DE8213045U1 - Vorrichtung zum erfassen kleiner druckdifferenzen - Google Patents

Description

Vorrichtung zum Erfassen kleiner Druckdifferenzen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erfassen kleiner Druckdifferenzen insbesondere zwischen zwei

Im Zuge von EnergieSparmaßnahmen werden immer häufiger Isolierglasfenster auch in solche Häuser eingebaut, deren Räume noch mit Kohle- oder Ölofen direkt beheizt werden. Da die Isolierglasfenster fugendicht sind, können sich Probleme bei der Sauerstoffversorgung der Feuerstelle ergeben, weil der Unterdruck im Kamin nicht ausreicht, um genügend Frischluft aus dem Raum in den Ofen einzusaugen. Bei bestimmten Betriebszuständen kann es auch zu einer Umkehrung der Druckverhältnisse kommen, wenn nämlich der Druck im Kamin gleich oder größer ist als der Druck im Raum. Dann besteht die Gefahr, daß gefährliche Abgase in den Raum eintreten und gegebenenfalls Vergiftungen verursachen. Detektoren, die derartige Abgase erfassen können, sind zwar bekannt, sie sind jedoch aufwendig und teuer. Einfacher ist es, die Druckdifferenz zwischen dem Raum und dem Kamin zu erfassen und einen entsprechenden Meßwert zur Beurteilung des jeweiligen Betriebszustandes des Ofens heranzuziehen. Da die Druckdifferenzen zwischen Raum und Kamin jedoch sehr klein sind, bereitet ihre Erfassung mit herkömmlichen Druckwächtern ebenfalls Schwierigkeiten, weil diese für den Bereich kleinster Druckdifferenzen nicht geeignet oder ebenfalls sehr teuer sind.

Das Problem der Erfassung extrem kleiner Druckdifferenzen tritt unter anderem auch auf bei der Überwachung des Betriebszustandes von Digestorien in chemischen Laboratorien oder bei der Überwachung des Über-

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drucks z.B. in Qperationsräumen von Krankenhäusern.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung anzugeben, mit der extrem kleine Druckdifferenzen zuverlässig erfaßt werden können.

Diese Aufgabe vird gelöst mit einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung, die gekennzeichnet ist durch einen Strömungskanal mit Einlaß und Auslaß, die jeweils einem der Räume zugeordnet sind, und durch einen beheizten Temperaturfühler im Strömungskanal.

Ein solcher Strömungskanal wird beispielsweise einerseits an den ofenbeheizten Raum und andererseits an den Kamin angeschlossen. Auch bei extrem geringen Druckdifferenzen zwischen dem Raum und dem Kamin entsteht dann im Strömungskanal eine Strömung, die den beheizten Temperaturfühler beaufschlagt, d.h. in der Regel kühlt. Aus dem Meßsignal des Temperaturfüiilers kann dann auf das Vorhandensein einer Strömung und damit auf das Vorhandensein einer Druckdifferenz zwischen Raum und Kamin geschlossen werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung mißt also die Druckdifferenz nicht direkt, sondern indirekt über eine sich zwischen den beiden Räumen unterschiedlichen Drucks einstellende Strömung.

Der Temperaturfühler ist vorzugsweise ein temperaturabhängiger elektrischer Widerstand (Thermistor), der sehr empfindlich auf unterschiedliche Kühlung bei unterschiedlichen und auch bei sehr kleinen Strömungsgeschwindigkeiten reagiert.

