-
Vorrichtung zum Messen der Stautemperatur eines strömenden Mittels
Patentiert im Deutschen Reich vom 1. März 1938 an Patenterteilung bekanntgemacht
am 26. Oktober 1944 Die Durchführung genauer Messungen der Temperaturen von strömenden
Mitteln bereitet insofern Schwierigkeiten, als durch den Widerstand, den ein von
der Strömung des Mittels beaufschlagtes Temperaturmeßgerät erzeugt, Anstauungen
und Reibungskräfte hervorgerufen werden, welche die Temperatur des strömenden Mittels
erhöhen, so daß man eine andere als die wirkliche Temperatur mißt, ohne hieraus
die letztere etwa durch Rückschlüsse oder auf dem Rechnungsweg ermitteln zu können.
An sich wäre dies dadurch möglich, daß man die Temperatur des strömenden Mittels
an einer Stelle mißt, an der man seine Strömung weitgehend verzögert (am günstigsten
durch Herbeiführung des völligen Ruhezustandes) und die bei diesem Zustand sich
ergebende Temperatur mißt; aus diesem Meßergebnis läßt sich dann in an sich bekannter
Weise die wahre Temperatur des strömenden Mittels errechnen.
-
Man hat bereits zu diesem Zweck in den Strom des Mittels einen windschnittig
geformten Körper eingesetzt, an dessen von der Strömung beaufschlagter Stirnfläche
das temperaturempfindliche Glied einer Anzeigevorrichtung angebracht ist. Eine derartige
Einrichtung führt aber deshalb zu ungenauen Messungen, weil schon dann, wenn der
Strahl des strömenden Mittels auch nur in geringem Maß von der Längsachse des in
die Strömung eingesetzten Körpers abweicht, an der
eigentlichen
Meßstelle, nämlich an dem temperaturempfindlichen Glied, noch verhältnismäßig hohe
und vor allem nicht erfaßbare Geschwindigkeiten des strömenden Mittels auftreten,
so daß auch hier die Möglichkeit fehlt, die wahre Temperatur des strömenden Mittels
festzustellen.
-
Es ist ferner bekannt, in eine Leitung, in welcher das zu messende
Mittel strömt, ein Thermometer einzusetzen, welches von einem durchlöcherten Rohr
als Schutzgitter umgeben ist. Bei dieser Anordnung erfolgt eine heftige Durchwirbelung
der Strömung, die die eingangs geschilderten Nachteile für die Meßgenauigkeit zur
Folge hat.
-
Weiterhin ist eine Vorrichtung zum Messen der Temperatur eines strömenden
Mittels bekannt, bei welcher mindestens ein Teil des strömenden Mittels durch einen
in den Strom des Mittels eingesetzten Hohlkörper mit sich allmählich erweiterndem
Durchtrittsquerschnitt und mit in seinem Innern angeordnetem temperaturempfindlichem
Glied eines Temperaturfühlers hindurchgeleitetwird. Mit dieser bekannten Anordnung
soll erreicht werden, daß in dem engen Teil des Hohlkörpers, welcher das temperaturempfindliche
Glied enthält, die Durchflußgeschwindigkeit des Mittels auf ein möglichst großes
Maß gebracht und die Wärmeaufnahme durch den Wärmemesser beschleunigt wird. Die
Strömungsgeschwindigkeit soll dabei durcheineVakuumpumpe und durch die Querschniftsverringe
rung des Ansaugrohres erhöht werden. Auch bei dieser bekannten Anordnung treten
infolgedessen die Nachteile auf, deren Vermeidung das Erfindungsziel ist, nämlich,
daß mit erhöhter Aufschlaggeschwindigkeit des strömenden Mittels auf den Meßpunkt
auch erhöhte Reibungskräfte auftreten, welche die Temperatur des strömenden Mittels
an dem Meßpunkt so steigern, daß genaue Messungen nicht möglich sind.
-
Gemäß dem Stande der Technik geht die Erfindung von einer Vorrichtung
zum Messen der Temperatur eines strömenden Mittels aus, bei der mindestens ein Teil
des strömenden Mittels durch einen in den Strom des Mittels eingesetzten Hohlkörper
mit sich allmählich erweiterndem Durchtrittsquerschnitt und mit in seinem Innern
angeordnetem temperaturempfindlichem Glied eines Temperaturmeßgerätes hindurchgeleitet
wird. Sie besteht darin, daß das temperaturempfindliche Glied in dem erweiterten
Teil des Hohlkörpers an einer Stelle geringer oder der geringstenStrömungsgeschwindigkeit
angeordnet ist.
-
Mit dieser Vorrichtung wird ein Strahl des strömenden Mittels abgefangen
und seine Strömung insgesamt verzögert; dabei wird infolge der vorzugsweise mittigen
Anordnung des temperaturempfindlichen Gliedes der erwünschte Ruhezustand, d. h.
die Herabsetzung der Strömungsgeschwindigkeit möglichst auf Null bei dem auf dieses
Gerät auftreffenden mittleren Stromfaden, und zwar im Augenblick seines Auftreffens,
herbeigeführt. Dadurch ist die Gewähr gegeben, daß ein Teil des strömenden Mittels
stets genau senkrecht auf die Meßstelle gerichtet ist und daß der Staupunkt des
strömenden Mittels mit dem Meßpunkt zusammenfällt, und zwar auch bei schwankender
Richtung des Hauptstromes.
