DE727753C

DE727753C - Device for measuring the moisture content of saturated steam

Info

Publication number: DE727753C
Application number: DEA86430D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Karl Schmer
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1938-04-08
Filing date: 1938-04-08
Publication date: 1942-11-11

Description

Einrichtung zum Messen des Feuchtigkeitsgehaltes von Sattdampf Es ist bekannt, den Wassergehalt eines strömenden Dampf-Wasser-Gemisches durch Vergleich der Temperatursteigerungen zu messen, die ein Prüfstrom des Gemisches durch zwei nacheinander auf ihn einwirkende hintereinanderliegende Heizvorrichtungen gleicher ~ Leistung erfährt. Hierbei wird der den Maßstab für den Wassergehalt bildende Unterschied zwischen beiden Temperatursteigerungen unmittelbar durch eine elektrische Meßbrückenanordnung angezeigt.Device for measuring the moisture content of saturated steam Es is known, the water content of a flowing steam-water mixture by comparison to measure the temperature increases, the one test current of the mixture through two successively acting on him one behind the other heating devices of the same ~ Achievement experiences. This is where the difference, which is the yardstick for the water content, is used between the two temperature increases directly through an electrical measuring bridge arrangement displayed.

Obwohl dieses Verfahren bereits wesentlich einfacher ist als die bekannten Verfahren, bei denen besondere Maßnahmen zur Beseitigung des Wassers aus dem Dampf getroffen werden müssen, läßt es sich noch weiter vereinfachen, wenn man als Meßgrundlage nicht die spezifische Dampfwärme, sondern die unterschiedliche Wärmeleitfähigkeit zwischen Naßdampf und überhitztem Dampf benutzt.Although this procedure is already much simpler than the known ones Processes in which special measures are taken to remove the water from the steam must be taken, it can be simplified even further if one is used as a measurement basis not the specific steam heat, but the different thermal conductivity used between wet steam and superheated steam.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Messen des Feuchtigkeitsgehaltes von Sattdampf, insbesondere bei Lokomotiven, durch Ermittlung des Unterschiedes der Wärmeableitung von gesättigtem und überhitztem Dampf in einer elektrischen Meßbrückenanordnung mit Heizmeßdrähten. Nach der Erfindung strömen gewichtsgleiche Mengen einerseits gesättigten, andererseits überhitzten Dampfes an den beiden im Leerlauf den gleichen Widerstand aufweisenden und mit gleicher Heizleistung beschickten Meßdrähten vorbei, wobei die Meßbrückenanordnung mittels verstellbarer Widerstände auf unterschiedliche Dampfdrücke und Dampftemperaturen derart abstuambar ist, daß das Anzeigegerät einen der jeweiligen Dampffeuchtigkeit proportionalen Wert anzeigt. The invention relates to a device for measuring the moisture content of saturated steam, especially in locomotives, by determining the difference the heat dissipation of saturated and superheated steam in an electrical measuring bridge arrangement with heater wires. According to the invention, amounts of equal weight flow on the one hand saturated, on the other hand superheated steam at the two idle the same Resistance exhibiting and charged with the same heating power over measuring wires, wherein the measuring bridge arrangement by means of adjustable resistors to different Steam pressures and steam temperatures is so different that the display device a the value proportional to the respective steam humidity.

Mittels dieser Einrichtung kann unter Verwendung weniger und einfacher Hilfsmittel der Feuchtigkeitsgehalt unmittelbar und ständig abgelesen werden. An unmittelbaren Hilfsmitteln wird außer der elektrischen Meßbrückenanordnung mit deren beiden Heizmeßdrähten nur ein einziger Heizwiderstandsdraht für die erforderliche Überhitzung des Dampfes benötigt. Dies wirkt sich dadurch besonders günstig aus, daß die Meßeinrichtung nur wenig Raum beansprucht. Die Einrichtung kann daher überall dort mit Vorteil angewendet werden, wo beschränkte Raumverhältnisse vorliegen, also z. B. bei Dampflokomotiven.By means of this facility, using less and easier Aids the moisture content can be read immediately and continuously will. In addition to the electrical measuring bridge arrangement, immediate aids are also available with their two heating measuring wires only a single heating resistance wire for the required Needs overheating of the steam. This has a particularly beneficial effect, that the measuring device takes up little space. The facility can therefore be used anywhere can be used with advantage where space is limited, i.e. z. B. in steam locomotives.

