EP0989373A2 - Vorrichtung zur Erzeugung einer definierten relativen Luftfeuchte - Google Patents

Vorrichtung zur Erzeugung einer definierten relativen Luftfeuchte Download PDF

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EP0989373A2
EP0989373A2 EP99118774A EP99118774A EP0989373A2 EP 0989373 A2 EP0989373 A2 EP 0989373A2 EP 99118774 A EP99118774 A EP 99118774A EP 99118774 A EP99118774 A EP 99118774A EP 0989373 A2 EP0989373 A2 EP 0989373A2
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EP
European Patent Office
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chamber
valve unit
measuring chamber
saturation
connecting line
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EP0989373B1 (de
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Helmut Dr. Mitter
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E&E Elektronik GmbH
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E&E Elektronik GmbH
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F6/00Air-humidification, e.g. cooling by humidification
    • F24F6/02Air-humidification, e.g. cooling by humidification by evaporation of water in the air

Definitions

  • the present invention relates to a device for generating a defined relative air humidity according to the preamble of claim 1.
  • Moisture generators These deliver defined relative air humidity values RH in a measuring chamber, in which in turn the moisture sensors to be calibrated or at least parts thereof can be arranged.
  • two-pressure / two-temperature humidity generators have also become known.
  • air saturated with water vapor is generated in a saturation chamber at a temperature T1 and a pressure p1 and then expanded to a pressure p2 at the temperature T2 in a measuring chamber.
  • the relative humidity in the measuring chamber can be determined or, in other words, by varying these parameters, the desired relative humidity RH can be set in a defined manner in the measuring chamber.
  • moisture generators about such moisture generators is about the publication Humidity Sensing, Measurements and Calibration Standards "by PH Huang in Sensors, Feb. 1990, pages 12-21.
  • the problem with moisture generators constructed in this way is now the relatively large outlay in terms of equipment, in particular to accomplish temperature control, temperature measurement and temperature stabilization. A less complex modification of such a moisture generator is now a so-called pure two-pressure generator.
  • the temperature in the saturation chamber as well as in the measuring chamber is kept the same by suitable measures and the desired relative humidity RH only by varying the pressure conditions in the Saturation chamber and the measuring chamber set.
  • moisture generator types reference is made, for example, to JP 09-257283.
  • the object of the present invention is therefore to be as compact as possible simply constructed device for generating a defined relative To create humidity, in particular the problems mentioned above be avoided when displaying moisture.
  • the measures according to the invention now ensure an extreme compact and simply constructed device for generating a defined relative humidity.
  • the ones mentioned above can also be used Problems related to the condensation of saturated air in the Avoid area of the connecting line or valve unit safely.
  • the measures in the dependent claims ensure that a constant relative humidity values to be displayed in the entire range Gas flow into the measuring chamber results. So fluctuates from the above Document known device with varying relative humidity values the gas flow in the measuring chamber. However, there is a constant gas flow advantageous in terms of the overall accuracy of the system.
  • a device has thus been created which can be varied simply the pressure conditions in the two chambers to produce a desired relative humidity RH enables.
  • the expenditure on equipment was significantly reduced compared to known moisture generators, so that ultimately results in a system that can also be easily transported is.
  • the invention Measures used in a so-called two-pressure generator; basically is possible, however, also in the two-pressure / two-temperature humidity generators mentioned to implement these measures.
  • the device according to the invention for generating a defined relative air humidity in this exemplary embodiment essentially consists of a single structural unit in which both the saturation chamber 1 and the actual measuring chamber 2 are arranged.
  • the complete assembly is made of a material with high thermal conductivity. Aluminum, for example, is suitable for this.
  • the saturation chamber 1 is fed on the inlet side via a feed line 3, for example air under excess pressure p.
  • the desired pressure p1 is set in the saturation chamber 1 by means of a reducing valve 12, p1 ⁇ p.
  • In the saturation chamber 1 there is water 1.1, which serves to saturate the introduced air or possibly nitrogen to the relative humidity RH 100%.
