DE8438104U1

DE8438104U1 - Einrichtung zum Ermitteln der Geschwindigkeit eines fluiden Mediums

Info

Publication number: DE8438104U1
Application number: DE19848438104
Authority: DE
Original assignee: Joh Vaillant GmbH and Co
Current assignee: Vaillant GmbH
Priority date: 1984-12-21
Filing date: 1984-12-21
Publication date: 1985-10-31
Also published as: FR2575294B1; FR2575294A1

Description

Joh. Vaillant GmbH u. Co

GM 531

17. September 1985

Einrichtung zum Ermitteln der Geschwindigkeit eines fluiden Mediums

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Ermitteln der Geschwindigkeit eines fluiden Mediums gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Brennstoffbeheizte Wärmequellen, seien es Umlauf- oder Durchlaufwasserheizer, die mit Gas oder 01 betrieben sind, benötigen zur Aufrechterhaltung der Verbrennung einen bestimmten Luftdurchsatz, der abhängt von der augenblicklichen Menge des gerade verbrannten Brennstoffs. Es ist anzustreben, das Brennstoff-Luftverhältnis in einem bestimmten Sinne so zu steuern, daß eine, etwa stöchiometrische Zuordnung besteht. Hierbei ist es möglich, bei gebläselosen Geräten über.eine Drosselklappe in Abhängigkeit zum Beispiel von der Gaszufuhr, den Luftdurchsatz, ausgehend von einem Nenndurchsatz bei

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Vollast,.zu verringern oder bei Gebläsegeräten über die Gebläsedrehzahl den Luftdurchsatz zu variieren oder gleichermaßen bei voller Gebläsedrehzahl über eine vorhandene Drosselklappe, die bei Vollast ihre Öffnungstellung aufweist und bei Teillast in Drosselstellung geht, den Luftstrom anzupassen. Ohne Erfassung der Luftgeschwindigkeit im Luftführungskanal zum Brenner ist allerdings eine solche stöchiometrisehe Zuordnung kaum zu erreichen, wie Entwicklungsversuche gezeigt haben. Somit besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Einrichtung zu schaffen, mit der der Durchsatz eines fluiden Mediums, insbesondere Verbrennungsluft, erfaßt werden kann und wobei nach Erfassen des Luftdurchsatzes entweder der Brennstoff proportional nachgeführt werden kann oder mindestens ein Freigabesignal für die Brennstoffzufuhr erfolgen kann.

Es wäre auch möglich, mit Hilfe dieser Einrichtung eine Regelung für defl Luftdurchsatz ausschließlich durchzuführen.

Die Meßeinrichtung basiert auf dem Prinzip des Hitzdrahtanemometer s. Dabei wird ein elektrisch beheizter Widerstand in Verbindung mit einem Temperaturfühler dem Medium ausgesetzt. Da die Verbrennungsluft in einem Blechkanal strömt und diese Blechkanalwandung Temperaturen von

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O bis 100 ⁰C annehmen kann, besteht ein nicht zu vernachlässigender Einfluß von der Kanalwand auf den Temperaturfühler. Wird dieser Temperaturfühler beispielsweise als I Siliciumsensor ausgebildet, so erfolgt eine Fremdbehei- I zung des Fühlers von der Wand aus durch die Wärmeleitung über seine Anschlußdrähte. Gleiches gilt für den beheizten Widerstand, der eine ausreichende Obertemperatur gegenüber dem Medium besitzen muß und dessen Verlustlei-

Iv stung einerseits ein Maß für die Strömungsgeschwindigkeit

des Mediums darstellt, andererseits aber durch die Wandtemperatur beeinflußt wird.

j Der vorliegenden Erfindung liegt demgemäß weiterhin die I Aufgabe zugrunde, diesen Einfluß möglichst auszuschalten.

