärmeimpulsgeber 4 im Meßrohr 1 angeordnet. Sie sind über Zuführungen 8 c, 9 c, 10 c und eine Zuleitung 12 a mit dem Sinusgenerator 12 verbunden, welcher über einen internen Verstärker der Speisung der Wärmesensoren 8-10 durch Wechselstrom dient.
Vom Sinusgenerator 12 wird hierzu eine stabilisierte sinoidale Wechselspannung von 600 bis 900Hz erzeugt. In diesem Frequenzbereich sind kapazitive und induktive Einflüsse der Bauelemente, Zuleitungen etc. noch ohne wesentlichen Einfluß.
Über Zuführungen 8 d, 9 d und 10 d sowie Zuleitungen 8 e, 9 e und 10 e sind die Wärmesensoren 8-10 andererseits mit einer Schalteinrichtung 14 verbunden, welche ebenso wie die Wärmesensoren 8-10 Teil einer Wheatstone-Brückenschaltung 15 ist, die der Meßeinrichtung zugeordnet ist und dazu dient, die Sensibilität der Signaldetektion an den Wärme­ sensoren 8-10 zu verbessern und Fremdeinflüsse (Rauschen, Streuungen etc.) zu vermindern. Diese Brückenschaltung 8-10, 14, 15 ist in Fig. 2 im einzelnen dargestellt.
Durch die Schalteinrichtung 14 ist der eine oder der andere der drei Wärmesensoren 8-10 an die Brückenschaltung 15 anschaltbar. Die Auswahl darüber, welcher der Wärmesensoren 8-10 an die Brücke 16 angeschaltet werden soll, vollzieht der Mikrocomputer 40 (Fig. 1).
Die Wärmesensoren 8-10 sind jeweils durch einen etwa in einer Querschnittsebene des Meßrohres 1 mehrfach verspannten Meßdraht 8 a, 9 a und 10 a gebildet, dessen Anordnung innerhalb des Meßrohres 1 im einzelnen aus den Fig. 5 und 6 entnehmbar ist.
Bei der Ausführungsform des Wärmesensors 8-10 nach Fig. 5 ist eine kreuzweise diametrale Verspannung eines einstückigen Meßdrahtes 8 a-10 a vorgesehen, die in einer Querschnitts­ fläche des Meßrohres 1 verläuft. Der Meßdraht 8 a-10 a wird von einer Zuführung 8 c-10 c diametral nach einer gegenüber­ liegenden röhrenähnlichen Zuführung 8 f, 9 f, 10 f und durch diese hindurch außerhalb nach einer zweiten Zuführung 8 g, 9 g, 10 g geführt und durch diese hindurch innerhalb des Meßrohres 1 diametral nach der Zuführung 8 d, 9 d, 10 d geschleift. In der Mitte, wo sich die Schleifen des Meßdrahtes 8 a-10 a kreuzen, ist ein Isolierelement 8 h, 9 h, 10 h vorgesehen, in welchem der Meßdraht 8 a-10 a berührungsfrei gehaltert und flatterfrei stabilisiert ist.
Bei der Ausführungsform des Wärmesensors 8-10 nach Fig. 6 ist der Meßdraht 8 a-10 a von der Zuführung 8 c-10 c nach dem Isolierelement 8 d-10 d geführt und von dort einschleifig mehrmals dreieckförmig entlang vorgesehener Halterungen 8 i-10 i und jeweils zurück zum Isolierelement 8 d-10 d gelegt und schließlich zur Zuführung 8 d-10 d geschleift, so daß ein mehr sternförmiger Verlauf des Meßdrahtes 8 a-10 a in der Querschnittsfläche des Meßrohres 1 entsteht.