  • the air is passed into the actual measuring chamber 2 via a connecting line consisting of two sections 4.1, 4.2 and a valve unit 5.
  • the measuring chamber 2 is in turn connected to the environment via an open supply line 2.1, ie ultimately a pressure p2 is established in the measuring chamber 2 which corresponds to the ambient pressure p a .
  • the defined setting of the pressure ratio p2 / p1 can be used in the Measuring chamber 2 represent the desired relative humidity RH.
  • the measuring chamber 2 can then, for example, moisture sensors or at least Arrange parts of it to be calibrated.
  • the described The exemplary embodiment accordingly represents a two-pressure moisture generator dar;
  • the measures according to the invention can also be used in other types of moisture generators.
  • K represents an empirically determinable, constant real gas factor.
  • the output signals of the two pressure measurement units 8, 9 are fed to an operating unit 7 for evaluation or further processing, in which the relative humidity RH is determined via the above-mentioned relationship and is shown in a display area 7.1.
  • the operating unit 7 comprises an operating element 7.2, which is used to set the desired relative humidity RH in the measuring chamber 1.
  • the control element 7.2 ultimately acts on the reducing valve 12 in order to set the pressure p1 in such a way defined that the air is saturated in the saturation chamber.
  • the desired defined setting of the relative humidity RH in the measuring chamber 2 is obtained by setting the pressure p1 and thus ultimately the pressure ratio p2 / p1.
  • a corresponding signal connecting line between the control unit 7 and the reducing valve 12 is also shown schematically in FIG indicated.
  • FIG. 1 is schematic in the device according to the invention indicated heater 6 provided in thermal Contact with certain parts of the device.
  • the heating device 6 on the one hand in thermal contact with the section 4.1 the connecting line between saturation chamber 1 and measuring chamber 2, which extends from the saturation chamber 1 to the valve unit 5.
  • the heating device 6 is also in thermal contact with others the valve unit 5.
  • Further details on the invention arranged heating device 6 are subsequently based on the Figures 2a and 2b explained.
  • FIG. 2a shows a partial view of the embodiment of Figure 1 with a more detailed representation of the heating device 6;
  • FIG. 2b shows an electrical circuit diagram of this heating device 6.
  • the section 4.1 of the connecting line between the saturation chamber 1 and the measuring chamber including the schematically indicated valve unit 5 can be seen.
  • the heating device essentially consists of a current-carrying resistance wire, which in turn comprises two sections 6.1a, 6.1b.
  • the first section 6.1a of the resistance wire is arranged wound around the connecting line 4.1 in the area between the saturation chamber 1 and the valve unit 5.
  • the winding of the resistance wire 6.1a in this area of the connecting line was chosen such that approximately half the length of the resistance wire 6.1a was arranged in the first third of the connecting line 4.1, starting with the saturation chamber 1.
  • the second section 6.1b of the resistance wire is arranged wound around the valve unit 5.
  • an operating element 5.3 can also be seen from the valve unit 5, via which the desired gas flow into the measuring chamber 2 can optionally be set.
  • insulation 13 is arranged in each case. This is used for thermal insulation these areas or the heating device 6 with respect to the environment.
  • Insulation can, for example, commercially available PU foam or other commercially available, prefabricated pipe insulation can be provided.
  • the two resistance wires 6.1a, 6.1b of the heating device are connected in series in the exemplary embodiment shown and have contacts U V , GND for connection to a suitable supply voltage.
  • a contact U M is also provided between the two resistance wires 6.1a, 6.1b, via which a control voltage can be tapped and is therefore used to check the function of the heating device.
  • the associated electrical equivalent circuit diagram for the exemplary embodiment of a heating device shown is shown in FIG. 2b. In one possible embodiment, an electrical resistance of 100 ⁇ was selected in each of the two resistance wires 6.1a, 6.1b.
  • the supply voltage at contact U V is 24V; in this exemplary embodiment, the heating device is consequently designed as a simple constant power control.
  • Such a dimensioning or design of the heating device can achieve a heating of approximately 5-7 ° C. in the area 4.1 of the connecting line and in the area of the valve unit 5, which is independent of the respective ambient temperature.