Die Beheizung des Temperaturfühlers kann durch die beim Betrieb entstehende Eigenwärme erfolgen. Größere Empfindlichkeiten erreicht man jedoch, wenn der Temperaturfühler fremdbeheizt ist. Dazu kann im hereich des TemperaturfSihlers innerhalb des Strömungskanals ein Heizwiderstand angeordnet sein, und zwa,r vorzugsweise so, daß der Heizwiderstand vertikal unterhalb sowie stromabwärts vom oder aux gleichet- Höhe mit dem Temperaturfühler angeordnet ist. Diese An-Ordnung hat den Vorteil, daß der Temperaturfühler durch die vom Heizwiderstsc.d abgegebene Wärme solange nicht beaufschlagt wird, wie der Strömungskanal durchströmt ist. Erst wenn die Strömung zur Ruhe kommt, d.h. wenn in beiden miteinander verbundenen Räumen der gleiche Druck, herrscht, wird die vom Heizwiderstand erzeugte Wärme durch Konvektion auf den Temperaturfühler übertragen, der dann ein entsprechendes Signal abgibt.

Um unerwünschte Einflüsse der Umgebung auf den Temperaturfühler auszuschließen, ist es zweckmäßig, wenn der Strömungskanal in einem wärmeisolierten Gehg'-ise angeordnet ist. Dann besteht auch die Möglichkeit, im wärmeisolierten Gehäuse einen identischen, ein Bezugssignal abgebenden Temperaturfühler anzuordnen, und beide Temperaturfühler beispielsweise in einem nachgeschalteten Meßverstärker zu einer Wheatstone* sehen Brücke zusammenzuschalten,. Auch das verbessert die Empfindlichkeit und die Meßgenauigkeit.

Um sicherzustellen, daß bei Umkehrung der Druckdifferenz, also beispielsweise bei höherem Druck im Kamin und geringerem Druck im Raun, kein Meßsignal abgegeben wird, das einen ordnungsgemäßen Betrieb anzeigt, ist eine bevorzugte Ausführung der Erfindung gekennzeichnet durch einen dem Strömungskanal züge-

ordneten Bypass, dessen Strömungswiderstand in Richtung Einlaß - Auslaß großer land in umgekehrter Sichtung kleiner ist als der Strömungswiderstand des Strömungskanals. Das kann z.B. dadurch erreicht werden, daß dem Anfang des Ströinungskanals eine damit fluchtende Strahldüse zugeordnet ist, deren Strahl den Bypass kreuzt.

Eine praktische Ausführung der Erfindung ist gekenn— zeichnet durch einen im Gehäuse angeordneten Isolierkörper mit dem Strömungskanal* dessen Anfang und Ba de in den zwischen Isolierkörper und Gehäuse befindlichen Bypass münden, wobei das Gehäuse als Einlaß die Ait dem α™·ρ»*»£ des StrSmungskanals fluchtende Strahldüse sowie aen Auslaß aufweist. Wenn der Ströffiungskanal U-förmig verläuft und sein Anfang und sein Ende auf einer Seite des Isolierkörpers münden, erreicht man auf einfache Weise, daß der Strösaingskanal nur von der die Strahldüse verlassenden Luft durchströmt wird, während in umgekehrter Richtung hauptsächlich der Bypass durchströmt wird.

Wenn Anfang und Ende des U-förmigen Strömungskanals an der Unterseite des Isolierkörpers münden, der U-Bogen also den obersten Bereich des Strömungskanals bildet, erreicht man mit einfachen Mitteln die oben beschriebene konvektive Erwärmung des Temperaturfühlers bei ruhender Strömung, d.h. bei verschwindenden Druckdifferenzen.

Im folgenden wird ein in der Zeichnung dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutertj die einzige Figur zeigt in schematischer Darstellung eine Vorrichtung*kleiner Druckdifferenzen zwischen zwei Räumen.

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Die dargestellte Vorrichtung ist in eines Gehäuse 1 untergebracht, das als Einlaß eine Strahldüse 2 und als Auslaß einen Stutzen 3 aufweist. Das Gehäuse 1 wird beispielsweise in einem ofenbeheizten Raum so angeordnet, daß die Raumluft durch die Strahldüse 2 eintreten kann. Der Stutzen 3 wird über eine nicht dargestellte Anschlußleitung beispielsweise an ein Abgasrohr des Ofens oder unmittelbar an den Kamin angeschlossen. Solange UH Kamin ein geringerer Druck herrscht als im betreffenden Raum* entsteht innerhalb der Vorrichtung eine Strömung, die den eingezeichneten tfeilen folgt»