I Die Lösung dieser Aufgabe liegt in den kennzeichnenden ' Merkmalen des Hauptanspruchs, wobei es hier unerheblich ] ist. ob es sich um Fühler handelt, die selbst als tem-

j» peraturabhängige Widerstände beheizt werden oder ob es

I sich um solche Fühler handelt, die von einem normalen I ohmischen Widerstand fremdbeheizt werden. Die .Einrichtung

mißt zwar unmittelbar die Geschwindigkeit der Verbren-

i. nungsluft, bei bekanntem Kanalquerschnitt kann'aber hier-

I aus auf den Luftdurchsatz geschlossen werden. Hierbei I kann der Meßquerschnitt ein Bypaß zum Gesamtquerschnitt I sein, wobei man dann durch Vervielfachung auf den Luft-

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- 4 durchsetz im Gesamtquerschnitt schließt.

Weitere Ausgestaltungen und besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche beziehungsweise gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, die ein Ausführungsbeispiel anhand der Figuren 1 und 2 der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 eine Prinzipdarstellung eines Umlaufwasserfreizers mit einem Gebläse und

Figur 2 eine Anordnung der Temperaturfühler.

In beiden Figuren bedeuten gleiche Bezugszeichen jeweils die gleichen Einzelheiten.

Der Umlaufwasserheizer 1 weist ein Gehäuse 2 auf, das an seiner Oberseite 3 einen Auslaß 4 für ein konzentrisches Rohrbündel 5 aufweist, das aus einem innenliegenden Abgasrohr 6 und einem außenliegenden Frischluftrohr 7 besteht, wobei der Ringspalt zwischen den Rohren 6 und 7 den Zuluftkanal 8 und der In.ienraum 9 des Rohres 6 den Abgaskanal bildet. Am Beginn des Abgaskanals 6 ist ein Gebläse 10 angeordnet. Der Innenraum 11 des Gehäuses 2 ist durch eine Wandung 12 unterteilt, in die ein Rohrstutzen 13 eingesetzt ist. Ober den Innenraum 14 dieses

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Rohrstutzens steht der Frischluft-Ringkanal 8 mit dem Innenraum 11 in Verbindung, in dem ein Brenner und wenigstens ein Wärmetauscher angeordnet sind. Im Bereich des Rohres 13 findet die erfindungsgemäße Einrichtung ihren Platz. Hierbei bildet das Rohr 13 die Innenwandung eines Kanals, der dadurch aufgeheizt wird, daß zwischen dem im Abgaskanal 9 fließenden heißen Abgas über die Wandung des Innenrohres 6 Härme auf die Frischluft übertragen wird, die im Ringkanal 8 strömt. Diese vorerwärmte Frischluft beheizt die Innenwandung des Rohres 13. Aufgrund der Strahlung des im Innenraum 11 vorhandenen Brenners beziehungsweise Wärmetauschers wird die Wandung 13 zusätzlich aufgeheizt, so daß das im Innenraum 14 fließende Medium in der Regel kühler ist als die Wandung 13, es können aber auch umgekehrte Verhältnisse auftreten, beispielsweise beim Anfahren des Gerätes. Dem Irmenraum 14 ist ein Anströmkörper 15 zugeordnet, der aus einem massiven Kupferblock besteht. Dieser Block 15 ist wärmeisolierend im Rohr 13 befestigt. Dies kann über Kunststoffstege 16 geschehen, die recht klein bemessen werden können, da sie lediglich den Strömungsdruck aushalten müssen.

Auf den beiden Seiten des Kühlkörpers sind zwei Temperaturfühlerwiderstände befestigt, die als Siliciumwiderstände ausgebildet sind. Diese beiden Fühlerwiderstände

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17 und 13 weisen AnschluBdrähte 19 auf, die thermisch und elektrisch leiten und mit dem Körper 15 verbunden sind. Hierbei ist sichergestellt, daß eine Aufheizung der Anschlüsse 19 aufgrund der Wärme des Rohres 13 schnell an den Anströmkörper 15 abgeleitet wird. Da dieser gut wärmeleitend dem durchfließenden Medium ausgesetzt ist, gelingt es, die Temperatur des Anströmkörpers selbst der des Mediums anzugleichen.

Durch die Ausbildung des Anströmkörpers als Platte, die diametral in dem Kreisrohr 13 angeordnet ist, ist es möglich, eine relativ wirbelfreie Verbrennungsluftströmung im Rohrstück aufrechtzuerhalten.