  • the temperature in these areas is thus at least slightly above the dew point temperature of the air saturated in the saturation chamber. Condensation of the highly saturated air coming from the saturation chamber can be reliably prevented by these measures in these areas of the device according to the invention.
  • valve unit 5 A detailed view of the valve unit 5 is shown in FIG. 3. Here was for clarity on the representation of the heating device waived.
  • the valve unit 5 in the present invention preferably includes one arranged on the input side, so-called differential pressure regulator 5.1, which has a needle valve 5.2 is subordinate, further in the embodiment shown includes an adjusting element 5.3.
  • the setting element 5.3 of the needle valve 5.2 can be used to generate a desired gas flow in the Adjust the measuring chamber.
  • the differential pressure regulator 5.1 arranged on the input side in the valve unit 5 now keeps the air pressure p z reaching the needle valve 5.2 and thus the air flow in the measuring chamber constant, regardless of fluctuations in the air pressure p1 in the saturation chamber 1 on the input side.
  • An intermediate pressure p z is set here for the needle valve 5.2, which is approximately 150 mbar above the pressure p 2; the intermediate pressure p z is kept constant.
  • the gas is expanded or expanded from p z to p2, p2 generally corresponding to the ambient pressure.
  • Suitable differential pressure regulators 5.1 are, for example, from Fischer & Porter under the name Differential pressure regulator series 53R_2110 "available.
  • the valve unit 5 consists of a differential pressure regulator 5.1, a needle valve 5.2 and, if appropriate, an adjusting device for the needle valve 5.3.
  • a differential pressure regulator 5.1 By means of 5.1 in the connecting line between 5.1 u. 5.2 an intermediate pressure p z of approximately 150 mbar above p2 is set and kept constant.

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Abstract

Es wird eine Vorrichtung zur Erzeugung einer definierten relativen Luftfeuchte angegeben. Diese besteht aus einer Sättigerkammer sowie einer mittels mindestens einer Verbindungsleitung damit verbundenen Meßkammer. Die relative Luftfeuchte ist durch die bloße Variation der Drücke in der Sättigerkammer und der Meßkammer einstellbar. In der Meßkammer liegt in einer möglichen Ausführungsform im wesentlichen die gleiche Temperatur wie in der Sättigerkammer vor. In der Verbindungsleitung ist desweiteren eine Ventileinheit angeordnet. Sowohl die Ventileinheit als auch der zwischen Ventileinheit und Sättigerkammer befindliche Bereich der Verbindungsleitung stehen in thermischem Kontakt mit einer Heizeinrichtung.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung einer definierten relativen Luftfeuchte gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Mit zunehmenden Einsatz von Feuchtesensoren, etwa in der Klimatisierungstechnik, resultiert der Wunsch nach Vorrichtungen, über die derartige Feuchtesensoren kalibriert werden können. Hierzu geeignete Vorrichtungen sind auch unter dem Begriff
Figure 00010001
Feuchtegeneratoren" bekannt. Diese liefern definierte relative Luftfeuchtewerte RH in einer Meßkammer, in der wiederum die zu kalibrierenden Feuchtesensoren oder zumindest Teile hiervon angeordnet werden können.
Neben der Möglichkeit, die jeweils gewünschte relative Feuchte über Salzlösungen nach DIN 50008 einzustellen, sind desweiteren sogenannte Zwei-Druck-/Zwei-Temperatur-Feuchtegeneratoren bekannt geworden. Hierbei wird in einer Sättigerkammer mit Wasserdampf gesättigte Luft bei einer Temperatur T1 und einem Druck p1 erzeugt und anschließend auf einen Druck p2 bei der Temperatur T2 in einer Meßkammer expandiert. Durch die Messung der jeweiligen Drücke pn und Temperaturen Tn kann die relative Feuchte in der Meßkammer bestimmt werden oder anders ausgedrückt: durch die Variation dieser Parameter läßt sich in der Meßkammer die gewünschte relative Feuchte RH definiert einstellen. Zu derartigen Feuchtegeneratoren sei etwa auf die Veröffentlichung Humidity Sensing, Measurements and Calibration Standards" von P.H. Huang in Sensors, Feb. 1990, Seite 12 - 21 verwiesen. Problematisch an derart aufgebauten Feuchtegeneratoren ist nunmehr der relativ große apparative Aufwand, um insbesondere die Temperaturregelung, Temperaturmessung und Temperaturstabilisierung zu bewerkstelligen.