In Gehäuse 1 befindet sich ein Isolierkörper 4 mit einem U-förmigen Strömungskanal 5. Der Anfang des Ströffiungskanals 5 befindet sich gegenüber der Strahldüse 2, die mit dem Anfangsabschnitt des Strömungskanals 5 fluchtet» Anfang und Ende des Strönmngskanals münden auf einer Seite des beim Ausführungsbeispiel quaderförmigen Isolierkörpers 4» Das Gehäuse wird so eingebaut, daß der U-Bogen 6 den oberen Bereich des Strömungskanals 5 bildet.

Im Bereich des U-Bogens 6 befindet sich im Strömungs— kanal 5 ein Thermistor 7. Im Endabschnitt des Strömungskanals 5, also stromabwärts,sowie unterhelb vom Thermistor 7 ist ein elektrischer Heizwiderstand 8 angeordnet. Nicht dargestellt ist, daß im Isolierkörper 4,gegen äußere Einflüsse geschützt, ein weiterer Shermistor angeordnet sein kann. Anschlußleitungen 9, 10 des oder der Thermistoren 7 und des Heizwiderstandes 8 führen zu einem Steuergerät 11 mit Stromversorgung, Meßverstärker, Signalgeber und dergleichen. Venn im Isolierkörper 4 neben dem durch die Strömung ■KK be auf schlagbaren Thermistor 7 noch ein weiterer ge-

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kapselter Thermistor vorgesehen ist, werden beide innerhalb des Steuergerätes 9 zweckmäßigerweise zu einer "Wheatstone' sehen Brücke des Meßverstärkers zusammengeschaltet.

Zwischen dem Gehäuse 1 und dem Isolierkörper 4 verbleibt ein umlaufender Bypass 12, in den beim dargestellten Ausführusgsbeispiel Anfang und Ende des Strömungskanals 5 münden»

Die dargestellte Vorrichtung arbeitet wie folgt. Solange der Luftdruck des Hauses« in den die Vorrichtung angeordnet ist» größer ist ale der Brück im Ka min, der über die Anschlußleitung an den Stutzen 3 angeschlossen ist» strömt Raumluft durch die Strahldüse 2 in ^as Gehäuse 1 ein. Aufgrund der Strahlwirkung gelangt die Raumluft in den Strömungskanal 5 und durchströmt diesen. Aus dem Strömungskanal 5 gelangt die Raumluft über den Bypass 12 zum Stutzen 3* Der Thermistor 7 wird von der durchströmenden l*.aft beaufschlagt und auf Raumtemperatur gekühlt. Da die durch den Strömungskanal fließende Luft zunächst den Thermistor 7 und erst dann den Heizwiderstand 8 beaufschlagt, wird die vom Heizwiderstand 8 erzeugte Wärme von der Raumluft mitgenommen und abgeführt.

n die Druckdifferenz zwischen dem Raum und dem Kamin verschwindet, fließt auch keine Luft mehr durch den Strömungskanal 5. Die vom Heizwiderstand 8 erzeugte Wärme wird folglich nicht mehr abgeführt. Die im Strömungskanal 5 befindliche Luft wird folglich aufgeheizt und gelangt durch Konvektion in den Bereich des Thermistors 7, dessen Meßsignal sich daraufhin ändert. Aufgrund dieser Änderung wird im Steuergerät 11 der im einzelnen nicht dargestellte Signalgeber betätigt* der damit einen unter Umständen ge-

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fährlichen Betriebszustand anzeigt.

Bei Umkehrung der Druckverhältnisse, also bei höherem Druck im Kamin und geringerem Druck im Raum, entsteht eine Strömung in umgekehrter Richtung, - jedoch nur im Bypass 12. Der Strömungskanal 5 wird dadurch nicht berührt. Deswegen wird auch in diesem Fall ein Warnsignal vom Signalgeber abgegeben.