Der eine Fühler 17 ist elektrisch beheizt, während der Fühler 18 nur vom durchströmenden Medium in seiner Temperatur beeinflußt wird.

Hierbei könnte man den elektrisch nicht beheizten Fühler

18 unmittelbar auf den Anströmkörper 15 legen, der beheizte Fühler 17 muß hingegen im Abstand vom Anströmkörper 15 liegen. Die baulichen Verhältnisse des Aufbaus beider Fühler auf dem Anströmkörper 15 sind so,gewählt, daß sich die beiden Fühler bezüglich der Luftdurchströmung nicht beeinflussen.

Aus der Figur 2 geht hervor, daß man den Anströmkörper

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E auch ais-Hohlzylinder ausbilden kann. Auch in diesem Aus-I führungsbeispiel besteht der Anströmkörper 15 aus einem I Kupferrohr, das auf seiner Innenseite mit einer elek-

1 trischen Isolationsschicht versehen ist. Auf der Innen-

² wandung 20 sind die beiden Siliciumtemperaturfühler-Uiderstände 17 und 18 angeordnet. Die Außenwandung 21 des Anströmkörpers kann unbehandelte Metalloberfläche sein.

', Die beiden Widerstände 17 und 18 sind natürlich so ange-I ordnet, daß sie möglichst wenig Rückwirkung aufeinander I haben. Lassen sich solche Rückwirkungen der Fühler auf-I einander nicht vermeiden, so sollte in jedem Fall darauf geachtet werden, daß der elektrisch beheizte Fühler 17

I stromab des elektrisch nicht beheizten Fühlers 18 liegt.

j? Es ist in jedem Falle vorgesehen, daß in einem oder I mehreren der Stege 16 die elektrischen Zuleitungen 19 liegen, die durch das Rohr 13 hindurchzuführen sind.

I Ist das Rohr 13 entsprechend kurz, entfällt möglicher-

f weise ein Durchdringen der Rohrwand 13 durch die Drähte

'^: 19.

Mit den Signalen des Luftgeschwindigkeitsmessers kann nuü ein an sich bekannter Regler beaufschlagt werden mit dem Ziel, einerseits den Luftdurchsatz durch den Verbrennungsraum des Gerätes

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a) konstant zu halten oder

b) nach Maßgabe bestimmter Größen (Gaszufuhr) zu variieren.

Im einfachsten Fall könnte auch daran gedacht werden, erst nach Erreichen eines bestimmten Schwellensignals für einen Luftdurchsatz die Gaszufuhr freizugeben.

Claims

Jon. Yaillant GmbH u. Co U. September 1985 Ansprüche

1. Einrichtung zum Ermitteln der Geschwindigkeit eines einen mit einer Wandung versehenen Kanal passierenden fluiden Mediums* insbesondere Luft, mit einem Temperaturfühler, der einen elektrisch beheizten Widerstand aufweist, der mit Anschlußdrähten versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußdrähte (19) thermisch leitend mit einem Anströmkörper (15) verbunden sind, der seinerseits gut wärmeleitend dem Medium ausgesetzt, andererseits gut wärmeisolierend gegenüber der Wandung (13) angeordnet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anströmkörper (15) als Platte

- 2 .ausgebildet ist {Figur X).

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei kreisförmigem Querschnitt des Kanals (13) die Platte diametral im Innenraum (14) des Kanals angeordnet ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte aus Aluminiumoxydkeramik besteht.

5. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte aus glasfaserverstärktem Epoxidharz besteht, das auf wenigstens einer Seite mit einar Kupferkaschierung versehen ι st.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anströmkörper (15) als Rohrkörper ausgebildet ist (Figur 2).

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrkörper auf seiner Innenseite im Bereich der Anschlußpunkte der Anschlußdrähte (19) aus einem mit einer elektrischen Isolierung versehenen Metallkörper besteht.

8. .Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Temperaturfühler an der Innenwandung (20) des Anströmkörpers (15) vorgesehen sind.

S. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet* daß der Anströmkörper zugleich Träger der Auswerteschaltung der Temperaturfühler ist.