Eine weniger aufwendige Abwandlung eines derartigen Feuchtegenerators stellt nunmehr ein sog. reiner Zwei-Druck-Generator dar. Hierbei wird durch geeignete Maßnahmen die Temperatur in der Sättigerkammer als auch in der Meßkammer gleich gehalten und die gewünschte relative Feuchte RH lediglich durch Variation der Druckverhältnisse in der Sättigerkammer und der Meßkammer eingestellt. Die relative Feuchte ist somit eine Funktion des Verhältnisses aus p1 und p2, d.h. RH = f(p2/p1), wobei in diese Beziehung lediglich noch bekannte, empirisch bestimmbare Größen eingehen. Zu derartigen Feuchtegenerator-Typen sei beispielsweise auf die JP 09-257283 verwiesen.
Als nachteilig beim bekannten Zwei-Druck-Feuchtegenerator aus dieser Druckschrift ist jedoch anzusehen, daß die auf RH = 100% maximal aufgesättigte Luft im Bereich zwischen der Sättigerkammer und der Ventileinheit auskondensieren kann und damit nicht mehr maximal aufgesättigte Luft in die Meßkammer weitergeleitet wird; hiervon wird jedoch bei der Einstellung der gewünschten relativen Feuchte RH über das Druckverhältnis aus p1 und p2 ausgegangen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine kompakte, möglichst einfach aufgebaute Vorrichtung zur Erzeugung einer definierten relativen Luftfeuchte zu schaffen, bei der insbesondere die oben erwähnten Probleme bei der Feuchtedarstellung vermieden werden.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1.
Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den Maßnahmen in den abhängigen Ansprüchen.
Die erfindungsgemäßen Maßnahmen gewährleisten nunmehr eine äußerst kompakt und einfach aufgebaute Vorrichtung zur Erzeugung einer definierten relativen Luftfeuchte. Darüberhinaus lassen sich auch die oben erwähnten Probleme im Zusammenhang mit der Kondensation aufgesättigter Luft im Bereich der Verbindungsleitung bzw. Ventileinheit sicher vermeiden.
Ferner stellen die Maßnahmen in den abhängigen Ansprüchen sicher, daß im gesamten Bereich darzustellender relativer Feuchtewerte eine konstante Gasströmung in die Meßkammer resultiert. So schwankt bei der aus obiger Druckschrift bekannten Vorrichtung bei variierenden relativen Feuchtewerten die Gasströmung in der Meßkammer. Eine konstante Gasströmung ist jedoch vorteilhaft in Bezug auf die Gesamtgenauigkeit des Systemes.
Es wurde somit eine Vorrichtung geschaffen, die durch einfaches Variieren der Druckverhältnisse in den beiden Kammern eine Erzeugung gewünschter relativer Feuchtewerte RH ermöglicht. Insbesondere der apparative Aufwand wurde gegenüber bekannnten Feuchtegeneratoren hierbei deutlich reduziert, so daß letztlich ein System resultiert, das auch problemlos transportierbar ist.
In einer vorteilhaften Ausführungsform werden die erfindungsgemäßen Maßnahmen in einem sog. Zwei-Druck-Generator eingesetzt; grundsätzlich ist aber möglich, auch in den erwähnten Zwei-Druck/Zwei-Temperatur-Feuchtegeneratoren diese Maßnahmen zu realisieren.
Weitere Vorteile sowie Einzelheiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der beiliegenden Zeichnungen.
Dabei zeigt
Figur 1
eine schematische Prinzipskizze eines Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Figur 2a
eine detaillierte Darstellung der Heizeinrichtung aus Fig. 1;
Figur 2b
das elektrische Schaltbild der Heizeinrichtung aus Figur 2a;
Figur 3
eine Detailansicht der Ventileinheit aus Fig. 1;
Anhand der schematischen Darstellung in Figur 1 sei nachfolgend ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert.