Die Verstellbarkeit der Vergleichswiderstände der elektrischen Meßbrücke ermöglicht die Ausschaltung des Temperatureinflusses auf das SIeßergebnis, indem an Hand einer allgemeingültigen Tabelle für jeden Temperaturunterschied zwischen dem gesättigten Dampf einerseits und dem überhitzten Dampf andererseits eine entsprechende Einstellung an den beiden Meßbrückenwiderständen vorgenommen wird. Die Benutzung der Wärmeleitfähigkeit als Meßgrundlage ist bei der Untersuchung von Gasgemischen zu dem Zweck bekannt, die Menge des einem Gas beigemischten gasförmigen Bestandteiles (z. B. The adjustability of the comparative resistances of the electrical measuring bridge enables the temperature influence on the measuring result to be switched off by using a general table for each temperature difference between the saturated steam on the one hand and the superheated steam on the other hand a corresponding one Setting is made on the two measuring bridge resistors. The usage the thermal conductivity is used as the basis for measurement when analyzing gas mixtures known for the purpose, the amount of the gaseous constituent added to a gas (e.g.

Luft) zu messen. Hierbei wird jedoch in einem Teil des Prüfstromes eine chemische Änderung, z. B. auf dem Wege einer Verbrennung, vorgenommen.Air). In this case, however, in part of the test current a chemical change, e.g. B. made by way of combustion.

Ein Ausführungsbeispiel der Einrichtung nach der Erfindung ist auf der Zeichnung schematisch dargestellt. An embodiment of the device according to the invention is on the drawing shown schematically.

Aus einer Dampfquelle I, beispielsweise ein Sessel oder eine Rohrleitung, strömt ständig eine geringe Teilmenge des Dampfes über ein Regelventil 2 in die beiden Schenkel 3, 4 eines U-förmiggebogenen Rohres. Die Enden dieser beiden Schenkel münden ins Freie. In jedem der beiden Schenkel ist je ein Drosselorgan 5, 6 angeordnet. Hinter den Drosselorganen 5, 6 der Rohrschenkel 3 bzw. 4 liegen hintereinander ein Thermometer 7 bzw. 8 sowie ein kleiner Heizdraht g bzw. 10. Die Beheizung der beiden Drähte g, 10 erfolgt auf elektrischem Wege mittels einer kleinen Batterie II über einen Regelwiderstand 12. From a steam source I, for example an armchair or a pipe, a small portion of the steam constantly flows through a control valve 2 into the two legs 3, 4 of a U-shaped bent tube. The ends of these two legs flow into the open. A throttle member 5, 6 is arranged in each of the two legs. Behind the throttle elements 5, 6 of the pipe legs 3 and 4 are one behind the other Thermometer 7 or 8 and a small heating wire g or 10. The heating of the two Wires g, 10 are made electrically by means of a small battery II a rheostat 12.

Beide Heizdrähte 9, 10 haben die gleiche Heizleistung. In dem Rohrschenkel 4 ist im Gegensatz zum Rohrschenkel 3 noch ein elektrischer Heizwiderstand 13 zwischen dem Drosselorgan 6 und dem Thermometer 8 angeordnet. der Heizwiderstand 13 wird von einer Batterie 14 über einen Regelwiderstand 15 gespeist.Both heating wires 9, 10 have the same heating power. In the pipe leg 4, in contrast to the pipe leg 3, there is also an electrical heating resistor 13 between the throttle element 6 and the thermometer 8 are arranged. the heating resistor 13 becomes fed by a battery 14 via a variable resistor 15.

Die beiden Heizdrähte 9, 10 sind an die Zweige 16 bzw. I7 einer Wheatstoneschen Brücke angeschlossen. Die Wheatstonesche Brücke, zu der noch die beiden Zweige I8, Ig sowie ein Meßgerät 20 mit einem Zeiger 21 gehören, wird bei dem dargestellten Ausffflrungsbeispiel von der gleichen Batterie 14 gespeist, die auch den Heizwiderstand I3 mit Strom versorgt. In den Brückenstromkreis ist ein Regelwiderstand 22 eingeschaltet. Die Zweige I8, 19 der Brücke sind als Regelwiderstände ausgebildet. The two heating wires 9, 10 are connected to the branches 16 and I7 of a Wheatstone ash Bridge connected. The Wheatstone Bridge, to which the two branches I8, Ig and a measuring device 20 with a pointer 21 are included in the illustrated Ausffflrungsbeispiel fed by the same battery 14 that also has the heating resistor I3 powered. A variable resistor 22 is switched on in the bridge circuit. The branches I8, 19 of the bridge are designed as control resistors.