Die beschriebene Vorrichtung kann in gleicher Weise eingesetzt werden zur Überwachung des Betriebszustandes von Digestorien in chemischen Laboratorien und/ oder zur Überdrucküberwachung beispielsweise in Operationsräumen von Krankenhäusern· Andere Einsätze sind möglich.

Es versteht sich, daß die beschriebene Vorrichtung nicht nur zum Erfassen und zur Anzeige einer verschwindenden Druckdifferenz eingesetzt werden kann, sondern auch zur kontinuierlichen Messung extrem geringer Druckdifferenzen.

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Zusammenfassung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erfassen kleiner Druckdifferenzen, insbesondere zwischen zwei Räumen, wobei ein Strömungskanal mit Einlaß und Auslaß vorgesehen ist, die jeweils einem der Räume zugeordnet sind* und wobei im Strömungskanal ein beheizter Temperaturfühler angeordnet ist. Mit dieser Vorrichtung wird die sich zwischeil zwei Räumen unterschiedlichen Drucks einstellende Strömung zum Erfassen der Druckdifferenz ausgenutzt.

Claims (1)

1. Ansprüche

   Vorrichtung zuf Erfassen kleiner Druckdifferenzen insbesondere zwischen zwei Räumen, gekennzeichnet durch einen Strömungskanal (5) mit Einlaß (2) und Auslaß (3)» die jeweils einem der Räume zugeordnet sand, und durch einen beheizten Temperaturfühler (7) im S'fcrömungskanal (5).

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   2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (7) ein temperaturabhängiger elektrischei Widerstand (Thermistor) ist»

   3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (J) durch die beim Betrieb entstehende Eigenwärme beheizt ist.

   A. Vorrichtung nach eintim der Ansprüche 1 -3, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (7) fremdbeheizt ist»

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   1 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 -4, dadurch

   I gekennzeichnet» daß im Bereich des Tempera-

   I turfühlers (7) innerhalb des Strömungskanals (5) ein Heiz-

   I widerstand (8) angeordnet ist.

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   8 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 -5». dadurch

   I gekennzeichnet, daß der Heizwiderstand (8)

   I vertikal unterhalb sowie stromabwärts vom oder auf glei-

   I eher H6he mit dem Temperaturfühler (7) asgeordEtst ist.

   l 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch

   \ gekennzeichnet, daß der Strömungskanal (5)

   ι in einem wärmeisolierten Gehäuse (4) angeordnet ist.

   f 15 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 -7* dadurch

   \ gekennzeichnet, daß in der Nähe des Tempera-

   ; turfüfclexsein identischer, ein Bezugssignal abgebender Temperaturfühler angeordnet ist.

   I 20 9· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 -8, gekenn-

   i zeichnet durch einen dem Strömungskanal

   \ (5) zugeordneten Bypass (12), dessen Strömungswiderstand

   \ in Richtung Einlaß - Auslaß größer und in umgekehrter

   \ Richtung kleiner ist als der Strömungswiderstand des

   \ 25 Strömungskanals (5).

   \ 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 -9, dadurch

   \ gekennzeichnet, daß dem Anfang des Strö-

   I mungskanals (5) eine damit fluchtende Strahldüse (2) zra-

   I 30 geordnet ist, deren Strahl den Bypass (12) kreuzt.

   I 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 -10, gekenn«

   I zeichnet durch einen im Gehäuse (1) angeord-

   I neten Isolierkörper (4) mit dem Strömungskanal (5), des-35 sen Anfang und Ende in den zwischen Isolierkörper (4) und Gehäuse (i) befindlichen Bypass (12) münden, wobei das

   Gehäuse als Einlaß die mit dem Anfang des Strömungskanals (5) fluchtende Strahldüse (2) sowie den Auslaß (3) aufweist.

   12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskanal (5) U-förmig verläuft und daß sein Anfang und sein Ende auf einer Seite des Isolierkörpers (4) münden.

   13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß Anfang und Ende des U-förmigen Strömungskanals (5) an der Unterseite des Isolierkörpers (4) münden«