So besteht die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erzeugung einer definierten relativen Luftfeuchte in diesem Ausführungsbeispiel im wesentlichen aus einer einzigen Baueinheit, in der sowohl die Sättigerkammer 1 als auch die eigentliche Meßkammer 2 angeordnet sind. Die komplette Baueinheit ist hierbei aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit gefertigt. Hierzu eignet sich beispielsweise Aluminium. Der Sättigerkammer 1 wird eingangsseitig über eine Zuleitung 3 beispielsweise Luft unter Überdruck p zugeführt.
Mittels eines Reduzierventiles 12 erfolgt die Einstellung des gewünschten Druckes p1 in der Sättigerkammer 1, wobei p1 < p gilt. In der Sättigerkammer 1 befindet sich Wasser 1.1, das zur Aufsättigung der eingeleiteten Luft oder ggf. Stickstoff auf die relative Feuchte RH = 100% dient. Nach der Aufsättigung wird die Luft über eine aus zwei Teilstücken 4.1, 4.2 bestehende Verbindungsleitung und eine Ventileinheit 5 in die eigentliche Meßkammer 2 geleitet. Die Meßkammer 2 wiederum ist über eine offene Zuleitung 2.1 mit der Umgebung verbunden, d.h. in der Meßkammer 2 stellt sich letztlich ein Druck p2 ein, der dem Umgebungsdruck pa entspricht.
Über die definierte Einstellung des Druckverhältnisses p2/p1 läßt sich in der Meßkammer 2 die gewünschte relative Feuchte RH darstellen. In der Meßkammer 2 können dann beispielsweise Feuchtesensoren oder zumindest Teile hiervon angeordnet werden, die kalibriert werden sollen. Das beschriebene Ausführungsbeispiel stellt demzufolge einen Zwei-Druck-Feuchtegenerator dar; wie oben erwähnt können die erfindungsgemäßen Maßnahmen grundsätzlich auch in anderen Feuchtegenerator-Typen eingesetzt werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt in dieser Variante desweiteren zwei Druckmessungseinheiten 8, 9, über die die jeweiligen Drücke p1, p2 in der Sättigerkammer 1 als auch in der Meßkammer 2 exakt erfaßt werden, um derart über die Beziehung RH = K * (p2/p1) stets die relative Feuchte RH bestimmen zu können. Hierbei stellt K einen empririsch bestimmbaren, konstanten Realgasfaktor dar. Die Ausgangssignale der beiden Druckmessungseinheiten 8, 9 werden zur Auswertung bzw. Weiterverarbeitung einer Bedieneinheit 7 zugeführt, in der über die oben aufgeführte Beziehung die relative Feuchte RH bestimmt und in einem Anzeigebereich 7.1 dargestellt wird. Daneben umfaßt die Bedieneineit 7 ein Bedienelement 7.2 , das zur Einstellung der gewünschten relativen Feuchte RH in der Meßkammer 1 dient. Über das Bedienelement 7.2 wird letztlich auf das Reduzierventil 12 ingewirkt, um derart definiert den Druck p1 einzustellen, bei dem die Luft in der Sättigerkammer aufgesättigt wird. Über die Einstellung des Druckes p1 und damit letztlich des Druckverhältnisses p2/p1 wiederum ergibt sich die gewünschte definierte Einstellung der relativen Feuchte RH in der Meßkammer 2. Eine entsprechende Signal-Verbindungsleitung zwischen der Bedieneinheit 7 und dem Reduzierventil 12 ist in der Figur 1 ebenfalls schematisch angedeutet.