Die Anordnung eines Wärmesensores 8-10 nach Fig. 5 dient eher zur Detektion in schnellfließenden, Fusseln führenden Medien 2, die verhältnismäßig stark beaufschlagt sind, wohingegen der Wärmesensor 8-10 nach Fig. 6 mehr zur Detektion in langsamer fließenden, sauberen Medien 2, die schwächer beaufschlagt sind, geeignet ist.
Innerhalb des Meßrohres 1 sind zwischen dem Wärmeimpulsgeber 4 und dem Wärmesensor 8, sowie jeweils zwischen den Wärmesensoren 8, 9 und 10 Führungsrohre 17, 18 und 19 aus schlecht wärme­ leitendem Werkstoff vorgesehen, z.B. aus Keramik. Die Führungsrohre 17-19 sind zweckmäßig innerhalb des Meßrohres 1 in geeigneter Weise, z.B. durch nicht dargestellte radiale Stege gehaltert.
Sie dienen dazu, die vom Wendel 5 abgelösten und in der Strömung des Mediums 2 geführten Wärmewolken bzw. Wärmebezirke ungestört durch Querströmungen und laminaren Verschiebungen im Medium 2 nach dem jeweils von der Schalteinrichtung 14 bzw. vom Mikrocomputer 40 aktivierten Wärmesensor 8-10 zu geleiten und deren Erkaltung zu verzögern.
Die Führungsrohre 17-19 können sehr dünnwandig ausgebildet werden, so daß Verwirbelungen längs der Meßstrecke unterbunden sind.
Dem Wärmeimpulsgeber 4 vorgelagert ist ein Referenzsensor 20, der die Temperatur des einfließenden Mediums 2 ermittelt, deren Feststellung zur Abgleichung der Brückenschaltung 15 mit den Wärmesensoren 8, 9 und 10 dient. Der Referenzsensor 20 ist über die Zuleitung 20 a mit der Brückenschaltung 15 und über die Zuführung 20 C mit der Zuleitung 12 a des Sinusgenerators 12 verbunden.
Der Referenzsensor 20 ist durch die die Wandung des Meßrohres 1 durchragende Zuführung 20 c gehaltert und gemäß dem Ausführungs­ beispiel nach Fig. 1 als ein diskretes Bauelement ausgebildet. Es wäre denkbar, dem Referenzsensor 20 einen den Wärmesensoren 8, 9 und 10 entsprechenden Aufbau zu vermitteln. Da jedoch der Referenzsensor 20 lediglich der Aufgabe entsprechen muß, die Temperatur des einströmenden Mediums 2 zu ermitteln, ist auch die gezeigte Lösung akzeptabel, zumal sie relativ wenig aufwendig ist und zweckmäßig erscheint.
In der Fig. 2 ist die Brückenschaltung 15 in Verbindung mit der Schalteinrichtung 14 und der Meßeinrichtung, bestehend aus dem Meßrohr 1, dem Wärmeimpulsgeber 4 und den Wärmesensoren 8-10 sowie dem Referenzsensor 20 dargestellt. Hierbei liegen die Wärmesensoren 8-10, durch Schalter I-III der Schaltein­ richtung 14 aktivierbar, als Längsglied eines Zweiges einer Brückenschaltung in Reihe mit dem verstellbaren Widerstand 22 als weiterem Längsglied dieses Zweiges; während der andere Zweig der Brückenschaltung durch den Referenzsensor 20 und den Widerstand 23 als Längsglieder gebildet ist.
Der Referenzsensor 20 bewirkt zusammen mit dem jeweils akti­ vierten Wärmesensor 8-10 einen Abgleich der aus den Elementen 8-10, 22; 20, 23 gebildeten und durch den verstellbaren Widerstand 22 optimierten Brückenschaltung.
Das an der Diagonale abnehmbare Referenzsignal, welches bei einer durch den Wärmeimpuls bedingten Veränderung an dem jeweils aktivierten Wärmesensor 8-10 auftritt, wird einem Differenzverstärker 26 zugeleitet, von wo es durch die in Fig. 3 schematisch dargestellte Schaltungsanordnung eine weitere Aufbereitung erfährt.