Mittels der beschriebenen Einrichtung wird das Verfahren zur Messung der Dampffeuchtigkeit in folgender Weise durchgeführt: Das, Ventil 2 wird so eingestellt, daß eine dem jeweiligen Kesseldruck entsprechende konstante Dampfmenge gleichmäßig in die beiden Schenkel 3, 4 des Meßrohres strömt. The method for the measurement is carried out by means of the device described the steam moisture in the following way: The, valve 2 is set so, that a constant amount of steam corresponding to the respective boiler pressure evenly flows into the two legs 3, 4 of the measuring tube.

Mittels der Drosselorgane 5, 6 wird dafür gesorgt, daß etwa vorhandene Unterschiede hinsichtlich des Strömungswiderstandes beider Rohrschenkel möglichst ausgeglichen sind.By means of the throttle elements 5, 6 it is ensured that any existing Differences in the flow resistance of the two pipe legs if possible are balanced.

Der in den Rohrschenkel 3 gelangende Dampf strömt unter Beibehaltung seines ursprünggleichen Zustandes an dem elektrisch erwärmten Meßdraht 9 vorbei, während der Dampf in dem anderen Rohrschenkel 4 beim Vorbeistreichen an dem Heizwiderstand 13 überhitzt wird und in diesem Zustand zu dem Meßdraht 10 gelangt. Beide Teilströme entweichen dann ins Freie. Der am Meßdraht g vorbeiströmende Sattdampf entzieht diesem Draht eine größere Wärmemenge als es der durch den Rohrschenkel 4 strömende überhitzte Dampf hinsichtlich des Meßdrahtes I0 vermag. Dies beruht auf der Tatsache, daß nasser Dampf ein größeres Wärmeleitvermögen bzw. Wärmeübergangsvermögen hat als überhitzter Dampf. Durch diesen unterschied lichen Wärmeentzug an den beiden Meßdrähten 9, 10 setzen die Brückenzweige I0, I7 der Wheatstoneschen Brücke dem Stromdurch gang ebenfalls unterschiedliche Widerstände entgegen. Infolgedessen schlägt der Zeiger 21 des Meßgerätes 20 entsprechend der Wärmemengendifferenz aus, die sich durch die unterschiedliche Wärmeabführung an den Meßdrähten 9, 10 ergibt.The steam entering the pipe limb 3 flows while maintaining it its original state past the electrically heated measuring wire 9, while the steam in the other pipe leg 4 as it sweeps past the heating resistor 13 is overheated and reaches the measuring wire 10 in this state. Both partial flows then escape into the open. The saturated steam flowing past the measuring wire g is withdrawn this wire a greater amount of heat than that flowing through the pipe leg 4 superheated steam is capable of measuring wire I0. This is due to the fact that wet steam has a greater thermal conductivity or heat transfer capacity as superheated steam. This different heat extraction from the two Measuring wires 9, 10 set the bridge branches I0, I7 of the Wheatstone bridge Current passage also opposes different resistances. As a result, beats the pointer 21 of the measuring device 20 according to the heat quantity difference, which by the different heat dissipation at the measuring wires 9, 10 results.

Die Einrichtung kann so abgestimmt werden, daß der Zeiger 21 des AnzeigeSerätes 20 der Wheatstoneschen Brücke unmittelbar den Feuchtigkeitsgehalt des Sattdampfes angibt. The device can be tuned so that the pointer 21 of the Display device 20 of the Wheatstone Bridge immediately shows the moisture content of saturated steam.

Zu diesem Zweck werden in Anpassung an den jeweiligen Dampfdruck im Kessel I unter Beachtung der an den Thermometern 7, 8 ablesbären Dampftemperaturen die Regelwiderstände der Zweige I8, 19 der Wheatstoneschen Brücke eingestellt. Der Überhitzungsgrad selbst kann durch Verstellen des Regelwiderstandes 15 geändert werden. Mittels des Regelwiderstandes 12 wird die WIeßdrahttemperatur auf einen Wert von etwa joo bis I000° C gehalten. Es sei noch bemerkt, daß die Temperatur dieser beiden Meßdrähte gleich groß ist, wenn durch die beiden Rohrschenkel 3, 4 zustandsgleicher Dampf hindurchströmen würde.For this purpose, in adaptation to the respective vapor pressure in the Boiler I taking into account the steam temperatures readable on thermometers 7, 8 the rheostats of branches I8, 19 of the Wheatstone bridge are set. Of the The degree of overheating itself can be changed by adjusting the variable resistor 15 will. By means of the control resistor 12, the white wire temperature is reduced to a Maintained value of about 100 to 1000 ° C. It should also be noted that the temperature these two measuring wires is the same size when through the two pipe legs 3, 4 steam of the same state would flow through it.