Desweiteren ist in der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine in Figur 1 schematisch angedeutete Heizeinrichtung 6 vorgesehen, die in thermischem Kontakt mit bestimmten Teilen der Vorrichtung steht. Hierbei befindet sich die Heizeinrichtung 6 zum einen in thermischem Kontakt mit dem Teilstück 4.1 der Verbindungsleitung zwischen Sättigerkammer 1 und Meßkammer 2, das sich von der Sättigerkammmer 1 bis zur Ventileinheit 5 erstreckt. Zum anderen befindet sich die Heizeinrichtung 6 auch in thermischem Kontakt mit der Ventileinheit 5. Es erfolgt damit ein Heizen des Verbindungsleitungs-Teilstückes 4.1 als auch der Ventileinheit 5, um ein Auskondensieren der auf RH = 100% aufgesättigten Luft in diesem Bereich der Vorrichtung zu verhindern, was letztlich eine Verfälschung der in der Meßkammer 2 darzustellenden relativen Feuchte RH bewirken würde. Weitere Details zur erfindungsgemäß angeordneten Heizeinrichtung 6 werden nachfolgend anhand der Figuren 2a und 2b erläutert.
Figur 2a zeigt hierbei eine Teilansicht des Ausführungsbeispieles aus Figur 1 mit einer detaillierteren Darstellung der Heizeinrichtung 6; in Figur 2b ist ein elektrisches Schaltbild dieser Heizeinrichtung 6 dargestellt.
Erkennbar ist das Teilstück 4.1 der Verbindungsleitung zwischen der Sättigerkammer 1 und der Meßkammer inclusive der schematisch angedeuteten Ventileinheit 5. Die Heizeinrichtung besteht im gezeigten Ausführungsbeispiel im wesentlichen aus einem stromdurchflossenen Widerstandsdraht, der wiederum zwei Teilstücke 6.1a, 6.1b umfaßt.
Das erste Teilstück 6.1a des Widerstandsdrahtes ist dabei um die Verbindungsleitung 4.1 im Bereich zwischen der Sättigerkammer 1 und der Ventileinheit 5 gewickelt angeordnet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wurde die Wicklung des Widerstandsdrahtes 6.1a in diesem Bereich der Verbindungsleitung dergestalt gewählt, daß etwa die Hälfte der Länge des Widerstandsdrahtes 6.1a im ersten Drittel der Verbindungsleitung 4.1, beginnend bei der Sättigerkammer 1, angeordnet wurde.
Das zweite Teilstück 6.1b des Widerstandsdrahtes ist hingegen um die Ventileinheit 5 gewickelt angeordnet. Von der Ventileinheit 5 ist in dieser Darstellung ferner ein Bedienelement 5.3 erkennbar, über das gegebenenfalls eine Einstellung des gewünschten Gasstromes in die Meßkammer 2 erfolgen kann.
Um den Bereich 4.1 der Verbindungsleitung sowie um die Ventileinheit 5 mit den jeweiligen Teilstücken der Widerstandsdrähte 6.1a, 6.1b ist desweiteren jeweils eine Isolierung 13 angeordnet. Diese dient zur thermischen Isolation dieser Bereiche bzw. der Heizeinrichtung 6 gegenüber der Umgebung. Als Isolierung können beispielsweise handelsüblicher PU-Schaum oder sonstige handelsübliche, vorgefertigte Rohrisolierungen vorgesehen werden.
Die beiden Widerstandsdrähte 6.1a, 6.1b der Heizeinrichtung sind im dargestellten Ausführungsbeispiel in Serie geschaltet und weisen Kontakte UV, GND zur Verbindung mit einer geeigneten Versorgungsspannung auf. Zwischen den beiden Widerstandsdrähten 6.1a, 6.1b ist desweiteren ein Kontakt UM vorgesehen, über den eine eine Kontrollspannung abgegriffen werden kann und demzufolge zur Funktionskontrolle der Heizeinrichtung dient.