Der vorbeschriebenen Brückenschaltung ist nun ein weiterer Brückenzweig parallelgeschaltet, der durch die beiden Längsglieder: Meßsensor 25 und verstellbarer Widerstand 24 gebildet ist. Dieser Zweig bildet nun mit dem aus Referenz­ sensor 20 und Widerstand 23 bestehenden Zweig der ersten Brückenschaltung eine weitere Brückenschaltung 20, 23; 25, 24, deren an der Diagonale entstehendes Differenzsignal dem Differenzverstärker 27 zugeleitet wird und das durch die beiden Sensoren 20 und 25 bestimmt ist.
Während der Referenzsensor 20 einerseits zum Abgleich der die Detektion der Wärmesignale an den Wärmesensoren 8-10 übertragenen Brückenschaltung 8-10, 22; 20, 23 dient, bewirkt er in Verbindung mit dem Meßsensor 25 die Verstimmung der zweiten Brückenschaltung 20; 23; 25, 24. Dies ist dann der Fall, wenn zum Zweck der Erfassung einer verbrauchten Wärmemenge der Meßsensor 25 zur Ermittlung einer Differenz­ temperatur dT ist = T v -T r zusammen mit dem ohnehin vorhandenen Referenzsensor 20 verwendet wird.
Die Differenztemperatur dT erscheint dann an der Diagonale der weiteren Brückenschaltung 20, 23; 25, 24 als eine Differenzspannung, welche dem Differenzverstärker 27 zuführbar ist.
Über die Zuleitung 15 a wird das von der Brückenschaltung 8-10, 22′′, 20, 23 erhaltene Impulssignal der Wärmesensoren 8-10 der Schaltungsanordnung 30 zugeführt, welche, wie weiter unten noch erläutert werden wird, der weiteren Konkretisierung und Aufbereitung des Signales dient. Dieses wird dann über die Zuleitung 30 a, dem Mikrocomputer 40 zur Abarbeitung übermittelt. Der Mikrocomputer 40 steuert nun z.B. über die Zuleitung 40 a die Steuerelektronik 6 und bestimmt dadurch die jeweilige Impulsfrequenz und die Imuplsdauer bzw. Intensität der vom Wärmeimpulsgeber 4 verabfolgten Wärmeimpulse. Der Mikrocomputer 40 bestimmt ferner über die Zuleitung 40 b, welche der Wärmesensoren 8-10 über die Kontakte (oder auch Halbleiterelemente I-III) der Schalteinrichtung 14 aktiviert werden soll. Dadurch kann eine optimale Einstellung der Meßeinrichtung 1-4, 8-10 der Anordnung nach der Erfindung auf den jeweiligen Durchlauf bzw. Anwendungsfall erfolgen.
Der Ausgang 15 b der Brückenschaltung 15 führt nach einer Signalweiche 29 (Fig. 1, 2). Bei Vorliegen einer Differenz­ temperatur dT an den Sensoren 20 und 25, wird diese über die Zuleitung 29 a an den Mikrocomputer 40 gemeldet, durch diesen in Verbindung mit dem von der Schaltungsanordnung 30 konkretisierten und bereinigten Durchlaufsignal zu einer verbrauchten Wärmemenge verarbeitet, die dann auf der Anzeigevorrichtung 50 vorzugsweise digital dargestellt werden kann.
Ist die Differenztemperatur dT = Null, d.h. liegt an einem überwachten Wärmeaustauscher kein Verbrauch vor, so wird über die Zuleitung 29 b die Impulsgabe der Steuerelektronik 6 an den Wärmeimpulsgeber 4 unterbunden. Auf diese Weise kann z.B. Strom eingespart werden.
Der Meßwiderstand 25 ist einerseits über die Zuleitung 25 a mit der Brückenschaltung 15 und andererseits über die Zuleitung 12 a mit dem Sinusgenerator 12 verbunden.