An Stelle eines U-förmigen Dampfrohres 3, 4 kann auch ein gerades Rohr verwendet und an die Dampfquelle I angeschlossen werden. In diesem Rohr liegen dann die beiden Meßdrähte 9, IO in der Strömungsrichtung des Dampfes hintereinander, so daß der Meßdraht g im Sattdampfgebiet und der Meßdraht 10 im Gebiet überhitzten Dampfes liegt. Der Heizwiderstand I3 muß dann zwecks Überhitzung des Dampfes, der an dem Meßdraht g vorbeigeströmt ist, zwischen den beiden Meßdrähten 9, IO angeordnet sein. Instead of a U-shaped steam pipe 3, 4 can also be a straight Pipe used and connected to the steam source I. Lie in this tube then the two measuring wires 9, IO one behind the other in the direction of flow of the steam, so that the measuring wire g in the saturated steam area and the measuring wire 10 in the area overheated The steam. The heating resistor I3 must then for the purpose of overheating the steam, the has flowed past the measuring wire g, arranged between the two measuring wires 9, IO be.

Diese Abänderungsform hat den Vorteil, daß die Drosselorgane 5, 6 fortfallen, so daß die Überwachung und Einstellung der Einrichtung vereinfacht ist. This modification has the advantage that the throttle elements 5, 6 omitted, so that the monitoring and adjustment of the device is simplified.

Die Einrichtung nach der Erfindung kann auch zur Bestimmung des Feuchtigkeitsgehaltes von anderen gas- oder dampfförmigen Mitteln als Wasserdampf verwendet werden. The device according to the invention can also be used to determine the moisture content be used by other gaseous or vaporous agents than water vapor.

PATENTANSPRÜCIIE: I. Einrichtung zum Messen des Feuchtigkeitsgehaltes von Sattdampf, insbesondere bei Lokomotiven, durch Ermittlung des Unterschiedes der Wärmeableitung von gesättigtem und überhitztem Dampf in einer elektrischen Meßbrückenanordnung mit Heizmeßdrähten, dadurch gekennzeichnet, daß gewiclitsgleiclie Mengen einerseits gesättigten, andererseits über hitzten Dampfes an den beiden iln Lelerlauf den gleichen Widerstand aufweisenden und mit gleicher Heizleistung beschickten Meßdrähten (9, IO) vorbeiströmen und die Meßbrückenanordnung mittels verstellbarer Widerstände (ins, I9) auf unterschiedliche Dampfdrücke und Dampftemperaturen derart abstimmbar ist, daß das Anzeigegerät (20, 2I) einen der jeweiligen Dampffeuchtigkeit S proportiomalen Wert anzeigt. PATENT CLAIM: I. Device for measuring moisture content of saturated steam, especially in locomotives, by determining the difference the heat dissipation of saturated and superheated steam in an electrical measuring bridge arrangement with heating measuring wires, characterized in that there are equal amounts on the one hand saturated steam, on the other hand superheated steam, is the same on both sides of the river Measuring wires exhibiting resistance and charged with the same heating power (9, IO) flow past and the measuring bridge arrangement by means of adjustable resistors (ins, I9) can be adjusted to different steam pressures and steam temperatures is that the display device (20, 2I) one of the respective steam moisture S proportiomal Value.

Claims

2. Device according to claim I, characterized in that the one Measuring wire (g) in the saturated steam area and the other measuring wire (IO) in the area of the overheated area Steam connected in series in a pipe connected to the steam source (I) are.

3. Device according to claim I, characterized in that the tube Is U-shaped and the one measuring wire (g) in the one tube lever (3), the other measuring wire (IO) lies in the other pipe leg (4) and in the two Tube legs (3, 4) each have a throttle element (5, 6) in front of the measuring wires connected in parallel (9, IO) is arranged.