Das zugehörige elektrische Ersatzschaltbild zum gezeigten Ausführungsbeispiel einer Heizeinrichtung ist in Figur 2b dargestellt. In einer möglichen Ausführungsform wurde hierbei in den beiden Widerstandsdrähten 6.1a, 6.1b jeweils ein elektrischer Widerstand von 100Ω gewählt. Die am Kontakt UV anliegende Versorgungsspannung beträgt 24V; die Heizeinrichtung ist in diesem Ausführungsbeispiel demzufolge als einfache Konstantleistungsregelung ausgebildet. Über eine derartige Dimensionierung bzw. Auslegung der Heizeinrichtung läßt sich im Bereich 4.1 der Verbindungsleitung als auch im Bereich der Ventileinheit 5 eine Erwärmung von ca. 5 - 7°C erreichen, die unabhängig von der jeweiligen Umgebungstemperatur ist. Die Temperatur liegt in diesen Bereichen damit zumindest geringfügig oberhalb der Taupunkttemperatur der in der Sättigerkammer aufgesättigten Luft. Eine Auskondensation der aus der Sättigkerkammer kommenden hochgesättigten Luft läßt sich über diese Maßnahmen in diesen Bereichen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zuverlässig verhindern.
Eine detaillierte Ansicht der Ventileinheit 5 ist in Figur 3 gezeigt. Hierbei wurde aus Übersichtlichkeitsgründen auf die Darstellung der Heizeinrichtung verzichtet.
Die Ventileinheit 5 umfaßt in der vorliegenden Erfindung vorzugsweise einen eingangsseitig angeordneten, sog. Differenzdruckregler 5.1, dem ein Nadelventil 5.2 nachgeordnet ist, das in der gezeigten Ausführungsform desweiteren ein Einstellelement 5.3 umfaßt. Das Einstellelement 5.3 des Nadelventiles 5.2 kann genutzt werden, um damit einen gewünschten Gasstrom in der Meßkammer einzustellen.
Der eingangsseitig in der Ventileinheit 5 angeordnete Differenzdruckregler 5.1 hält nunmehr den auf das Nadelventil 5.2 gelangenden Luftdruck pz und damit den Luftstrom in der Meßkammer konstant, unabhängig von eingangsseitigen Schwankungen des Luftdruckes p1 in der Sättigerkammer 1. In der Verbindungsleitung zwischen dem Differenzdruckregler 5.1 und dem Nadelventil 5.2 wird hierbei ein Zwischendruck pz eingestellt, der etwa 150mbar über dem Druck p2 liegt; der Zwischendruck pz wird konstant gehalten. Mit Hife des Nadelventiles 5.2 erfolgt eine Entspannung bzw. Expansion des Gases von pz auf p2, wobei p2 in der Regel dem Umgebungsdruck entspricht. Durch die erfindungsgemäße Regelung des Zwischendruckes pz auf den konstanten Wert pz = p2 + 150mbar wird somit eine weitgehend konstante Druckbeaufschlagung des Nadelventiles 5.2 unabhängig vom eingestellten Druck p1 gewährleistet. Letztlich wird derart ein weitgehend konstanter Massendurchfluss durch die Ventileinheit 5 bzw. ein weitgehend konstanter Gasstrom in der Meßkammer sichergestellt. Dies erweist sich etwa für die gewünschte Kalibration von Feuchtesensoren in der Meßkammer als äußerst vorteilhaft, wenn bei der Kalibration ein konstanter Gasstrom vorausgesetzt wird. Geeignete Differenzdruckregler 5.1 sind beispielsweise von der Firma Fischer & Porter unter der Bezeichnung Differenzdruckregler Serie 53R_2110" erhältlich.
Die Ventileinheit 5 besteht aus einem Differenzdruckregler 5.1, einem Nadelventil 5.2 und gegebenenfalls einer Justiereinrichtung für das Nadelventil 5.3. Mittels 5.1 wird in der Verbindungsleitung zwischen 5.1 u. 5.2 ein Zwischendruck pz von ca. 150 mbar über p2 eingestellt und konstant gehalten.
Dieser Zwischendruck pz wird schließlich über das Nadelventil auf p2 expandiert wobei für p2 i.a. p2 = pa (Umgebungsdruck) gilt. Durch die Regelung des Zwischendrucks pz auf einen konstanten Wert pz = p2+150 mbar wird eine konstante Druckbeaufschlagung des Nadelventils unabhängig vom eingestellten Druck p1 gewährleistet, woraus ein konstanter Gasstrom in der Meßkammer resultiert.