Es ist erkennbar, daß die Bezeichnung "Brückenschaltung 15" für diesen Schaltungsteil nur bedingt richtig ist, denn streng genommen wird die gesamte Brücke durch die Wärmesensoren 8-10, den Referenzsensor 20, die Schaltungseinrichtung 14 und die Widerstände 22 und 23 gebildet, wenn man von der zweiten Brückenschaltung einmal absieht. Der mit "Brücken­ schaltung 15" bezeichnete Teil stellt im Grunde genommen nur einen Torso der gesamten Brückenschaltung dar.
Über die Zuleitung 40 c ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung eine Einflußnahme des Mikrocomputers 40 auf die Brückenschaltung 15 vorgesehen (Fig. 1).
Diese Einflußnahme kann z.B. in einem Abgleich des Brücken­ drifts stehen. Zu diesem Zweck kann der verstellbare Widerstand 22 der Brückenschaltung 8-10, 22; 20, 23 als ein steuerbares Halbleiterelement vorgesehen sein, das in seinem Widerstandswert entsprechend regelbar ist, wodurch der Brückenfehler korrigiert werden kann.
Da der Drift dieser Brückenschaltung sich in einer Gleich­ spannungskomponente am Ausgang 30 a der Schaltungsanordnung 30 äußert, kann diese als ein Stellsignal für den Mikrocomputer 40 dienen und diesen zur Nachstellung der Brücke 8-10, 22; 20, 23 veranlassen.
In ähnlicher Weise könnte auch ein Abgleich der Brücken­ schaltung 20, 23; 25, 24 durch selbsttätige Regelung des verstellbaren Widerstandes 24 über den Mikrocomputer 40 erfolgen.
In Fig. 3 ist die Schaltungsanordnung für die Signalaufbe­ reitung des von den Wärmesensoren 8-10 und der Brücken­ schaltung 15 detektierten Impulssignales der einzelnen Wärmewolken schematisch dargestellt.
Das an der Diagonale der Brückenschaltung 8-10, 22; 20, 23 erscheinende verhältnismäßig schwache Impulssignal in Form eines Wechselstromimpulses der Trägerfrequenz wird durch den nachgeordneten Differenzverstärker 26 entsprechend aufgepegelt (s. auch Fig. 2).
Dem Differenzverstärker 26 nachgeordnet ist ein aktiver Bandpaß 3, der zweckmäßig eine Bandbreite von 30-40 Hz aufweist und somit störende Nebenfrequenzen und Rauschen weitgehend unterdrückt.
Dem Bandpaß 31 nachgeschaltet ist ein Anpassungsverstärker 32, der die Aufgabe hat, den Bandpaß 31 widerstandsmäßig und energetisch an den nachfolgenden Multiplizierer 33 anzupassen.
Dieser Multiplizierer 33 dient als Synchron-Detektor und wirkt somit als Präzisions-Gleichrichter. Bei optimaler Abstimmung der Brückenschaltung 8-10, 22; 20, 23 ist die am Ausgang des Multiplizierers auftretende Signalspannung gleich Null Volt. Wird diese Abstimmung durch die Wärmesensoren 8-10 auf Grund von Wärmeimpulsen über die Brückenschaltung 8-10, 22; 20, 23 geändert, so erscheint am Ausgang des Multiplizierers ein Trägerfrequenzsignal mit der doppelten Frequenz und einem Gleichspannungsanteil.
Ein zweiter Zweig führt von der Zuleitung 12 a - Sinusgenerator 12 über den Phasenschieber 34 und den Verstärker 35 nach dem Multiplizierer 33. Durch die Phasenschieber ist ein Ausgleich der Phasenverschiebung in den Gliedern 26, 31 und 32 und damit eine optimale Einstellung des Multiplizierers 33 möglich.