-
Die Geschwindigkeit des strömenden Mittels bei Berührung des Meßpunktes
ist somit stets gleich oder nahezu gleich Null.
-
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist die Anordnung mehrerer
Öffnungen in dem Hohlkörper, und zwar in Strömungsrichtung hinter dem temperaturempfindlichen
Glied, durch die das strömende Mittel gleichmäßig über den Umfang des Hohlkörpers
verteilt aus diesem austreten kann. Dadurch wird erreicht, daß nach einer kurzzeitigen
Berührung das Mittel von der Meßstelle nach allen Seiten in gleichmäßiger Verteilung
über den Umfang des Hohlkörpers abströmt. Dabei wird ihm durch den Auslaß des Strahles
aus dem Hohlkörper wieder eine Beschleunigung erteilt, so daß die Meßvorrichtung
trotz der im Ruhezustand des strömenden Mittels erfolgenden Messung ständig von
neuen Mengen des Mittels durchströmt wird.
-
Eine weitere Verbesserung der Erfindung ist die Ausgestaltung des
Hohlkörpers derart, daß seine Innenwandung durch einen auch die Eintrittsöffnung
enthaltenden auswechselbaren Einsatz gebildet wird. Diese Ausgestaltung ergibt die
Möglichkeit, Einsatzstücke verschiedenster Gestaltung und Abmessungen verwenden
zu können, wodurch die Vorrichtung verschiedenen Meßbereichen in bezug auf die Geschwindigkeit
des strömenden Mittels angepaßt werden kann.
-
In der Zeichnung sind in Abb. I und 2 zwei Ausführungsbeispiele des
Erfindungsgegenstands im mittleren senkrechten Längsschnitt dargestellt.
-
Bei der Vorrichtung nach Abb. I ist in die Führung 15 des strömenden
Mittels ein windschnittig geformter Körper I eingesetzt, der an seiner von der Strömung
beaufschlagten Stirnfläche eine enge Eintrittsöffnung 2 hat.
-
Im Innern des Hohlkörpers I schließt sich an die Öffnung 2 ein in
Strömungsrichtung sich erweiternder Einsatz 3 an. In dem größten Querschnitt des
Einsatzes 3, in dem die Geschwindigkeit des in den Hohlkörper eintretenden Strahles
des strömenden Mittels am weitesten herabgesetzt ist, liegt in der Mitte des Einsatzes
eine temperaturempfindliche Meßstelle 4. Infolge dieser Anordnung trifft
der
mittlere Faden des durch die Öffnung 2 in den Hohlkörper eintretenden Strahles genau
senkrecht auf die Meßstelle 4 und erfährt hier eine nach allen Seiten gleichmäßig
erfolgende Umlenkung, wobei seine Geschwindigkeit für kurze Zeit gleich oder nahezu
gleich Null wird. Zur störungsfreien Ableitung des strömenden Mittels aus dem Bereich
der Meßstelle und aus dem Innern des Hohlkörpers I dient ein Kranz von in dessen
Wandung liegenden Austrittsöffnungen 5. Die Meßstelle 4 ist als wärmeempfindliches
Glied eines elektrischen Temperaturanzeigers ausgebildet und mit der Anzeigevorrichtung
durch zwei Leitungen 6 verbunden, die innerhalb eines Rohres 7 aus dem Körper I
herausgeführt werden. Das Rohr 7 ist so weit wie möglich von der Eintrittsöffnung
2 des Körpers I entfernt angeordnet, damit es dort die gleichmäßige Strömung des
Mittels nicht beeinträchtigt.
-
Von dem Ausführungsbeispiel nach Abb. I unterscheidet sich dasjenige
nach Abb. 2 grundsätzlich dadurch, daß hier als Temperaturmeß- und Anzeigegerät
ein Flüssigkeitsthermometer 8 verwendet ist. Auch hier liegt die von dem mittleren
Faden des Einspritzstrahles beaufschlagte temperaturempfindliche Stelle g in der
Mitte des weitesten Querschnittes des EinsatzstückesIo. Hinter der in das Innere
des Hohlkörpers I hineinragenden Spitze des Thermometers 8 wird der Innenraum durch
eine Querwand abgeschlossen, von der aus eine Anzahl von Kanälen II zur Ableitung
des strömenden Mittels nach außen führt. Das Thermometer 8 ist innerhalb einer an
dem Hohlkörper I befestigten Hülse 12 angeordnet.
-
Abb. 2 zeigt noch insofern eine weitere Ausbildung des Erfindungsgegenstands,
als hier das Einsatzstück I3 auswechselbar eingerichtet ist. Auf diese Weise ist
es möglich, Einsatz stücke von unterschiedlichen Abmessungen zu verwenden und dadurch
die Vorrichtung für verschiedene Meßbereiche in bezug auf die Geschwindigkeit des
strömenden Mittels geeignet zu machen.
-
Die Vorrichtung nach der Erfindung gibt mit einer selbst für Feinmessungen
völlig ausreichenden Genauigkeit die dem Ruhezustand des strömenden Mittels entsprechende
Temperatur an, und zwar kann man diese Temperatur unmittelbar an der Anzeigevorrichtung
ablesen. Will man die wahre Temperatur des strömenden Mittels, die einem bestimmten
Bewegungszustand entspricht, feststellen, so läßt sich diese in einfacher Weise
aus der abgelesenen Temperatur unter Benutzung der polytropischen Gleichung ermitteln.