Neben den oben anhand eines Ausführungsbeispieles erläuterten Maßnahmen existieren selbstverständlich noch alternative Ausgestaltungsmöglichkeiten. So ist es etwa insbesondere möglich, eine anders aufgebaute Heizeinrichtung zu verwenden; so gibt es z.B. auch konfektionierte Heizungsbänder, die an dieser Stelle eingesetzt werden könnten. Ebenso könnte in einer aufwendigeren Ausführungsform auch eine Temperaturmessung erfolgen und die Heiztemperatur über eine Regelung eingestellt werden usw.. Entscheidend ist jedoch lediglich, daß sowohl der erste Teilbereich der Verbindungsleitung als auch die Ventileinheit in thermischem Kontakt mit der jeweiligen Heizeinrichtung stehen.
Daneben existieren selbstverständlich auch noch andere Möglichkeiten, wie etwa die konkrete Geometrie der beiden Kammern als auch der jeweiligen Verbindungsleitung ausgeführt werden kann etc..

Claims (12)

  1. Vorrichtung zur Erzeugung einer definierten relativen Luftfeuchte (RH), bestehend aus einer Sättigerkammer (1) sowie einer mittels mindestens einer Verbindungsleitung (4) damit verbundenen Meßkammer (2), in der die definierte, relative Luftfeuchte (RH) durch die bloße Variation der Drücke (p1, p2) in der Sättigerkammer (1) und der Meßkammer (2) einstellbar ist, wobei desweiteren in der Verbindungsleitung (4.1, 4.2) eine Ventileinheit (5) angeordnet ist,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    sowohl die Ventileinheit (5) als auch der zwischen Ventileinheit (5) und Sättigerkammer (1) befindliche Bereich der Verbindungsleitung (4.1) in thermischem Kontakt mit einer Heizeinrichtung (6; 6.1a, 6.1b) steht.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Meßkammer (2) im wesentlichen die gleiche Temperatur wie in der Sättigerkammer (1) vorliegt.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sättigerkammer (1) größer als die Meßkammer (2) ausgebildet ist und die Meßkammer (2) zusammen mit der Sättigerkammer (1) integriert in einer einzigen Baueinheit angeordnet ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Baueinheit aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit gefertigt ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (6, 6.1a, 6.1b) derart ausgebildet ist, daß damit die Temperatur der Verbindungsleitung (4.1) als auch der Ventileinheit (5) zumindest geringfügig oberhalb der Taupunkttemperatur der in der Sättigerkammer (1) aufgesättigten Luft einstellbar ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (6, 6.1a, 6.1b) mit einer Temperatursteuerung versehen ist, über die eine bestimmte Heizleistung einstellbar ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (6, 6.1a, 6.1b) in Form eines stromdurchflossenen Widerstandsdrahtes (6.1a, 6.1b) ausgebildet ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinheit (5) derart ausgebildet ist, daß damit auch bei schwankendem Eingangsgasdruck (p1) von der Sättigerkammer (1) her ein weitgehend konstanter Ausgangsgasstrom in Richtung der Meßkammer (2) gewährleistet ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinheit (5) eingangsseitig einen Differenzdruckregler (5.1) aufweist, dem ein verstellbares Nadelventil (5.2) nachgeordnet ist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß um den mit Widerstandsdraht (6.1a) umwickelten Bereich (4.1) der Verbindungsleitung sowie um die Ventileinheit (5) eine Isolierung (13) zur thermischen Isolation angeordnet ist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß desweiteren eine Bedieneinheit (7) vorgesehen ist, die mindestens ein Bedienelement (7.2) zur definierten Einstellung der relativen Feuchte (RH) in der Meßkammer (2) sowie eine Anzeigeeinheit (7.1) zur Anzeige der jeweils aktuell eingestellten relativen Feuchte (RH) umfaßt.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei das Bedienelement (7.2 ) zur Einstellung der definierten Feuchte (RH) auf ein Reduzierventil (12) einwirkt, das in der eingangsseitigen Zuleitung (3) der Sättigerkammer (1) angeordnet ist.
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