Der Multiplizierer 33 bewirkt eine besonders günstige Rauschunterdrückung im Nutzsignal.
Dem Multiplizierer 33 ist ein Tiefpaß 36 sehr niedriger Grenzfrequenz nachgeordnet, der eine Mittelung der vom Multiplizierer 33 gleichgerichteten Trägerfrequenzimpulse vornimmt.
Der Ausgang des Tiefpasses 36 ist über die Zuleitung 30 a mit dem Mikrocomputer 40 verbunden.
Das Ausgangssignal des Bandpasses 31 bzw. des Verstärkers 32 ist in Fig. 7a, das Ausgangssignal des Multiplizierers 33 in Fig. 7b und das am Ausgang 30 a des Tiefpasses 36 auf­ tretende aufbereitete und gemittelte Signal in der Fig. 7c ersichtlich.

Claims (45)

1. Elektrischer Durchfluß- oder Wärmemengenmesser mit einem in der Meßstrecke des flüssigen Mediums angeordneten, von einer zugeordneten Steuerelektronik impulsweise bestromten elektrischen Wärmeimpulsgeber und mit wenigstens einem in Fließrichtung des Mediums mit einigem Abstand vom Wärmeimpulsgeber angeordneten Wärmesensor sowie mit einer zugeordneten Meßelektronik, insbesondere mit einem Rechner, durch welche die Laufzeit einer vom Wärmeimpulsgeber erzeugten Wärmewolke längs der Meß­ strecke im Medium bis zum Wärmesensor erfaßbar und auf den Wert des gemessenen Durchflußvolumens oder der Wärmemenge umsetzbar ist, der - vorzusgweise digital - anzeigbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmesensor Teil einer elektrischen Brücken­ schaltung ist.
2. Elektrischer Durchfluß- oder Wärmemengenmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmesensor als einer der Längswiderstände der Brückenschaltung ausgebildet ist.
3. Elektrischer Durchfluß- oder Wärmemengenmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brückenschaltung durch Wechselstrom gespeist ist.
4. Elektrischer Durchfluß- oder Wärmemengenmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an die Diagonalen der Brückenschaltung ein Differenzverstärker angeschaltet ist.
5. Elektrischer Durchfluß- oder Wärmemengenmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Referenzsensor vorgesehen ist.
5a. Elektrischer Durchfluß- oder Wärmemengenmesser nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzsensor als ein temperaturabhängiger Widerstand ausgebildet ist.
6. Elektrischer Durchfluß- oder Wärmemengenmesser nach Anspruch 5 oder 5a, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzsensor als ein weiterer Längswider­ stand der Brückenschaltung ausgebildet ist.
7. Elektrischer Durchfluß- oder Wärmemengenmesser nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzsensor mit demselben Speisepol wie der Wärmesensor verbunden ist.
8. Elektrischer Durchfluß- oder Wärmemengenmesser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselstromquelle durch einen Sinus-Generator mit nachgeordnetem Verstärker gebildet ist.
9. Elektrischer Durchfluß- oder Wärmemengenmesser nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisespannung der Brückenschaltung stabilisiert ist.
10. Elektrischer Durchfluß- oder Wärmemengenmesser nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß der Brückenschaltung ein weiterer Längszweig parallel gelegt ist, der mit einem Längszweig der Brückenschaltung eine weitere Brückenschaltung bildet.
11. Elektrischer Durchfluß- oder Wärmemengenmesser nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Längszweig einen temperaturabhängigen Meßwiderstand aufweist, welcher am gleichen Speisepol liegt wie der Wärmesensor und der Referenzsensor.
12. Elektrischer Durchfluß- oder Wärmemengenmesser nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der nicht der Temperaturmessung dienenden Längsglieder einer jeden der Brückenschal­ tungen in seinem Widerstandswert einstellbar ausgebildet ist.
13. Elektrischer Durchfluß- oder Wärmemengenmesser nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung des Widerstandswertes des wenigstens einen verstellbaren, nicht der Temperatur­ messung dienenden Längsgliedes der Brückenschaltungen selbsttätig durch eine den automatischen Driftabgleich der Brückenschaltungen vornehmende elektronische Regeleinrichtung vorgenommen wird.
14. Elektrischer Durchfluß- oder Wärmemengenmesser nach Anspruch 1 oder nach dessen Oberbegriff, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Wärmeimpulsgeber von der Steuerelektronik vermittelte elektrische Impulsleistung abhängig von der Durchflußgeschwindigkeit des Mediums einstellbar ist.
15. Elektrischer Durchfluß- oder Wärmemengenmesser nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Wärmeimpulsgeber vermittelte elektrische Impulsleistung bei höherer Durchflußgeschwindigkeit des Mediums größer ist.
16. Elektrischer Durchfluß- oder Wärmemengenmesser nach Anspruch 1 oder dessen Oberbegriff, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsverabfolgung an den Wärmeimpulsgeber unterbunden bleibt, solange bei einem Wärmemengen­ meßvorgang die Temperaturdifferenz zwischen Vorlauf und Rücklauf des Wärmetauschers gleich Null ist.
17. Elektrischer Durchfluß- oder Wärmemengenmesser nach Anspruch 1 oder dessen Oberbegriff, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeimpulsgeber durch eine Heizwendel gebildet ist.
18. Elektrischer Durchfluß- oder Wärmemengenmesser nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizwendel des Wärmeimpulsgebers zwischen zwei diametral am Meßrohr angeordneten Zuführungen angeordnet ist.
19. Elektrischer Durchfluß- oder Wärmemengenmesser nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Heizwendel etwa dem Radius des Innendurchmessers des Meßrohres entspricht.
20. Elektrischer Durchfluß- oder Wärmemengenmesser nach einem der Ansprüche 17-19, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizwendel aus Konstantandraht besteht.
21. Elektrischer Durchfluß- oder Wärmemengenmesser nach einem der Ansprüche 17-20, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizwendel einen Kaltwiderstand in der Größenordnung von einigen Ohm aufweist.
22. Elektrischer Durchfluß- oder Wärmemengenmesser nach Anspruch 1 oder dessen Oberbegriff, dadurch gekennzeichnet, daß im Meßrohr entlang der Meßstrecke mehrere, d.h. wenigstens zwei Wärmesensoren angeordnet sind, welche umschaltbar ausgebildet sind.
23. Elektrischer Durchfluß- oder Wärmemengenmesser nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung der einzelnen Wärmesensoren selbsttätig durch die Meßelektronik erfolgt.
24. Elektrischer Durchfluß- oder Wärmemengenmesser nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung der einzelnen Wärmesensoren durch die Meßelektronik abhängig von der sich einstellenden Durchflußgeschwindigkeit erfolgt.
25. Elektrischer Durchfluß, oder Wärmemengenmesser nach Anspruch 1 oder dessen Oberbegriff oder einen der Ansprüche 22-24, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmesensor durch einen im Meßrohr verspannten Meßdraht gebildet ist.
26. Elektrischer Durchfluß- oder Wärmemengenmesser nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßdraht kreuzweise diametral oder sternförmig innerhalb des Innendurchmessers des Meßrohres verspannt ist.
27. Elektrischer Durchfluß- oder Wärmemengenmesser nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Verspannung des Meßdrahtes in einer Querschnitts­ ebene des Meßrohres erfolgt und daß an Kreuzungs- und Berührungsstellen des Meßdrahtes eines oder mehrere Isolierelemente vorgesehen sind.
28. Elektrischer Durchfluß- oder Wärmemengenmesser nach Anspruch 1 oder dessen Oberbegriff oder Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Meßrohres, zwischen dem Wärmeimpuls­ geber und einem Wärmesensor ein Führungsrohr aus einem Werkstoff geringer Wärmeleitfähigkeit angeordnet ist.
29. Elektrischer Durchfluß- oder Wärmemengenmesser nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsrohr etwa zentrisch zu den hinterein­ ander angeordneten Wärmeimpulsgeber und Wärmesensor angeordnet ist.
30. Elektrischer Durchfluß- oder Wärmemengenmesser nach Anspruch 22 und 28, dadurch gekennzeichnet, daß bei Zuordnung mehrerer hintereinanderliegender Wärmesensoren zwischen diesen jeweils einzelne Führungsrohrabschnitte vorgesehen sind.
31. Elektrischer Durchfluß- oder Wärmemengenmesser nach Anspruch 1 oder dessen Oberbegriff, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Wärmesensor erzeugte Impulssignal eine Differenzsignal ist, das einem Differenzverstärker zugeführt wird.
32. Elektrischer Durchfluß- oder Wärmemengenmesser nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß dem Differenzverstärker ein Bandpaß nachgeordnet ist.
33. Elektrischer Durchfluß- oder Wärmemengenmesser nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß dem Bandpaß ein Präzisions-Zweiweg-Gleichrichter nachgeordnet ist.
34. Elektrischer Durchfluß- oder Wärmemengenmesser nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichrichter durch einen Synchrondetektor gebildet ist.
35. Elektrischer Durchfluß- oder Wärmemengenmesser nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß der Synchrondetektor durch einen Multiplizierer gebildet ist.
36. Elektrischer Durchfluß- oder Wärmemengenmesser nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß der Multiplizierer andererseits über einen Phasenschieber mit der die Meßstrecke speisenden Wechselstromquelle verbunden ist.
37. Elektrischer Durchfluß- oder Wärmemengenmesser nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gleichrichter ein Tiefpaß nachgeordnet ist.
38. Elektrischer Durchfluß- oder Wärmemengenmesser nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Bandpaß und Gleichrichter ein Anpassungs­ verstärker vorgesehen ist.
39. Elektrischer Durchfluß- oder Wärmemengenmesser nach Anspruch 1 oder dessen Oberbegriff, dadurch gekennzeichnet, daß im Durchfluß ein statischer Mischer angeordnet ist.
40. Elektrischer Durchfluß- oder Wärmemengenmesser nach einem der Ansprüche 25-27, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßdraht des Wärmesensors durch Nickeldraht gebildet ist.
41. Elektrischer Durchfluß- oder Wärmemengenmesser nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die den Wärmeimpulsgeber mit Stromimpulsen beaufschlagende Steuerelektronik auch bezüglich der Frequenz der verabfolgten Impulse einstellbar ausgebildet ist.
42. Elektrischer Durchfluß- oder Wärmemengenmesser nach einem der Ansprüche 14, 15, 41, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren zugeordneten Wärmesensoren die Einstellung der den Wärmeimpulsgeber beaufschlagenden Steuerelektronik abhängig von dem angeschalteten Wärmesensor erfolgt.
43. Elektrischer Durchfluß- oder Wärmemengenmesser nach einem der Ansprüche 13, 14 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Beeinflussung der Steuerelektronik für den Wärmeimpulsgeber, die Umschaltung der Wärmesensoren und der Brückenabgleich durch einen zugeordneten Mikrocomputer erfolgt.
44. Elektrischer Durchfluß- oder Wärmemengenmesser nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren Wärmesensoren mehrere umschaltbare Längswiderstände der Brückenschaltung bilden, welche alle am gleichen Pol der Wechselspannungsquelle angeschaltet sind.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE4427554A1 (de) * 1994-08-04 1996-02-22 Karlsruhe Forschzent Wärmeimpuls-Durchflußmesser
US6058774A (en) * 1996-06-10 2000-05-09 Trilog Thermotechnik Gmbh Device for detecting flow of a fluid including a temperature measuring instrument

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